DE102006010970A1

DE102006010970A1 - Verfahren und Anordnung zur räumlichen Darstellung

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Publication number: DE102006010970A1
Application number: DE102006010970A
Authority: DE
Inventors: Christian Wegwerth; Thomas BRÜGGERT; Markus Klippstein; Stephan Otte; Jürgen Dr. Schwarz; Ferenc Torma
Original assignee: NEWSIGHT GmbH
Current assignee: NEWSIGHT GmbH
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20
Also published as: WO2007101637A1; TW200801586A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter. Bei einem solchen Verfahren werden mehrere Ansichten der Szene auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm (4) abgebildet, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet wird. Durch den richtungsselektiven Projektionsschirm werden dabei für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben, so daß ein Betrachter (5) mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht. Bei einem solchen Verfahren werden die Ansichten auf den Projektionsschirm (4) abgebildet, indem nacheinander Bilder der Ansichten mit einem bilderzeugenden Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen - beispielsweise mit einem DMD (1) - erzeugt und auf den Projektionsschirm (4) abgebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter, bei dem mehrere Ansichten der Szene auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in eine Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektionsschirm für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter, umfassend einen richtungsselektiven Projektionsschirm, auf den mehrere Ansichten der Szene abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektionsschirm für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht, außerdem umfassend ein bilderzeugendes Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen, sowie eine Beleuchtungseinrichtung, die das Array mit Licht beleuchtet. Die Menge ist dabei nicht leer, d.h. sie enthält mindestens eine Ansicht; sie kann aber auch mehr als eine Ansicht enthalten. Wichtig ist nur, daß die Mengen jeweils nicht identisch sind. Auch Ansichten mit unterschiedlich wahrgenommenen Lichtintensitäten können in den Mengen enthalten sein.

Die Erfindung betrifft das Problem, daß im Stand der Technik die Helligkeit von autostereoskopischen Bildschirmen in der Regel geringer ist als bei ihren Pendants zur zweidimensionalen Darstellung. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn es sich um zwischen autostereoskopischer und zweidimensionaler Darstellung umschaltbare Bildschirme handelt. In diesem Fall führt das Umschalten von der einen in die andere Betriebsart zu einem deutlich wahrnehmbaren Helligkeitsunterschied. In der Regel ist dabei die autostereoskopische Darstellung dunkler. Solche Anordnungen sind beispielsweise in der WO 2004/057878 und der PCT/EP2005/009405, beide aus dem Hause der Anmelderin, beschrieben.

Mit einem ähnlichen Nachteil ist auch die in der US 5,132,839 offenbarte Einrichtung behaftet. Hier wird eine Anordnung beschrieben, die für die Beleuchtung einen normalen 2D-Bildschirm verwendet und dessen Licht über eine Linse oder ein Lentikular auf einen Lichtmodulator abbildet. Der 2D-Bildschirm befindet sich dabei im Fokus der Linse bzw. der Linsen des Lentikulars. Die Ansichten werden nacheinander auf dem Lichtmodulator, bei dem es sich um ein LCD-Array handelt, erzeugt. Damit einhergehend wird die Beleuchtung variiert, so daß für jede Ansicht das Licht – welches die Linse in Form paralleler Strahlen verläßt – aus einer anderen Richtung kommt. Das Licht tritt durch das LCD-Array hindurch, ohne seine Richtung zu ändern, wird jedoch von diesem moduliert. Zur Beleuchtung kann also nicht der ganze 2D-Bildschirm benutzt werden, sondern nur ein sehr kleiner Teil davon. Im Betrieb, wenn die Beleuchtung und die Ansichten sehr schnell variiert werden um ein Flackern auf dem Bildschirm zu vermeiden, macht sich dies einerseits durch eine verminderte Helligkeit bemerkbar, andererseits dadurch, daß jede Ansicht nur einen kleinen Teil des Bildschirms nutzt. Ein Betrachter sieht daher kein vollaufgelöstes räumliches Bild. Auch hier wäre eine zweidimensionale Darstellweise möglich, indem eine einzige Ansicht auf den Bildschirm gezeigt wird und alle Elemente des 2D-Bildschirms Licht abstrahlen würden. Helligkeit und Auflösung wären in diesem Fall höher.

Anstatt die Bilder mit einem Lichtmodulator zu erzeugen, kann man auch Projektoren verwenden, die das Bild einer Ansicht – gegebenenfalls über eine Abbildungsoptik – auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm werfen. Der richtungsselektive Projektionsschirm gibt dann die Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Einfallswinkeln des Lichts vor. Verwendet man mehrere in einem Kreisbogen um den Projektionsschirm aufgestellte Projektoren, von denen jeder das Bild einer anderen Ansicht erzeugt, so wird jedes Bild in voller Auflösung auf den Projektionsschirm abgebildet. Die Auflösung für den Betrachter erhöht sich dadurch beträchtlich. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der WO 2004/008779 der Anmelderin beschrieben. Aufgrund der dort beschriebenen Ausführung des richtungsselektiven Projektionsschirms ist jedoch eine Umschaltung zwischen einer 3D-Darstellung und einer 2D-Darstellung umständlich bis unmöglich. Zudem ist der Aufbau mit einer hohen Anzahl exakt ausgerichteter Projektoren sehr aufwendig und erfordert viel Platz.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur räumlichen Darstellung zu entwickeln, mit denen sich eine hohe Auflösung und eine hohe Helligkeit erzielen lassen, wobei insbesondere bei einem Umschalten von der 2D- in die 3D-Darstellung keine Verluste an Helligkeit und Auflösung auftreten sollen. Die Anordnung soll sich darüber hinaus durch eine kompakte Bauweise, deren größte Einheit der Bildschirm ist, auszeichnen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Ansichten auf den Projektionsschirm abgebildet werden, indem nacheinander Bilder der Ansichten mit einem bilderzeugenden Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen erzeugt und auf den Projektionsschirm abgebildet werden. Gegenüber dem in der WO 2004/008779 beschriebenen Stand der Technik, bei dem alle Bilder gleichzeitig auf den Projektionsschirm abgebildet werden, kommt man erfindungsgemäß mit einem Projektionsgerät bzw. einem bilderzeugenden Array aus.

