WO2001035154A1 - Method and device for effecting a three-dimensional display - Google Patents

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WO2001035154A1
WO2001035154A1 PCT/EP2000/011054 EP0011054W WO0135154A1 WO 2001035154 A1 WO2001035154 A1 WO 2001035154A1 EP 0011054 W EP0011054 W EP 0011054W WO 0135154 A1 WO0135154 A1 WO 0135154A1
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lens
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image
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PCT/EP2000/011054
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Falk DÖRFEL
Armin Grasnick
Sven-Martin Scherzberg-Naujokat
Wolfgang Tzschoppe
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4D-Vision Gmbh
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    • H04N2213/00Details of stereoscopic systems
    • H04N2213/001Constructional or mechanical details

Definitions

  • 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 images that contain information from different spatial depths of the scenes or the objects are presented visually perceptible furthermore relates to arrangements for carrying out the method according to the invention
  • Procedures and arrangements in which spatial images are reproduced in a manner that increasingly corresponds to the natural viewing habits of a viewer are required in many areas of human activities, such as in technology, medicine, art, presentation, advertising, etc. From the natural viewing habits of humans, the procedures and arrangements known in the prior art for the spatial representation of objects can in principle be assigned to two groups
  • This group includes the well-known autostereoscopic and stereoscopic 3D methods.
  • the latter have additional disadvantages in that the viewer has to wear special balls (Red-green, polarization or shutter balls) or even complete mini-displays (HMD, Head Mounted Displays) have to be accepted.
  • a free choice of viewer position and / or the possibility of viewing by several observers is usually only possible with one or several complex tracking systems (Eye Trackmg System) achieved
  • autostereoscopic 3-D processes do not require any help from the viewer, they are known to suffer from "dead” zones, "fhpping", pseudoscopy and unnatural image movement when moving the head
  • the volume displays, there is no conflict between accommodation and convergence, since the spatial representation arises in a volume.
  • mechanically moved components are required.
  • the disadvantages of these methods are the components that are moved with high mechanical loads, complicated control and the limited volume
  • images are optically imaged in a volume. This is achieved, for example, by an acoustically-modulated concave mirror, computer-generated holograms using an acousto-optic modulator or mercury vapor fluorescence with infrared excitation. These methods and arrangements are also relatively expensive and therefore costly. most connected
  • JP 62-77 794 A describes an image generator which reproduces slice images in such a way that a viewer has a spatial view Image is perceptible
  • the imager has a plurality of columns and rows of the flat grid of lenses, the focal length of each lens can be changed independently of the neighboring lenses by separate control.
  • the optical axes of these lenses are parallel aligned
  • Each of the lenses corresponds to a section of an object plane of the imaging device in which the layer images are reproduced.
  • the original spatial depth of a part of the picture reproduced in this section is used to change the focal length of the associated lens in such a way that those with the lens generated image 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 are controlled and controlled by a computer
  • This arrangement in which the staggered images of the plane slice images are generated with the aid of lenses with parallel aligned optical axes, has the major disadvantage that each image part of a slice image shown must be positioned exactly on the optical axis of the associated lens.
  • the image parts, corresponding to the imaging scale of the assigned lens must be smaller than their image so that a complete and overlap-free image of the entire slice image can be produced.
  • the viewing angle is limited and the images of the slice images are only spatially perceptible to one or very few viewers standing next to one another. Strictly speaking, therefore, a spatial perception that really corresponds to the viewing habits is only possible for one viewer in a single position, namely with a precise straight view at right angles to the lenticular grid.
  • a switch array which is arranged near an imaging lens and a second lens is positioned at a distance from this switch array which corresponds to its focal length.
  • This is a monofocal imaging lens, the image of which is created in the plane of the second lens.
  • monofocal Fresnel lenses are also used in the prior art, which act optically as a field lens.
  • An example of this can be found in EP 0 653 891 with a "three-dimensional projection display apparatus".
  • the active edges of a monofocal Fresnel lens used as a field lens are also adapted to a further optical element.
  • This can be, for example, a cylindrical lens screen, as in JP 092 74 1 59 "Stereoscopic image display divice".
  • the disadvantage here is the high outlay in terms of equipment, since two image generators, a beam splitter and in addition to the monofocal Fresnel lens a concave mirror are all necessary for two levels, which not only results in high manufacturing costs, but also a relatively large construction volume
  • WO 98/1 0584 a “display system”, describes a method and a device for the simultaneous or alternating display of two images behind the other.
  • a first image source which represents the foreground
  • a second image source which reproduces the background
  • be am combiner an optical radiation plate
  • the monofocal Fresnel cylinder lenses or cylinder mirrors used here are only used for optical changes the aspect ratio between the foreground image and the background image
  • the object of the invention is to further develop a method of the type described in the introduction such that fatigue-free spatial perception adequate to human viewing habits is possible with good quality with little expenditure on equipment, and also the optical imaging devices suitable for this purpose , such as lenses or lens groups
  • the layer images or parts of the layer images are displayed simultaneously next to one another and / or cyclically in rapid succession in an object plane and with several lens areas, which have different focal lengths, but have a common optical axis, the layer images or parts thereof in real and / or can be imaged virtually, whereby of a layer image b or of parts b. b, b of the layer image b by lens areas with the focal length f, an image a )? a layer image b or parts b, bb of the layer image b through lens regions with a focal length f
  • Image a. is generated and so on and the images a ⁇ a. etc. visible in succession on the optical axis and thus perceptible in spatial depth
  • the slice images can be used in their entirety in their entirety or even in a grid, spatial representations of scenes / objects corresponding to the viewing habits arise without unnatural decoupling from Accommodation and convergence, which can be perceived visually in very good quality without aids.
  • the technical expenditure for equipment is low, since neither a large number of imaging lenses with parallel optical axes nor moving components are required to carry out this process.
  • Both two-dimensional slice images and three-dimensional autostereoscopic images can be seen reproduced on the image generator and used as the basis for spatial representations The perception is without restriction of the spatial impression of several viewers from any position within a relatively large solid angle possible without tools
  • the slice images or parts of the slice images can be displayed simultaneously next to each other in the object plane and, for the purpose of generating an image of each slice image, their respective assignment to lens areas of a certain focal length can be seen depending on selected physical properties of the image height, such as wavelength and / or Polarization, in other words, properties of the image are used to assign only lens areas with one and the same optical focal length to each layer image or parts of the layer image.
  • This also ensures that the layer images or their parts - corresponding to the assigned focal length - are depicted in different spatial depths, the spatial depth in which the image of a layer image appears in each case corresponds to its spatial depth in the scene or the object to be reproduced or this is at least proportional
  • the slice will be during t] example, b
  • the time periods t ⁇ t to t n which each form a sequence, are repeated cyclically and the same slice image is also reproduced in 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
  • a partial number n ] of the total number n of all slice images available or on which the spatial image is based is initially reproduced simultaneously, the assignment of each within the time period t ] reproduced slice image (or parts thereof) for lens areas of a certain focal length, as already stated, depending on the wavelength and / or polarization of the imaging height.
  • a partial number n. of the slice images (or parts of these) are simultaneously reproduced side by side, with their assignment to lens areas again depending on the wavelength and / or polarization of the light.
  • the layer images reproduced during a time period can be assigned to lens areas of predetermined focal lengths by optically releasing only the lens areas required for imaging within this time period, while all lens areas not required are optically blocked
  • An advantageous application of the method according to the invention results if the layer images simultaneously displayed next to each other are not reproduced in their entirety but in part in the object plane.It is particularly advantageous to select strip-shaped sections of each layer image and to display them side by side Parts of two layer images b ( and b 2 on the image generator, for example, alternately alternating one stripe b of the layer image b next to one stripe b of the layer image b_, then another stripe b ] 2 of the layer image b t next to the next stripe b 22 of the layer image b 2 etc. appear.
  • the invention further relates to arrangements for the spatial representation of scenes / objects according to the aforementioned method.
  • an arrangement has an imager that is suitable for layer images or parts of layer images simultaneously and / or cyclically one after the other in one and the same object plane reproduce as well as an image, which has a plurality of lens areas with different focal lengths but a common optical axis and which is arranged upstream of the imager in the direction of view of at least one viewer or camera.
  • the imager also has means for temporally and / or spatially assigning one reproduced in the object plane Layer image b ⁇ (or reproduced parts thereof) to lens areas of a focal length f, one reproduced in the object plane given layer image b 2 (or reproduced parts thereof) to lens areas of a focal length f, etc
  • polarization filters and / or color filters can be provided as a means for spatial allocation to lens areas of a certain focal length
  • the imager may be configured so as to b in the object plane at the same time two images layer ⁇ and b is 2 or parts of this slice images 29eman- representing that can Ab Struktursein ⁇ chtung f with lens portions of two different focal lengths and f. be equipped, the slice b or the parts thereof can be assigned polarization filters with the polarization 0 ° and the lens regions with the focal length f also polarization filters with the polarization 0 ° , while the slice b or the parts of the slice b. and the lens areas of the focal length f. each polarization filter with the polarization 90 'are associated
  • the arrangement according to the invention can be designed such that the imager is designed for the simultaneous reproduction of three slice images b., B 2 , b 3 , lens areas with three different focal lengths f, ff are provided and are each assigned to the slice images shown in the object level as well as to the assigned focal lengths color filters with the same optical properties.
  • the sections of the object level that the slice image b or parts of the slice image Play the b, a red filter and the lens areas f also be preceded by a red filter.
  • the image of the slice b takes place in an imaging plane which (apart from the fixed object width) is given by the focal length f
  • the layer images b. and b to which can be assigned to the focal lengths f and f in the same way by means of green and blue filters, respectively. Whoever is thus imaged at a depth that (apart from the fixed object width) is predetermined by the focal lengths f and f of the assigned lens areas
  • a layer image b in the object plane can be assigned both a polarization filter, for example with the polarization 0 ° , and a color filter, for example a red filter, while the lens regions of the focal length f have polarization filters in the same way ( the polarization 0 ° ) and the color filter (red filter) are assigned.
