DE19954900A1 - Three-dimensional display of images of objects, comprises reproducing tomographic images of object side-by-side and arranging lens sections with different focal lengths along common optical axis so that new images are produced - Google Patents
Three-dimensional display of images of objects, comprises reproducing tomographic images of object side-by-side and arranging lens sections with different focal lengths along common optical axis so that new images are producedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Darstellung von Szenen und/oder Gegenständen, bei denen mehrere Schichtbilder und/oder Teile von Schicht bildern, die Informationen aus unterschiedlichen räumlichen Tiefen der Szenen bzw. der Gegenstände enthalten, visuell wahrnehmbar dargeboten werden. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for the spatial representation of scenes and / or objects in which several layer images and / or parts of layer pictures, the information from different spatial depths of the scenes or which contain objects are presented visually perceptible. The invention further relates to arrangements for performing the invention Procedure.
Verfahren und Anordnungen, bei denen Raumbilder in einer Weise wiedergegeben werden, die den natürlichen Sehgewohnheiten eines Betrachters immer besser entspre chen, werden in vielen Bereichen menschlicher Tätigkeiten, wie beispielsweise in der Technik, der Medizin, der Kunst, der Präsentation, der Werbung usw. benötigt. Ausge hend von den natürlichen Sehgewohnheiten des Menschen lassen sich die im Stand der Technik bekannten Verfahrensweisen und Anordnungen zur räumlichen Darstellung von Objekten prinzipiell zwei Gruppen zuordnen.Methods and arrangements in which spatial images are reproduced in a way that correspond better and better to the natural viewing habits of a viewer in many areas of human activity, such as in the Technology, medicine, art, presentation, advertising, etc. Except Depending on the natural viewing habits of humans, the state of the art Techniques known in the art and arrangements for spatial representation assign two groups of objects.
In der ersten Gruppe muß der Betrachter Akkommodation und Konvergenz voneinan der entkoppeln, was bei Dauerhaftigkeit zu Ermüdung, Kopfschmerzen und Übelkeit führen kann. Zu dieser Gruppe gehören die bekannten autostereoskopischen und ste reoskopischen 3D-Verfahren. Letztere weisen insofern zusätzliche Nachteile auf, als die Betrachter Spezialbrillen tragen müssen (Rot-Grün-, Polarisations- oder Shutterbrillen) oder sogar komplette Minidisplays (HMD, Head Mounted Displays) zu akzeptieren ha ben. Eine freie Wahl der Betrachterposition und/oder die Möglichkeit der Betrachtung durch mehrere Beobachter wird in der Regel erst mit einem oder mehreren aufwendi gen Nachführsystemen (Eye Tracking System) erreicht. Obwohl autostereoskopische 3D-Verfahren ohne Hilfsmittel beim Betrachter auskommen, leiden sie bekanntermaßen unter "toten" Zonen, "Flipping", Pseudoskopie und unnatürlicher Bildmitbewegung bei Kopfbewegung.In the first group, the viewer needs accommodation and convergence the decouple, which leads to fatigue, headache and nausea can lead. The well-known autostereoscopic and ste 3D reoscopic procedure. The latter have additional disadvantages in that the Viewers must wear special glasses (red-green, polarized or shutter glasses) or even accept complete mini displays (HMD, Head Mounted Displays) ha ben. A free choice of viewer position and / or the possibility of viewing by several observers is usually only with one or more complex gene tracking systems (eye tracking system). Although autostereoscopic As is well known, 3D processes do not require any help from the viewer among "dead" zones, "flipping", pseudoscopy and unnatural image movement Head movement.
In der zweiten Gruppe, den Volumendisplays, gibt es keinen Konflikt zwischen Ak kommodation und Konvergenz, da die räumliche Darstellung in einem Volumen ent steht. In einer ersten Untergruppe sind mechanisch bewegte Bauteile erforderlich. Be kannt geworden sind beispielsweise eine rotierende phosphorbeschichtete Scheibe in einer Kathodenstrahlkugel, rotierende oder oszillierende Flächen mit LED-Matrizen und auch eine von Lasern bestrahlte und rotierende Helix. Nachteil bei diesen Verfahren sind die mit hohen mechanischen Belastungen bewegten Bauteile, eine komplizierte Ansteuerung und das begrenzte Volumen.In the second group, the volume displays, there is no conflict between Ak accommodation and convergence, since the spatial representation ent in one volume stands. Mechanically moving components are required in a first sub-group. Be have become known, for example, a rotating phosphor-coated disc in a cathode ray ball, rotating or oscillating surfaces with LED matrices and also a rotating and irradiated helix. Disadvantage with this procedure the components moved with high mechanical loads are complicated Control and the limited volume.
In einer zweiten Untergruppe werden Bilder in ein Volumen optisch abgebildet. Das wird beispielsweise erzielt durch einen akustik-modulierten Hohlspiegel, computerge nerierte Hologramme unter Verwendung eines akustooptischen Modulators oder der Quecksilberdampffluoreszenz bei Infrarotanregung. Auch diese Verfahren und Anord nungen sind mit verhältnismäßig hohem Aufwand und daher mit hohen Kosten ver bunden.In a second subgroup, images are optically mapped into a volume. The is achieved for example by an acoustically modulated concave mirror, computerge generated holograms using an acousto-optic modulator or the Mercury vapor fluorescence with infrared excitation. These procedures and arrangement too These are relatively expensive and therefore costly bound.
Bekannt sind diesbezüglich auch Verfahren und Anordnungen, bei denen Schichtbilder auf optischem Wege mittels multifokalem Linsenraster in den Raum abgebildet werden. In JP 62-77 794 A ist ein Bildgeber beschrieben, der Schichtbilder so wiedergibt, daß für einen Betrachter ein räumliches Bild wahrnehmbar ist. Zu diesem Zweck weist der Bildgeber ein aus einer Vielzahl von Spalten und Zeilen bestehendes ebenes Raster von Linsen auf, wobei die Brennweite jeder Linse unabhängig von den jeweils benachbarten Linsen durch separate Ansteuerung verändert werden kann. Die optischen Achsen die ser Linsen sind dabei parallel ausgerichtet. Jede der Linsen korrespondiert mit einem ihr zugeordneten Abschnitt einer Objektebene des Bildgebers, in der die Schichtbilder wiedergegeben werden. Die ursprüngliche räumliche Tiefe eines jeweils in diesem Ab schnitt wiedergegebenen Bildteiles wird dazu verwendet, die Brennweite der zugeord neten Linse so zu verändern, daß die mit der Linse erzeugte Abbildung dieses Bildteiles für den Betrachter wieder in einer entsprechenden räumlichen Tiefe wahrnehmbar ist. Die Wiedergabe der Schichtbilder und die Brennweitenverstellung der Linsen werden von einem Computer kontrolliert und gesteuert. In this regard, methods and arrangements are also known in which layer images be mapped optically into the room using a multifocal lenticular grid. JP 62-77 794 A describes an image generator which reproduces layer images in such a way that a spatial image is perceptible to a viewer. For this purpose the Imager a flat grid of. Consisting of a multitude of columns and rows Lenses, with the focal length of each lens being independent of its neighboring ones Lenses can be changed by separate control. The optical axes These lenses are aligned in parallel. Each of the lenses corresponds to one their assigned section of an object plane of the imager, in which the slice images are reproduced. The original spatial depth of each one in this Ab section reproduced part of the image is used to determine the focal length of the to change the lens so that the image generated with the lens of this part of the image can be perceived by the viewer again in a corresponding spatial depth. The reproduction of the layer images and the focal length adjustment of the lenses will be controlled and controlled by a computer.
Diese Anordnung, bei der die tiefengestaffelten Abbildungen der ebenen Schichtbilder mit Hilfe von Linsen mit parallel ausgerichteten optischen Achsen erzeugt werden, weist den wesentlichen Nachteil auf, daß jeder dargestellte Bildteil eines Schichtbildes exakt auf der optischen Achse der zugeordneten Linse positioniert sein muß. Außer dem müssen die Bildteile, dem Abbildungsmaßstab der zugeordneten Linse entspre chend, kleiner sein als ihr Abbild, damit ein lückenloses und überlappungsfreies Abbild des gesamten Schichtbildes entstehen kann.This arrangement, in which the staggered images of the flat layer images with the help of lenses with parallel aligned optical axes, has the major disadvantage that each part of the image shown in a slice image must be positioned exactly on the optical axis of the assigned lens. Except this must correspond to the image parts, the imaging scale of the assigned lens accordingly, be smaller than your image, thus a gapless and overlap-free image of the entire layer image can arise.
Das erfordert, daß alle Bildteile eines Schichtbildes, sogar jeder Bildpunkt bzw. jede einzelne Bildinformation, bezüglich ihrer Lage und Geometrie so bearbeitet werden müssen, daß sie sich auch nach der axialsymmetrischen Vergrößerung durch die zuge ordneten Linsen exakt in das gesamte Abbild des Schichtbildes einfügen. Diese Bildbe arbeitung erfordert einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand.This requires that all parts of a layer image, even every pixel or each individual image information, with regard to their position and geometry, can be processed in this way must that they even after the axially symmetrical enlargement by the order the lenses exactly into the entire image of the layer image. This picture work requires a considerable amount of equipment.
Weil die Bildteile bzw. Bildinformationen der Schichtbilder die Objektebene nicht lüc kenlos ausfüllen, ergibt sich der weitere Nachteil, daß der Sichtwinkel begrenzt ist und dadurch die Abbilder der Schichtbilder nur für einen oder sehr wenige nebeneinander stehende Betrachter räumlich wahrnehmbar sind. Streng genommen ist deshalb eine den Sehgewohnheiten wirklich entsprechende räumliche Wahrnehmung nur für einen Betrachter in einer einzigen Position, nämlich bei exakter Geradsicht rechtwinklig zum Linsenraster, möglich.Because the image parts or image information of the slice images do not clear the object plane fill in kenless, there is the further disadvantage that the viewing angle is limited and this means that the images of the slice images only for one or very few side by side standing viewers are spatially perceptible. Strictly speaking, this is one spatial perception that corresponds to the viewing habits only for one person Viewers in a single position, namely at right angles to the exact straight view Lenticular grid, possible.
Ähnliches trifft auch auf die Anordnung nach JP 07-64 020 A zu. Hier sind mehrere Anzeigeelemente, die jeweils mit einer konvexen Linse kurzer Brennweite, einer Licht quelle und einem zwischen der Linse und der Lichtquelle befindlichen Streckmecha nismus ausgestattet sind, auf einer Darstellungsfläche für die Schichtbilder angeord net. Die Schichtbilder werden dargestellt, indem mit dem Streckmechanismus der Ab stand zwischen der konvexen Linse und der Lichtquelle verändert wird, wodurch sich die Position des mit der konvexen Linse erzeugten Abbildes der Lichtquelle verschiebt. Hier ergeben sich die gleichen Nachteile wie bei der vorstehend genannten Veröffentli chung.The same applies to the arrangement according to JP 07-64 020 A. Here are several Display elements, each with a convex lens of short focal length, a light source and a stretching mecha located between the lens and the light source nism are arranged on a display surface for the slice images net. The slice images are displayed by using the stretching mechanism from Ab stood between the convex lens and the light source is changed, which changes shifts the position of the image of the light source generated with the convex lens. This has the same disadvantages as in the publication mentioned above chung.
Aus dem Stand der Technik sind aber auch Anordnungen bekannt, bei denen zur Ab bildung der Schichtbilder keine derartigen Linsenrasteranordnungen mit parallelen optischen Achsen der Linsen benötigt werden, sondern anstelle des Linsenrasters nur ein einziges Abbildungselement vorgesehen ist. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in US 3,493,290 als dreidimensionales Display beschrieben. Hier wird ein nieder frequenzangesteuerter, deformierbarer und dadurch seine Brennweite verändernder großflächiger Hohlspiegel so mit einem Monitor, auf dem nacheinander ebene Schicht bilder dargestellt werden und der eine extrem kurze Nachleuchtdauer hat, synchroni siert, daß ein dreidimensionales Bild im Raum entsteht, das mit beiden Augen aus ei nem großen Sichtwinkelbereich betrachtet werden kann.However, arrangements are also known from the prior art in which Ab Formation of the layer images no such lenticular arrangements with parallel optical axes of the lenses are needed, but instead of the lens grid only a single imaging element is provided. Such an arrangement is for example in US 3,493,290 as a three-dimensional display. Here is one down frequency controlled, deformable and thereby changing its focal length large concave mirror so with a monitor on the successively flat layer images are shown and which has an extremely short persistence, synchroni siert that a three-dimensional image is created in the room, with both eyes from egg can be viewed over a wide viewing angle range.
Allerdings besteht bei Anordnungen dieser Art ein wesentlicher Nachteil darin, daß mechanisch bewegte und somit verschleißbehaftete Baugruppen erforderlich sind, ver hältnismäßig hoher Aufwand zum Zwecke der Strahlumlenkung und Strahlteilung zu betreiben ist und sogenannte "Phantombilder" bzw. "Geisterbilder" auftreten. Außer dem ergibt sich eine perspektivische Verzerrung des Raumbildes, die ihren Ursprung in der mit der Tiefe zunehmenden Vergrößerung der virtuellen Bilder hat.However, a major disadvantage with arrangements of this type is that mechanically moved and therefore wear-prone assemblies are required, ver relatively high expenditure for the purpose of beam deflection and beam splitting operate and so-called "phantom pictures" or "ghost pictures" occur. Except this results in a perspective distortion of the spatial image, which originates in which has magnification of the virtual images increasing with depth.
Weiterhin sind Anordnungen bekannt, bei denen ein Schalter-Array genutzt wird, das nahe einer Abbildungslinse angeordnet ist und eine zweite Linse in einem Abstand von diesem Schalter-Array positioniert ist, der ihrer Brennweite entspricht. Es handelt sich hierbei um eine monofokale Abbildungslinse, deren Bild in der Ebene der zweiten Linse entsteht. Eine solche Anordnung ist beschrieben in "A. R. L. Travis, S. R. Lang, The de sign and evaluation of a CRT-based autostereoscopic 3D-display, Proceedings of the SID, Vol. 32/4, 1991". Damit wird eine autostereoskopische 3D-Darstellung mittels Zeit-Azimut-Mulitplexing erreicht.Arrangements are also known in which a switch array is used which is arranged near an imaging lens and a second lens at a distance of positioned this switch array that corresponds to their focal length. It is about a monofocal imaging lens, the image of which is in the plane of the second lens arises. Such an arrangement is described in "A.R.L. Travis, S.R. Lang, The de sign and evaluation of a CRT-based autostereoscopic 3D display, Proceedings of the SID, Vol. 32/4, 1991 ". This is an autostereoscopic 3D representation by means of Time azimuth multiplexing reached.
Zum Zwecke der 3D-Darstellung werden im Stand der Technik auch monofokale Fres nellinsen verwendet, die optisch als Feldlinse wirken. Ein Beispiel dafür ist in EP 0 653 891 mit einem "Three-dimensional projection display apparatus" zu finden. Auch wer den die Wirkflanken einer als Feldlinse genutzten monofokalen Fresnellinse an ein wei teres optischen Element angepaßt. Dieses kann beispielsweise ein Zylinderlinsenschirm sein, wie in JP 092 74 159 "Stereoscopic image display divice" beschrieben.For the purpose of 3D representation, monofocal Fres lens lenses that optically act as a field lens. An example of this is in EP 0 653 891 with a "three-dimensional projection display apparatus". Who too the the flanks of a monofocal Fresnel lens used as a field lens to a white adapted teres optical element. This can be, for example, a cylindrical lens screen be as described in JP 092 74 159 "Stereoscopic image display divice".