Das bilderzeugende Array kann dabei selbst die Ansichten erzeugen, ohne beleuchtet zu werden. Dies ist jedoch sehr aufwendig. Bevorzugt wird daher das bilderzeugende Array mit Licht bestrahlt. Ein jedes Bild wird dann erzeugt, indem das Licht durch die optischen Elemente modifiziert wird. Das modifizierte Licht wird jeweils vom Array abgestrahlt und in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet.

Um die Ansichten aus den verschiedenen Abbildungsrichtungen auf den Projektionsschirm abzubilden, hat man nun mehrere Möglichkeiten. Eine erste Möglichkeit besteht darin, das Array nacheinander, bevorzugt alternierend periodisch, aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen zu beleuchten, wobei jede Beleuchtungsrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt. Entsprechend der Beleuchtungsrichtung wird das modifizierte Licht dann in einer entsprechenden Abstrahlrichtung abgestrahlt. Verwendet man beispielsweise ein transparentes bilderzeugendes Array, so sind Beleuchtungsrichtung und Abstrahlrichtung identisch. Die Beleuchtungsrichtung kann je nach Art der verwendeten Abbildungsoptik auch der Abbildungsrichtung entsprechen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Array aus einer Richtung mit Licht zu beleuchten und das modifizierte Licht nacheinander, bevorzugt alternierend periodisch, in verschiedene Abstrahlrichtungen abzustrahlen. Jede Abstrahlrichtung gibt dabei wiederum eine Abbildungsrichtung vor. Dies läßt sich beispielsweise mit einem bilderzeugenden Array erreichen, dessen optische Elemente so geschaltet werden können, daß sie das Licht in verschiedene Richtungen reflektieren.

Eine dritte Möglichkeit schließlich besteht darin, das Array aus einer Richtung zu beleuchten, wobei das modifizierte Licht auch nur in eine Richtung abgestrahlt wird. Das modifizierte Licht muß dann über eine Abbildungsoptik, mit der die Abbildungsrichtungen nacheinander, bevorzugt periodisch, alterniert werden, auf den Projektionsschirm abgebildet werden. Dies läßt sich beispielsweise erreichen, indem das Licht, nachdem es von dem bilderzeugenden Array abgestrahlt wurde, in verschiedene Strahlengänge aufgeteilt wird, beispielsweise mittels schaltbarer Spiegel, oder anderer schaltbarer Strahlteiler auf elektro- oder akustooptischer Basis. Diese Aufteilung erfolgt synchron mit dem Ansichtenwechsel.

In allen Fällen ist darauf zu achten, daß die Frequenz der Darstellung nicht zu einer flackernden Wahrnehmung führt. Ein vollständiger Durchlauf aller Ansichten mit allen zu erzeugenden Bildern sollte daher bevorzugt in einer Periode von höchstens 1/16s erfolgen.

Auch für die Modifikation des Lichts gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, die Bilder der Ansichten zu erzeugen, indem die optischen Elemente des Arrays das Licht modulieren und so seine Helligkeit bzw. Intensität verändern. Die optischen Elemente werden so angesteuert, daß sie ihre Transparenz oder Reflektivität ändern. Die Modulation kann erfolgt bevorzugt zeitlich, indem beispielsweise optische Elemente, die nur zwischen voll transparent/reflektierend und überhaupt nicht transparent/reflektierend hin und her geschaltet werden können, in einer so hohen Frequenz geschaltet werden, daß verschiedene Helligkeitsstufen für das abzustrahlende Licht erzeugt werden.

Insbesondere in einem solchen Fall wird man bevorzugt bei der Beleuchtung für jede Abbildungsrichtung zusätzlich die Farbe des Lichts variieren. Entsprechend wird beispielsweise für jede Grundfarbe ein eigenes Bild jeder Ansicht erzeugt.

Alternativ ist es auch möglich, die Bilder der Ansichten zu erzeugen, indem die optischen Elemente des Arrays das Spektrum des Lichts verändern. Sie können beispielsweise selbst mit Farbfiltern in Form von dünnen Schichten versehen sein. Dabei eingeschlossen ist auch eine Veränderung der Helligkeit zwischen Dunkel (keine Farbe des Spektrums) und Hell (alle Farben des Spektrums).

Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens eine Lichtmodulation erfolgen, indem die optischen Elemente die Polarisation des Lichts modifizieren, wie es beispielsweise bei der Verwendung von LC-Displays der Fall ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden identische Ansichten verwendet. Auf diese Weise entsteht bei einem Betrachter ein zweidimensionaler Eindruck. Dies kann wahlweise geschehen, d.h. es kann zwischen zweidimensionaler und dreidimensionaler Darstellung umgeschaltet werden. Dabei tritt kein Helligkeitsverlust auf, auch die Auflösung aller Ansichten bleibt dieselbe. Das Verfahren ist auch hinreichend schnell um ohne wahrnehmbare Verzögerung umschalten zu können.

Zweckmäßig werden die Ansichten aus Bildelementen mit Bildinformationen zusammengesetzt, wobei die optischen Elemente des Arrays Bildelementen der jeweils abzubildenden Ansicht zugeordnet werden und das Licht in Abhängigkeit von der Bildinformation des Bildelements modifizieren. Werden die Ansichten also aus Pixeln zusammengesetzt, so korrespondiert jedes optische Element zu einem Pixel in einer Ansicht.