  • polarizations of the polarization filters and spectral properties of the color filters are assigned to the layer images or lens regions in such a way, as is shown in a table in the example in claim 9, six different layer images b to b can be assigned Represent lens areas of six different focal lengths f to f in six images a to a, which are staggered in spatial depth according to the focal lengths f to f
  • the filters associated with the layer images are advantageously positioned directly on or at least near the object plane and the filters associated with the lens regions are positioned directly on or at least near the surface of the lens regions.
  • the color and / or polarization filter layers associated with the lens regions are directly in the Aper ture level of the imaging arrangement
  • an image generator with a color display in the object.
  • a color monitor can be provided which can then be controlled so that the layer images with light of different spectral properties appear on the monitor surface.
  • all parts of the layer image b will appear on the surface Radiated red on the monitor surface, they are assigned to the lens areas to which red filters are assigned
  • the imager is designed for the cyclical reproduction of the layer images or parts of the layer images and that a controllable shutter and a synchronous control are provided as means for temporally assigning a layer image reproduced in the object plane to lens regions of a certain focal length is provided, which is connected to both the imager and the shutter.
  • the synchronous control ensures that the slice image b (or parts thereof) is reproduced in the object level of the imager during a period of time t ] and the shutter is controlled in such a way that that only lens areas of focal length f can be used to generate an image.
  • the imager is controlled so that slice image b 2 (or parts thereof) appears and the shutter is controlled so that only lens areas of focal length f are used to generate an image v are available, etc
  • the shutter practically has the task of alternately releasing and blocking cross-sectional areas q ⁇ q 2 q n of the imaging beam path during the time periods t, tt n , the released cross-sectional areas q, q or q always being the lens areas of the focal length f, f or f correspond to the
  • the shutter is expediently to be arranged at least approximately in the aperture plane of the imaging device
  • Such a shutter can be a flux modulator placed in the imaging beam path, in which a triggering of a flux region, the flat extent of which corresponds to such a cross-sectional area of the imaging beam, results in a change in the polarization direction for this cross-sectional area and thereby in cooperation with an im Imaging beam path upstream polarizer with a fixed polarization direction and a downstream analyzer, also with a fixed polarization direction, for the relevant cross-sectional area a change in transparency is effected.
  • the transparency In the activated state, the transparency can be the maximum and in the non-activated state the minimum (black mode).
  • the transparency has the minimum in the activated state and the maximum in the non-activated state (white mode) due to the assignment of the cross-sectional regions to lens regions
  • the focal lengths can thus be controlled to control the availability of the lens areas for the production of images LC shutters of this type consist, for example, of a first polarization film (as a polarizer) with the same polarizing effect over the entire surface, for example with the polarization direction 0 ° , of an active polarization-optical part with separately controllable liquid flow areas and of a second polarization film (as analysis gate), also with the same polarizing effect over the entire surface.
  • the fixed polarizations of the polarizer and analyzer can be rotated by 90 "relative to each other (white mode) or parallel (black mode)
  • LC shutters from Jenoptik Laser / Optik / Systeme GmbH, Germany, and FLC shutters from Central Research Laboratories Limited (CRL), United Kingdom, can be used
  • a multifocal Fresnel lens for realizing the lens areas is effective from an optical point of view and at the same time is advantageous in terms of production technology.
  • a multifocal Fresnel lens can be provided with lens areas of four different focal lengths f to f, which can be square, circular or also strip-shaped Implementation in that the Fresnel lens is designed as a multifocal Fresnel lens with stripe-shaped lens areas.
  • the layered image of the slice images is improved if, for the purpose of scale correction, for example in the viewing direction of the viewer or the camera, a monofocal Fresnel lens of focal length f is additionally arranged at a distance of this focal length in front of the multifocal Fresnel lens another, more complex way to change the scale
  • a monofocal Fresnel lens of focal length f is additionally arranged at a distance of this focal length in front of the multifocal Fresnel lens another, more complex way to change the scale
  • a liquid modulator modulator can also be used here as a shutter, which is constructed in the manner already described and in which individual liquid crystal regions, each corresponding to a cross-sectional region, can be controlled.
  • lens regions are provided which differ only by two different focal lengths
  • a liquid modulator can advantageously be provided, in which there is also a first polarization film (as a polarizer) with the same polarizing effect over the entire surface, for example with the polarization direction 0 ' , but the active polarization-optical part differs from that already described
  • the construction does not have to have separately controllable liquid crystal areas corresponding to the cross-sectional areas, but can be designed so that when the liquid crystal stalls are actuated, the change in the polarization direction over the total cross section of the imaging beam nges is achieved and the second polarizing film, which acts as an analyzer, does not polarize the same area over the full area, but has polarization regions p t and p 2 , each
  • the polarization areas p ⁇ correspond to cross-sectional areas of the imaging beam path with a polarization direction 0 " and the polarization areas p_ correspond to cross-sectional areas of the imaging beam path with a polarization direction 90 ° (or vice versa)
  • a change in transparency is thus achieved when controlling the liquid stalls for the relevant cross-sectional areas of the imaging beam path, the transparency again being the maximum in the activated state and the minimum in the activated state (black mode) or, alternatively and preferably, in the activated state the transparency can have the minimum and in the uncontrolled state the maximum (white mode)
  • An arrangement which is particularly suitable for producing a multiplicity of images staggered in depth is obtained when the image generator is for reproduction A partial number of slice images was formed during a time period t, a partial number n of further slice images during a time period t, and so on
  • polarization filters with a polarization direction of 0 ° are used to assign the layer image b to lens regions of the focal length f and polarization filters
  • the polarization filters can be used, for example, as linear polarization filters or as circular polarization filters with right and left rotating polarization directions be trained
  • LC Liquid Crystal
  • IPS In Plane Switchmg
  • FLC Ferroelect ⁇ c Liquid Crystal
  • PP plasma panel
  • PPD plasma panel
  • EL Electrode
  • an advantageous embodiment of the invention can consist in including the imager in the function of the shutter described, namely when the imager already has a polarizing image surface that is polarized across the entire surface, as is the case with an LC display, in particular a TFT-LC display the case is this image area can then take over the task of the polarizer of the shutter, which advantageously results in a simpler structure of the shutter or the entire arrangement
  • a multifocal Fresnel lens is provided with a multiplicity of optical active surfaces W, which are assigned to at least four different categories n with regard to their focal lengths, each of the active surfaces W n having the same focal length f, at least one category with a positive focal length and at least a category with a negative focal length is provided, adjacent active surfaces W n are always immediately adjacent to one another with their respective edges and the Fresnel lens is designed as a flat plate or film with a substantially constant thickness
  • the effective areas are arranged in sequences in a advantageous embodiment, each sequence comprising exactly one effective area from each focal length category.
  • the effective areas can be arranged in the individual sequences in any sequence. However, the sequence is preferred in all sequences the active area the same, which results in a very uniform brightness distribution without vignetting over the entire area of the lens
  • active surfaces from categories with a positive focal length and active surfaces from categories with a negative focal length are arranged alternately next to one another and in immediate succession.As the active surfaces with positive and negative focal lengths are inclined in the opposite direction, the thickness fluctuation of the multifocal lens can be particularly varied keep low, so that a strong fissuring is avoided even in peripheral areas and good transparency is achieved
  • the number of categories with a positive focal length is equal to the number of categories with a negative focal length. If in this case, active surfaces with a positive focal length and active surfaces with a negative focal length are alternately arranged side by side, it can be done with the same width achieve a very even distribution of light across the individual categories
  • the active surfaces are designed as strips inclined to the main extension plane of the lens. These strips can, for example, be arranged in a line next to one another or also concentrically to one another.
  • the sum of the widths of all active surfaces with a positive focal length projected onto a normal of the main extension plane essentially the same as the sum of the widths of all active surfaces with negative focal length projected onto the normal.As a result, the elevations and depressions resulting from the active surfaces largely cancel each other out.
  • the individual strips of the active surfaces of the sequence that have a line at a distance of 1 swept 50 mm from the optical axis can, for example, be dimensioned according to the following regulation
  • n indicates the number mdex of the focal length category
  • ⁇ n the effective flank angle between the relevant effective surface and the main extension plane
  • d the width of the relevant active surface projected onto the normal to the main extension plane
  • h n the width of the relevant active surface projected onto the main extension plane
  • a sequence of active surfaces contains exactly one active surface from one of the four focal length categories, then as can be seen from the table above, the widths of the active surfaces with the numerical index 1 and 3 projected on the normal to the main extension plane rise above this sequence with a positive focal length against those of the active surfaces with the numerical index 2 and 4 with a negative focal length.
  • the individual strips have a different width, depending on the focal length category, projected onto the main extension plane
  • the projection of the width of the stripes on the main extension level is kept the same for all categories of active surfaces.
  • the individual active surfaces are to be optically activated or deactivated with the aid of an upstream or downstream shutter has a grid structure with a constant row and / or column width, the grid elements can be opened and closed individually or in groups.
  • the strips of a sequence at a distance of 1 50 mm from the optical axis are then designed, for example, according to the following regulation
  • n again specifies the number mdex of the focal length category, ⁇ the active flanks wmkel between the relevant active surface and the main extension plane, d the width of the active surface projected onto the normal to the main extension plane, and h n the width of the relevant active surface projected onto the main extension plane
  • one of the active surfaces assigned to a negative focal length can be formed with twice the projected width h n .
  • the strips of a sequence at a distance of 1 50 mm from the optical axis can then be designed in this case in accordance with the following regulation
  • a very uniform thickness also results in a sequence which is at a distance of 150 mm from the optical axis and whose effective surfaces W are dimensioned in accordance with the following regulation n ⁇ ie
  • n corresponds to the number index of the category
  • the effective flank angle between the relevant effective area W n and the main extension plane
  • d corresponds to the width of the active area projected onto the normal to the main extension plane
  • h corresponds to the width of the relevant active area projected onto the main extension plane
  • the multifocal lenses described above can be used as Fresnel lenses with no flanks, in which the strips form concentric rings.
  • the multifocal lens is preferably designed as a Fresnel cylinder lenses without flanks with active surfaces running parallel to one another
  • the width of the active areas smaller than the resolution of the human eye so that the structuring of the lens does not impair the quality of the observation.