Die Verwendung einer bifokalen und damit multifokalen Fresnellinse für einen Rück projektionsschirm, der mit einem Zylinderlinsen-Array ausgestattet ist, ist in EP 0874 268 "Fresnel lens sheet and rear projection screen" angegeben. Hierbei aber wirkt die Fresnellinse ebenfalls als Feldlinse, was zur Folge hat, daß sie keine tiefengestaffelten Abbilder liefert. The use of a bifocal and thus multifocal Fresnel lens for a back Projection screen, which is equipped with a cylindrical lens array, is in EP 0874 268 "Fresnel lens sheet and rear projection screen" specified. But here it works Fresnel lens also as a field lens, which means that it does not have a graduated depth Provides images.
In einer "Vorrichtung zum Darstellen sich bewegender Bilder in hintereinanderliegen den Ebenen" nach WO 98/18114 ist ebenfalls die Verwendung einer monofokalen Fres nellinse beschrieben. Nachteil ist hier der hohe gerätetechnische Aufwand, da zwei Bildgeber, ein Strahlteiler und zusätzlich zur monofokalen Fresnellinse ein Hohlspiegel allein für zwei Ebenen erforderlich sind, was nicht nur hohe Fertigungskosten, sondern auch ein verhältnismäßig großes Bauvolumen zur Folge hat.In a "device for displaying moving images in a row the levels "according to WO 98/18114 is also the use of a monofocal Fres described. The disadvantage here is the high expenditure on equipment, since two Imager, a beam splitter and, in addition to the monofocal Fresnel lens, a concave mirror alone for two levels are required, which is not only high manufacturing costs, but also results in a relatively large construction volume.
In WO 98/10584, einem "Displaysystem", ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen oder alternierenden Hintereinanderdarstellung von zwei Bildebenen be schrieben. Hierbei werden eine erste Bildquelle, die den Vordergrund darstellt, und eine zweite Bildquelle, die den Hintergrund wiedergibt, mit Hilfe eines als "beam com biner" bezeichneten optischen Strahlenteilers zu einer Gesamtszene überlagert, wo durch der Betrachter den Hintergrund in größerer Entfernung wahrnimmt als den Vor dergrund und auf diese Weise bedingt einen räumlichen Eindruck erhält. Die hier ver wendeten monofokalen Fresnelzylinderlinsen oder Zylinderspiegel dienen lediglich zur optischen Änderung des Aspektverhältnisses zwischen Vordergrundbild und Hinter grundbild.WO 98/10584, a "display system", describes a method and an apparatus for simultaneous or alternating successive display of two image planes wrote. Here, a first image source, which represents the foreground, and a second image source, which shows the background, with the help of a "beam com biner "designated optical beam splitter superimposed on an overall scene where through which the viewer perceives the background at a greater distance than the previous one the reason and in this way conditionally receives a spatial impression. The ver Monofocal Fresnel cylinder lenses or cylinder mirrors are only used for optical change of the aspect ratio between foreground image and back basic picture.
Sollen mit dieser Anordnung mehr als zwei Ebenen in unterschiedlichem Abstand von einem Betrachter dargestellt werden, erhöht sich der ohnehin schon hohe Aufwand beträchtlich.With this arrangement, there should be more than two levels at different distances from are presented to a viewer, the already high effort increases considerably.
Von diesem Stand der Technik ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß eine den Sehge wohnheiten des Menschen adäquate ermüdungsfreie Raumwahrnehmung mit guter Qualität bei geringem gerätetechnischen Aufwand möglich ist.Starting from this prior art, the object of the invention is to: To further develop methods of the type described in the introduction in such a way that the eyes human habits adequate fatigue-free space perception with good Quality is possible with little equipment expenditure.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Schichtbilder bzw. Teile der Schichtbilder gleichzeitig nebeneinander und/oder zyklisch schnell aufeinander folgend in einer Objektebene wiedergegeben werden und mit mehreren Linsenbereichen, die zwar un terschiedliche Brennweiten, jedoch eine gemeinsame optische Achse haben, die Schichtbilder bzw. Teile davon reell und/oder virtuell abgebildet werden, wobei von einem Schichtbild b1 bzw. von Teilen b11, b12. . .b1m des Schichtbildes b1 durch Linsenbe reiche mit der Brennweite f1 ein Abbild a1, von einem Schichtbild b2 bzw. von Teilen b21, b22. . .b2m des Schichtbildes b2 durch Linsenbereiche mit einer Brennweite f2 ein Ab bild a2 erzeugt wird usw. und die Abbilder a1, a2 usw. auf der optischen Achse hinter einander sichtbar und dadurch in räumlicher Tiefe wahrnehmbar sind.According to the invention it is provided that the layer images or parts of the layer images are simultaneously displayed side by side and / or cyclically in rapid succession in an object plane and with a plurality of lens regions, which have different focal lengths but have a common optical axis, the layer images or parts thereof are mapped real and / or virtual, with a layer image b 1 or parts b 11 , b 12 . , .b 1m of the layer image b 1 through lens areas with the focal length f 1 an image a 1 , of a layer image b 2 or of parts b 21 , b 22 . , .b 2m of the slice image b 2 through lens areas with a focal length f 2 an image a 2 is generated etc. and the images a 1 , a 2 etc. are visible one behind the other on the optical axis and are therefore perceptible in spatial depth.
Auf diese Weise werden die Nachteile, die den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren anhaften, vermieden. Die Schichtbilder können in ihrer Ganzheit vollständig oder auch gerastert verwendet werden, es entstehen den Sehgewohnheiten entspre chende räumliche Darstellungen von Szenen/Gegenständen ohne unnatürliche Ent kopplung von Akkommodation und Konvergenz, die ohne Hilfsmittel visuell in sehr guter Qualität wahrnehmbar sind. Der gerätetechnische Aufwand ist gering, da zur Ausführung dieses Verfahrens weder eine Vielzahl von Abbildungslinsen mit parallelen optischen Achsen noch bewegte Bauteile erforderlich sind. Es können sowohl zweidi mensionale Schichtbilder als auch dreidimensionale autostereoskopische Bilder auf dem Bildgeber wiedergegeben und als Grundlage für räumliche Darstellungen genutzt werden. Die Wahrnehmung ist ohne Einschränkung des räumlichen Eindrucks von meh reren Betrachtern aus einer beliebigen Position innerhalb eines verhältnismäßig großen Raumwinkels ohne Hilfsmittel möglich.In this way, the disadvantages that are known from the prior art Adhere to procedures, avoided. The slice images can be complete in their entirety or used in a grid pattern, it corresponds to the viewing habits appropriate spatial representations of scenes / objects without unnatural ent coupling of accommodation and convergence, which is visually very in aids good quality are noticeable. The technical expenditure on equipment is low because Carrying out this method does not involve a large number of imaging lenses with parallel ones optical axes still moving components are required. Both can be two dimensional slice images as well as three-dimensional autostereoscopic images reproduced by the imager and used as the basis for spatial representations become. The perception is without restriction of the spatial impression of meh viewers from any position within a relatively large area Solid angle possible without tools.
So können beispielsweise die Schichtbilder bzw. Teile der Schichtbilder gleichzeitig nebeneinander in der Objektebene wiedergegeben werden und, zwecks Erzeugung eines Abbildes von jedem Schichtbild, kann deren jeweilige Zuordnung zu Linsenberei chen einer bestimmten Brennweite in Abhängigkeit von ausgewählten physikalischen Eigenschaften des Abbildungslichtes, wie Wellenlänge und/oder Polarisation, vorge nommen werden. Mit anderen Worten: es werden Eigenschaften des Abbildungslichtes genutzt, um einem jeden Schichtbild bzw. Teilen des Schichtbildes ausschließlich Lin senbereiche mit ein und derselben optischen Brennweite zuzuordnen. Auch hierdurch wird erreicht, daß die Schichtbilder bzw. deren Teile - der zugeordneten Brennweite entsprechend - in unterschiedlichen räumlichen Tiefen abgebildet werden, wobei die räumliche Tiefe, in der das Abbild eines Schichtbildes jeweils erscheint, dessen räumli cher Tiefe in der wiederzugebenden Szene bzw. des wiederzugebenden Gegenstandes entspricht oder dieser zumindest proportional ist.For example, the slice images or parts of the slice images can be used simultaneously are displayed side by side in the object plane and, for the purpose of creation An image of each slice image can be assigned to the lens area Chen a certain focal length depending on selected physical Properties of the imaging light, such as wavelength and / or polarization, pre be taken. In other words: they become properties of the imaging light used to only Lin or each layer image or parts of the layer image assign areas with one and the same optical focal length. This too it is achieved that the slice images or their parts - the assigned focal length accordingly - are mapped in different spatial depths, the spatial depth at which the image of a layer image appears, the spatial depth in the scene or object to be reproduced corresponds or is at least proportional.
Des weiteren ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aber auch möglich Raum bilder zu erzeugen, indem die Schichtbilder einzeln kurzzeitig aufeinander folgend in der Objektebene wiedergegeben werden und diese Wiedergabe in schneller Folge wie derholt wird. Dabei werden innerhalb einer Wiederholsequenz jedem dargestellten Schichtbild bzw. Teilen davon ausschließlich Linsenbereiche einer bestimmten Brenn weite zugeordnet und damit kurzzeitig immer wieder ein Abbild des jeweiligen Schichtbildes erzeugt.Furthermore, it is also possible to use the method according to the invention to generate images by briefly sequentially layering the layers in the object level are played back and this playback in quick succession like is being repeated. Each is shown within a repeat sequence Slice image or parts thereof exclusively lens areas of a certain focal assigned wide and thus briefly always an image of the respective Layer image generated.
So werden während einer Zeitspanne t1 beispielsweise das Schichtbild b1 wiedergeben und in derselben Zeitspanne t1 zur Erzeugung des Abbildes a1 ausschließlich Linsenbe reiche der Brennweite f1 optisch genutzt. Danach werden während einer folgenden Zeitspanne t2 das Schichtbild b2 wiedergegeben und zur Erzeugung des Abbildes a2 ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f2 optisch genutzt usw. Die Zeitspannen t1, t2 bis tn, die jeweils eine Sequenz bilden, werden zyklisch wiederholt und innerhalb einer jeden Zeitspanne wird jeweils auch dasselbe Schichtbild wiedergegeben, wobei jedem Schichtbild nur eine Brennweite bzw. umgekehrt jeder Brennweite nur ein Schichtbild zugeordnet wird.Thus, for example, the slice image b 1 is reproduced during a time period t 1 and only lens regions of the focal length f 1 are used optically in the same time period t 1 to generate the image a 1 . Thereafter, the slice image b 2 is reproduced during a subsequent time period t 2 and only lens regions of the focal length f 2 are used optically to generate the image a 2 , etc. The time periods t 1 , t 2 to t n , which each form a sequence, are repeated cyclically and the same slice image is also reproduced within each time period, with only one focal length being assigned to each slice image or, conversely, only one slice image being assigned to each focal length.
Dabei ist es erforderlich, daß die Freigabe der jeweils zuzuordnenden Linsenbereiche stets synchron zur Wiedergabe des entsprechenden Schichtbildes erfolgt und der Wechsel der Schichtbilder sowie die wechselnde Freigabe der zugeordneten Linsenbe reiche so schnell vorgenommen wird, daß die dabei entstehenden tiefengestaffelten Abbilder unter Berücksichtigung der Trägheit des Auges flimmerfrei wahrgenommen werden können.It is necessary to release the lens areas to be assigned always in sync with the reproduction of the corresponding slice image and the Change of the layer images as well as the changing release of the assigned lens lens rich is made so quickly that the resulting staggered depth Images perceived flicker-free considering the sluggishness of the eye can be.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß wäh rend einer Zeitspanne t1 von der Gesamtanzahl n aller vorhandenen bzw. der Erzeu gung des Raumbildes zugrunde liegenden Schichtbilder zunächst eine Teilanzahl n1 gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben wird, wobei die Zuordnung eines jeden in nerhalb der Zeitspanne t1 wiedergegebenen Schichtbildes (bzw. Teilen davon) zu Lin senbereichen einer bestimmten Brennweite, wie bereits angegeben, in Abhängigkeit von Wellenlänge und/oder Polarisation des Abbildungslichtes vorgenommen wird. Hierauf folgend wird dann während einer Zeitspanne t2 eine Teilanzahl n2 der Schicht bilder (bzw. Teile davon) wiederum gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben, wobei deren Zuordnung zu Linsenbereichen ebenfalls wieder in Abhängigkeit von Wellenlän ge und/oder Polarisation des Lichtes vorgenommen wird. Es können sich nun weitere Zeitspannen t3, t4 usw. anschließen, in denen weitere, in den vorhergehenden Zeitspan nen noch nicht dargestellte Schichtbilder wiedergegeben werden, bis jedes der insge samt vorhandenen Schichtbilder einmal wiedergegeben worden ist, dabei jedem Schichtbild eindeutig Linsenbereiche ausschließlich einer bestimmten Brennweite zu geordnet worden sind und von jedem Schichtbild bzw. von dessen Teilen ein Abbild ax (x = 1. . .n) erzeugt worden ist.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that during a period of time t 1 of the total number n of all existing or underlying layer images underlying the generation of the spatial image, first a partial number n 1 is simultaneously displayed side by side, the assignment of each within the time span t 1 reproduced slice image (or parts thereof) to lens areas of a certain focal length, as already stated, is carried out as a function of the wavelength and / or polarization of the imaging light. Following this, a partial number n 2 of the layer images (or parts thereof) are again simultaneously displayed next to one another during a time period t 2 , their assignment to lens regions again being carried out as a function of wavelengths and / or polarization of the light. There can now follow further time periods t 3 , t 4 , etc., in which further layer images, which have not yet been shown in the preceding time periods, are reproduced until each of the total layer images present has been reproduced once, each layer image clearly having lens regions exclusively one have been assigned to a certain focal length and an image a x (x = 1.. .n) has been generated from each slice image or its parts.
Auch hierbei werden die Zeitspannen t1, t2 usw. zyklisch schnell wiederholt, wobei in nerhalb jeder dieser Zeitspannen immer auch dieselben Schichtbilder wiedergegeben und auf die beschriebene Weise abgebildet werden.Here, too, the time periods t 1 , t 2 , etc. are repeated cyclically quickly, the same slice images always being reproduced and imaged in the manner described within each of these time periods.
Die Zuordnung der während einer Zeitspanne wiedergegebenen Schichtbilder zu Lin senbereichen vorgegebener Brennweiten kann erfolgen, indem nur die innerhalb dieser Zeitspanne zur Abbildung benötigten Linsenbereiche optisch freigegeben werden, während alle nicht benötigen Linsenbereiche optisch gesperrt sind.The assignment of the slice images reproduced over a period of time to Lin ranges of given focal lengths can be done by only those within them The time required for imaging the lens areas required is optically released. while all lens areas that are not required are optically blocked.