Die Aufgabe wird ferner für eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß eine Ansteuerungseinrichtung vorgesehen ist, die das Array und die übrige Anordnung so ansteuert, daß nacheinander Bilder der Ansichten mit dem bilderzeugenden Array erzeugt werden, indem das Licht durch die optischen Elemente entsprechend der jeweils aktuellen Ansicht – d.h. entsprechend der Ansicht in der zeitlichen Sequenz, die zu dem jeweiligen Zeitpunkt dargestellt werden soll – modifiziert wird, und das modifizierte Licht in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Die Ansteuerungseinrichtung sorgt also einerseits dafür, daß entsprechend einer vorgegebenen Ansicht ein Bild auf bzw. mit dem bilderzeugenden Array erzeugt wird; sie sorgt andererseits dafür, daß das Bild auch entsprechend der Abbildungsrichtung, die der jeweiligen Ansicht zugeordnet ist, auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Die Abbildung des modifizierten Lichts kann dabei auf verschiedene Arten realisiert werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Beleuchtung des Arrays aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen auf. jede Beleuchtungsrichtung gibt dabei eine Abbildungsrichtung vor. Die Ansteuerungseinrichtung steuert dabei die Beleuchtungseinrichtung so an, daß das Array alternierend periodisch beleuchtet wird. Beleuchtung und Bilderzeugung werden durch die Ansteuerungseinrichtung synchronisiert.

In einer ersten Variante dieser Ausgestaltung ist bei der Beleuchtungseinrichtung zur alternierend periodischen Beleuchtung für jede Beleuchtungsrichtung eine stroboskopisch schaltbare Lampe vorgesehen. Diese Lampen strahlen dann Licht entlang der Beleuchtungsrichtung auf das bilderzeugende Array. Entsprechend der jeweiligen Beleuchtungsrichtung wird das Licht vom Array modifiziert und entweder transmittiert oder reflektiert. Mittels einer entsprechenden Abbildungsoptik ist dann dafür Sorge zu tragen, daß das vom Array abgestrahlte Licht entsprechend der jeweiligen, durch die Beleuchtungsrichtung vorgegebenen Abbildungsrichtung auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Statt stroboskopisch schaltbarer Lampen können die Lampen auch mit Blenden versehen sein, die sich in kurzen Abständen synchronisiert angesteuert durch die Ansteuerungseinrichtung öffnen und schließen. Ferner können an Stelle von Lampen auch schnell schaltende, leistungsstarke LED-Arrays eingesetzt werden.

Alternativ kann auch eine einzige Lichtquelle vorgesehen sein, deren Licht dann für jede Beleuchtungsrichtung in einen eigenen Beleuchtungsstrahlengang aufgeteilt wird, wobei die Aufteilung beispielsweise mittels schaltbarer Blenden, akustooptischer Transmissionsfilter, teil- oder halbdurchlässiger Spiegel etc. erfolgen kann.

In einer zweiten Variante dieser Ausgestaltung der Erfindung ist bei der Beleuchtungseinrichtung ein drehbar gelagerter Polygonspiegel vorgesehen, der Licht aus einer Lichtquelle auf einen feststehenden Polygonhohlspiegel ablenkt, wobei die Spiegelflächen des Polygonhohlspiegels Licht entlang der Beleuchtungsrichtungen auf das Array von optischen Elementen reflektieren. Die Polygonflächen sind dabei bevorzugt eben, können aber auch gewölbt sein. Der Polygonspiegel kann beispielsweise in Form eines Rades ausgebildet sein, welches jedoch nicht rund ist, sondern eine Vielzahl von Flächen aufweist. Durch die Drehung des Polygonspiegels wird Licht aus einer Lichtquelle, welches auf den Polygonspiegel trifft, auf die verschiedenen Flächen des Polygonhohlspiegels abgebildet. Der Polygonhohlspiegel, dessen Spiegelflächen ebenfalls eben sein können, ist dabei so geformt, daß jede seiner Flächen das Licht entlang einer der Beleuchtungsrichtungen, die die Abbildungsrichtungen vorgeben, auf das bilderzeugende Array lenkt. Damit das Licht immer nur aus einer Richtung, d.h. von einer Spiegelfläche des Polygonhohlspiegels kommt, wird entweder die Lampe stroboskopisch geschaltet, oder aber es kommen schaltbare Blenden zum Einsatz, die entweder vor dem Polygonspiegel, zwischen Polygonspiegel und Polygonhohlspiegel, oder im Strahlengang hinter dem Polygonhohlspiegel und vor dem bilderzeugenden Array angeordnet sein können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Abbildungsrichtungen nicht durch verschiedene Beleuchtungsrichtungen vorgegeben, sondern weist das Array Mittel zur Abstrahlung des modifizierten Lichts in verschiedene Abstrahlrichtungen auf. Dabei gibt jede Abstrahlrichtung eine Abbildungsrichtung vor. Die Ansteuerungseinrichtung steuert das Array dabei so an, daß das Array das modifizierte Licht alternierend periodisch in die verschiedenen Abstrahlrichtungen abstrahlt. Das bilderzeugende Array selbst ist in diesem Fall also so ausgestaltet, daß es das Licht in verschiedene Richtungen abstrahlen kann. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Spiegeln geschehen, die in mehrere Stellungen geschaltet werden können.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist schließlich eine ansteuerbare Abbildungsoptik vorgesehen, mit der die Abbildungsrichtungen periodisch alterniert werden. Die Aufteilung auf die verschiedenen Abbildungsrichtungen erfolgt also hier erst nach Verlassen des bilderzeugenden Arrays. Dies kann mit ähnlichen Mitteln erfolgen wie der oben beschriebene Wechsel der Beleuchtungsrichtung. Gegenüber einem Array, das Licht in verschiedene Richtungen abstrahlt, ist diese Ausführung einfacher in ihrer Konstruktion.

Die Periode sollte dabei höchstens 1/16s betragen, um sicher zu gehen, daß die Darstellung für den Betrachter nicht flackert.