  • Small structures also reduce the residual aberrations of aspha ⁇ scher multifocal Fresnel lenses and Fresnelzylmderlinsen Select the limit of the effective area width in such a way that diffraction phenomena in the range of visible light are avoided
  • the active surfaces are formed only on one side of the lens body, preferably on the image side thereof, whereas the opposite side is designed as a strictly flat surface.
  • the invention is not limited to flat substrate surfaces. Rather, active surfaces can also be on one provide a curved substrate
  • the total area of the Fresnel lens is divided into a number of strip-shaped sectors S, with sections of effective areas W of the same focal length f within each sector S and S sections of within adjacent sectors S
  • the active surfaces W n are preferably uniformly curved and arranged concentrically to one another, and the sectors S mn are rectilinear and aligned parallel to one another. Furthermore, it is advantageous to choose the same width for all sectors S in order to reduce the technological complexity in the production of the Fresnel lens to be kept as low as possible. Furthermore, the projection of all active surfaces W n involved in the image formation onto a reference plane is kept the same size. Furthermore, the coupling of a shutter, which usually has a grid structure of rows and / or columns of the same width, is better possible
  • This embodiment of the Fresnel lens is also advantageously designed as a flat plate or film with a substantially constant thickness.
  • the active surfaces W n should always be immediately adjacent to one another within a sector S while avoiding interference flanks
  • the widths of the effective areas W or their distances from one another are smaller than the visual one
  • the basic body of the Fresnel lens is made as a blank, which already has a flat surface which is intended as a later optically effective surface.
  • the surface must be plastically deformable, and a plurality of press punches P n are also produced which are suitable for plastically deforming the surface are, each of these press punches P having the negative structure of active surfaces W arranged in closed concentric circles of a focal length f, the press punches P n are then separated into stamp strips, the stamp strips in shape and dimension each having a sector S on the Fresnel lens to be produced correspond, individual stamp strips are now strung together to form one or more differently composed press stamps P, the negative structure of active surfaces W having the same focal length f being present within each stamp strip and star-strip strips bordering one another with active surfaces W n below different focal lengths f are provided
  • a separate press die P n is prepared, can be prepared by separation of the press die P n in the stamping strips by nachfol constricting joining of stamp strip having active surfaces W n of different focal lengths f n to saufaltige manner combined composite press die P n prepared so that depending on the intended use, press ram P ' for Fresnel lenses with different optical properties can be manufactured
  • a polymer material for example PMMA, can be provided as the material for the Fresnel lens, with which the structuring by hot forming is possible.
  • FIG. 1 shows the schematic representation of an exemplary embodiment for generating a spatial image from four flat layer images which are reproduced cyclically one after the other over the entire surface
  • FIG. 2 shows the arrangement of lens regions from FIG. 1 in a high magnification
  • FIG. 3 shows the arrangement of cross-sectional areas of the imaging beam path with changeable transparency from FIG. 1 in high magnification
  • FIG. 4 shows the schematic representation of a second exemplary embodiment for producing a spatial image from two flat layer images which are reproduced cyclically one after the other over the entire surface
  • FIG. 5 shows the arrangement of lens areas from FIG. 4 in strong magnification
  • FIG. 6 shows the arrangement of cross-sectional areas of the imaging beam path with changeable transparency from FIG. 4 in high magnification
  • FIG. 7 shows the schematic representation of a third exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows the schematic representation of a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a schematic, greatly enlarged representation of the active lens areas or that of a first exemplary embodiment of a multifocal lens for the arrangement according to FIG. 8 1 is a schematic, greatly enlarged representation of the raster structure of the shutter indicated in FIG. 8, FIG. 1 is a greatly enlarged partial sectional view through the edge region of the first exemplary embodiment of the multifocal lens, which can be used in the arrangement shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a greatly enlarged partial sectional view through the edge region of a second exemplary embodiment of a muht-focal lens which can be used in the arrangement shown in FIG. 8 and has an active surface structure corresponding to FIG. 9,
  • FIG. 1 shows the schematic illustration of a multifocal Fresnel lens with the
  • Effective areas W, W. W, W which each have the focal lengths f, f, f, f, the total area of the Fresnel lens being divided into sectors S.
  • Fig. 1 4 shows the structures of four press rams P, P, P, P for generating active surfaces W t , W 2 , W 3 , W 4 with a hint of their dividing lines in individual
  • FIG. 1 shows an embodiment of the invention with an image generator 1, which is designed to display four flat layer images b ] T b_, b 3 and b, - over the entire surface and cyclically following one another - each of these layer images b to b 4 is the imager is reduced or enlarged by the factor ⁇ / ⁇ , in which an image scale ß t to ß 4 is assigned to each slice image b ⁇ to b 4 , with which the transformation takes place through the multifocal Fresnel lens 2.
  • is a constant
  • the multifocal Fresnel lens 2 provided here has square lens areas with four different focal lengths f to f. These lens areas are in their
  • FIG. 2 Positioning with respect to one another in FIG. 2 in a greatly enlarged section from FIG.
  • Fresnel lens 2 is shown and labeled f to f according to its different focal lengths.
  • active edges 2a of the Fresnel lens 2 are drawn in as concentric circles, which have their center at the point of intersection 5a of the optical axis through the multifocal Fresnel lens, which is likewise exemplary in FIG
  • the puncture point 5a is located, for example, at the borders of adjacent lens areas
  • a shutter 3 is also shown symbolically, which shows the transparency of individual cross-sectional areas q ) to q 4 of the imaging beam path from one dimension. ximum changed to a minimum and vice versa, in fact at the same time interval in which the slice images on the image generator 1 appear cyclically one after the other.
  • the lens regions f to f also have those realized with the shutter 3
  • Cross-sectional areas q, to q 4 square shape and extension
  • the arrangement of the cross-sectional areas q t to q 4 and their positioning relative to one another is shown by way of example in FIG. 3, namely enlarged to the same extent as the lens areas in FIG. 2
  • the change in the transparency for the cross-sectional areas q ] to q 4 is achieved by, for example, placing a liquid flow modulator in the imaging beam path as the shutter 3, which (in the direction of the beam path) is a polarizer with an unchangeable and rectified direction over the entire imaging beam path
  • a liquid flow modulator in the imaging beam path as the shutter 3, which (in the direction of the beam path) is a polarizer with an unchangeable and rectified direction over the entire imaging beam path
  • an active polarization-optical liquid stall zone in which individual liquid crystal regions can be controlled and which includes an analyzer (likewise with unchangeable polarization direction aligned over the entire imaging beam path).
  • analyzer likewise with unchangeable polarization direction aligned over the entire imaging beam path.
  • Polarizer and analyzer are in commercially available liquid modulator Ren of such a type often designed as polarizing films, whereby a compact design of the modulator is possible
  • controllable liquid crystal areas also correspond to the cross-sectional areas q ( to q 4 of the imaging beam path, and each controllable liquid crystal area is assigned to one of the cross-sectional areas q t to q 4. This ensures that when a liquid crystal area is controlled due to the interaction of polarizer , Fligk ⁇ stallen this area (whose polarizing effect can be changed with the control) and analyzer let the transparency for the assigned cross-sectional area q to q 4 change from a minimum to a maximum or vice versa.
  • the polarizations of the polarizer and analyzer are preferably rotated so that the Transparency of the cross-sectional areas q ] to q 4 has the minimum in the activated state of the liquid stalls and the maximum in the non-activated state (white mode)
  • the multifocal Fresnel lens 2 and the shutter 3 are combined to form a structural unit.
  • a strip-shaped active surface W of the multifocal Fresnel lens 2 is assigned a strip-shaped cross-sectional area q of the shutter 3, so that the individual active surfaces are specifically opened using the shutter 3 and can be closed
  • Imager 1 and shutter 3 are connected to a synchronous control system, which is not shown in the drawing.
  • the synchronous control system ensures that, at the same time as a layer image is being reproduced, only the liquid crystal regions of the shutter 3 that control the path of the imaging beam path through those assigned to this layer image are not activated Lens areas should be released (white mode)
  • the reduced (or enlarged) flat layer image b is transformed into a real image a ] by clearing the path for the imaging beam path through the square lens areas of focal length f.
  • the remaining square lens areas of focal lengths f, f and f are during the time period t ⁇ blocked
  • the reduced (or enlarged) flat layer image b appears on the image sensor 1, and synchronously in the cross-sectional areas q 2 the path for the imaging beam path through the square lens areas of the focal length f is free, while the transverse intersection areas q, q and q are blocked for the imaging beam path.
  • the layer image b is transformed into the real image a
  • the layer image b is reproduced by the imager 1 and the shutter 3 is controlled synchronously so that the cross-sectional areas q release all lens areas with the focal length f, while the cross-sectional areas q, q and q all lens areas or effective areas of the focal length Block f, f and f or prevent their use by the imaging beam path.
  • the layer image b is transformed into the real image a.
  • the same is done in a figurative sense with the layer image b, of which an image a is created
  • the images a to a arise due to the different focal lengths f to f at different distances from the viewer 4 and are due to the dimension Correction of the bar, which in the Fresnel cylinder lens provided here only takes place transversely to the strip-shaped active surfaces, is the same size
  • the distances from the viewer 4 correspond to the respective natural distance of the image information contained in the layer images b to b in spatial depth, because in addition the large ratios between the images a t to a 4 due to the scale correction remain unchanged as in the layer images b to b 4 , the viewer 4 receives a spatial impression with a natural perspective as soon as his distance (up to a factor x) corresponds to that when viewing the real scene or the real object (the acquisition of the layer images b ) to b 4 from the real scene or the real object is subject to certain conditions, which will not be discussed in more detail here)
  • the sequence of the time periods t ] to t 4 is repeated cyclically, with the slice images b t to b 4 being repeatedly shown in the object plane of the imager 1 and images a ] to a 4 being generated in the same manner.
  • the time periods are related ch selected according to their duration and chronological sequence and the time cycle is above n times the flicker fusion frequency v des
  • the viewer does not have to be satisfied with an illusion of depth, as is the case with the stereoscopic and autostereoscopic 3D methods.
  • the viewer's eyes accomodate and converge on d> e Images in full accordance with their natural viewing habits without the need for decoupling
  • Large-format Fresnel lenses are advantageously used so that the images can be seen in the room under a wide range of visual fluctuations.Therefore, multiple observers can view the images at the same time and for each viewer at the same time Experience of the movement paralax included, provided that it moves back and forth within the visual range.