Eine vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, wenn die gleichzeitig nebeneinander dargestellten Schichtbilder jeweils nicht in ihrer Gesamtheit, sondern zu Teilen in der Objektebene wiedergegeben werden. Dabei ist es besonders günstig, von jedem Schichtbild streifenförmige Abschnitte auszuwäh len und nebeneinander darzustellen. So würden bei Darstellungen der Teile von zwei Schichtbildern b1 und b2 auf dem Bildgeber beispielsweise abwechselnd jeweils ein Streifen b11 des Schichtbildes b1, daneben ein Streifen b21 des Schichtbildes b2, dann wieder ein Streifen b12 des Schichtbildes b1, daneben der nächste Streifen b22 des Schichtbildes b2 usw. erscheinen. Das erfordert einen Bildgeber doppelter Breite oder mit doppeltem horizontalen Auflösungsvermögen (Pixel halber Breite). Bevorzugt wür de daher der Streifen b11 von b1, daneben der Streifen b22 von b2, daneben der Streifen b13 von b1, daneben der Streifen b24 von b2 usw. erscheinen.An advantageous application of the method according to the invention is obtained if the slice images simultaneously displayed side by side are not reproduced in their entirety, but rather in part in the object plane. It is particularly advantageous to select strip-shaped sections from each layer pattern and to display them side by side. Thus, in the representation of the parts of two layer images b 1 and b 2 on the image generator, for example, alternately a strip b 11 of the layer image b 1 , next to it a strip b 21 of the layer image b 2 , then again a strip b 12 of the layer image b 1 , the next stripe b 22 of the layer image b 2 etc. appear next to it. This requires an imager that is twice the width or twice the horizontal resolution (half-width pixel). The stripe b 11 of b 1 , the stripe b 22 of b 2 , the stripe b 13 of b 1 , the stripe b 24 of b 2 , etc., would therefore preferably appear.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Anordnungen zur räumlichen Darstellung von Szenen/Gegenständen nach dem vorgenannten Verfahren. Erfindungsgemäß weist eine solche Anordnung einen Bildgeber auf, der geeignet ist, Schichtbilder bzw. Teile von Schichtbildern gleichzeitig nebeneinander und/oder zyklisch aufeinander folgend in ein und derselben Objektebene wiederzugeben sowie eine Abbildungseinrichtung, die mehrere Linsenbereiche mit unterschiedlichen Brennweiten, jedoch einer gemeinsamen optischen Achse hat und die in Blickrichtung mindestens eines Betrachters bzw. einer Kamera dem Bildgeber vorgeordnet ist. Außerdem weist der Bildgeber Mittel auf zur zeitlichen und/oder räumlichen Zuordnung eines in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbildes b1 (bzw. wiedergegebener Teile davon) zu Linsenbereichen einer Brenn weite f1, eines in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbildes b2 (bzw. wiederge gebener Teile davon) zu Linsenbereichen einer Brennweite f2 usw.The invention further relates to arrangements for the spatial representation of scenes / objects according to the aforementioned method. According to the invention, such an arrangement has an image generator which is suitable for displaying layer images or parts of layer images simultaneously next to one another and / or cyclically in succession in one and the same object plane, as well as an imaging device which has a plurality of lens regions with different focal lengths but a common optical axis and which is arranged upstream of the imager in the viewing direction of at least one viewer or camera. In addition, the imager has means for temporally and / or spatially assigning a slice image b 1 (or parts thereof) reproduced in the object plane to lens regions of a focal length f 1 , a slice image b 2 (or reproduced parts) reproduced in the object plane thereof) to lens areas with a focal length f 2 etc.
Ist der Bildgeber zur gleichzeitigen Wiedergabe mehrerer Schichtbilder bzw. Teilen davon ausgestaltet, so können als Mittel zur räumlichen Zuordnung zu Linsenberei chen bestimmter Brennweite Polarisationsfilter und/oder Farbfilter vorhanden sein.Is the imager for the simultaneous reproduction of several slice images or parts of it, can be used as a means of spatial allocation to lens production Chen certain focal length polarization filters and / or color filters are available.
Beispielsweise kann der Bildgeber so ausgestaltet sein, daß er in der Objektebene gleichzeitig zwei Schichtbilder b1 und b2 bzw. Teile dieser Schichtbilder nebeneinander wiedergibt; die Abbildungseinrichtung kann mit Linsenbereichen zweier verschiedener Brennweiten f1 und f2 ausgestattet sein; dem Schichtbild b1 bzw. den Teilen davon kön nen Polarisationsfilter mit der Polarisationsrichtung 0° und den Linsenbereichen mit der Brennweite f1 ebenfalls Polarisationsfilter mit der Polarisationsrichtung 0° beige ordnet sein, während dem Schichtbild b2 bzw. den Teilen des Schichtbildes b2 und den Linsenbereichen der Brennweite f2 jeweils Polarisationsfilter mit den Polarisationsrich tungen 90° beigeordnet sind.For example, the imager can be designed such that it simultaneously displays two slice images b 1 and b 2 or parts of these slice images side by side in the object plane; the imaging device can be equipped with lens areas of two different focal lengths f 1 and f 2 ; the layer image b 1 or the parts thereof NEN polarization filters with the polarization direction 0 ° and the lens regions with the focal length f 1 also polarization filters with the polarization direction 0 ° beige can be assigned, while the layer image b 2 or the parts of the layer image b 2 and the lens areas of the focal length f 2 are each assigned polarization filters with the polarization directions 90 °.
Auf diese Weise wird erreicht, daß der Teil des Abbildungsstrahlenganges, der von den Abschnitten der Objektebene ausgeht, auf denen das Bild b1 bzw. Teile davon darge stellt sind, aufgrund der Polarisationsrichtung der beigeordneten Polarisationsfilter stets den Linsenbereichen der Brennweite f1 zugeordnet ist. Das trifft in analoger Wei se auf den Teil des Abbildungsstrahlenganges zu, der von den Abschnitten der Objek tebene kommt, auf denen das Bild b2 bzw. Teile davon dargestellt sind bzw. auf die zugeordneten Linsenbereich der Brennweite f2. Dabei sind die räumliche Tiefe der Schichtbilder b1 und b2 und die zugeordneten Brennweiten f1 und f2 so aufeinander ab gestimmt, daß die Abbildungen auch tatsächlich in der vorgesehenen räumlichen Tiefe erfolgen und so für den Betrachter in dieser Tiefe wahrnehmbar sind.In this way it is achieved that the part of the imaging beam path that starts from the sections of the object plane on which the image b 1 or parts thereof are shown is always assigned to the lens regions of the focal length f 1 due to the polarization direction of the associated polarization filter. This applies in an analogous manner to the part of the imaging beam path that comes from the sections of the object plane on which the image b 2 or parts thereof are shown or to the associated lens area of the focal length f 2 . The spatial depth of the slice images b 1 and b 2 and the associated focal lengths f 1 and f 2 are coordinated with one another in such a way that the images actually take place in the intended spatial depth and are thus perceptible to the viewer at this depth.
Eine sinngemäß ähnliche Konfiguration der Anordnung läßt sich erzielen, wenn anstelle der Polarisationsfilter Farbfilter verwendet werden. So kann die erfindungsgemäße An ordnung derart ausgestaltet sein, daß der Bildgeber zur gleichzeitigen Wiedergabe von drei Schichtbildern b1, b2, b3 ausgestaltet ist, Linsenbereiche mit drei verschiedenen Brennweiten f1, f2, f3 vorgesehen sind und jeweils den in der Objektebene dargestellten Schichtbildern wie auch den zugeordneten Brennweiten Farbfilter gleicher optischer Eigenschaften beigeordnet sind. So kann beispielsweise den Abschnitten der Objektebene, die das Schichtbild b1 bzw. Teile des Schichtbildes b1 wiedergeben, ein Rotfilter und den Linsenbereichen f1 ebenfalls ein Rotfilter vorgeordnet sein. Auf diese Weise erfolgt die Abbildung des Schichtbildes b1 in einer Abbildungsebene, die (außer der festen Objektweite) durch die Brennweite f1 vorgegeben ist.A similar configuration of the arrangement can be achieved if color filters are used instead of the polarization filters. Thus, the arrangement according to the invention can be designed in such a way that the imager is designed for the simultaneous reproduction of three layer images b 1 , b 2 , b 3 , lens regions with three different focal lengths f 1 , f 2 , f 3 are provided and each one in the Layer images shown object level as well as the assigned focal lengths color filters of the same optical properties are associated. For example, the sections of the object plane that represent the layer image b 1 or parts of the layer image b 1 can be preceded by a red filter and the lens regions f 1 can also be preceded by a red filter. In this way, the slice image b 1 is imaged in an imaging plane which (apart from the fixed object width) is predetermined by the focal length f 1 .
Dasselbe trifft analog für die Schichtbilder b2 und b3 zu, die auf gleiche Weise durch Grün- bzw. Blaufilter den Brennweiten f2 und f3 zugeordnet werden können. Sie werden dadurch in einer Tiefe abgebildet, die (außer der festen Objektweite) durch die Brenn weiten f2 und f3 der zugeordneten Linsenbereiche vorgegeben ist.The same applies analogously to the layer images b 2 and b 3 , which can be assigned to the focal lengths f 2 and f 3 in the same way by means of green or blue filters. As a result, they are imaged at a depth which (apart from the fixed object width) is predetermined by the focal lengths f 2 and f 3 of the associated lens regions.
In einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung können beispielsweise einem Schicht bild b1 in der Objektebene sowohl ein Polarisationsfilter, etwa mit der Polarisationsrich tung 0°, als auch ein Farbfilter, etwa ein Rotfilter, zugeordnet sein, während den Lin senbereichen der Brennweite in gleicher Weise Polarisationsfilter (der Polarisations richtung 0°) und Farbfilter (Rotfilter) zugeordnet sind. Sind Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter und Spektraleigenschaften der Farbfilter in solcher Weise den Schichtbildern bzw. Linsenbereichen beigeordnet, wie das beispielhaft im Anspruch 9 tabellarisch dargestellt ist, lassen sich sechs verschiedene Schichtbilder b1 bis b6 über Linsenbereiche sechs verschiedener Brennweiten f1 bis f6 in sechs Abbildern a1 bis a6 darstellen, die entsprechend der Brennweiten f1 bis f6 in räumlicher Tiefe gestaffelt sind.In a further embodiment of the arrangement, for example, a layer image b 1 in the object plane can be assigned both a polarization filter, for example with the polarization direction 0 °, and a color filter, for example a red filter, while the lens regions of the focal length in the same way polarization filters (the polarization direction 0 °) and color filter (red filter) are assigned. If the polarization directions of the polarization filters and spectral properties of the color filters are assigned to the slice images or lens areas in such a way, as is shown in a table in an exemplary manner in claim 9, six different slice images b 1 to b 6 over lens areas six different focal lengths f 1 to f 6 in six Represent images a 1 to a 6 , which are staggered in spatial depth according to the focal lengths f 1 to f 6 .
Vorteilhaft sind die den Schichtbildern beigeordneten Filter unmittelbar auf oder zu mindest nahe der Objektebene und die den Linsenbereichen beigeordneten Filter un mittelbar auf oder zumindest nahe der Oberfläche der Linsenbereiche positioniert. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die den Linsenbereichen beigeordne ten Farb- und/oder Polarisationsfilterschichten unmittelbar in der Aperturebene der Abbildungseinrichtung angeordnet.The filters associated with the slice images are advantageously open or closed at least near the object plane and the filters associated with the lens areas indirectly positioned on or at least near the surface of the lens areas. In In a particularly advantageous embodiment, they are associated with the lens areas th color and / or polarization filter layers directly in the aperture plane of the Imaging device arranged.
Selbstverständlich ist es möglich, einen Bildgeber mit Farbdarstellung in der Objek tebene zu verwenden. Hierfür kann beispielsweise ein Farbmonitor vorgesehen sein, der dann so anzusteuern ist, daß die Schichtbilder mit Licht verschiedener Spektralei genschaften auf der Monitorfläche erscheinen. Werden beispielsweise alle Teile des Schichtbildes b1 auf der Monitorfläche rot abgestrahlt, sind sie den Linsenbereichen zugeordnet, denen Rotfilter beigeordnet sind. Of course, it is possible to use an image generator with color representation on the object level. For example, a color monitor can be provided for this purpose, which is then to be controlled in such a way that the layer images appear on the monitor surface with light of different spectral properties. If, for example, all parts of the layer image b 1 are emitted in red on the monitor surface, they are assigned to the lens regions to which red filters are assigned.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Bildgeber zur zyklischen Wiedergabe der Schichtbilder bzw. Teilen der Schichtbilder ausgebildet ist und als Mit tel zur zeitlichen Zuordnung jeweils eines in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbildes zu Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite ein ansteuerbarer Shut ter vorhanden ist sowie eine Synchronsteuerung vorgesehen ist, die sowohl mit dem Bildgeber als auch mit dem Shutter in Verbindung steht. Die Synchronsteuerung sorgt dafür, daß während einer Zeitspanne t1 in der Objektebene des Bildgebers das Schicht bild b1 (oder Teile davon) wiedergegeben wird und der Shutter so angesteuert ist, daß ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f1 zur Erzeugung eines Abbildes nutzbar sind. Während der folgenden Zeitspanne t2 ist der Bildgeber so angesteuert, daß das Schichtbild b2 (bzw. Teile davon) erscheint und der Shutter so angesteuert, daß aus schließlich Linsenbereiche der Brennweite f2 zur Erzeugung eines Abbildes verfügbar sind usw.A further embodiment of the invention provides that the imager is designed for the cyclic reproduction of the layer images or parts of the layer images and a controllable shutter ter is available as a means for the temporal assignment of a layer image reproduced in the object plane to lens regions of a certain focal length, as well as a Synchronous control is provided, which is connected to both the imager and the shutter. The synchronous control ensures that the layer image b 1 (or parts thereof) is reproduced in the object plane of the imager during a period of time t 1 and the shutter is controlled in such a way that only lens regions of focal length f 1 can be used to generate an image. During the following time period t 2 , the imager is activated such that the slice image b 2 (or parts thereof) appears and the shutter is activated such that finally lens regions of focal length f 2 are available for generating an image, etc.
Dabei kommt dem Shutter praktisch die Aufgabe zu, während der Zeitspannen t1, t2. . .tn Querschnittsbereiche q1, q2. . .qn des Abbildungsstrahlenganges wechselnd freizugeben und zu sperren, wobei die freigegebenen Querschnittsbereiche q1, q2 oder qn stets den Linsenbereichen der Brennweite f1, f2 oder fn entsprechen, die zur Erzeugung eines Ab bildes a1, a2 oder an des in der jeweiligen Zeitspanne t1, t2 oder tn wiedergegebenen Schichtbildes b1, b2 oder bn genutzt werden sollen. Hierzu ist der Shutter zweckmäßi gerweise zumindest etwa in der Aperturebene der Abbildungseinrichtung anzuordnen.The shutter has the practical task during the time periods t 1 , t 2 . , .t n cross-sectional areas q 1 , q 2 . , .q n of the imaging beam path to be released and blocked alternately, the released cross-sectional areas q 1 , q 2 or q n always corresponding to the lens areas of the focal length f 1 , f 2 or f n which are used to produce an image a 1 , a 2 or a n of the layer image b 1 , b 2 or b n reproduced in the respective time period t 1 , t 2 or t n are to be used. For this purpose, the shutter is expediently to be arranged at least approximately in the aperture plane of the imaging device.