Als bilderzeugendes Array eignet sich beispielsweise ein Array aus Mikrospiegeln, ein sogenanntes Digital Micromirror Device (DMD), wie es von der Firma Texas Instruments, Inc. angeboten wird. Dabei handelt es sich um ein Array aus schnell schaltbaren Spiegeln, von denen jeder in einen An- und einen Aus-Zustand geschaltet werden kann. Im An-Zustand reflektiert er das Licht, im Aus-Zustand wird das Licht nicht reflektiert. Dieses Umschalten zwischen An- und Aus-Zustand erfolgt dabei so schnell, daß bis zu 1024 Helligkeitsabstufungen für eingestrahltes Licht erzeugt werden können. Auf diese Weise läßt sich mit einem DMD alleine schon ein Graustufenbild einer Ansicht erzeugen. Zweckmäßig sieht man daher bei der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts vor. Dabei kann es sich beispielsweise um Farbräder oder bunte Lampen handeln, die von der Ansteuerungseinrichtung entsprechend synchronisiert werden. Das DMD ist schnell genug, um für jede der drei Grund farben Rot, Grün und Blau ein entsprechendes Graustufenbild in entsprechend kurzer Zeit zu erzeugen. In einer Ausgestaltung, bei der das Array das Licht in verschiedene Richtungen abstrahlt, können die Mikrospiegel des DMD auch so ausgelegt sein, daß sie im An-Zustand jeweils in Abhängigkeit von der darzustellenden Ansicht unterschiedliche Winkel – bei 8 Ansichten beispielsweise die Winkel 11 DEG, 11,5 DEG, ..., 14,5 DEG – einnehmen, so daß das modifizierte Licht in verschiedene Abstrahlrichtungen abgestrahlt wird.

Anstelle eines DMDs ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung als bilderzeugendes Array ein ferroelektrisches LC-Display (FLCD) vorgesehen. Entsprechend der vorgegebenen Abbildungsrichtung wird die dazugehörige Ansicht jeweils vollauflösend auf dem FLCD dargestellt. Auch andere schnell schaltbare LC-Displays können verwendet werden. Ähnlich wie beim DMD gibt es auch hier einen An- und einen Aus-Zustand. Im An-Zustand ist das optische Element des FLCD transmissiv, im Aus-Zustand läßt es kein Licht durch. Auf diese Weise läßt sich ebenfalls ein Graustufenbild erzeugen. Auch hier können als Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts ein oder mehrere Räder mit Farbfiltern oder bunte Lampen vorgesehen sein. Selbstverständlich sind auch DMDs oder FLCDs denkbar, bei denen die optischen Elemente, d.h. die Spiegel bzw. Pixel, so konstruiert sind, daß sie von vorneherein nur bestimmte Farben reflektieren bzw. durchlassen. Ein optisches Element kann für eine RGB-Darstellung in diesem Fall beispielsweise drei ebenfalls schaltbare Sub-Elemente umfassen, die Licht nur in den Farben Rot, Grün oder Blau reflektieren oder transmitteren.

Schließlich kann anstelle eines DMD oder eines FLCD auch ein schnell schaltender LCOS-Chip (Liquid-Crystal-on-Silicon-Chip) verwendet werden.

Damit das Licht auf den Projektionsschirm abgebildet wird, sind bevorzugt eine der Zahl der Abbildungsrichtungen entsprechende Anzahl Projektionsoptiken mit Projektionsobjektiven vorgesehen.

Als richtungsselektiver Projektionsschirm ist bevorzugt ein holographisch-optischer Projektionsschirm vorgesehen. Die Bilder der Ansichten werden in der Regel in gleicher Größe auf den Projektionsschirm, der sich in der Bildebene befindet, abgebildet. Die Ansichten überlagern sich also. Aufgrund der Richtungen und Phasen des einfallenden Lichts gibt der Projektionsschirm die Ausbreitungsrichtungen des Lichts vor. Besonders bevorzugt ist dabei der holographische Projektionsschirm als einstückiges holographisch-optisches Element (HOE) auf der Grundlage von Beugungsgittern ausgebildet. Der Betrachter sieht also ein virtuelles Bild, das reelle Bild entspricht dem Beugungsbildpunkt. Solche einstückigen holographisch optischen Elemente lassen sich heutzutage großflächig und sehr dünn mit einem Gitternetz von hoher Dichte, welches auch variieren kann, überziehen. Ein solches HOE wirkt quasi-kontinuierlich und kann Ansichten in den verschiedensten Auflösungen darstellen, beispielsweise die Auflösungen 800 × 600, 1024 × 768 und 1920 × 1200. Selbstverständlich sind auch alle anderen derzeit üblichen Ausgestaltungen für holographische Projektionsschirme, beispielsweise basierend auf Zylinderlinsen, als HOE denkbar. Auch reflexive HOE sind verwendbar.

Da ein HOE, wie es oben beschrieben wurde, die verschiedenen Farben in unterschiedliche Entfernungen von den Bildschirm abbildet bzw. projiziert, sind zweckmäßigerweise optische Korrektureinrichtungen zur Korrektur eines Farblängsfehlers des holographischen Projektionsschirms vorgesehen. Diese können beispielsweise in die Abbildungsoptik integriert sein.

In einer weiteren Ausgestaltung ist auch der Projektionsschirm aktiv gestaltet, so daß er für die zeitlich nacheinander auf ihn abgebildeten Ansichten jeweils unterschiedliche Lichtausbreitungsrichtungen vorgibt.

Auch kann das bilderzeugende Array das modifizierte Licht direkt auf einen Polygonspiegel abstrahlen, der dann das Licht jeweils über eine entsprechende Abbildungsoptik aus unterschiedlichen Richtungen auf den Projektionsschirm abbildet.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt

1 eine erste Ausführung der Erfindung mit einem DMD-Chip, der aus unterschiedlichen Richtungen beleuchtet wird,

2 eine zweite Ausführung der Erfindung, in der zur Aufteilung von Licht auf verschiedene Beleuchtungsrichtungen ein Polygonspiegel verwendet wird,

3 eine dritte Ausführung der Erfindung, die sich von der ersten Ausführung darin unterscheidet, daß anstelle des DMD-Chips ein FLCD verwendet wird,

4 eine Abwandlung der dritten Ausführung,

5 eine weitere Abwandlung der dritten Ausführung,

6 eine dritte Abwandlung der dritten Ausführung, und

7 eine Möglichkeit der wellenlängenselektiven Aufteilung der Strahlengänge zur Korrektur des Farblängsfehlers eines holographischen Projektionsschirms.

Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführung der Erfindung wird als bilderzeugendes Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen ein DMD (digital micromirror device) 1, wie es von der Firma Texas Instruments, Inc. angeboten wird, verwendet. Zur Beleuchtung des DMD 1 sind auf einem Kreisbogen angeordnete stroboskopisch schaltbare Lampen 2 vorgesehen. Um eine stereoskopische Ansicht zu erzeugen, müssen mindestens zwei Lampen 2 vorgesehen sein, es können auch mehr sein. Eine Begrenzung der Anzahl von Lampen bzw. darstellbaren Ansichten ist nur durch die Forderung nach räumlich kompakter Bauweise gegeben. Bevorzugt werden daher acht Ansichten mittels acht Lampen dargestellt. Durch eine nicht gezeigte Ansteuerungseinrichtung werden die stroboskopisch schaltbaren Lampen 2 so geschaltet, daß jeweils nur eine von ihnen das DMD 1 beleuchtet. Bevorzugt werden sie periodisch nacheinander geschaltet. Statt stroboskopisch schaltbarer Lampen 2 können auch schnell schaltbare Blenden vorgesehen sein, wobei die Lampen dann permanent Licht abstrahlen.
Jede Lampe 2 gibt dabei eine mittlere, der optischen Achse entsprechende Beleuchtungsrichtung vor, aus der das DMD 1 beleuchtet wird. Das Licht wird vom DMD 1 abgestrahlt und über eine Abbildungsoptik, die hier beispielhaft durch Spiegel 3 symbolisiert wird, auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm 4 abgebildet, der im vorliegenden Beispiel als einstückiges holographisch-optisches Element (HOE) auf der Basis von Beugungsgittern transmissiv ausgestaltet ist. Eine äquivalente reflexive Ausgestaltung ist ebenso möglich. In der in 1 gezeigten Draufsicht auf die Anordnung ist die Abbildung beispielhaft für die beiden äußeren Lampen 2 eingezeichnet. Das Licht der linken der beiden Lampen 2 wird entsprechend der durchgezogenen Linien auf den Projektionsschirm 4 abgebildet. Das Licht der rechten der beiden Lampen 2 wird entsprechend der strichpunktierten Linien auf den Projektionsschirm 4 abgebildet. Das Licht wird in jedem Fall vom DMD 1 und von den Spiegeln 3 reflektiert, so daß jede Beleuchtungsrichtung direkt eine Abbildungsrichtung vorgibt.
Die Ansichten werden auf dem DMD 1 vollflächig dargestellt. Jeder Ansicht steht also das ganze DMD 1 zur Verfügung, entsprechend wird sie großflächig in voller Auflösung auf den Projektionsschirm 4 abgebildet. In der Regel liegt die Ansicht nach Pixeln aufgelöst vor, wobei die Auflösung so gewählt werden kann, daß sie mit der Anzahl der optischen Elemente des bilderzeugenden Arrays übereinstimmt. Einem Pixel der Ansicht entspricht daher beim DMD 1 ein optisches Element, welches als Kippspiegel ausgestaltet ist. Da mit dem DMD 1 nur die Helligkeit des eingestrahlten Lichts variiert werden und so nur ein Graustufenbild erzeugt werden kann, verwendet man zweckmäßig – hier nicht gezeigte – Farbräder mit Farbfiltern um beispielsweise Bilder der verschiedenen Ansichten für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zu erzeugen. Jedes der drei Bilder einer Ansicht wird dann entsprechend in der Helligkeit moduliert. Dabei können die Lampen 2 und die Farbräder so angesteuert werden, daß erst die drei Bilder einer Ansicht durch Drehen des Farbrades erzeugt werden, bevor die nächste Ansicht erzeugt wird, oder so, daß für jede Farbe nacheinander die Bilder aller Ansichten erzeugt werden. Im letzteren Fall genügt grundsätzlich ein einziges Farbrad, welches zwischen den Lampen 2 und dem DMD 1 angeordnet sein kann. Da das DMD 1 sehr klein ist, wird es für den Betrachter 5 visuell vergrößert, so daß sich eine vernünftige Betrachterbildgröße ergibt.
Der Projektionsschirm 4 befindet sich in der Bildebene der Abbildung des vergrößerten Bildes. Mittels des richtungsselektiven Projektionsschirms 4 werden die richtungsselektiv auf den Projektionsschirm 4 abgebildeten Bilder der Ansichten für einen Betrachter 5, der sich vor dem Projektionsschirm 4 befindet, sichtbar gemacht. Verwendet man einen holographischen Projektionsschirm auf der Basis von Beugungsgittern, so sieht der Betrachter 5 ein virtuelles Bild. Jede Ansicht kann dabei beispielsweise in einen Streifen, der eine Breite hat, die etwa dem Augenabstand entspricht, abgestrahlt werden. Auf diese Weise sieht jedes Auge des Betrachters 5 unterschiedliche Ansichten und es entsteht ein räumlicher Eindruck.
Wahlweise kann anstelle einer Vielzahl verschiedener Ansichten auch die gleiche Ansicht für jede Abbildungsrichtung verwendet werden. In diesem Fall sieht ein Betrachter ein zweidimensional aufgelöstes Bild, welches die gleiche Helligkeit und die gleiche Auflösung aufweist wie das räumliche Bild. Außer in bezug auf den Eindruck der räumlichen Tiefe bemerkt ein Betrachter also keinen Unterschied. Die Umschaltung zwischen zweidimensional und dreidimensional wahrnehmbarer Betriebsweise kann manuell oder elektronisch durch die Ansteuerungseinrichtung erfolgen, je nach vorliegenden Bildinformationen.