  • the multifocal Fresnel lens 2 in the case of a second exemplary embodiment according to FIG. 4 has square areas with two different focal lengths f and f.
  • the shutter 3 can be the same
  • Flussigk ⁇ stall modulator as described in the exemplary embodiment of FIG. 1, are used, but since lens regions 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 and over the entire imaging beam path of the same direction of polarization), an active polarization-optical liquid stall zone with (different from the first exemplary embodiment) uniformly controllable liquid stalls over the entire cross-section of the imaging beam path and an analyzer i 'm which (also different from the first exemplary embodiment) comprises individual polarization regions p ) and p has, which differ by up to today ver 90 "turned polarization directions of the two-dimensional extent of a Pola ⁇ sations
  • Triales p ⁇ or p 2 corresponds to a respective cross-sectional area of the imaging beam nganges, which is released or blocked by the shutter depending on the reproduction of the layer images
  • the polarizations of the polarizer and analyzer are preferably rotated relative to one another, so that the transparency in the activated state of the liquid crystals has the minimum and in the non-activated state the maximum, ie the liquid crystal modulator in “white mode” is operated
  • this image area can take over the function of the polarizer of the shutter 3, which is very advantageous As a result, the shutter 3 can be constructed more simply. In addition, this results in the possibility of positioning the active polar
  • shutter 3 and imager 1 are connected to the (not shown) synchronous control.
  • the shutter 3 is controlled so that the cross-sectional areas that are associated with the lens area are assigned the focal length f and the polarization areas p ] ent speak, within the time period t. in which the slice image b appears on the image generator 1, are transparent to the imaging beam path and for producing an image a .
  • the cross-sectional areas, which are assigned to the lens areas of the focal length f and correspond to the polarization areas p 2 are not available within this time period t ( for generating an image, since the polarization areas p 2 are non-transparent
  • the image a. the layer image b. arises in this case (if necessary, taking into account an imaging ratio predetermined by the factor ⁇ ) as a real image at a distance from the viewer 4, which is essentially predetermined by the focal length f, apart from the fixed object width
  • the synchronizer in a subsequent period t controls the imager 1 so that instead of the slice b ] the slice b 2 is reproduced and synchronously controls the shutter 3 so that the path for the imaging beam path through the polarization regions p.
  • FIG. 5 shows, by way of example, a greatly enlarged section of the Fresnel lens 2 with the lens regions of the focal lengths f and f and, by way of example, active edges 2a drawn in with the penetration point 5a of the optical axis 5 through the Fresnel lens 2
  • FIG. 6 shows, likewise greatly enlarged, the square polarization regions p and p.
  • the polarization regions p which are controlled in the “white mode” mode of operation and are thus non-transparent, are shown hatched
  • 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 overlap.
  • the monofocal Fresnel lens - SE 6 is arranged at a distance z 2 in front of the multifocal Fresnel lens 2, where z corresponds to the focal length f of the monofocal Fresnel lens 6
  • Fresnel lenses 2 and 6 are formed, regardless of the focal lengths f to f of the lens regions of the multifocal Fresnel lens 2 from layer images b to b of the same
  • FIG. 8 A fourth exemplary embodiment is shown in FIG. 8 As in FIGS. 1 and 7, the imager 1 is again designed for the sequential reproduction of four slice images b to b
  • the multifocal Fresnel lens 2 provided here is designed in the manner of a Fresnel cylinder lens with no flanks and has categories of strip-shaped lenses areas or effective surfaces W to W with four different focal lengths f to f. These active surfaces W to W 4 are shown in their position relative to one another in FIG. 9 in a greatly enlarged detail from the quadfocal Fresnel lens 2 on the effective active surfaces W to W 4 there are mainly light refractions and, under certain circumstances, reflections including total reflections, but no diffractions
  • the zones which can be changed when the shutter 3 is actuated from transparency minimum to transparency maximum correspond to strip-shaped cross-sectional areas q 1 to q 4
  • FIG. 9 shows the strip-shaped lens regions of the focal lengths f to f and their assignment to one another
  • FIG. 10 likewise in high magnification, shows a section with the released cross-sectional regions q and the blocked cross-sectional region q 2 to q 4 and their assignment to one another
  • a cross-sectional area is assigned to a lens area.
  • the piercing point 5a of the optical axis of the Fresnel lens 2 is shown by way of example in FIG. 9 through a lens area of focal length f and the associated active edges 2a are indicated
  • each of the slice images also has an image scale ß to ß 4 assigned, which again ensure that when imaging the slice images by the multifocal Fresnel cylinder lens 2 in the direction of the coordinate X, ie perpendicular to the active flanks 2a of the Fresnel cylinder lens 2, a reduction or enlargement (compression or expansion) according to the assigned scale ⁇ to On the other hand, ß 4 arises.
  • the layer image b which has been scaled in the first direction, is again converted into a (exemplary) real image a by opening the cross-sectional areas q ] from the strip-shaped lens areas of the focal length f.
  • Fresnel cylinder lens and in connection with it a shutter with stripe-shaped polarization areas has significant manufacturing technology advantages, since Fresnel lenses with parallel stripe-shaped lens areas and shutters with parallel stripe-shaped areas are much easier to manufacture than such assemblies with square areas
  • FIG. 1 shows a section through the edge region of such a Fresnel lens 2.
  • This comprises a lens body 2b, which expands flatly in a main extension plane, in the form of a flat, thin-walled plate or film 3 mm edge lengths in the order of up to approximately 2000 mm possible.
  • the Fresnel lens 2 is preferably made of a transparent plastic, such as PMMA
  • a plurality of strip-shaped optical active surfaces W 1, W 3 and W 4 are formed on one side surface 2 c of the lens body 2 b, whereas the opposite side surface of the lens body 2 b is strict flat surface or flat surface 2d is formed
  • the individual active surfaces W, W, W. and W have different active flank angles, ⁇ , ⁇ and ⁇ , respectively, the active flank angle ⁇ of the relevant active surface W being the angle between the main extension plane of the multifocal fresnel axis 2 and the relevant active flank W is defined
  • the two active surfaces W ( and W 3 are assigned a positive focal length
  • the two active surfaces W 2 and 1 are assigned a negative focal length.
  • all active surfaces W, W. W 3 and W connect directly to one another, so that step-like shoulders between the effective surfaces W t , W 2> W 3 and W 4 are completely avoided
  • the sequence of the four active surfaces shown in FIG. 1 1 is repeated over the entire width of the multifocal Fresnel lens 2, so that the same number of tear-shaped active surfaces W n is provided for each focal length category per sequence.
  • the sequence of the active surfaces can be in the individual sequences also differ from the illustrated embodiment
  • the individual active edges W of the sequence lying directly on the outer edge of the Fressellellse 2 are dimensioned in the following manner
  • the Fresnel lens 2 here has a diameter of 300 mm, so that this sequence is at a distance of 1 50 mm from the centrally arranged optical axis 5, where n is the numerical index of the active surfaces W n , where n stands for one of the 4 focal length categories here
  • ⁇ n indicates the effective flank angle between the relevant effective surface W n and the main extension plane of the Lmsenkorpers 2 b, d sets the projected width of the effective surface W to a normal to that
  • Main plane of extension, h n indicates the width of the relevant effective area W projected onto the main plane of extension
  • the given angles of the respective focal length categories decrease the amount for further effective areas of a focal length category ab
  • Active surface peaks or active surface troughs formed at the borders between adjacent active surfaces do not necessarily have to lie in a plane perpendicular to the optical axis
  • the width h n projected onto the main extension plane is the same for all active surfaces. While maintaining the active flank angles, which result from the four focal lengths chosen for the Fresnel lens 2, the individual active surfaces W are then directly marginal sequence as dimension rule
  • the increase in thickness can be reduced by producing one or more of the active surfaces W n with an integer multiple, for example twice or three times the projected width h of the other active surfaces
  • the projected width of the effective area W is doubled for this purpose, so that there is a dimensioning requirement for the effective areas W n of the edge sequence
  • the width of the second effective area W 2 is tripled compared to the other effective areas, so that a very slight expansion of 0.0006 mm occurs over the edge sequence of four different effective areas W for the third embodiment variant, the following dimensioning requirements
  • FIG. 1 A second example of an aspheric multifocal Fresnel lens 2 that can be used in the arrangement according to FIG. 8 is described below.
  • This Fresnel lens is shown in sections in FIG. 1 2.
  • the quadfocal Fresnel lens 2 according to FIG. 1 is designed as a Fresnel lens. whose active surfaces W ⁇ W 2 , W 3 and W n are arranged in concentric rings.
  • the arrangement of the individual active surfaces W, W 2 , W 3 and W 4 next to one another can in principle take place in the manner already explained above however, in an active area sequence from four different focal length categories, the respective active areas are directly adjacent to one another, which are assigned focal length categories with the same sign.
  • the two outer and directly adjacent active areas W, W 2 have a positive focal length, which other Effective areas W 3 and W 4 of the same sequence, which also directly adjoin one another, but negative focal lengths
  • the effective flank angle ⁇ of the effective surfaces W takes in the direction of the optical
  • the thickness of the Fresnel lens 2 varies by a maximum of 2.37 mm according to the second exemplary embodiment.
  • the greatest thickness is achieved in a zone with an incidence height h of 97.75 mm, which The minimum thickness, however, in the center of the Fresnel lens 2 on the optical axis Letzlere is only slightly smaller than the thickness at the edge of the lens, which is 3 mm.
  • the sum of the projected widths d of the active surface sequence located there is zero
  • the raster structure of the shutter 3 also represents a significant influencing variable since the active surfaces W over the cross sectional areas of the shutter 3 n ge opened to or closed side of the Mog friendliness, each effective area W n its own cross-sectional area of the shutter 3 an inlet, it is also possible to have multiple active faces W n to be driven via a cross sectional area of the shutter 3, and then the surfaces each Brennweitenberei- image information to be assigned is separated using suitable filters, for example polarization filters or color filters. In principle, it is also possible to assign a plurality of cross-sectional areas of the shutter 3 to an effective area W.