Ein solcher Shutter kann ein in den Abbildungsstrahlengang gestellter Flüssigkristall- Modulator sein, bei dem mit Ansteuerung eines Flüssigkristallbereiches, dessen flächi ge Ausdehnung einem solchen Querschnittsbereich des Abbildungsstrahlenganges entspricht, eine Änderung der Polarisationsrichtung für diesen Querschnittsbereich erzielt wird und dabei im Zusammenwirken mit einem im Abbildungsstrahlengang vor geordneten Polarisator mit fester Polarisationsrichtung und einem nachgeordneten Analysator, ebenfalls mit fester Polarisationsrichtung, für den betreffenden Quer schnittsbereich eine Änderung der Transparenz bewirkt wird. Dabei kann im angesteu erten Zustand die Transparenz das Maximum und im nicht angesteuerten Zustand das Minimum (black mode) oder, alternativ hierzu und bevorzugt, im angesteuerten Zu stand die Transparenz das Minimum und im nicht angesteuerten Zustand das Maxi mum aufweisen (white mode). Aufgrund der Zuordnung der Querschnittsbereiche zu Linsenbereichen bestimmter Brennweiten kann somit die Verfügbarkeit der Linsenbe reiche zur Erzeugung von Abbildern gesteuert werden. Such a shutter can be placed in a liquid crystal Be a modulator, with the control of a liquid crystal area, the area ge extension of such a cross-sectional area of the imaging beam path corresponds to a change in the direction of polarization for this cross-sectional area is achieved and in cooperation with one in the imaging beam path ordered polarizer with a fixed polarization direction and a subordinate one Analyzer, also with a fixed polarization direction, for the relevant cross section changes the transparency. It can be controlled the maximum transparency and in the uncontrolled state the Minimum (black mode) or, alternatively and preferably, in the controlled Zu transparency was the minimum and in the uncontrolled state the maxi Show mum (white mode). Due to the assignment of the cross-sectional areas to Lens areas of certain focal lengths can therefore affect the availability of the lens lens can be controlled to generate images.
Derartige LC-Shutter bestehen beispielsweise aus einer ersten Polarisationsfolie (als Polarisator) mit vollflächig gleich polarisierender Wirkung, z. B. mit der Polarisations richtung 0°, aus einem aktiven polarisationsoptischen Teil mit separat ansteuerbaren Flüssigkristallbereichen und aus einer zweiten Polarisationsfolie (als Analysator), eben falls mit vollflächig gleich polarisierender Wirkung. Die fest vorgegebenen Polarisati onsrichtungen von Polarisator und Analysator können um 90° gegeneinander verdreht (white mode) oder parallel sein (black mode).Such LC shutters consist, for example, of a first polarizing film (as Polarizer) with the same polarizing effect over the entire surface, e.g. B. with the polarization direction 0 °, from an active polarization-optical part with separately controllable Liquid crystal areas and from a second polarizing film (as an analyzer), just if with the same polarizing effect over the entire surface. The fixed polarisati The directions of the polarizer and analyzer can be rotated 90 ° against each other (white mode) or parallel (black mode).
In konkreten Ausführungen können hierbei LC-Shutter der Firma Jenoptik La ser/Optik/Systeme GmbH, Deutschland, und FLC-Shutter der Firma Central Research Laboratories Limited (CRL), United Kingdom, verwendet werden.LC shutters from Jenoptik La ser / Optik / Systeme GmbH, Germany, and FLC shutter from Central Research Laboratories Limited (CRL), United Kingdom.
Auf die beschriebene Weise wird erreicht, daß der Bildwechsel auf dem Bildgeber sowie die Freigabe bzw. Sperrung der zugeordneten Querschnittsbereiche stets synchron ablaufen und damit den jeweils dargestellten Schichtbildern zeitlich auch die Linsenbe reiche entsprechender Brennweiten zugeordnet sind.In the manner described it is achieved that the image change on the imager as well the release or blocking of the assigned cross-sectional areas is always synchronous expire and thus the layer images in time also the lens lens rich corresponding focal lengths are assigned.
Unter optischen Gesichtspunkten effektiv und zugleich fertigungstechnologisch vor teilhaft ist die Verwendung einer multifokalen Fresnellinse zur Realisierung der Linsen bereiche. So kann z. B. eine multifokale Fresnellinse mit Linsenbereichen vier verschie dener Brennweiten f1 bis f4 versehen sein, die quadratisch, kreisförmig oder auch strei fenförmig geformt sein können. Hierbei besteht wiederum eine besonders günstige Ausführung darin, die Fresnellinse als multifokale Fresnelzylinderlinse mit streifenför migen Linsenbereichen auszubilden.From an optical point of view effective and at the same time manufacturing technology before geous is the use of a multifocal Fresnel lens for realizing the lens areas. So z. B. a multifocal Fresnel lens with lens areas four different focal lengths f 1 to f 4 can be provided, which can be square, circular or strei fenform. Here, again, a particularly favorable embodiment is to design the Fresnel lens as a multifocal Fresnel cylinder lens with stripe-shaped lens areas.
Die in der Tiefe gestaffelte Abbildung der Schichtbilder wird verbessert, wenn zum Zweck der Maßstabskorrektur beispielsweise in Blickrichtung des Betrachters bzw. der Kamera vor der multifokalen Fresnellinse zusätzlich eine monofokale Fresnellinse der Brennweite f im Abstand dieser Brennweite angeordnet ist. Damit erübrigt es sich, die Schichtbilder in einer anderen, aufwendigeren Art und Weise einer Maßstabsänderung zu unterziehen.The layered image of the layer images, which is staggered in depth, is improved if the Purpose of the scale correction, for example in the viewing direction of the viewer or the Camera in front of the multifocal Fresnel lens additionally a monofocal Fresnel lens Focal length f is arranged at a distance from this focal length. So there is no need to Slice images in a different, more complex way of changing the scale to undergo.
Es soll im folgenden auf die Möglichkeit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hingewiesen werden, bei der die multifokale Fresnellinse Linsenbereiche mit zwei ver schiedenen Brennweiten f1 und f2 aufweist, die wiederum quadratisch, kreisförmig, streifenförmig oder auch anderweitig geformt sein können. Auch hier kann unter Um ständen vorteilhaft eine Fresnelzylinderlinse mit streifenförmigen Linsenbereichen verwendet werden.It should be pointed out in the following to the possibility of a further embodiment of the invention, in which the multifocal Fresnel lens has lens areas with two different focal lengths ver 1 and f 2 , which in turn can be square, circular, stripe-shaped or otherwise shaped. Here too, a Fresnel cylinder lens with stripe-shaped lens areas can advantageously be used.
Grundsätzlich kann hier als Shutter ebenfalls ein Flüssigkristall-Modulator verwendet werden, der in der bereits vorbeschriebenen Weise aufgebaut ist und bei dem einzelne, jeweils einem Querschnittsbereich entsprechende Flüssigkristallbereiche ansteuerbar sind. Da in diesem Falle aber Linsenbereiche vorgesehen sind, die sich nur durch zwei verschiedene Brennweiten unterscheiden, kann vorteilhaft ein Flüssigkristall-Modulator vorgesehen sein, bei dem zwar ebenfalls eine erste Polarisationsfolie (als Polarisator) mit vollflächig gleich polarisierender Wirkung, z. B. mit der Polarisationsrichtung 0°, vorhanden ist, das aktive polarisationsoptische Teil jedoch abweichend von der schon beschriebenen Bauweise nicht über separat ansteuerbare, den Querschnittsbereichen entsprechende Flüssigkristallbereiche verfügen muß, sondern so ausgebildet sein kann, daß bei Ansteuerung der Flüssigkristalle die Änderung der Polarisationsrichtung über den Gesamtquerschnitt des Abbildungsstrahlenganges erzielt wird und die zwei te, als Analysator wirkende Polarisationsfolie nicht vollflächig gleich polarisiert, son dern Polarisationsbereiche p1 und p2 mit jeweils um 90° zueinander verdrehter polari sierender Wirkung aufweist.In principle, a liquid crystal modulator can also be used here as a shutter, which is constructed in the manner already described and in which individual liquid crystal areas, each corresponding to a cross-sectional area, can be controlled. In this case, however, since lens areas are provided which differ only by two different focal lengths, a liquid crystal modulator can advantageously be provided, in which a first polarizing film (as a polarizer) also has the same polarizing effect over the entire surface, e.g. B. with the polarization direction 0 °, is present, but the active polarization-optical part, in deviation from the design already described, does not have to have separately controllable liquid crystal regions corresponding to the cross-sectional regions, but rather can be designed such that when the liquid crystals are actuated, the change in the polarization direction occurs the total cross-section of the imaging beam path is achieved and the two th polarizing film acting as an analyzer is not polarized equally over the entire surface, but has polarization regions p 1 and p 2 , each with a polarizing effect rotated by 90 ° to one another.
Mit anderen Worten: die Polarisationsbereiche p1 entsprechen Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit einer Polarisationsrichtung 0° und die Polarisations bereiche p2 entsprechen Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit einer Polarisationsrichtung 90° (oder umgekehrt).In other words: the polarization areas p 1 correspond to cross-sectional areas of the imaging beam path with a polarization direction 0 ° and the polarization areas p 2 correspond to cross-sectional areas of the imaging beam path with a polarization direction 90 ° (or vice versa).
Damit wird bei Ansteuerung der Flüssigkristalle für die betreffenden Querschnittsbe reiche des Abbildungsstrahlenganges eine Änderung der Transparenz erreicht, wobei wiederum im angesteuerten Zustand die Transparenz das Maximum und im nicht an gesteuerten Zustand das Minimum (black mode) oder, alternativ hierzu und bevorzugt, im angesteuerten Zustand die Transparenz das Minimum und im nicht angesteuerten Zustand das Maximum (white mode) aufweisen kann.So that when driving the liquid crystals for the relevant cross-section range of the imaging beam path achieved a change in transparency, whereby again the transparency in the activated state the maximum and not in the controlled state the minimum (black mode) or, alternatively and preferably, In the activated state, the transparency is the minimum and in the non-activated state State that the maximum (white mode) can have.
Eine Anordnung, die insbesondere zur Erzeugung einer Vielzahl von in der Tiefe ge staffelten Abbildern geeignet ist, erhält man, wenn der Bildgeber zur Wiedergabe einer Teilanzahl n1 von Schichtbildern während eines Zeitabschnittes t1, einer Teilanzahl n2 weiterer Schichtbilder während eines Zeitabschnittes t2 usw. ausgebildet ist. An arrangement which is particularly suitable for generating a plurality of images staggered in depth is obtained when the imager for reproducing a partial number n 1 of layer images during a time period t 1 , a partial number n 2 further layer images during a time period t 2 etc. is trained.
So kann die Anordnung beispielhaft in der Weise ausgestaltet sein, daß der Bildgeber von einer Gesamtanzahl n = 4 Schichtbildern während einer Zeitspanne t1 eine Teilan zahl n1 = 2, bestehend aus den Schichtbildern b1, b2 wiedergibt, danach während einer Zeitspanne t2 eine Teilanzahl n2 = 2, bestehend aus den Schichtbildern b3, b4 wiedergibt und in der Abbildungseinrichtung vier Linsenbereiche verschiedener Brennweiten f1 bis f4 vorgesehen sind. Weiter können in diesem Zusammenhang beispielsweise dem Schichtbild b1 Polarisationsfilter mit Polarisationsrichtung 0° und den Linsenbereichen mit der Brennweite f1 ebenfalls Polarisationsfilter mit Polarisationsrichtung 0 beige ordnet sein, wodurch die optische Zuordnung des Schichtbildes b1 zu den Linsenberei chen der Brennweite f1 gewährleistet ist. Die Zuordnung des ebenfalls innerhalb der Zeitspanne t1 wiedergegebenen Schichtbildes b2 zu Linsenbereichen der Brennweite f2 kann in analoger Weise durch Polarisationsfilter der Polarisationsrichtung 90° erfolgen.For example, the arrangement can be designed in such a way that the imager of a total number of n = 4 slice images during a time period t 1 represents a part number n 1 = 2 consisting of the slice images b 1 , b 2 , then during a time period t 2 represents a number of parts n 2 = 2, consisting of the layer images b 3 , b 4 , and four lens regions of different focal lengths f 1 to f 4 are provided in the imaging device. In this context, for example, the layer image b 1 polarization filter with polarization direction 0 ° and the lens areas with the focal length f 1 can also be assigned polarization filters with polarization direction 0, whereby the optical assignment of the layer image b 1 to the lens regions of the focal length f 1 is ensured . The assignment of the slice image b 2 also reproduced within the time period t 1 to lens areas of the focal length f 2 can be carried out in an analogous manner by means of polarization filters of the polarization direction 90 °.
In analoger Weise sind Polarisationsfilter mit Polarisationsrichtung 0° zur Zuordnung des Schichtbildes b3 zu Linsenbereichen der Brennweite f3 und Polarisationsfilter mit Polarisationsrichtung 90° zur Zuordnung des Schichtbildes b4 zu Linsenbereichen der Brennweite f4 vorhanden. Die Folge weiterer Zeitspannen t3, t4 bis tn mit Wiedergabe und Zuordnung von jeweils weiteren zwei Schichtbilder ist denkbar.Analogously, polarization filters with a polarization direction of 0 ° for assigning the layer image b 3 to lens regions of the focal length f 3 and polarization filters with a polarization direction 90 ° for assigning the layer image b 4 to lens regions of the focal length f 4 are provided. The sequence of further time periods t 3 , t 4 to t n with reproduction and assignment of a further two slice images is conceivable.
Im Zusammenhang mit den Ausgestaltungsvarianten der Erfindung, bei denen die gleichzeitige Wiedergabe von mehreren Schichtbildern vorgesehen ist und zur Zuord nung der Schichtbilder zu Linsenbereichen einer vorgegebenen Brennweite Polarisati onsfilter verwendet werden, können die Polarisationsfilter beispielsweise als lineare Polarisationsfilter oder auch als zirkulare Polarisationsfilter mit rechts- und linksdre hender Polarisationsrichtung ausgebildet sein.In connection with the embodiment variants of the invention, in which the simultaneous playback of multiple slice images is provided and for assignment of the slice images to lens areas of a predetermined focal length Polarisati Onsfilter are used, the polarization filter, for example, as a linear Polarization filter or as a circular polarization filter with right and left rotation direction of polarization.
Zu empfehlen ist, die Synchronsteuerung mit einer Taktfrequenz fTakt zu betreiben, die oberhalb des mehrfachen der Flimmerverschmelzungsfrequenz νAuge des Auges liegt und die bevorzugt fTakt ≧ νAuge . n/l beträgt, mit n der Gesamtanzahl der Schichtbilder und l der Anzahl der je Zeitspanne tx gleichzeitig wiedergegebenen Schichtbilder. Damit wird erreicht, daß für den bzw. die Betrachter ein flimmerfreies Bild wahrgenommen werden kann. It is recommended to operate the synchronous control with a clock frequency f clock which is above the multiple of the flicker fusion frequency ν eye of the eye and which preferably f clock ≧ ν eye . n / l, with n the total number of slice images and l the number of slice images simultaneously reproduced per time period t x . This ensures that a flicker-free image can be perceived for the viewer (s).