In 2 ist eine andere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, welche ebenfalls ein DMD 1 als bilderzeugendes Array aufweist, jedoch über eine andere Beleuchtungseinrichtung verfügt. In der in 2 dargestellten Ausführung stammt das Licht zur Beleuchtung des DMD 1 aus einer einzigen Lichtquelle 6. Über eine Beleuchtungsoptik 7 wird ein rotierender Polygonspiegel 8 beleuchtet. Der Polygonspiegel 8 ist auf einer Drehachse 9 drehbar gelagert und dreht sich im Betrieb im Beispiel entlang der durch den Pfeil dargestellten Rotationsrichtung. Das Licht, welches auf den Polygonspiegel 8 trifft, wird von diesem auf einen Polygonhohlspiegel 10 reflektiert. Die Spiegelflächen von Polygonspiegel 8 und Polygonhohlspiegel 10 sind jeweils eben ausgestaltet, können aber, falls dies abbildungstechnisch erforderlich sein sollte, auch anders ausge führt sein. Durch die Drehung des Polygonspiegels 8 überstreicht der von diesem reflektierte Lichtstrahl den gesamten Polygonhohlspiegel 10. Um auszuschließen, daß das DMD 1 aus zwei verschiedenen Richtungen gleichzeitig beleuchtet wird, sind bei der Beleuchtungsoptik 7 zweckmäßig schaltbare Blenden vorgesehen. Außerdem können statt einer einzigen Lichtquelle 6 verschiedene Lichtquellen, mit denen verschiedene Farben erzeugt werden, vorgesehen sein. Alternativ kann bei der Beleuchtungsoptik 7 auch ein Farbrad mit mehreren Farbfiltern vorgesehen sein, die entsprechend in den Strahlengang gedreht werden. Das DMD 1, der Polygonspiegel 8, sowie die schaltbaren Blenden in der Beleuchtungsoptik 7 werden dabei durch eine nicht gezeigte Ansteuerelektronik synchronisiert so angesteuert, daß bei der Erzeugung der Bilder, die zu einer Ansicht gehören, das DMD 1 immer nur aus einer Beleuchtungsrichtung beleuchtet wird. Das DMD 1 modifiziert das Licht wie oben schon beschrieben und strahlt es auf einen Spiegel 3 ab. Vom Spiegel 3 wird das Licht entsprechend der Abbildungsrichtung, die durch die Beleuchtungsrichtung vorgegeben wird, in eins von mehreren Objektiven 11 reflektiert. Für jede Abbildungsrichtung gibt es ein zugeordnetes Objektiv, welches die auf dem DMD 1 dargestellte Ansicht möglichst großflächig und in voller Auflösung auf einen hier nicht gezeigten Projektionsschirm abbildet. Die Anzahl der Objektive entspricht dabei der Anzahl der dargestellten Ansichten. Entsprechende Objektive können auch im ersten Ausführungsbeispiel zu 1 verwendet werden. Auch beim hier gezeigten Beispiel läßt sich ohne Helligkeits- oder Auflösungsverluste zwischen einer Betriebsweise zur zweidimensional oder zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung umschalten.
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in 3 dargestellt. Dieses Beispiel ist vom Aufbau her ähnlich wie das in 1 gezeigte Beispiel, anstelle des reflektierenden DMD 1 wird jedoch ein transmissives, schnell schaltbares LC-Display, im Beispiel ein FLCD (ferroelectrical liquid crystal display) 12 verwendet. Auf das FLCD 12 wird aus verschiedenen Richtungen stroboskopisch Licht von den Lampen 2 gestrahlt. Entsprechend dem Takt der Lampen 2 wird nun auf dem FLCD 12 ein Bild der zugehörigen Ansicht vollauflösend dargestellt. jedes einzelne optische Element des FLCD 12 wird mit einer vorgegebenen Frequenz zwischen den Zuständen transmissiv und nicht transmissiv hin und her geschaltet, so daß das entsprechende Bild erzeugt wird. Auch hier können wieder zur Erzeugung unterschiedlich gefärbten Beleuchtungslichts Farbräder zum Einsatz kommen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die einzelnen optischen Elemente mit Farbfiltern zu versehen. Das Licht, welches durch das FLCD 12 hindurchtritt, wird auf Spiegel 3 entsprechend der Beleuchtungs- und Abbildungsrichtung gelenkt, von wo es auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Dazu kann eine Abbildungsoptik vorgesehen sein, die im vorliegenden Beispiel jedoch nicht eingezeichnet ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in 4 dargestellt. Hier ist direkt hinter dem richtungsselektiven Projektionsschirm 4 ein LC-Display 13 als bilderzeugendes Array angeordnet. Mittels der nicht gezeigten Ansteuerungselektronik werden die einzelnen Ansichten in hoher Frequenz zeitaufgelöst auf dem LC-Display 13 dargestellt. Synchronisiert dazu werden Lichtquellen 14 an- und ausgeschaltet, so daß für jede Ansicht das Licht nur von einer der Lichtquellen 14 kommt. Bei den Lichtquellen kann es sich um stroboskopisch schalt- und ansteuerbare Lampen handeln, oder aber auch um Lichtquellen, die mit schaltbaren Blenden versehen sind. Auch andere Mittel zur optischen Aufteilung einer Lichtquelle auf verschiedene Beleuchtungsstrahlengänge sind denkbar. Da das LC-Display 13 direkt hinter dem richtungsselektiven Projektionsschirm 4 angeordnet ist, eignet sich das in 4 dargestellte Beispiel insbesondere für kleinere Abbildungssysteme, während die vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen auch und insbesondere für großformatige Projektionen geeignet sind.