  • a suitably curved surface is selected. This allows the generally flat shutter to be optically adapted to the active surfaces of the multifocal lens
  • the above-described multifocal Fresnel lens 2 is not limited to the number of four focal length categories.
  • Fresnel lenses 2 with a larger number of positive and negative focal length categories can also be produced in large format because the thickness fluctuations and thus the maximum thickness can be further reduced to achieve a particularly small one Thickness fluctuations across the lens width may also be advantageous under certain circumstances to use an unequal number of effective areas with focal lengths with positive and negative signs for each sequence. If two focal length categories with the same focal length are introduced, the multiplication of the width of the provided in the above examples results, so to speak, as a special case relevant active areas These active areas do not have to be arranged directly next to one another, but can also be separated from one another by further active areas of the sequence
  • the active surfaces W n in parallel strips, as explained in connection with the first example and its variants, it is also possible to arrange them in the form of closed rings, in particular concentric circles, with step increments between adjacent ones in all cases Active areas over the entire lens can also be avoided.
  • the structure of the second example can also be used for a cylindrical lens with strip-shaped active areas arranged parallel to one another.
  • the large-area, thin-walled lenses that are possible in this way each have only active areas without interposed storages.
  • the total area formed by the active areas leaves describe themselves by a constant mathematical function that cannot be differentiated only at the boundaries of the active surfaces
  • Fig. 1 3 is a multifocal Fresnel lens 2 with uniformly curved optical active areas W.
  • W 2 , W 3 , W 4 represents the effective areas W ] t W, W, W 4 have the four different focal lengths f , f, f, f auf
  • Effective areas W of the same focal length f are present.
  • other sectors S always have sections of effective areas W that are different
  • Focal lengths f on The strip-shaped sectors S each have the same width, run parallel to one another and are joined together without gaps
  • the cross-sectional areas q t to q 4 realized with the shutter 3 are also formed in a strip shape (see FIG. 10).
  • the multifocal Fresnel lens 2 and the shutter 3 can also advantageously be combined to form a structural unit.
  • One sector S is included
  • Active areas W of a given focal length f on the multifocal Fresnel lens 2 are assigned to the strip-shaped cross-sectional area q 1 to q 4 on the shutter 3
  • FIG. 1 4 For this purpose, four cylinder-shaped press rams P, P, P, P are first manufactured, of which the view of the shaped surfaces is shown in FIG. 1 4.
  • the press ram P ] T shown in FIG. 1 4 a shows the negative structure of the annular active surfaces W ⁇ the Focal length f on The outer diameter of the surface shown corresponds to the dimension of the multifocal Fresnel lens to be manufactured 2. This applies to the remaining ram P, P, P 4 , which are shown in Fig. 1 4b to 1 4d, figuratively
  • the structure of the active surfaces W n is worked in, for example, with the aid of a diamond cutting tool.
  • all the press punches P 5 , PP, P are separated into stamp strips which, in terms of shape and area, correspond to the later sectors S mn In FIGS. 1 4a to 1 4d, the dividing lines between the stamp strips are shown.
  • m the respective position of a stamp strip or sector is _. in the punch P and denoted by n the respective focal length f of the effective surfaces W.
  • the press ram P ( '' is used to deform the surface of a blank of the Fresnel lens 2 by placing it on the surface and acting on the surface under pressure until the Structures of the effective surfaces W are plastically impressed into the surface
  • the production of the Fresnel lens according to the invention is conceivable in such a way that a casting or injection mold is first produced which has the negative contours of the Fresnel lens and which is then repeatedly poured or sprayed out.
  • Thermal plastic materials can be provided as lens material with this manufacturing process as well as with the one described above, for example Fresnel lenses of dimensions 1 231 x 727 mm 2 can be produced in large numbers

Abstract

The invention relates to a method for three-dimensionally displaying scenes and/or objects according to which a number of tomographic images and/or parts of tomographic images, which contain information consisting of different three-dimensional depths of the scenes or of the objects, are presented in a visually perceptible manner. The invention also relates to devices for carrying out the inventive method. According to a method of the aforementioned type, the tomographic images or parts of the tomographic images are, in an object plane, reproduced next to one another in a simultaneous manner and/or are reproduced in succession in a cyclically rapid manner. The tomographic images or parts thereof are depicted in a real and/or virtual manner using a number of lens areas having different focal distances but, however, having a common optical axis. An image a1 is generated from a tomographic image b1 or from parts b11, b12 b1m of the tomographic image b1 via lens areas having the focal distance f1, and an image a2 is generated from a tomographic image b2 or from parts b21, b22 b2m of the tomographic image b2 via lens areas having a focal distance f2, etc., whereby the images a1, a2, etc. can be seen one behind the other on the optical axis and, as a result, can be perceived with three-dimensional depth.

Description

Titeltitle
Verfahren und Anordnung zur dreidimensionalen DarstellungMethod and arrangement for three-dimensional representation
Gebiet der Erfindung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Darstellung von Szenen und/oder Gegenstanden, bei denen mehrere Schichtbilder und/oder Teile von Schichtbildern, die Informationen aus unterschiedlichen räumlichen Tiefen der Szenen bzw der Gegenstande enthalten, visuell wahrnehmbar dargeboten werden Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Anordnungen zur Durchfuhrung des erfm- dungsgemaßen VerfahrensFIELD OF THE INVENTION 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 images that contain information from different spatial depths of the scenes or the objects are presented visually perceptible furthermore relates to arrangements for carrying out the method according to the invention
Stand der TechnikState of the art
Verfahren und Anordnungen, bei denen Raumbilder in einer Weise wiedergegeben werden, die den natürlichen Sehgewohnheiten eines Betrachters immer besser entsprechen, werden in vielen Bereichen menschlicher Tätigkeiten, wie beispielsweise in der Technik, der Medizin, der Kunst, der Präsentation, der Werbung usw benotigt Ausgehend von den naturlichen Sehgewohnheiten des Menschen lassen sich die im Stand der Technik bekannten Verfahrensweisen und Anordnungen zur räum liehen Darstellung von Objekten prinzipiell zwei Gruppen zuordnenProcedures and arrangements in which spatial images are reproduced in a manner that increasingly corresponds to the natural viewing habits of a viewer are required in many areas of human activities, such as in technology, medicine, art, presentation, advertising, etc. From the natural viewing habits of humans, the procedures and arrangements known in the prior art for the spatial representation of objects can in principle be assigned to two groups
In der ersten Gruppe muß der Betrachter Akkommodation und Konvergenz voneinander entkoppeln, was bei Dauerhaftigkeit zu Ermüdung, Kopfschmerzen und Übel keit fuhren kann Zu dieser Gruppe gehören die bekannten autostereoskopischen und stereoskopischen 3D-Verfahren Letztere weisen insofern zusatzliche Nachteile auf, als die Betrachter Spezialbπllen tragen müssen (Rot-Grun-, Polaπsations- oder Shutterbπllen) oder sogar komplette Minidisplays (HMD, Head Mounted Displays) zu akzeptieren haben Eine freie Wahl der Betrachterposition und/oder die Möglichkeit der Betrachtung durch mehrere Beobachter wird in der Regel erst mit einem oder mehreren aufwendigen Nachfuhrsystemen (Eye Trackmg System) erreicht Obwohl autostereoskopische 3 D-Verfahren ohne Hilfsmittel beim Betrachter auskommen, leiden sie bekanntermaßen unter „toten" Zonen, „Fhpping", Pseudoskopie und unnatürlicher Bildmitbewegung bei KopfbewegungIn the first group, the viewer must decouple accommodation and convergence from one another, which can lead to fatigue, headache and nausea if they are permanent. This group includes the well-known autostereoscopic and stereoscopic 3D methods. The latter have additional disadvantages in that the viewer has to wear special balls (Red-green, polarization or shutter balls) or even complete mini-displays (HMD, Head Mounted Displays) have to be accepted. A free choice of viewer position and / or the possibility of viewing by several observers is usually only possible with one or several complex tracking systems (Eye Trackmg System) achieved Although autostereoscopic 3-D processes do not require any help from the viewer, they are known to suffer from "dead" zones, "fhpping", pseudoscopy and unnatural image movement when moving the head
In der zweiten Gruppe, den Volumendisplays, gibt es keinen Konflikt zwischen Ak kommodation und Konvergenz, da die raumliche Darstellung in einem Volumen entsteht In einer ersten Untergruppe sind mechanisch bewegte Bauteile erforder lieh Bekannt geworden sind beispielsweise eine rotierende phosphorbeschichtete Scheibe in einer Kathodenstrahlkugel, rotierende oder oszillierende Flachen 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 VolumenIn the second group, the volume displays, there is no conflict between accommodation and convergence, since the spatial representation arises in a volume. In a first subgroup, mechanically moved components are required. A rotating phosphor-coated disk in a cathode-ray ball, rotating or Oscillating surfaces with LED matrices and also a helix that is irradiated and rotated by lasers. The disadvantages of these methods are the components that are moved with high mechanical loads, complicated control and the limited volume
In einer zweiten Untergruppe werden Bilder in ein Volumen optisch abgebildet Das wird beispielsweise erzielt durch einen akustik-moduherten Hohlspiegel, computergenerierte Hologramme unter Verwendung eines akustooptischen Modulators oder der Quecksilberdampffluoreszenz bei Infrarotanregung Auch diese Verfahren und Anordnungen sind mit verhältnismäßig hohem Aufwand und daher mit hohen Ko- sten verbundenIn a second subgroup, images are optically imaged in a volume. This is achieved, for example, by an acoustically-modulated concave mirror, computer-generated holograms using an acousto-optic modulator or mercury vapor fluorescence with infrared excitation. These methods and arrangements are also relatively expensive and therefore costly. most connected
Beka.int sind diesbezüglich auch Verfahren und Anordnungen, bei denen Schicht- bilder auf optischem Wege mittels multifokalem Linsenraster in den Raum abgebil det 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 bestehen des 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 dieser 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 Abschnitt wiedergegebenen Bildteiles wird dazu verwendet, die Brennweite der zugeordneten Linse so zu verandern, daß die mit der Linse erzeugte Abbildung dieses Bildteiles für den Betrachter wieder in einer entsprechenden raumlichen Tiefe wahrnehmbar ist Die Wiedergabe der Schichtbil der und die Brennweitenverstellung der Linsen werden von einem Computer kontrolliert und gesteuert 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. Außerdem müssen die Bildteile, dem Abbildungsmaßstab der zugeordneten Linse entsprechend, kleiner sein als ihr Abbild, damit ein lückenloses und überlappungsfreies Abbild des gesamten Schichtbildes entstehen kann.Known in this regard are also methods and arrangements in which slice images are optically imaged into the room by means of a multifocal lenticular array. JP 62-77 794 A describes an image generator which reproduces slice images in such a way that a viewer has a spatial view Image is perceptible For this purpose the imager has a plurality of columns and rows of the flat grid of lenses, the focal length of each lens can be changed independently of the neighboring lenses by separate control. The optical axes of these lenses are parallel aligned Each of the lenses corresponds to a section of an object plane of the imaging device in which the layer images are reproduced. The original spatial depth of a part of the picture reproduced in this section is used to change the focal length of the associated lens in such a way that those with the lens generated image 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 are controlled and controlled by a computer This arrangement, in which the staggered images of the plane slice images are generated with the aid of lenses with parallel aligned optical axes, has the major disadvantage that each image part of a slice image shown must be positioned exactly on the optical axis of the associated lens. In addition, the image parts, corresponding to the imaging scale of the assigned lens, must be smaller than their image so that a complete and overlap-free image of the entire slice image can be produced.