Als Bildgeber eignen sich sowohl für die dynamische Variante der Erfindung (räumliche Darstellung auf Grundlage einer Vielzahl von Schichtbildern mit schnellem Bildwechsel) als auch für die statische Variante (räumliche Darstellung auf Grundlage von dauerhaft gleichzeitig wiedergegebenen Schichtbildern) die im Stand der Technik bekannten An ordnungen, wie CRT (Cathode Ray Tube)-Monitore, bevorzugt mit hoher Auflösung, hoher Leuchtdichte und hoher Bildwiederholfrequenz bei geringer Persistenz (Nach leuchtdauer). Des weiteren Flachbildschirme wie LC (Liquid Crystal)-Displays oder - Projektoren, bevorzugt TFT (Thin Film Transistor)-LC-Displays oder -Projektoren mit TN (Twisted Nematic)-LC und aktiver Ansteuerung; LC-Displays oder -Projektoren im IPS (In Plane Switching) -Mode; FLC (Ferroelectric Liquid Crystal)-Displays, jeweils bevor zugt mit hoher Auflösung, hoher Leuchtdichte, hohem Kontrast und hoher Bildwieder holfrequenz bei geringer Nachleuchtdauer; PP (Plasma Panel)-Displays, bevorzugt großflächige PPD; EL (Electroluminescence) Displays, bevorzugt farbtüchtige ELD.Suitable as imagers are both for the dynamic variant of the invention (spatial Representation based on a large number of slice images with rapid image change) as well as for the static variant (spatial representation based on permanent layer images reproduced simultaneously) known in the prior art orders, such as CRT (Cathode Ray Tube) monitors, preferably with high resolution, high luminance and high refresh rate with low persistence (after light duration). Furthermore flat screens like LC (Liquid Crystal) displays or - Projectors, preferably TFT (Thin Film Transistor) LCD displays or projectors TN (Twisted Nematic) -LC and active control; LC displays or projectors in the IPS (In plane switching) fashion; FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) displays, each before moves with high resolution, high luminance, high contrast and high image repetition fetching frequency with low persistence; PP (Plasma Panel) displays, preferred large-scale PPD; EL (Electroluminescence) displays, preferably colored ELD.
Diese vorgenannten Bildgeber genügen insbesondere den Anforderungen, die im Zu sammenhang mit der zyklischen vollflächigen Darstellung der Schichtbilder zu stellen sind. Frequenzprobleme können durch Einsatz mehrerer Grafikkarten überwunden werden. Sollen gleichzeitig nebeneinander Teile von Schichtbildern wiedergegeben werden, können dazu Verfahren aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise in au tostereoskopischen 3D-Displays mit Linsenraster- oder Barriereanordnungen, ange wandt werden.The above-mentioned image generators in particular meet the requirements set out in Zu in connection with the cyclical full-surface representation of the layer images are. Frequency problems can be overcome by using multiple graphics cards become. Parts of slice images are to be reproduced side by side at the same time For this purpose, methods from the prior art, such as in au 3D stereoscopic displays with lenticular or barrier arrangements be turned.
Weiterhin kann eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin bestehen, in die Funktion des beschriebenen Shutters den Bildgeber mit einzubeziehen, nämlich dann, wenn der Bildgeber bereits eine ganzflächig gleichgerichtet polarisierende Bildfläche aufweist, wie das beispielhaft bei einem LC-Display, insbesondere einem TFT-LC- Display der Fall ist. Diese Bildfläche kann dann die Aufgabe des Polarisators des Shut ters übernehmen, was vorteilhaft einen einfacheren Aufbau des Shutters bzw. der ge samten Anordnung zur Folge hat.Furthermore, an advantageous embodiment of the invention can consist in the Function of the described shutter to include the imaging device, namely, if the imager already has a polarizing image surface that is polarized across the entire surface has, as is the example with an LC display, in particular a TFT-LC Display is the case. This image area can then function as the polarizer of the shut ters take over, which is advantageous a simpler structure of the shutter or ge entire arrangement.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert wer den. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained below using several exemplary embodiments the. Show in the accompanying drawings
Fig. 1 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles zur Erzeugung eines Raumbildes aus vier ebenen, vollflächig zyklisch nacheinander wie dergegebenen Schichtbildern, Fig. 1 is a schematic representation of a planar embodiment for generating a spatial image of four, full area cyclically in succession as said given slice images,
Fig. 2 die Anordnung von Linsenbereichen aus Fig. 1 in starker Vergrößerung, Fig. 2 shows the arrangement of lens portions in FIG. 1 greatly enlarged,
Fig. 3 die Anordnung von Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit veränderbarer Transparenz aus Fig. 1 in starker Vergrößerung, Fig. 3 shows the arrangement of cross-sectional areas of the imaging beam path with variable transparency of FIG. 1 in high magnification,
Fig. 4 die schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles zur Erzeugung eines Raumbildes aus zwei ebenen, vollflächig zyklisch nach einander wiedergegebenen Schichtbildern Fig. 4 shows the schematic representation of a second embodiment for generating a spatial image from two flat, full-surface cyclically reproduced layer images
Fig. 5 die Anordnung von Linsenbereichen aus Fig. 2 in starker Vergrößerung FIG. 5 shows the arrangement of lens areas from FIG. 2 in high magnification
Fig. 6 die Anordnung von Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit veränderbarer Transparenz aus Fig. 2 in starker Vergrößerung FIG. 6 shows the arrangement of cross-sectional areas of the imaging beam path with changeable transparency from FIG. 2 in high magnification
Fig. 7 die schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispieles zur Er zeugung eines Raumbildes aus vier ebenen, vollflächig zyklisch nachein ander wiedergegebenen Schichtbildern unter Verwendung einer monofo kalen Fresnellinse zusätzlich zur multifokalen Linse in der Abbildungsein richtung Fig. 7 is a schematic representation of a third embodiment for generating a spatial image from four flat, cyclically one after the other reproduced slice images using a monofocal kale Fresnel lens in addition to the multifocal lens in the Abbildungsein direction
Fig. 8 die schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispieles zur Er zeugung eines Raumbildes aus vier ebenen, vollflächig zyklisch nachein ander wiedergegebenen Schichtbildern unter Verwendung einer multifo kalen Fresnelzylinderlinse in der Abbildungseinrichtung Fig. 8 is a schematic representation of a fourth embodiment for generating a spatial image from four flat, cyclically one after the other reproduced slice images using a multifocal Fresnel cylinder lens in the imaging device
Fig. 9 die Anordnung von streifenförmigen Linsenbereichen aus Fig. 8 in starker Vergrößerung FIG. 9 shows the arrangement of strip-shaped lens regions from FIG. 8 in a large magnification
Fig. 10 die Anordnung von Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit veränderbarer Transparenz aus Fig. 8 in starker Vergrößerung. Fig. 10 shows the arrangement of cross-sectional areas of the imaging beam path with variable transparency of Fig. 8 in high magnification.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung der Erfindung mit einem Bildgeber 1, der zur Darstellung von vier ebenen Schichtbildern b1, b2, b3 und b4 - vollflächig und zyklisch aufeinander folgend - ausgebildet ist. Dabei ist jedes dieser Schichtbilder b1 bis b4 auf dem Bildge ber um den Faktor α/β verkleinert oder vergrößert wiedergegeben, indem jedem Schichtbild b1 bis b4 ein Abbildungsmaßstab β1 bis β4 zugeordnet ist, mit dem die Transformation durch die multifokale Fresnellinse 2 erfolgt. Dabei ist α eine Konstante. Fig. 1 shows an embodiment of the invention with an image generator 1 , which is designed to display four flat slice images b 1 , b 2 , b 3 and b 4 - over the entire surface and cyclically in succession. Each of these slices b 1 to b 4 on the image generator is reduced or enlarged by the factor α / β by assigning each slice b 1 to b 4 an imaging scale β 1 to β 4 with which the transformation by the multifocal Fresnel lens 2 takes place. Here α is a constant.
Die hier vorgesehene multifokale Fresnellinse 2 weist quadratische Linsenbereiche mit vier verschiedenen Brennweiten f1 bis f4 auf. Diese Linsenbereiche sind in ihrer Positio nierung zueinander in Fig. 2 in einem stark vergrößerten Ausschnitt aus der Fresnellin se 2 dargestellt und entsprechend ihrer unterschiedlichen Brennweiten mit f1 bis f4 be zeichnet. Beispielhaft sind in Fig. 2 auch Wirkflanken 2a der Fresnellinse 2 als konzen trische Kreise eingezeichnet, die ihr Zentrum im Durchstoßpunkt 5a der optischen Achse durch die multifokale Fresnellinse haben, der in Fig. 2 ebenfalls beispielhaft ein gezeichnet ist. Der Durchstoßpunkt 5a befindet sich beispielhaft jeweils an den Gren zen benachbarter Linsenbereiche.The multifocal Fresnel lens 2 provided here has square lens areas with four different focal lengths f 1 to f 4 . These lens areas are shown in their position relative to one another in FIG. 2 in a greatly enlarged section from the Fresnel lens 2 and are marked with f 1 to f 4 according to their different focal lengths. Also active edges 2 are by way of example in Fig. 2 a of the Fresnel lens 2 shown as concentrated tric circles having their center at the intersection point 5 a of the optical axis through the multifocal Fresnel lens, which is also an example of a drawn in Fig. 2. The piercing point 5 a is located, for example, in each case on the borders of adjacent lens regions.
In Fig. 1 ist weiterhin ein Shutter 3 symbolisch dargestellt, der die Transparenz einzel ner Querschnittsbereiche q1 bis q4 des Abbildungsstrahlenganges von einem Maximum auf ein Minimum und umgekehrt verändert, und zwar im gleichen Zeittakt, in dem die Schichtbilder auf dem Bildgeber 1 zyklisch aufeinander folgend erscheinen. Wie die Linsenbereiche f1 bis f4 haben auch die mit dem Shutter 3 realisierten Querschnittsbe reiche q1 bis q4 quadratische Form und Ausdehnung. Die Anordnung der Querschnitts bereiche q1 bis q4 sowie ihre Positionierung zueinander ist in Fig. 3 beispielhaft darge stellt, und zwar ebenso stark vergrößert wie die Linsenbereiche in Fig. 2.In Fig. 1, a shutter 3 is also shown symbolically, which changes the transparency of individual cross-sectional areas q 1 to q 4 of the imaging beam path from a maximum to a minimum and vice versa, at the same time cycle in which the layer images on the imager 1 cyclically appear consecutively. Like the lens areas f 1 to f 4 , the cross-sectional areas q 1 to q 4 realized with the shutter 3 have a square shape and extension. The arrangement of the cross-sectional areas q 1 to q 4 and their positioning with respect to one another is shown in FIG. 3 by way of example, namely enlarged to the same extent as the lens areas in FIG. 2.
Die Veränderung der Transparenz für die Querschnittsbereiche q1 bis q4 wird erreicht, indem als Shutter 3 beispielsweise ein Flüssigkristall-Modulator in den Abbildungs strahlengang gestellt wird, der (in Richtung des Strahlenganges) einen Polarisator mit unveränderlicher und über den gesamten Abbildungsstrahlengang gleichgerichteter Polarisationsrichtung, eine aktive polarisationsoptische Flüssigkristallzone, in der ein zelne Flüssigkristallbereiche ansteuerbar sind und einen Analysator (ebenfalls mit un veränderlicher und über den gesamten Abbildungsstrahlengang gleichgerichteter Pola risationsrichtung) umfaßt. Dabei können je nach der für den Flüssigkristall-Modulator vorgegebenen Betriebsweise im "white mode" oder "black mode" die Polarisationsrich tungen von Polarisator und Analysator um 90° gegeneinander verdreht oder parallel ausgerichtet sein (vgl. vorhergehende Erfindungsbeschreibung). Polarisator und Analy sator sind in handelsüblichen Flüssigkristall-Modulatoren solcher Art häufig als Polari sationsfolien ausgebildet, wodurch eine kompakte Bauweise des Modulators möglich wird.The change in transparency for the cross-sectional areas q 1 to q 4 is achieved by, for example, placing a liquid crystal modulator in the imaging beam path as shutter 3 , which (in the direction of the beam path) has a polarizer with an unchangeable polarization direction which is rectified over the entire imaging beam path, an active polarization-optical liquid crystal zone in which an individual liquid crystal areas can be controlled and an analyzer (also with unchangeable polarization direction that is rectified over the entire imaging beam path). Depending on the mode of operation specified for the liquid crystal modulator in "white mode" or "black mode", the polarization directions of the polarizer and analyzer can be rotated by 90 ° relative to one another or aligned in parallel (cf. previous description of the invention). Polarizer and analyzer are often formed in commercially available liquid crystal modulators of this type as polarization foils, which makes a compact design of the modulator possible.
Die ansteuerbaren Flüssigkristallbereiche entsprechen in Form und Ausdehnung eben falls den Querschnittsbereichen q1 bis q4 des Abbildungsstrahlenganges, und jeder ansteuerbare Flüssigkristallbereich ist einem der Querschnittsbereiche q1 bis q4 zuge ordnet. Damit wird erreicht, daß sich bei Ansteuerung eines Flüssigkristallbereiches aufgrund des Zusammenwirkens von Polarisator, Flüssigkristallen dieses Bereiches (deren polarisierende Wirkung mit der Ansteuerung veränderlich ist) und Analysator die Transparenz für den zugeordneten Querschnittsbereich q1 bis q4 von einem Minimum auf ein Maximum bzw. umgekehrt verändern läßt. Bevorzugt sind die Polarisationsrichtungen von Polarisator und Analysator gegeneinander verdreht, so daß die Transpa renz der Querschnittsbereiche q1 bis q4 im angesteuerten Zustand der Flüssigkristalle das Minimum und im nicht angesteuerten Zustand das Maximum aufweist (white mo de).The controllable liquid crystal areas correspond in shape and extent if the cross-sectional areas q 1 to q 4 of the imaging beam path, and each controllable liquid crystal area is assigned to one of the cross-sectional areas q 1 to q 4 . This ensures that when a liquid crystal region is activated due to the interaction of the polarizer, liquid crystals of this region (whose polarizing effect can be changed with the activation) and analyzer, the transparency for the assigned cross-sectional region q 1 to q 4 changes from a minimum to a maximum or vice versa. The polarization directions of the polarizer and analyzer are preferably rotated relative to one another, so that the transparency of the cross-sectional areas q 1 to q 4 has the minimum in the activated state of the liquid crystals and the maximum in the non-activated state (white mo de).
Fresnellinse 2 und Shutter 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel zu einer Baueinheit zusammengefaßt, und jeweils einem quadratischen Linsenbereich der Fresnellinse 2 ist ein quadratischer Querschnittsbereich des Shutters 3 zugeordnet.In this exemplary embodiment, Fresnel lens 2 and shutter 3 are combined to form a structural unit, and a square cross-sectional area of the shutter 3 is assigned to a square lens area of the Fresnel lens 2 .
Bildgeber 1 und Shutter 3 sind mit einer Synchronsteuerung verbunden, die zeichne risch nicht darstellt ist. Die Synchronsteuerung sorgt dafür, daß zeitgleich mit der Wie dergabe eines Schichtbildes ausschließlich die Flüssigkristallbereiche des Shutters 3 nicht angesteuert sind, die den Weg des Abbildungsstrahlenganges durch die diesem Schichtbild zugeordneten Linsenbereiche freigegeben sollen (white mode).Imager 1 and shutter 3 are connected to a synchronous control, which is not shown graphically. The synchronous control ensures that at the same time as the reproduction of a layer image, only the liquid crystal regions of the shutter 3 are not activated, which are intended to open the path of the imaging beam path through the lens regions assigned to this layer image (white mode).
So wird in einer ersten Zeitspanne t1 das verkleinerte (oder vergrößerte) ebene Schicht bild b1 in ein reelles Abbild a1 transformiert, indem der Weg für den Abbildungsstrah lengang durch die quadratischen Linsenbereiche der Brennweite f1 hindurch freigeben ist. Die übrigen quadratischen Linsenbereiche der Brennweiten f2, f3 und f4 sind während der Zeitspanne t1 gesperrt.Thus, in a first period of time t 1, the reduced (or enlarged) flat layer image b 1 is transformed into a real image a 1 by opening the path for the imaging beam path through the square lens regions of focal length f 1 . The remaining square lens areas of focal lengths f 2 , f 3 and f 4 are blocked during the period t 1 .