In einer Abwandlung der in 4 beschriebenen Ausgestaltung kann auch, wie im in 5 gezeigten Beispiel, ein Linsenarray 15 mit einer punktförmigen Lichtquelle 16, die schnell horizontal hinter dem Linsenarray bewegt wird, verwendet werden. Das Linsenarray 15 kann sowohl aus normalen Linsen als auch aus Zylinderlinsen bestehen, bzw. auch als zusätzliches holographisches optisches Element ausgebildet sein. Die Lichtquelle kann ebenfalls als stroboskopische Lampe ausgebildet sein, sie kann auch mit einem Shutter versehen sein, um zu verhindern, daß Licht während der Bewegung der Lampe von zwei Linsen gleichzeitig auf das LC-Display 13 abgebildet wird, wenn nur eine Ansicht dort zu sehen sein soll. Vom LC-Display 13 wird das Licht in Farbe und Helligkeit verändert und entsprechend der Beleuchtungsrichtung transmittiert. Entsprechend der Abstrahlrichtung vom LC-Display 13 trifft das Licht auf den Projektionsschirm 4, wo die Austrittsrichtungen in Abhängigkeit von den Einfallsrichtungen vorgegeben werden.
Eine dritte Abwandlung der in 4 gezeigten Anordnung ist in 6 dargestellt. Im Gegensatz zu den in den 4 und 5 dargestellten Anordnungen wird hier zur Beleuchtung eine für LC-Displays übliche Rückbeleuchtung 17 verwendet. Der Verlust an Licht, welches von der Rückbeleuchtung 17 abgestrahlt wird, kann durch einen helligkeitsverstärkenden Film (brightness enhancement film, BEF) 18 minimiert werden. Als helligkeitsverstärkender Film 18 eignet sich beispielsweise eine prismatische Folie. Durch die Verwendung des Films 18 wird das Licht nach vorne ausgerichtet und trifft im wesentlichen nur aus einer Richtung auf einen Lichtmodulator 19. Dieser kann als elektro-optisches oder akusto-optisches Element ausgeführt sein, welches in Abhän gigkeit von der angelegten Spannung bzw. der Frequenz die Ausbreitungsrichtung des Lichts ändert. Ein solcher Lichtmodulator 19 kann beispielsweise Elemente auf Membranbasis umfassen, wobei je nach angelegter Spannung die Membran mehr oder weniger stark ausgelenkt wird und so der Lichtstrahl stärker oder schwächer abgelenkt wird. Sowohl reflexive als auch transmissive Membrane sind denkbar. Das durch den Lichtmodulator 19 hindurchtretende Licht tritt dann aus einer bestimmten Richtung, die der jeweiligen Ansicht zugeordnet ist, auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm 4. Dieser bildet das Licht durch das LC-Display 13 hindurch in das entsprechende Auge eines Betrachters 5 ab. Auf dem LC-Display 13 wird entsprechend der durch den Lichtmodulator 19 vorgegebenen Beleuchtungsrichtung, die wiederum eine Abbildungsrichtung vorgibt, die der Abbildungsrichtung zugeordnete Ansicht dargestellt. In dem in 6 gezeigten Beispiel befindet sich der Projektionsschirm 4 aus der Blickrichtung des Betrachters 5 hinter dem LC-Display 13. Er kann jedoch auch davor angeordnet werden. In beiden Fällen ist eine einfache Umschaltung von einer dreidimensionalen in eine zweidimensionale Darstellung möglich, indem der Lichtmodulator 19 ausgeschaltet wird. Dadurch verliert der richtungsselektive Projektionsschirm 4 seine Wirkung. Eine andere Möglichkeit besteht darin, für jede Beleuchtungsrichtung dieselbe Ansicht darzustellen.
Verwendet man eine holographisch-optisches Element (HOE) als richtungsselektiven Projektionsschirm 4, so kommt es bei der Darstellung von autostereoskopischen Eindrücken bedingt durch die Wellenlängenabhängigkeit der Beugung an den Braggebenen des HOE zu wellenlängenabhängigen Betrachtungsräumen und damit zur Falschdarstellung von Ansichten und Farben. Für diesen Fall ist es sinnvoll, Korrektureinrichtungen zur Korrektur des Farblängsfehlers des HOE vorzusehen. In der Korrektureinrichtung wird dafür Sorge getragen, daß mehrere Wellenlängen aus unterschiedlichen Entfernungen auf den Projektionsschirm 4 projiziert werden, so daß sie in einen einheitlichen Abstand abgebildet werden und die Betrachtungsabstände somit wellenlängenunabhängig werden. Für jede Wellenlänge würde grundsätzlich ein eigener Korrekturmechanismus benötigt, was jedoch zu aufwendig ist. Bei der in 7 dargestellten Korrektureinrichtung wird das weiße Licht, welches von einem beleuchteten Bildgeber 20 abgestrahlt wird, zunächst mittels zweier Farbteiler 21 , die als Teilerspiegel und/oder Teilerprismen ausgestaltet sein können, in die Grundfarben Rot, Grün und Blau zerlegt. Falls weißes Licht vom Bildgeber 20 kommt, so kann das Licht anstelle der Aufteilung in einzelne Farben auch in Wellenlängenbereiche aufgeteilt werden. Werden die Bilder für Rot, Grün und Blau nacheinander erzeugt, so können die Farbteiler schmalbandig ausgestaltet sein. je nach Wellenlänge bzw. Wellenlängenbereich durchlaufen die Lichtstrahlen verschieden lange Wege, was beispielsweise durch Spiegel 22 und Korrekturlinsen 23 erreicht werden kann, bevor sie wieder zusammengeführt werden und auf ein Projektionsobjektiv 24 treffen. Falls die Beleuchtung in den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau getrennt erfolgt, so können anstelle von festen Teilern, Spiegeln oder Teilerprismen auch schaltbare Teiler oder schaltbare Farbfilter verwendet werden um die Lichtverluste zu minimieren. Darüber hinaus kann auf die Zusammenführung der Strahlen auch verzichtet werden, jedes Farbbild kann aus einer unterschiedlichen Position bzw. Entfernung auf den Projektionsschirm abgebildet werden.