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 zugeordneten Linsen exakt in das gesamte Abbild des Schichtbildes einfügen. Diese Bildbearbeitung erfordert einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand.This requires that all image parts of a layer image, even every pixel or each individual image information, must be processed with regard to their position and geometry in such a way that they fit exactly into the entire image of the layer image even after the axially symmetrical enlargement by the assigned lenses. This image processing requires a considerable amount of equipment.
Weil die Bildteile bzw. Bildinformationen der Schichtbilder die Objektebene nicht lückenlos 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 completely fill the object plane, there is the further disadvantage that the viewing angle is limited and the images of the slice images are only spatially perceptible to one or very few viewers standing next to one another. Strictly speaking, therefore, a spatial perception that really corresponds to the viewing habits is only possible for one viewer in a single position, namely with a precise straight view at right angles to the lenticular grid.
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 Lichtquelle und einem zwischen der Linse und der Lichtquelle befindlichen Streckmechanismus ausgestattet sind, auf einer Darstellungsfläche für die Schichtbilder angeordnet. Die Schichtbilder werden dargestellt, indem mit dem Streckmechanismus der Abstand 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 Veröffentlichung.The same applies to the arrangement according to JP 07-64 020 A. Here, several display elements, each equipped with a convex lens with a short focal length, a light source and a stretching mechanism located between the lens and the light source, are arranged on a display surface for the slice images. The slice images are displayed by changing the distance between the convex lens and the light source using the stretching mechanism, as a result of which the position of the image of the light source generated using the convex lens is shifted. This has the same disadvantages as in the publication mentioned above.
Aus dem Stand der Technik sind aber auch Anordnungen bekannt, bei denen zur Abbildung 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 niederfrequenzangesteuerter, deformierbarer und dadurch seine Brennweite verändernder großflächiger Hohlspiegel so mit einem Monitor, auf dem nacheinander ebene Schichtbilder dargestellt werden und der eine extrem kurze Nachleucht- dauer hat, synchronisiert, daß ein dreidimensionales Bild im Raum entsteht, das mit beiden Augen aus einem großen Sichtwinkelbereich betrachtet werden kann.However, arrangements are also known from the prior art in which no such lenticular array arrangements with parallel optical axes of the lenses are required for imaging the slice images, but instead only a single imaging element is provided instead of the lenticular array. Such an arrangement is described for example in US 3,493,290 as a three-dimensional display. Here, a low-frequency-controlled, deformable, and thus changing its focal length, large concave mirror is synchronized with a monitor on which successive flat slice images are displayed and which has an extremely short afterglow duration, so that a three-dimensional image is created in the room with both eyes 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, verhältnismäßig hoher Aufwand zum Zwecke der Strahlumlenkung und Strahlteilung zu betreiben ist und sogenannte „Phantombilder" bzw. „Geisterbilder" auftreten. Außerdem ergibt sich eine perspektivische Verzerrung des Raumbildes, die ihren Ursprung in der mit der Tiefe zunehmenden Vergrößerung der virtuellen Bilder hat.However, with arrangements of this type there is a significant disadvantage in that mechanically moved and thus wear-prone assemblies are required, relatively high expenditure is required for the purpose of beam deflection and beam splitting and so-called “phantom images” or “ghost images” occur. In addition, there is a perspective distortion of the spatial image, which has its origin in the increasing magnification of the virtual images.
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 hand elt 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 design and evaiuation of a CRT-based autostereoscopic 3D-display, Proceedings of the SID, Vol. 32/4, 1991 ". Damit wird eine autostereoskopische SD- 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 is positioned at a distance from this switch array which corresponds to its focal length. This is a monofocal imaging lens, the image of which is created in the plane of the second lens. Such an arrangement is described in “A.R.L. Travis, S.R. Lang, The design and evaiuation of a CRT-based autostereoscopic 3D display, Proceedings of the SID, Vol. 32/4, 1991 ". Autostereoscopic SD display by means of time-azimuth multiplexing is thus achieved.
Zum Zwecke der 3D-Darstellung werden im Stand der Technik auch monofokale Fresnellinsen 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 werden die Wirkflanken einer als Feldlinse genutzten monofokalen Fresnellinse an ein weiteres optischen Element angepaßt. Dieses kann beispielsweise ein Zylinderlinsenschirm sein, wie in JP 092 74 1 59 „Stereoscopic image display divice" beschrieben.For the purpose of 3D representation, monofocal Fresnel lenses are also used in the prior art, which act optically as a field lens. An example of this can be found in EP 0 653 891 with a "three-dimensional projection display apparatus". The active edges of a monofocal Fresnel lens used as a field lens are also adapted to a further optical element. This can be, for example, a cylindrical lens screen, as in JP 092 74 1 59 "Stereoscopic image display divice".
Die Verwendung einer bifokalen und damit multifokalen Fresnellinse für einen Rückprojektionsschirm, 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. In einer „Vorrichtung zum Darstellen sich bewegender Bilder in hmteremanderlie- genden Ebenen" nach WO 98/1 81 1 4 ist ebenfalls die Verwendung einer monofokalen Fresnellinse beschrieben Nachteil ist hier der hohe geratetechnische Aufwand, da zwei Bildgeber, ein Strahlteiler und zusätzlich zur monofokalen Fresnellinse ein Hohlspiegel allem für zwei Ebenen erforderlich sind, was nicht nur hohe Fertigungskosten, sondern auch ein verhältnismäßig großes Bauvolumen zur Folge hatThe use of a bifocal and thus multifocal Fresnel lens for a rear projection screen which is equipped with a cylindrical lens array is specified in EP 0874 268 "Fresnel lens sheet and rear projection screen". Here, however, the Fresnel lens also acts as a field lens, which has the consequence that it does not provide staggered images. The use of a monofocal Fresnel lens is also described in a “device for displaying moving images in hermetically lying planes” according to WO 98/1 81 1 4. The disadvantage here is the high outlay in terms of equipment, since two image generators, a beam splitter and in addition to the monofocal Fresnel lens a concave mirror are all necessary for two levels, which not only results in high manufacturing costs, but also a relatively large construction volume
In WO 98/1 0584, einem „Display System", ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen oder alternierenden Hinteremanderdarstellung von zwei Bildebenen beschrieben Hierbei werden eine erste Bildquelle, die den Vordergrund darstellt, und eine zweite Bildquelle, die den Hintergrund wiedergibt, mit Hilfe eines als „be- am combiner" bezeichneten optischen Strahlentellers zu einer Gesamtszene überlagert, wodurch der Betrachter den Hintergrund in größerer Entfernung wahrnimmt als den Vordergrund und auf diese Weise bedingt einen räumlichen Eindruck erhalt Die hier verwendeten monofokalen Fresnelzylinderlmsen oder Zylmderspiegel dienen lediglich zur optischen Änderung des Aspektverhaltnisses zwischen Vorder- grundbild und HintergrundbildWO 98/1 0584, a “display system”, describes a method and a device for the simultaneous or alternating display of two images behind the other. Here, a first image source, which represents the foreground, and a second image source, which reproduces the background, are also described Superimposed on an overall scene with the help of an optical radiation plate known as "be am combiner", whereby the viewer perceives the background at a greater distance than the foreground and in this way receives a spatial impression. The monofocal Fresnel cylinder lenses or cylinder mirrors used here are only used for optical changes the aspect ratio between the foreground image and the background image
Sollen mit dieser Anordnung mehr als zwei Ebenen in unterschiedlichem Abstand von einem Betrachter dargestellt werden, erhöht sich der ohnehin schon hohe Aufwand beträchtlichIf, with this arrangement, more than two levels are to be displayed at different distances from one viewer, the already high expenditure increases considerably
Beschreibung der Erfindung Von diesem Stand der Technik ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß eine den Sehgewohnheiten des Menschen adäquate ermudungsfreie Raumwahrnehmung mit guter Qualität bei geringem geratetechnischen Aufwand möglich ist und auch die hierzu geeigneten optischen Abbildungsemπchtungen, wie beispielsweise Linsen bzw Linsengruppen, anzugebenDescription of the invention Starting from this prior art, the object of the invention is to further develop a method of the type described in the introduction such that fatigue-free spatial perception adequate to human viewing habits is possible with good quality with little expenditure on equipment, and also the optical imaging devices suitable for this purpose , such as lenses or lens groups
Erfmdungsgemaß 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 unterschiedliche Brennweiten, jedoch eine gemeinsame optische Achse haben, die Schichtbilder bzw Teile davon reell und/oder virtuell abgebildet werden, wobei von einem Schichtbild b bzw von Teilen b .b , b des Schichtbildes b durch Linsen- bereiche mit der Brennweite f, ein Abbild a) ? von einem Schichtbild b bzw von Teilen b ,b b des Schichtbildes b durch Linsenbereiche mit einer Brennweite f einAccording to the invention, it is provided that the layer images or parts of the layer images are displayed simultaneously next to one another and / or cyclically in rapid succession in an object plane and with several lens areas, which have different focal lengths, but have a common optical axis, the layer images or parts thereof in real and / or can be imaged virtually, whereby of a layer image b or of parts b. b, b of the layer image b by lens areas with the focal length f, an image a )? a layer image b or parts b, bb of the layer image b through lens regions with a focal length f