Während einer hierauf folgenden zweiten Zeitspanne t2 erscheint auf dem Bildgeber 1 das verkleinerte (oder vergrößerte) ebene Schichtbild b2, und synchron ist in den Quer schnittsbereichen q2 der Weg für den Abbildungsstrahlengang durch die quadratischen Linsenbereiche der Brennweite f2 hindurch frei, während die Querschnittsbereiche q1, q3 und q4 für den Abbildungsstrahlengang gesperrt sind. So wird das Schichtbild b2 in das reelle Abbild a2 transformiert.During a thereon following second time interval t 2 appear on the imager 1, the reduced (or enlarged) plane layer image b 2, and is synchronous-sectional regions in the cross-q 2, the path for the imaging beam path by the square lens regions of the focal length f 2 pass freely while the cross-sectional areas q 1 , q 3 and q 4 are blocked for the imaging beam path. The layer image b 2 is transformed into the real image a 2 .
In der dritten Zeitspanne t3 wird das Schichtbild b3 durch den Bildgeber 1 wiedergege ben und der Shutter 3 synchron so angesteuert, daß die Querschnittsbereiche q3 alle Linsenbereiche mit der Brennweite f3 freigegeben, während die Querschnittsbereiche q1, q2 und q4 alle Linsenbereiche der Brennweite f1, f2 und f4 sperren bzw. deren Nutzung durch den Abbildungsstrahlengang verhindern. So wird das Schichtbild b3 in das reelle Abbild a3 transformiert. Während einer Zeitspanne t4 erfolgt dasselbe im übertragenen Sinne mit dem Schichtbild b4, von dem ein Abbild a4 entsteht. In the third period of time t 3, the layer image b 3 again gege by the image sensor 1 ben and the shutter 3 synchronously driven so that the cross-sectional areas q 3, all the lens portions with the focal length f 3 is released, while the cross-sectional areas q 1, q 2 and q 4 block all lens areas of focal length f 1 , f 2 and f 4 or prevent their use by the imaging beam path. The layer image b 3 is transformed into the real image a 3 . In a figurative sense, the same takes place during a time period t 4 with the layer image b 4 , of which an image a 4 is produced.
Die Abbilder a1 bis a4 entstehen aufgrund der unterschiedlichen Brennweiten in unter schiedlichen Abständen vom Betrachter und haben infolge der Maßstabskorrektur die selbe Größe. Dabei entsprechen die Abstände vom Betrachter dem jeweiligen natürli chen Abstand der in den Schichtbildern b1 bis b4 enthaltenen Bildinformationen in räumlicher Tiefe. Weil außerdem die Größenverhältnisse zwischen den Abbildern a1 bis a4 infolge der Maßstabskorrektur unverändert wie in den Schichtbildern b1 bis b4 sind, erhält der Betrachter einen Raumeindruck mit natürlicher Perspektive, sobald sein Ab stand (bis auf den Faktor α) dem bei der Betrachtung der realen Szene oder des realen Gegenstandes entspricht.The images a 1 to a 4 arise due to the different focal lengths at different distances from the viewer and have the same size due to the scale correction. The distances from the viewer correspond to the respective natural distance of the image information contained in the layer images b 1 to b 4 in spatial depth. In addition, because the size relationships between the images a 1 to a 4 are unchanged as a result of the scale correction as in the layer images b 1 to b 4 , the viewer receives a spatial impression with a natural perspective as soon as his position (apart from the factor α) was the same Viewing the real scene or the real object corresponds.
Die Abfolge der Zeitspannen t1 bis t4 wird zyklisch wiederholt, wobei immer wieder die Schichtbilder b1 bis b4 in der Objektebene des Bildgebers 1 dargestellt und in der be schriebenen Weise Abbilder a1 bis a4 erzeugt werden. Sind die Zeitspannen bezüglich ihrer Dauer und zeitlichen Aufeinanderfolge entsprechend gewählt und liegt der Zeit takt oberhalb des n-fachen der Flimmerverschmelzungsfrequenz νAuge des Auges, wobei n der Anzahl der insgesamt zur Raumbilderzeugung vorgesehenen Schichtbilder ent spricht (in diesem Falle n = 4), kann der Betrachter vier flimmerfreie, je nach Ausbildung der optischen Anordnung reelle und/oder virtuelle Abbilder in unterschiedlicher Tiefe des Raumes wie reale Objekte wahrnehmen.The sequence of the time periods t 1 to t 4 is repeated cyclically, the slice images b 1 to b 4 being repeatedly shown in the object plane of the imager 1 and images a 1 to a 4 being generated in the manner described. If the time spans are selected accordingly with regard to their duration and chronological sequence, and the time is clockwise above n times the flicker fusion frequency ν eye of the eye, where n corresponds to the total number of slice images intended for spatial imaging (in this case n = 4) the viewer perceives four flicker-free, real and / or virtual images, depending on the design of the optical arrangement, in different depths of the room like real objects.
Dank dieser tatsächlich vorhandenen räumlichen Tiefenstaffelung muß sich der Be trachter nicht mit einer Illusion von Tiefe zufriedengeben, wie das bei den stereoskopi schen und autostereoskopischen 3D-Verfahren der Fall ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung akkomodieren und konvergieren die Augen des Betrachters auf die Abbil der in völliger Übereinstimmung mit dessen natürlichen Sehgewohnheiten ohne Ent kopplungszwang. Vorteilhaft werden großformatige Fresnellinsen verwendet, so daß die Abbilder im Raum unter einem breiten Sichtwinkelbereich wahrgenommen werden können. Damit ist die Betrachtung der Abbilder durch mehrere Beobachter gleichzeitig möglich und für jeden Betrachter zugleich auch das Erlebnis der Bewegungsparalaxe eingeschlossen, sofern sich dieser innerhalb des Sichtwinkelbereiches hin- und herbe wegt. Weitere wesentliche Vorteile bestehen darin, daß keine betrachterbezogenen Hilfsmittel, wie beispielsweise Brillen, benötigt werden, und das Verfahren ohne be wegte mechanische Baugruppen auskommt. Thanks to this actually existing spatial depth grading, the Be do not satisfy the traditional with an illusion of depth, as is the case with stereoscopes and autostereoscopic 3D procedures. In the case of the invention The arrangement accommodates and converges the viewer's eyes onto the image who is in complete agreement with his natural viewing habits without Ent coupling constraint. Large-format Fresnel lenses are advantageously used, so that the images in space are perceived from a wide range of viewing angles can. This means that multiple observers can view the images at the same time possible and for every viewer the experience of the movement paralax included, as long as it reciprocates within the viewing angle range moves. Other important advantages are that there are no viewer-related Tools, such as glasses, are needed, and the process without be away mechanical assemblies.
Der Übersichtlichkeit halber und um den Vergleich der einzelnen Ausführungsbeispiele untereinander zu erleichtern werden die Bezugszeichen wie im bisherigen Beschrei bungsteil 1 für den Bildgeber, 2 für die Linse, 3 für den Shutter, 4 für den Beobachter, 5 für die optische Achse sowie die Bezeichnungen bx für die Schichtbilder, fx für die Linsenbereiche bzw. Brennweiten der Linsenbereiche, qx für die Querschnittsbereiche und ax für die Abbilder auch in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beibehalten.For the sake of clarity and to facilitate the comparison of the individual exemplary embodiments with one another, the reference numerals as in the previous description part 1 for the imager, 2 for the lens, 3 for the shutter, 4 for the observer, 5 for the optical axis and the designations b x for the slice images, f x for the lens areas or focal lengths of the lens areas, q x for the cross-sectional areas and a x for the images also retained in the following exemplary embodiments.
Demzufolge weist die multifokale Fresnellinse 2 im Falle eines zweiten Ausführungs beispieles nach Fig. 4 quadratische Bereiche mit zwei verschiedenen Brennweiten f1 und f2 auf. Grundsätzlich kann in diesem Falle als Shutter 3 ein ebensolcher Flüssigkristall- Modulator, wie er im Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 beschrieben wurde, verwendet wer den. Da hier aber Linsenbereiche vorgesehen sind, die sich lediglich durch zwei ver schiedene Brennweiten unterscheiden, kann vorteilhaft ein Flüssigkristall-Modulator vorgesehen sein, der einen Polarisator (wiederum mit unveränderlicher und über den gesamten Abbildungsstrahlengang gleichgerichteter Polarisationsrichtung), eine aktive polarisationsoptische Flüssigkristallzone mit (vom ersten Ausführungsbeispiel abwei chend) über den gesamten Querschnitt des Abbildungsstrahlenganges einheitlich an steuerbaren Flüssigkristallen und einen Analysator umfaßt, der (ebenfalls vom ersten Ausführungsbeispiel abweichend) einzelne Polarisationsbereiche p1 und p2 aufweist, die sich durch gegeneinander um 90° verdrehte Polarisationsrichtungen unterscheiden. Die flächige Ausdehnung eines Polarisationsbereiches p1 oder p2 entspricht dabei jeweils einem Querschnittsbereich des Abbildungsstrahlenganges, der durch den Shutter in Abhängigkeit von der Wiedergabe der Schichtbilder freigegeben oder gesperrt ist.Accordingly, the multifocal Fresnel lens 2 in the case of a second embodiment example according to FIG. 4 has square areas with two different focal lengths f 1 and f 2 . Basically, in this case, the same type of liquid crystal modulator as described in the exemplary embodiment of FIG. 1 can be used as the shutter 3 . However, since lens areas are provided here which differ only by two different focal lengths, a liquid crystal modulator can advantageously be provided, which has a polarizer (again with an unchangeable polarization direction that is rectified over the entire imaging beam path), an active polarization-optical liquid crystal zone (from the first Embodiment deviating) uniformly comprises controllable liquid crystals over the entire cross section of the imaging beam path and an analyzer which (also deviating from the first embodiment) has individual polarization ranges p 1 and p 2 , which differ by polarization directions rotated by 90 °. The areal extent of a polarization area p 1 or p 2 corresponds to a cross-sectional area of the imaging beam path, which is released or blocked by the shutter depending on the reproduction of the layer images.
Werden die Flüssigkristalle angesteuert, wird aufgrund des Zusammenwirkens des Po larisators, der Flüssigkristallzone (deren polarisierende Wirkung mit der Ansteuerung veränderlich ist) und des Analysators in analoger Weise zum vorhergehenden Ausfüh rungsbeispiel die Transparenz für die jeweils einem Polarisationsbereich p1, p2 zuge ordneten Querschnittsbereiche des Abbildungsstrahlenganges von einem Minimum auf ein Maximum und umgekehrt verändert. Bevorzugt sind auch hierbei die Polarisations richtungen von Polarisator und Analysator gegeneinander verdreht, so daß die Tran sparenz im angesteuerten Zustand der Flüssigkristalle das Minimum und im nicht an gesteuerten Zustand das Maximum aufweist, d. h. der Flüssigkristall-Modulator im "whi te mode" betrieben wird. If the liquid crystals are driven, due to the interaction of the polarizer, the liquid crystal zone (whose polarizing effect can be changed with the control) and the analyzer, the transparency for the cross-sectional areas assigned to a polarization area p 1 , p 2 is analogous to the previous exemplary embodiment of the imaging beam path changed from a minimum to a maximum and vice versa. Preferably, the polarization directions of polarizer and analyzer are rotated relative to one another, so that the transparency in the controlled state of the liquid crystals has the minimum and in the non-controlled state the maximum, ie the liquid crystal modulator is operated in "whi te mode".
Sehr vorteilhaft kann in Ausgestaltungen der Erfindung, in denen der Bildgeber bereits eine polarisierende Bildfläche aufweist, wie das beispielhaft bei einem LC-Display, ins besondere einem TFT-LC-Display der Fall ist, diese Bildfläche die Funktion des Polarisa tors des Shutters 3 übernehmen, was zur Folge hat, daß der Shutter 3 einfacher aufge baut sein kann. Außerdem ergibt sich so die Möglichkeit, die aktive polarisationsopti sche Flüssigkristallzone getrennt von Polarisator und Analysator an der Stelle der eng sten Einschnürung des Abbildungsstrahlenganges zu positionieren, wodurch aktive polarisationsoptische Flüssigkristallzonen geringer Baugröße verwendet werden kön nen.In embodiments of the invention in which the imager already has a polarizing image area, as is the case, for example, in the case of an LC display, in particular a TFT-LC display, this image area can take over the function of the polarizer of the shutter 3 very advantageously , which has the consequence that the shutter 3 can be built up more easily. In addition, this results in the possibility of positioning the active polarization-optic liquid crystal zone separately from the polarizer and analyzer at the point of the narrowest constriction of the imaging beam path, so that active polarization-optical liquid crystal zones of small size can be used.
Auch hier sind zwecks synchroner Ansteuerung Shutter 3 und Bildgeber 1 mit der (nicht dargestellten) Synchronsteuerung verbunden. Beim Betreiben der Anordnung wird der Shutter 3 so angesteuert, daß die Querschnittsbereiche, die den Linsenberei chen der Brennweite f1 zugeordnet sind und den Polarisationsbereichen p1 entspre chen, innerhalb des Zeitabschnittes t1, in dem auf dem Bildgeber 1 das Schichtbild b1 erscheint, für den Abbildungsstrahlengang transparent sind und zur Erzeugung eines Abbildes a1 genutzt werden. Die Querschnittsbereiche, die den Linsenbereichen der Brennweite f2 zugeordnet sind und den Polarisationsbereichen p2 entsprechen, stehen innerhalb dieses Zeitabschnittes t1 zum Erzeugen eines Abbildes nicht zur Verfügung, da die Polarisationsbereiche p2 intransparent sind.Here, too, shutter 3 and imager 1 are connected to the synchronous control (not shown) for the purpose of synchronous control. When operating the arrangement, the shutter 3 is controlled so that the cross-sectional areas which are assigned to the lens areas of the focal length f 1 and correspond to the polarization areas p 1 , within the time period t 1 in which the slice image b 1 appears on the imager 1 , are transparent to the imaging beam path and are used to generate an image a 1 . The cross-sectional areas which are assigned to the lens areas of the focal length f 2 and correspond to the polarization areas p 2 are not available within this time period t 1 for generating an image, since the polarization areas p 2 are non-transparent.
Das Abbild a1 des Schichtbildes b1 entsteht in diesem Falle (gegebenenfalls unter Be rücksichtigung eines mit dem Faktor β1 vorgegebenen Abbildungsverhältnisses) als reelles Bild in einem Abstand vom Betrachters 4, der im wesentlichen - außer durch die feste Objektweite - durch die Brennweite f1 vorgegeben ist.The image a 1 of the slice image b 1 is created in this case (if necessary, taking into account an imaging ratio given by the factor β 1 ) as a real image at a distance from the viewer 4 , which - apart from the fixed object width - essentially by the focal length f 1 is specified.