1: DMD
2: Lampe
3: Spiegel
4: Projektionsschirm
5: Betrachter
6: Lichtquelle
7: Beleuchtungsoptik
8: Polygonspiegel
9: Drehachse
10: Polygonhohlspiegel
11: Objektiv
12: FLCD
13: LC-Display
14: Lichtquelle
15: Linsenarray
16: Lichtquelle
17: Rückbeleuchtung
18: helligkeitsverstärkender Film
19: Lichtmodulator
20: Bildgeber
21: Farbteiler
22: Spiegel
23: Korrekturlinse
24: Projektionslinse

Claims

Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter (5), bei dem – mehrere Ansichten der Szene auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm (4) abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm (4) abgebildet wird, – durch den richtungsselektiven Projektionsschirm (4) für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter (5) mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht, – dadurch gekennzeichnet, daß die Ansichten auf den Projektionsschirm (4) abgebildet werden, indem nacheinander Bilder der Ansichten mit einem bilderzeugenden Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen erzeugt und auf den Projektionsschirm (4) abgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bilderzeugende Array mit Licht bestrahlt wird, ein jedes Bild erzeugt wird, indem das Licht durch die optischen Elemente modifiziert wird, und das modifizierte Licht jeweils vom Array abgestrahlt und in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Array alternierend periodisch aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet wird, wobei jede Beleuchtungsrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Array aus einer Richtung mit Licht beleuchtet wird und das modifizierte Licht alternierend periodisch in verschiedene Abstrahlrichtungen abstrahlt, wobei jede Abstrahlrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Array aus einer Richtung beleuchtet wird und das modifizierte Licht in eine Richtung abstrahlt, wobei das modifizierte Licht über eine Abbildungsoptik, mit der die Abbildungsrichtungen periodisch alterniert werden, auf den Projektionsschirm (4) abgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Periode ein Wert von höchstens 1/16 s gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder der Ansichten erzeugt werden, indem die optischen Elemente des Arrays das Licht modulieren und so seine Helligkeit verändern.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtung für jede Abbildungsrichtung die Farbe des Lichts variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente des Arrays das Spektrum des Lichts verändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente die Polarisation des Lichts modifizieren.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise identische Ansichten verwendet werden, wodurch bei einem Betrachter ein zweidimensionaler Eindruck entsteht.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansichten aus Bildelementen mit Bildinformationen zusammengesetzt werden, wobei die optischen Elemente des Arrays Bildelementen der jeweils ab zubildenden Ansicht zugeordnet werden und das Licht in Abhängigkeit von der Bildinformation des Bildelements modifizieren.
Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter (5), umfassend – einen richtungsselektiven Projektionsschirm (4), auf den mehrere Ansichten der Szene abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm (4) abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektionsschirm (4) für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter (5) mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht, – ein bilderzeugendes Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen, – eine Beleuchtungseinrichtung, die das Array mit Licht beleuchtet, – dadurch gekennzeichnet, daß – eine Ansteuerungseinrichtung vorgesehen ist, die das Array und die übrige Anordnung so ansteuert, daß nacheinander Bilder der Ansichten mit dem bilderzeugenden Array erzeugt werden, indem das Licht durch die optischen Elemente entsprechend der jeweils aktuellen Ansicht modifiziert wird, und das modifizierte Licht in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm (4) abgebildet wird.
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Beleuchtung des Arrays aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen aufweist, wobei jede Beleuchtungsrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt, und wobei die Ansteuerungseinrichtung die Beleuchtungseinrichtung so ansteuert, daß das Array alternierend periodisch beleuchtet wird.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtungseinrichtung für jede Beleuchtungsrichtung eine stroboskopisch schaltbare Lampe (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtungseinrichtung eine Lichtquelle und für jede Beleuchtungsrichtung ein eigener Beleuchtungsstrahlengang mit schaltbarer Blende vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung in mehrere Beleuchtungsstrahlengänge teildurchlässige Spiegel vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtungseinrichtung ein drehbar gelagerter Polygonspiegel (8) vorgesehen ist, der Licht aus einer Lichtquelle (6) auf einen feststehenden Polygonhohlspiegel (10) ablenkt, wobei die Spiegelflächen des Polygonhohlspiegels das Licht entlang der Beleuchtungsrichtungen auf das Array von optischen Elementen reflektieren.
Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen von Polygonspiegel (8) und Polygonhohlspiegel (10) eben sind.
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Array Mittel zur Abstrahlung des modifizierten Lichts in verschiedene Abstrahlrichtungen aufweist, wobei jede Abstrahlrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt, und wobei die Ansteuerungseinrichtung das Array so ansteuert, daß das Array das modifizierte Licht alternierend periodisch in die verschiedenen Abstrahlrichtungen abstrahlt.
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine ansteuerbare Abbildungsoptik vorgesehen ist, mit der die Abbildungsrichtungen periodisch alterniert werden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß als bilderzeugendes Array ein Array aus Mikrospiegeln (1) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Array von optischen Elementen ein ferroelektrisches LC-Display (12) vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts ein oder mehrere Räder mit Farbfiltern vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbildung auf den Projektionsschirm (4) eine der Zahl der Abbildungsrichtungen entsprechende Anzahl Projektionsoptiken mit Projektionsobjektiven vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als richtungsselektiver Projektionsschirm (4) ein holographisch-optischer Projektionsschirm vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der holographisch-optische Projektionsschirm als einstückiges holographisches optisches Element (HOE) auf der Grundlage von Beugungsgittern ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß optische Korrektureinrichtungen zur Korrektur eines Farblängsfehlers des holographischen Projektionsschirms vorgesehen sind.