Abbild a. erzeugt wird usw und die Abbilder a^a. usw auf der optischen Achse hintereinander sichtbar und dadurch in räumlicher Tiefe wahrnehmbar sindImage a. is generated and so on and the images a ^ a. etc. visible in succession on the optical axis and thus 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 voll- standig oder auch gerastert verwendet werden, es entstehen den Sehgewohnheiten entsprechende raumliche Darstellungen von Szenen/Gegenstanden ohne unnaturli ehe Entkopplung von Akkommodation und Konvergenz, die ohne Hilfsmittel visuell in sehr guter Qualität wahrnehmbar sind Der geratetechnische Aufwand ist gering, da zur Ausfuhrung dieses Verfahrens weder eine Vielzahl von Abbildungslmsen mit parallelen optischen Achsen noch bewegte Bauteile erforderlich sind Es können sowohl zweidimensionale Schichtbilder als auch dreidimensionale autostereoskopi sehe Bilder auf dem Bildgeber wiedergegeben und als Grundlage für räumliche Darstellungen genutzt werden Die Wahrnehmung ist ohne Einschränkung des räumlichen Eindrucks von mehreren Betrachtern aus einer beliebigen Position innerhalb eines verhältnismäßig großen Raumwinkels ohne Hilfsmittel möglichIn this way, the disadvantages inherent in the methods known from the prior art are avoided. The slice images can be used in their entirety in their entirety or even in a grid, spatial representations of scenes / objects corresponding to the viewing habits arise without unnatural decoupling from Accommodation and convergence, which can be perceived visually in very good quality without aids. The technical expenditure for equipment is low, since neither a large number of imaging lenses with parallel optical axes nor moving components are required to carry out this process. Both two-dimensional slice images and three-dimensional autostereoscopic images can be seen reproduced on the image generator and used as the basis for spatial representations The perception is without restriction of the spatial impression of several viewers from any position within a relatively large 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 Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite in Abhängigkeit von ausgewählten physikall sehen Eigenschaften des Abbildungshchtes, wie Wellenlange und/oder Polarisation, vorgenommen werden Mit anderen Worten es werden Eigenschaften des Abbil dungshchtes genutzt, um einem jeden Schichtbild bzw Teilen des Schichtbildes ausschließlich Linsenbereiche mit ein und derselben optischen Brennweite zuzuord nen Auch hierdurch wird erreicht, daß die Schichtbilder bzw deren Teile - der zugeordneten Brennweite entsprechend - in unterschiedlichen raumlichen Tiefen ab- gebildet werden, wobei die räumliche Tiefe, in der das Abbild eines Schichtbildes jeweils erscheint, dessen räumlicher Tiefe in der wiederzugebenden Szene bzw des wiederzugebenden Gegenstandes entspricht oder dieser zumindest proportional istFor example, the slice images or parts of the slice images can be displayed simultaneously next to each other in the object plane and, for the purpose of generating an image of each slice image, their respective assignment to lens areas of a certain focal length can be seen depending on selected physical properties of the image height, such as wavelength and / or Polarization, in other words, properties of the image are used to assign only lens areas with one and the same optical focal length to each layer image or parts of the layer image. This also ensures that the layer images or their parts - corresponding to the assigned focal length - are depicted in different spatial depths, the spatial depth in which the image of a layer image appears in each case corresponds to its spatial depth in the scene or the object to be reproduced or this is at least proportional
Des weiteren ist es nach dem erfmdungsgemaßen Verfahren aber auch möglich Raumbilder zu erzeugen, indem die Schichtbilder einzeln kurzzeitig aufeinander folgend in der Objektebene wiedergegeben werden und diese Wiedergabe in schneller Folge wiederholt wird Dabei werden innerhalb einer Wiederholsequenz jedem dargestellten Schichtbild bzw Teilen davon ausschließlich Linsenbereiche einer bestimmten Brennweite zugeordnet und damit kurzzeitig immer wieder ein Abbild des jeweiligen Schichtbildes erzeugtFurthermore, according to the method according to the invention, it is also possible to generate spatial images in that the slice images are reproduced briefly one after the other in the object plane and this reproduction is repeated in rapid succession Each slice image or parts thereof are assigned exclusively lens areas of a certain focal length and thus an image of the respective slice image is generated again and again for a short time
So werden wahrend einer Zeitspanne t] beispielsweise das Schichtbild b| wiedergeben md in derselben Zeitspanne ^ zur Erzeugung des Abbildes a ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f optisch genutzt Danach werden wahrend einer folgenden Zeitspanne t_ das Schichtbild b_ wiedergegeben und zur Erzeugung des Abbildes a ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f optisch genutzt usw Die Zeitspannen t^t 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 wirdSuch a time, the slice will be during t] example, b | reproduce md in the same time period ^ to generate the image a only lens areas of the focal length f are used optically thereafter during a subsequent time period t_ the slice image b_ is reproduced and only use lens areas of the focal length f for the generation of the image a etc. the time periods t ^ t to t n , which each form a sequence, are repeated cyclically and the same slice image is also reproduced in 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 Lmsenberei ehe stets synchron zur Wiedergabe des entsprechenden Schichtbildes erfolgt und der Wechsel der Schichtbilder sowie die wechselnde Freigabe der zugeordneten Linsenbereiche so schnell vorgenommen wird, daß die dabei entstehenden tiefengestaffelten Abbilder unter Berücksichtigung der Trägheit des Auges f mmerfrei wahrgenommen werden könnenIt is necessary that the release of the lens range to be assigned always takes place synchronously with the reproduction of the corresponding slice image, and the change of slice images and the changing release of the assigned lens areas is carried out so quickly that the resulting staggered images take into account the inertia of the eye f can be perceived without any problems
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß wahrend einer Zeitspanne t von der Gesamtanzahl n aller vorhandenen bzw der Erzeugung des Raumbildes zugrunde liegenden Schichtbilder zunächst eine Teilan- zahl n] gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben wird, wobei die Zuordnung eines jeden innerhalb der Zeitspanne t] wiedergegebenen Schichtbildes (bzw Teilen davon) zu Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite, wie bereits angegeben, in Abhängigkeit von Wellenlange und/oder Polarisation des Abbildungshchtes vorge nommen wird Hierauf folgend wird dann wahrend einer Zeitspanne t eine Teilan- zahl n. der Schichtbilder (bzw Teile davon) wiederum gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben, wobei deren Zuordnung zu Linsenbereichen ebenfalls wieder in Abhängigkeit von Wellenlange und/oder Polarisation des Lichtes vorgenommen wird Es können sich nun weitere Zeitspannen t ,t usw anschließen, in denen weitere, in den vorhergehenden Zeitspannen noch nicht dargestellte Schichtbilder wie- dergegeben werden, bis jedes der insgesamt vorhandenen Schichtbilder einmal wiedergegeben worden ist, dabei jedem Schichtbild eindeutig Linsenbereiche aus- schließlich einer bestimmten Brennweite zugeordnet worden sind und von jedem Schichtbild bzw von dessen Teilen ein Abbild aχ (x=l n) erzeugt worden istIn a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that, during a time period t, a partial number n ] of the total number n of all slice images available or on which the spatial image is based is initially reproduced simultaneously, the assignment of each within the time period t ] reproduced slice image (or parts thereof) for lens areas of a certain focal length, as already stated, depending on the wavelength and / or polarization of the imaging height. Subsequently, a partial number n. of the slice images (or parts of these) are simultaneously reproduced side by side, with their assignment to lens areas again depending on the wavelength and / or polarization of the light. Further time periods t, t etc. can now follow, in which further periods in the previous time periods are not yet shown provided slice images are played back until each of the total slice images that have been present has been reproduced once, each slice image clearly comprising lens regions finally have been assigned to a certain focal length and an image a χ (x = ln) has been generated from each slice image or from its parts
Auch hierbei werden die Zeitspannen t^t. usw zyklisch schnell wiederholt, wobei innerhalb jeder dieser Zeitspannen immer auch dieselben Schichtbilder wiedergege ben und auf die beschriebene Weise abgebildet werdenHere, too, the time periods t ^ t. etc. cyclically repeated quickly, the same slice images always being reproduced ben within each of these time periods and reproduced in the manner described
Die Zuordnung der wahrend einer Zeitspanne wiedergegebenen Schichtbilder zu Linsenbereichen vorgegebener Brennweiten kann erfolgen, indem nur die innerhalb dieser Zeitspanne zur Abbildung benotigten Linsenbereiche optisch freigegeben werden, wahrend alle nicht benotigen Linsenbereiche optisch gesperrt sindThe layer images reproduced during a time period can be assigned to lens areas of predetermined focal lengths by optically releasing only the lens areas required for imaging within this time period, while all lens areas not required are optically blocked
Eine vorteilhafte Anwendungsmog chkeit des erfindungsgemaßen 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 gunstig, von jedem Schichtbild streifenformige Abschnitte auszuwählen und nebeneinander darzustellen So wurden bei Darstellungen der Teile von zwei Schichtbildern b( und b2 auf dem Bildgeber beispielsweise abwech selnd jeweils ein Streifen b des Schichtbildes b daneben ein Streifen b des Schichtbildes b_, dann wieder ein Streifen b] 2 des Schichtbildes bt daneben der nächste Streifen b22 des Schichtbildes b2 usw erscheinen Das erfordert einen Bild geber doppelter Breite oder mit doppeltem horizontalen Auflösungsvermögen (Pixel halber Breite) Bevorzugt wurde daher der Streifen bπ von b] daneben der Strei fen b von b , daneben der Streifen b von b , daneben der Streifen b von b usw erscheinenAn advantageous application of the method according to the invention results if the layer images simultaneously displayed next to each other are not reproduced in their entirety but in part in the object plane.It is particularly advantageous to select strip-shaped sections of each layer image and to display them side by side Parts of two layer images b ( and b 2 on the image generator, for example, alternately alternating one stripe b of the layer image b next to one stripe b of the layer image b_, then another stripe b ] 2 of the layer image b t next to the next stripe b 22 of the layer image b 2 etc. appear. This requires an imager of double width or with double horizontal resolution (half-width pixel). Therefore, the strip b π of b ] was preferred next to the strip b of b, next to it the strip b of b, and next to it the strip b of b etc. appear