Nach Ablauf der Zeitspanne t1 wird mittels der Synchronsteuerung in einer folgenden Zeitspanne t2 der Bildgeber 1 so angesteuert, daß anstelle des Schichtbildes b1 das Schichtbild b2 wiedergegeben wird und synchron der Shutter 3 so angesteuert, daß der Weg für den Abbildungsstrahlengang durch die Polarisationsbereichen p2 und damit durch die Linsenbereiche der Brennweite f2 hindurch freigegeben ist und das Abbild a2 des Schichtbildes b2 erzeugt wird, während innerhalb der Zeitspanne t2 die den Linsen bereichen der Brennweite f1 zugeordneten Querschnittsbereiche des Abbildungsstrah lenganges, die den Polarisationsbereichen p1 entsprechen, für den Abbildungsstrah lengang gesperrt sind. After the period t 1 has elapsed, the imager 1 is activated in a subsequent period t 2 by means of the synchronous controller so that the layer image b 2 is reproduced instead of the layer image b 1 and the shutter 3 is activated synchronously so that the path for the imaging beam path through the Polarization areas p 2 and thus through the lens areas of the focal length f 2 is released and the image a 2 of the layer image b 2 is generated, while within the period t 2 the areas of the lenses associated with the focal length f 1 of the cross-sectional areas of the imaging beam path that correspond to the polarization areas correspond to p 1 , are blocked for the imaging beam path.
Werden diese Umschaltungen hinreichend schnell wiederholt, entstehen auf der opti schen Achse 5 in unterschiedlichen Abständen vom Betrachter und deshalb räumlich wahrnehmbar zwei gleich große reelle Abbilder a1, a2 der Schichtbilder b1, b2.If these switchovers are repeated sufficiently quickly, the observer creates on optical axis 5 at different distances and therefore spatially perceptible two real images of the same size a 1 , a 2 of slice images b 1 , b 2 .
Fig. 5 zeigt beispielhaft einen stark vergrößerten Ausschnitt der Fresnellinse 2 mit den Linsenbereichen der Brennweiten f1 und f2 und beispielhaft eingezeichneten Wirkflan ken 2a mit dem Durchstoßpunkt 5a der optischen Achse 5 durch die Fresnellinse 2. Fig. 5 shows an example of a greatly enlarged section of the Fresnel lens 2 with the lens areas of the focal lengths f 1 and f 2 and exemplarily drawn active flanges 2 a with the piercing point 5 a of the optical axis 5 through the Fresnel lens 2 .
Fig. 6 zeigt, ebenfalls stark vergrößert, die quadratischen Polarisationsbereiche p1 und p2. Zur Verdeutlichung sind die beispielhaft in der Betriebsweise "white mode" ange steuerten und damit intransparenten Polarisationsbereiche p2 schraffiert dargestellt. Fig. 6 shows, enlarged also strong, the square polarization regions p 1 and p 2. For clarification, the polarization regions p 2, which are controlled and thus non-transparent in the "white mode" mode of operation, are shown as hatches.
In einer dritten Ausgestaltungsvariante nach Fig. 7 ist eine Weiterbildung der Ausgestal tungsvariante nach Fig. 1 darstellt. Hier ist zwischen dem Shutter 3 und dem Betrachter 4 zusätzlich eine monofokale Fresnellinse 6 vorgesehen. Die optischen Achsen 5 der Fresnellinsen 2 und 6 decken sich dabei. Die monofokale Fresnellinse 6 ist in einem Abstand z2 vor der multifokalen Fresnellinse 2 angeordnet, wobei z2 der Brennweite f der monofokalen Fresnellinse 6 entspricht.In a third embodiment variant according to FIG. 7, a further development of the embodiment variant according to FIG. 1 is shown. Here, a monofocal Fresnel lens 6 is additionally provided between the shutter 3 and the viewer 4 . The optical axes 5 of the Fresnel lenses 2 and 6 coincide. The monofocal Fresnel lens 6 is arranged at a distance z 2 in front of the multifocal Fresnel lens 2 , where z 2 corresponds to the focal length f of the monofocal Fresnel lens 6 .
Diese Ausführung hat den Vorteil, daß das optische System, das durch die beiden Fresnellinsen 2 und 6 gebildet wird, unabhängig von den Brennweiten f1 bis f4 der Lin senbereiche der multifokalen Fresnellinse 2 aus Schichtbildern b1 bis b4 gleicher Größe stets Abbilder a1 bis a4 gleicher Größe in unterschiedlichen Tiefen erzeugt. Darüber hinaus kann für alle Abbilder a1 bis a4 dieselbe Vergrößerung oder Verkleinerung in bezug auf die Schichtbilder b1 bis b4 erzielt werden, indem die Brennweite f der mono fokalen Fresnellinse 6 größer oder kleiner als der Abstand z1 zwischen der Objektebe ne des Bildgebers 1 und der multifokalen Fresnellinse 2 gewählt wird.This version has the advantage that the optical system formed by the two Fresnel lenses 2 and 6 , regardless of the focal lengths f 1 to f 4 of the Lin sen range of the multifocal Fresnel lens 2 from layer images b 1 to b 4 of the same size always images a 1 to a 4 of the same size generated at different depths. In addition, the same enlargement or reduction in relation to the slice images b 1 to b 4 can be achieved for all images a 1 to a 4 by the focal length f of the mono-focal Fresnel lens 6 being larger or smaller than the distance z 1 between the object plane Imager 1 and the multifocal Fresnel lens 2 is selected.
Ein viertes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 8. Wie nach Fig. 1 und Fig. 7 ist der Bildgeber 1 hier ebenfalls wieder zur zeitlich aufeinanderfolgenden Wiedergabe von vier Schicht bildern b1 bis b4 in jeweils einer Zeitspanne t1 bis t4 ausgebildet. Allerdings ist zur Er zeugung der Abbilder eine multifokale Fresnelzylinderlinse 2 vorgesehen, die streifen förmige Linsenbereiche vier verschiedener Brennweiten f1 bis f4 aufweist. In Überein stimmung damit entsprechen die bei Ansteuerung des Shutters 3 von Transparenzmi nimum auf Transparenzmaximum (bzw. umgekehrt) veränderbaren Zonen streifenför migen Querschnittsbereichen q1 bis q4. A fourth embodiment is shown in FIG. 8. As shown in FIG. 1 and FIG. 7, the image generator 1 here images also for the consecutive reproduction of four layer b 1 to b 4 in each case a period of time t 1 to t 4 are formed. However, a multifocal Fresnel cylinder lens 2 is provided for generating the images, the strip-shaped lens regions having four different focal lengths f 1 to f 4 . In agreement with this, the zones which can be changed when the shutter 3 is actuated from transparency minimum to transparency maximum (or vice versa) correspond to strip-shaped cross-sectional areas q 1 to q 4 .
Fig. 9 zeigt die streifenförmigen Linsenbereiche der Brennweiten f1 bis f4 und deren Zuordnung zueinander, während Fig. 10, ebenfalls in starker Vergrößerung, einen Aus schnitt mit Darstellung der freigegebenen Querschnittsbereiche q1 und der gesperrten Querschnittsbereich q2 bis q4 und deren Zuordnung zueinander zeigt. Auch hier ist wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 jeweils ein Querschnittsbereich einem Linsenbe reich zugeordnet. Außerdem sind in Fig. 9 beispielhaft der Durchstoßpunkt 5a der opti schen Achse der Fresnellinse 2 durch einen Linsenbereich der Brennweite f1 dargestellt und die zugehörigen Wirkflanken 2a angedeutet. Fig. 9 shows the stripe-shaped lens areas of the focal lengths f 1 to f 4 and their assignment to each other, while Fig. 10, also in high magnification, shows a section showing the released cross-sectional areas q 1 and the blocked cross-sectional area q 2 to q 4 and their Assignment to each other shows. Here too, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, a cross-sectional area is in each case richly assigned to a lens area. In addition, the piercing point 5 a of the optical axis of the Fresnel lens 2 through a lens region of the focal length f 1 is shown by way of example in FIG. 9 and the associated active edges 2 a are indicated.
Bei der Anordnung nach diesem Ausführungsbeispiel werden wiederum die vier ebenen Schichtbilder b1 bis b4 vollflächig und zeitlich nacheinander in zyklischer Folge auf dem Bildgeber 1 wiedergegeben. Zum Zweck der Maßstabskorrektur bzw. um Abbilder glei cher Größe zu erzeugen, sind auch hier jedem der Schichtbilder Abbildungsmaßstäbe β1 bis β4 zugeordnet, die wieder dafür sorgen, daß bei der Abbildung der Schichtbilder durch die multifokale Fresnelzylinderlinse 2 in Richtung der Koordinate X, d. h. senk recht zu den Wirkflanken 2a der Fresnelzylinderlinse 2, eine Verkleinerung oder Ver größerung (Stauchung oder Dehnung) entsprechend des zugeordneten Maßstabes β1 bis β4 entsteht. Dagegen behalten in Richtung der Koordinate Y die Schichtbilder ihre Größe bei und werden mit dem Abbildungsmaßstab β = 1 in ihrer ursprünglichen Größe abgebildet.In the arrangement according to this exemplary embodiment, the four flat slice images b 1 to b 4 are again reproduced on the image generator 1 over the entire surface and in succession in a cyclical sequence. For the purpose of scale correction or to generate images of the same size, here, too, each of the layer images are assigned image scales β 1 to β 4 , which again ensure that when the layer images are imaged by the multifocal Fresnel cylinder lens 2 in the direction of the coordinate X, ie perpendicular to the right active edges 2a of Fresnelzylinderlinse 2, a reduction or enlargement Ver (compression or expansion) corresponding to the associated scale β 1 to β 4 is formed. In contrast, the slice images retain their size in the direction of the coordinate Y and are reproduced in their original size with the imaging scale β = 1.
Beim Betreiben der Anordnung nach Fig. 8 wird wiederum in einer ersten Zeitspanne t1 das in der ersten Richtung maßstabsangepaßte Schichtbild b1 durch Öffnen der Quer schnittsbereiche q1 von den streifenförmigen Linsenbereichen der Brennweite f1 in ein (beispielhaft) reelles Abbild a1 transformiert. Die übrigen streifenförmigen Linsenberei che mit den Brennweiten f2 bis f4 stehen während der Zeitspanne t1 wegen der Sperrung der entsprechenden Querschnittsbereiche q2 bis q4 durch den Shutter 3 zur Erzeugung eines Abbildes nicht zur Verfügung. In den nachfolgenden Zeitspannen t2 bis t4 werden jeweils (wie bereits beschrieben) durch synchrone Ansteuerung die zugeordneten Schichtbilder b2 bis b4 angezeigt und innerhalb jeweils derselben Zeitspanne werden auch die zugeordneten Querschnittsbereiche q2 bis q4 transparent geschaltet, so daß der Abbildungsstrahlengang jeweils Linsenbereiche der Brennweiten f2 bis f4 passieren kann und die Transformation der Schichtbilder b2 bis b4 in Abbilder a2 bis a4 erfolgt. During operation of the arrangement of FIG. 8 will turn in a first time period t 1, the scale-adapted in the first direction layer image b 1 by opening the cross-sectional areas q 1 of the strip-shaped lens portions of the focal length f 1 in a (for example) a real image a 1 transformed . The remaining strip-shaped lens areas with the focal lengths f 2 to f 4 are not available during the period t 1 because of the blocking of the corresponding cross-sectional areas q 2 to q 4 by the shutter 3 for generating an image. In the subsequent time periods t 2 to t 4 , the assigned slice images b 2 to b 4 are displayed (as already described) by synchronous control, and the assigned cross-sectional areas q 2 to q 4 are also switched transparently within the same time period, so that the imaging beam path lens areas of focal lengths f 2 to f 4 can pass through and the layer images b 2 to b 4 are transformed into images a 2 to a 4 .
Im Ergebnis haben alle Abbilder wiederum dieselbe Größe bei unterschiedlichen Ab ständen im Raum vor dem Betrachter.As a result, all images have the same size with different images stood in the room in front of the viewer.
Die Verwendung einer Fresnelzylinderlinse und in Verbindung damit eines Shutters mit streifenförmigen Polarisationsbereichen hat wesentliche fertigungstechnologische Vor teile, da Fresnellinsen mit parallelen streifenförmigen Linsenbereichen als auch Shutter mit parallelen streifenförmigen Bereichen wesentlich einfacher herzustellen sind als derartige Baugruppen mit quadratischen Bereichen.The use of a Fresnel cylinder lens and in connection with it a shutter with strip-shaped polarization areas has major manufacturing technology advantages parts because Fresnel lenses with parallel strip-shaped lens areas as well as shutter with parallel strip-shaped areas are much easier to manufacture than such assemblies with square areas.
Schließlich sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, bei denen Fresnelzylin derlinsen in Kombination mit Fresnellinsen verwendet werden, beispielsweise indem im vierten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine monofokale Fresnellinse, so wie im dritten Ausführungsbeispiel dargestellt und erläutert, eingesetzt wird.Finally, embodiments of the invention are also conceivable in which Fresnelzylin derlinsen be used in combination with Fresnel lenses, for example by in fourth embodiment additionally a monofocal Fresnel lens, as in the third Embodiment shown and explained, is used.
Gute Ergebnisse im Zusammenhang mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen können erzielt werden bei Verwendung von TFT (Thin Film Transistor)-FLC-Displays als Bildgeber in Verbindung mit entsprechend ausgelegten Bildspeichern und Grafikkarten sowie mit LC-Shuttern der Firma Jenoptik Laser/Optik/Systeme GmbH, Deutschland.Good results in connection with the aforementioned exemplary embodiments can be achieved using TFT (Thin Film Transistor) -FLC displays as Imager in connection with appropriately designed image memories and graphics cards as well as with LC shutters from Jenoptik Laser / Optik / Systeme GmbH, Germany.
Im Rahmen der Erfindung liegen selbstverständlich auch Anordnungen, bei denen die tiefengestaffelten Abbilder oder zumindest eines davon zeitlich veränderte, gegebe nenfalls auch bewegte Bildinhalte darstellen, wenn nämlich die Inhalte der Schichtbil der zeitlich verändert werden. Arrangements in which the staggered images or at least one of them changed over time if necessary, also display moving image content, namely if the content of the layer image which are changed over time.
11
Bildgeber
Imager
22nd
multifokale Fresnellinse
multifocal Fresnel lens
22nd
a Wirkflanken
a active edges
33rd
Shutter
Shutter
44th
Betrachter
Viewer
55
optische Achse
optical axis
55
a Durchstoßpunkt
a puncture point
66
monofokale Fresnellinse
bx monofocal Fresnel lens
b x
Schichtbilder
fx Slice images
f x
Brennweiten
ax Focal lengths
a x
Abbilder
qx Images
q x
Querschnittsbereiche
px Cross-sectional areas
p x
Polarisationsbereiche
zx Polarization ranges
z x
Abstände
distances
Claims (31)
- - die Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teile davon gleichzeitig nebeneinander und/oder zyklisch aufeinander folgend in einer Objektebene wiedergegeben werden und
- - mittels mehrerer Linsenbereiche, die eine gemeinsame optische Achse (5), jedoch unterschiedliche Brennweiten fx (x = 1. . .n) haben, die jeweils in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teile davon reell und/oder vir tuell abgebildet werden, indem von dem Schichtbild b1 bzw. von Teilen b11, b12. . . b1m des Schichtbildes b1 durch Linsenbereiche der Brennweite f1 ein Abbild a1, von dem Schichtbild b2 bzw. von Teilen b21, b22. . .b2m des Schichtbildes b2 durch Lin senbereiche der Brennweite f2 ein Abbild a2 erzeugt wird und so weiter,
- - wobei die Abbilder ax (x = 1. . .n) auf der optischen Achse (5) hintereinander sicht bar und dabei in räumlicher Tiefe wahrnehmbar sind.
- - The slice images b x (x = 1.. .n) or parts thereof are displayed simultaneously next to one another and / or cyclically in succession in an object plane and
- - By means of a plurality of lens regions, which have a common optical axis ( 5 ) but have different focal lengths f x (x = 1.. .n), the slice images b x (x = 1.. .n) reproduced in the object plane or Parts thereof are real and / or virtual mapped by the layer image b 1 or parts b 11 , b 12 . , , b 1m of the layer image b 1 through lens areas of focal length f 1 an image a 1 , of the layer image b 2 or of parts b 21 , b 22 . , .b 2m of the slice image b 2 an image a 2 is generated by lens areas of the focal length f 2 and so on,
- - The images a x (x = 1.. .n) on the optical axis ( 5 ) one behind the other bar visible and thereby perceptible in spatial depth.
- - während einer Zeitspanne t1 nur das Schichtbild b1 bzw. Teile b11, b12. . .b1m davon wiedergegeben und zur Erzeugung eines Abbildes a1 ausschließlich die Linsenbe reiche der Brennweite f1 genutzt werden,
- - während einer Zeitspanne t2 nur das Schichtbild b2 bzw. Teile b21, b22. . .b2m davon wiedergegeben und zur Erzeugung eines Abbildes a2 ausschließlich die Linsenbe reiche der Brennweite f2 genutzt werden und so weiter, bis nach einer Zeitspanne tn alle Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teile davon wiedergegeben worden sind und von jedem Schichtbild bzw. dessen Teilen ein Abbild ax (x = 1. . .n) erzeugt worden ist und
- - danach die Zeitspannen t1, t2, t3. . .tn zyklisch wiederholt werden, wobei innerhalb einer jeden Zeitspanne stets dasselbe Schichtbild bzw. dieselben Teile eines Schichtbildes wiedergegeben und dabei zur Erzeugung eines Abbildes jeweils auch stets dieselben Linsenbereiche bzw. dieselbe Brennweite genutzt werden.
- only the layer image b 1 or parts b 11 , b 12 during a time period t 1 . , .b 1m of which are reproduced and only the lens areas of the focal length f 1 are used to generate an image a 1 ,
- only the layer image b 2 or parts b 21 , b 22 during a time period t 2 . , .b 2m of which are reproduced and only the lens areas of focal length f 2 are used to generate an image a 2 and so on until after a period of time t n all slice images b x (x = 1.. .n) or parts thereof have been reproduced and an image a x (x = 1.. .n) of each layer image or its parts has been generated and
- - then the time periods t 1 , t 2 , t 3 . , .t n are repeated cyclically, the same slice image or the same parts of a slice image always being reproduced within each time period and the same lens regions or the same focal length being used in each case to generate an image.
- - zunächst während einer Zeitspanne t1 eine Teilanzahl n1 der Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teile davon gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben wird, wobei jedem dieser Schichtbilder unter Nutzung physikalischer Eigenschaften des Ab bildungslichtes, wie Wellenlänge und/oder Polarisation, Linsenbereiche mit einer bestimmten Brennweite zugeordnet werden,
- - hierauf folgend während einer Zeitspanne t2 eine weitere Teilanzahl n1 der Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teile davon gleichzeitig nebeneinander wiederge geben wird, wobei wiederum in derselben Weise jedem dieser Schichtbilder Lin senbereiche mit einer bestimmten Brennweite zugeordnet werden,
- - gegebenenfalls hierauf folgend während weiterer Zeitspannen t3 bis ti weitere Teilanzahlen n3 bis ni der Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teile davon gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben und jeweils Linsenbereiche weiterer Brennweiten zugeordnet werden, wobei gilt n1 + n2 + n3 + . . . + ni = n,
- - bis jedes der Schichtbilder bx (x = 1. . .n) einmal wiedergegeben worden ist, dabei jedem Schichtbild ausschließlich Linsenbereiche einer bestimmten Brennweite zugeordnet worden sind und von jedem Schichtbild bzw. dessen Teilen ein Ab bild ax (x = 1. . .n) erzeugt worden ist und
- - danach die Zeitspannen t1, t2, t3. . .tn zyklisch wiederholt werden, wobei innerhalb einer jeden Zeitspanne stets dieselbe Teilanzahl der Schichtbilder wiedergegeben und auch stets die eindeutige Zuordnung von Schichtbild und Linsenbereichen bzw. Brennweite beibehalten wird.
- - First, during a period of time t 1, a partial number n 1 of the layer images b x (x = 1... n) or parts thereof are simultaneously displayed side by side, each of these layer images using physical properties of the imaging light, such as wavelength and / or Polarization, lens areas are assigned with a certain focal length,
- - Subsequently, during a period of time t 2, a further number of parts n 1 of the layer images b x (x = 1... n) or parts thereof are reproduced simultaneously side by side, each of these layer images having lens areas with a certain focal length in the same way be assigned,
- - if necessary, following this during further time periods t 3 to t i, further partial numbers n 3 to n i of the slice images b x (x = 1... n) or parts thereof are simultaneously displayed side by side and lens areas are assigned further focal lengths, where n 1 + n 2 + n 3 +. , , + n i = n,
- - until each of the layer images b x (x = 1... n) has been reproduced once, each layer image exclusively being assigned lens areas of a certain focal length and an image a x of each layer image or its parts (x = 1. .n) has been generated and
- - then the time periods t 1 , t 2 , t 3 . , .t n are repeated cyclically, the same number of slice images always being reproduced within each time period and the unambiguous assignment of slice image and lens areas or focal length being always maintained.
- - einen Bildgeber (1), der Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teile davon gleichzeitig nebeneinander und/oder zyklisch aufeinander folgend in einer Objektebene wie dergibt,
- - eine Abbildungseinrichtung, die mehrere Linsenbereiche unterschiedlicher Brennweiten fx (x = 1. . .n) aufweist, wobei jedoch alle Linsenbereiche eine gemein same optische Achse (5) haben und wobei die Abbildungseinrichtung in Blickrich tung des mindestens einen Betrachters (4) bzw. der Kamera dem Bildgeber (1) vorgeordnet ist, und durch
- - Mittel zur zeitlichen und/oder räumlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer Brennweite f1 zu einem in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbild b1 bzw. zu wiedergegebenen Teilen b11, b12. . .b1m des Schichtbildes b1, zur zeitlichen und/oder räumlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer Brennweite f2 zu ei nem in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbild b2 bzw. zu wiedergegebe nen Teilen b21, b22. . .b2m des Schichtbildes b1 und so weiter.
- an image generator ( 1 ) which reproduces slice images b x (x = 1.. .n) or parts thereof simultaneously next to one another and / or cyclically in succession in an object plane,
- - An imaging device which has a plurality of lens areas of different focal lengths f x (x = 1.. .n), but all lens areas have a common optical axis ( 5 ) and the imaging device in the direction of the at least one viewer ( 4 ) or . the camera is arranged upstream of the imager ( 1 ), and by
- Means for the temporal and / or spatial assignment of lens areas of a focal length f 1 to a slice image b 1 reproduced in the object plane or to parts b 11 , b 12 reproduced. , .b 1m of the slice image b 1 , for the temporal and / or spatial assignment of lens regions of a focal length f 2 to a slice image b 2 reproduced in the object plane or to parts b 21 , b 22 reproduced. , .b 2m of the layer image b 1 and so on.
wobei angegeben sind
- - in Spalte A die in der Objektebene gleichzeitig nebeneinander wiedergegebenen Schichtbilder bzw. Teile der Schichtbilder,
- - in Spalte B die Polarisationsrichtungen von Polarisationsfiltern, die den wieder gebenen Schichtbildern bzw. Teilen der Schichtbilder beigeordnet sind,
- - in Spalte C die Brennweiten der zugeordneten Linsenbereiche und
- - in Spalte D die Polarisationsrichtung von Polarisationsfiltern, die den Linsenberei chen beigeordnet sind.
where are given
- - in column A, the slice images or parts of the slice images which are simultaneously displayed side by side in the object level,
- in column B the polarization directions of polarization filters which are assigned to the reproduced slice images or parts of the slice images,
- - in column C the focal lengths of the assigned lens areas and
- - In column D, the direction of polarization of polarization filters, which are associated with the lens areas.
wobei angegeben sind
- - in Spalte A die in der Objektebene gleichzeitig nebeneinander wiedergegebenen Schichtbilder bzw. Teile der Schichtbilder,
- - in Spalte B die Spektraleigenschaft von Farbfiltern, die den wiedergegebenen Schichtbildern bzw. Teilen der Schichtbilder beigeordnet sind,
- - in Spalte C die Brennweiten zugeordneten Linsenbereiche und
- - in Spalte D die Spektraleigenschaft von Farbfiltern, die den Linsenbereichen bei geordnet sind.
where are given
- - in column A, the slice images or parts of the slice images which are simultaneously displayed side by side in the object level,
- - in column B the spectral property of color filters which are assigned to the reproduced slice images or parts of the slice images,
- - In column C the focal lengths assigned lens areas and
- - In column D, the spectral property of color filters, which are arranged in the lens areas.
wobei angegeben sind
- - in Spalte A die in der Objektebene gleichzeitig nebeneinander wiedergegebenen Schichtbilder bzw. Teile der Schichtbilder,
- - in Spalte B die Polarisationsrichtungen von Polarisationsfiltern, die den wiederge gebenen Schichtbildern bzw. Teilen der Schichtbilder beigeordnet sind,
- - in Spalte C die Spektraleigenschaft von Farbfiltern, die ebenfalls den wiedergege benen Schichtbildern bzw. Teilen der Schichtbilder beigeordnet sind,
- - in Spalte D die Brennweiten zugeordneten Linsenbereiche,
- - in Spalte E die Polarisationsrichtung von Polarisationsfiltern, die den Linsenberei chen beigeordnet sind und
- - in Spalte F die Spektraleigenschaft von Farbfiltern, die ebenfalls den Linsenberei chen beigeordnet sind.
where are given
- - in column A, the slice images or parts of the slice images which are simultaneously displayed side by side in the object level,
- - in column B the polarization directions of polarization filters which are assigned to the reproduced slice images or parts of the slice images,
- - in column C the spectral property of color filters, which are also assigned to the reproduced layer images or parts of the layer images,
- - in column D the focal lengths assigned lens areas,
- - In column E, the direction of polarization of polarization filters, which are assigned to the lens areas and
- - In column F, the spectral property of color filters, which are also associated with the lens areas.
- - der Bildgeber (1) zur zyklischen Wiedergabe der Schichtbilder bx (x = 1. . .n) und/oder Teilen davon ausgestaltet ist und als Mittel zur zeitlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite fx (x = 1. . .n) zu jeweils einem in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbild bzw. Teilen davon ein ansteuerba rer Shutter (3) vorgesehen ist sowie
- - eine Synchronsteuerung vorhanden ist, die sowohl mit dem Bildgeber (1) als auch mit dem Shutter (3) in Verbindung steht, wobei
- - der Bildgeber (1) während einer Zeitspanne t1 so angesteuert ist, daß das Schichtbild b1 bzw. Teile b11, b12. . .b1m davon wiedergegeben werden und der Shutter (3) so angesteuert ist, daß zur Erzeugung eines Abbildes a1 ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f1 verfügbar sind, der Bildgeber (1) während einer Zeitspanne t2 so angesteuert ist, daß das Schichtbild b2 bzw. Teile b21, b22. . .b2m davon wiedergegeben werden und der Shutter (3) so angesteuert ist, daß zur Er zeugung eines Abbildes a2 ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f2 ver fügbar sind und so weiter.
- - The image generator ( 1 ) is designed for the cyclical reproduction of the slice images b x (x = 1.. .n) and / or parts thereof and as a means for the temporal assignment of lens areas of a certain focal length f x (x = 1.. .n ) a controllable shutter ( 3 ) is provided for each slice image or parts thereof reproduced in the object plane and
- - A synchronous control is available, which is connected to both the imager ( 1 ) and the shutter ( 3 ), wherein
- - The imager ( 1 ) is controlled for a period of time t 1 so that the layer image b 1 or parts b 11 , b 12th , .b 1m are reproduced and the shutter ( 3 ) is controlled so that only lens areas of focal length f 1 are available for generating an image a 1 , the imager ( 1 ) is controlled during a period of time t 2 so that the slice image b 2 or parts b 21 , b 22 . , .b 2m of which are reproduced and the shutter ( 3 ) is controlled so that only lens areas of focal length f 2 are available for generating an image a 2 and so on.
- - bevorzugt im angesteuerten Zustand die Transparenz das Maximum und im nichtangesteuerten Zustand das Minimum aufweist (black mode) oder
- - besonders bevorzugt im angesteuerten Zustand die Transparenz das Minimum und im nicht angesteuerten Zustand das Maximum aufweist (white mode).
- - Preferably, the transparency has the maximum in the activated state and the minimum in the non-activated state (black mode) or
- - Particularly preferably, the transparency has the minimum in the activated state and the maximum in the non-activated state (white mode).
- - der Bildgeber (1) zur gleichzeitigen Wiedergabe einer Teilanzahl n1 der Schicht bilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teilen davon während einer Zeitspanne t1, zur gleichzeiti gen Wiedergabe einer Teilanzahl n2 der Schichtbilder bx (x = 1. . .n) bzw. Teilen da von während einer folgenden Zeitspanne t2 und so weiter sowie zur zyklischen Wiederholung dieser Zeitspannen ausgebildet ist und sowohl
- - Mittel zur räumlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer bestimmten Brenn weite zu jeweils einem der Schichtbilder bzw. dessen Teilen während einer Zeit spanne tx, wie in den Ansprüchen 6 bis 12 beschrieben, als auch
- - Mittel zur zeitlichen Zuordnung von Linsenbereichen weiterer Brennweiten zu zyklisch aufeinanderfolgend wiedergegebenen Schichtbildern bzw. Teilen davon, wie in den Ansprüchen 13 bis 20 beschrieben, vorhanden sind,
- - wobei jedem Schichtbild eine Brennweite bzw. umgekehrt jeder Brennweite ein Schichtbild zugeordnet ist.
- - The imager ( 1 ) for the simultaneous reproduction of a part number n 1 of the layer images b x (x = 1.. .n) or parts thereof during a time period t 1 , for the simultaneous reproduction of a part number n 2 of the layer images b x ( x = 1... n) or parts there of during a subsequent time period t 2 and so on and for the cyclical repetition of these time periods and both
- - Means for the spatial assignment of lens areas of a certain focal length to one of the slice images or its parts for a period of time t x , as described in claims 6 to 12, as well
- Means for temporally assigning lens areas of further focal lengths to cyclically successively reproduced slice images or parts thereof, as described in claims 13 to 20, are present,
- - A focal length is assigned to each slice image, or a slice image is assigned to each focal length.
wobei angegeben sind
- - in Spalte A die in der Objektebene gleichzeitig nebeneinander wiedergegebenen Schichtbilder bzw. Teile der Schichtbilder,
- - in Spalte B die Polarisationsrichtungen von Polarisationsfiltern, die den wiederge gebenen Schichtbildern bzw. Teilen der Schichtbilder beigeordnet sind,
- - in Spalte C die Brennweiten der zugeordneten Linsenbereiche und
- - in Spalte D die Polarisationsrichtung von Polarisationsfiltern, die den Linsenberei chen beigeordnet sind.
where are given
- - in column A, the slice images or parts of the slice images which are simultaneously displayed side by side in the object level,
- - in column B the polarization directions of polarization filters which are assigned to the reproduced slice images or parts of the slice images,
- - in column C the focal lengths of the assigned lens areas and
- - In column D, the direction of polarization of polarization filters, which are associated with the lens areas.
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