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Anordnungen zur raumlichen Darstellung von Szenen/Gegenstanden nach dem vorgenannten Verfahren Erfmdungsgemaß weist eine solche Anordnung einen Bildgeber auf, der geeignet ist, Schichtbilder bzw Teile von Schichtbildern gleichzeitig nebeneinander und/oder zyklisch aufein ander folgend in ein und derselben Objektebene wiederzugeben sowie eine Abbil dungsemπchtung, 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 bι (bzw wiedergegebener Teile davon) zu Linsenbereichen einer Brennweite f , eines in der Objektebene wiederge gebenen Schichtbildes b2 (bzw wiedergegebener Teile davon) zu Linsenbereichen einer Brennweite f uswThe 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 imager that is suitable for layer images or parts of layer images simultaneously and / or cyclically one after the other in one and the same object plane reproduce as well as an image, which has a plurality of lens areas with different focal lengths but a common optical axis and which is arranged upstream of the imager in the direction of view of at least one viewer or camera. The imager also has means for temporally and / or spatially assigning one reproduced in the object plane Layer image b ι (or reproduced parts thereof) to lens areas of a focal length f, one reproduced in the object plane given layer image b 2 (or reproduced parts thereof) to lens areas of a focal length f, etc
Ist der Bildgeber zur gleichzeitigen Wiedergabe mehrerer Schichtbilder bzw Teilen davon ausgestaltet, so können als Mittel zur raumlichen Zuordnung zu Lmsenberei- chen bestimmter Brennweite Polarisationsfilter und/oder Farbfilter vorhanden seinIf the imager is designed for the simultaneous reproduction of several slice images or parts thereof, polarization filters and / or color filters can be provided as a means for spatial allocation to lens areas of a certain focal length
Beispielsweise kann der Bildgeber so ausgestaltet sein, daß er in der Objektebene gleichzeitig zwei Schichtbilder bι und b2 bzw Teile dieser Schichtbilder nebeneman- der wiedergibt, die Abbildungseinπchtung kann mit Linsenbereichen zweier verschiedener Brennweiten f und f. ausgestattet sein, dem Schichtbild b bzw den Teilen davon können Polarisationsfilter mit der Polaπsationsπchtung 0° und den Linsenbereichen mit der Brennweite f ebenfalls Polarisationsfilter mit der Polaπsati- onsπchtung 0° beigeordnet sein, wahrend dem Schichtbild b bzw den Teilen des Schichtbildes b. und den Linsenbereichen der Brennweite f. jeweils Polarisationsfilter mit den Polaπsationsπchtungen 90' beigeordnet sindFor example, the imager may be configured so as to b in the object plane at the same time two images layer ι and b is 2 or parts of this slice images nebeneman- representing that can Abbildungseinπchtung f with lens portions of two different focal lengths and f. be equipped, the slice b or the parts thereof can be assigned polarization filters with the polarization 0 ° and the lens regions with the focal length f also polarization filters with the polarization 0 ° , while the slice b or the parts of the slice b. and the lens areas of the focal length f. each polarization filter with the polarization 90 'are associated
Auf diese Weise wird erreicht, daß der Teil des Abbildungsstrahlenganges, der von den Abschnitten der Objektebene ausgeht, auf denen das Bild b| bzw Teile davon dargestellt sind, aufgrund der Polaπsationsπchtung der beigeordneten Polarisationsfilter stets den Linsenbereichen der Brennweite f zugeordnet ist Das trifft in analoger Weise auf den Teil des Abbildungsstrahlenganges zu, der von den Ab schnitten der Objektebene kommt, auf denen das Bild b2 bzw Teile davon darge stellt sind bzw auf die zugeordneten Linsenbereich der Brennweite f Dabei sind die räumliche Tiefe der Schichtbilder b und b und die zugeordneten Brennweiten f und f so aufeinander abgestimmt, daß die Abbildungen auch tatsächlich in der vor- gesenenen räumlichen Tiefe erfolgen und so für den Betrachter in dieser Tiefe wahrnehmbar sindIn 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 | or parts of it are shown, due to the polarization of the associated polarization filter is always assigned to the lens areas of the focal length f. 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 Darge represents or on the assigned lens area of the focal length f The spatial depth of the slice images b and b and the assigned focal lengths f and f are coordinated with one another in such a way that the images actually take place in the given spatial depth and thus for the viewer are perceptible at this depth
Eine sinngemäß ahnliche Konfiguration der Anordnung laßt sich erzielen, wenn anstelle der Polarisationsfilter Farbfilter verwendet werden So kann die erfmdungs- gemaße Anordnung derart ausgestaltet sein, daß der Bildgeber zur gleichzeitigen Wiedergabe von drei Schichtbildern b., b2, b3 ausgestaltet ist, Linsenbereiche mit drei verschiedenen Brennweiten f , f f vorgesehen sind und jeweils den in der Ob- jektebene dargestellten Schichtbildern wie auch den zugeordneten Brennweiten Farbfilter gleicher optischer Eigenschaften beigeordnet sind So kann beispielsweise den Abschnitten der Objektebene, die das Schichtbild b bzw Teile des Schichtbil- des b wiedergeben, ein Rotfilter und den Linsenbereichen f ebenfalls ein Rotfilter vorgeordnet sein Auf diese Weise erfolgt die Abbildung des Schichtbildes b in einer Abbildungsebene, die (außer der festen Objektweite) durch die Brennweite f vorge geben istA 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 such that the imager is designed for the simultaneous reproduction of three slice images b., B 2 , b 3 , lens areas with three different focal lengths f, ff are provided and are each assigned to the slice images shown in the object level as well as to the assigned focal lengths color filters with the same optical properties. For example, the sections of the object level that the slice image b or parts of the slice image Play the b, a red filter and the lens areas f also be preceded by a red filter. In this way, the image of the slice b takes place in an imaging plane which (apart from the fixed object width) is given by the focal length f
Dasselbe trifft analog für die Schichtbilder b. und b zu, die auf gleiche Weise durch Grün- bzw Blaufilter den Brennweiten f und f zugeordnet werden können Sie wer den dadurch in einer Tiefe abgebildet, die (außer der festen Objektweite) durch die Brennweiten f und f der zugeordneten Linsenbereiche vorgegeben istThe same applies analogously to the layer images b. and b to, which can be assigned to the focal lengths f and f in the same way by means of green and blue filters, respectively. Whoever is thus imaged at a depth that (apart from the fixed object width) is predetermined by the focal lengths f and f of the assigned lens areas
In einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung können beispielsweise einem Schichtbild b in der Objektebene sowohl ein Polarisationsfilter, etwa mit der Polaπ sationsπchtung 0°, als auch ein Farbfilter, etwa ein Rotfilter, zugeordnet sein, wah rend den Linsenbereichen der Brennweite f in gleicher Weise Polarisationsfilter (der Polaπsationsπchtung 0°) und Farbfilter (Rotfilter) zugeordnet sind Sind Polaπsati onsπchtungen der Polarisationsfilter und Spektraleigenschaften der Farbfilter in solcher Weise den Schichtbildern bzw Linsenbereichen beigeordnet, wie das bei spielhaft im Anspruch 9 tabellarisch dargestellt ist, lassen sich sechs verschiedene Schichtbilder b bis b über Linsenbereiche sechs verschiedener Brennweiten f bis f in sechs Abbildern a bis a darstellen, die entsprechend der Brennweiten f bis f in räumlicher Tiefe gestaffelt sindIn a further embodiment of the arrangement, for example, a layer image b in the object plane can be assigned both a polarization filter, for example with the polarization 0 ° , and a color filter, for example a red filter, while the lens regions of the focal length f have polarization filters in the same way ( the polarization 0 ° ) and the color filter (red filter) are assigned. If polarizations of the polarization filters and spectral properties of the color filters are assigned to the layer images or lens regions in such a way, as is shown in a table in the example in claim 9, six different layer images b to b can be assigned Represent lens areas of six different focal lengths f to f in six images a to a, which are staggered in spatial depth according to the focal lengths f to f
Vorteilhaft sind die den Schichtbildern beigeordneten Filter unmittelbar auf oder zumindest nahe der Objektebene und die den Linsenbereichen beigeordneten Filter unmittelbar auf oder zumindest nahe der Oberflache der Linsenbereiche positio niert In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die den Linsenbereichen beigeordneten Färb- und/oder Polaπsationsfilterschichten unmittelbar in der Aper turebene der Abbildungsemπchtung angeordnetThe filters associated with the layer images are advantageously positioned directly on or at least near the object plane and the filters associated with the lens regions are positioned directly on or at least near the surface of the lens regions. In a particularly advantageous embodiment, the color and / or polarization filter layers associated with the lens regions are directly in the Aper ture level of the imaging arrangement
Selbstverständlich ist es möglich einen Bildgeber mit Farbdarstellung in der Objek tebei .e zu verwenden Hierfür kann beispielsweise ein Farbmonitor vorgesehen sein der dann so anzusteuern ist, daß die Schichtbilder mit Licht verschiedener Spektral eigenschaften auf der Monitorflache erscheinen Werden beispielsweise alle Teile des Schichtbildes b auf der Monitorflache rot abgestrahlt, sind sie den Lmsenberei chen zugeordnet, denen Rotfilter beigeordnet sind Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Bildgeber zur zyklischen Wiedergabe der Schichtbilder bzw Teilen der Schichtbilder ausgebildet ist und als Mittel zur zeitlichen Zuordnung jeweils eines in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbildes zu Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite ein ansteu- erbarer Shutter vorhanden ist sowie eine Synchronsteuerung vorgesehen ist, die sowohl mit dem Bildgeber als auch mit dem Shutter in Verbindung steht Die Syn chronsteuerung sorgt dafür, daß wahrend einer Zeitspanne t] in der Objektebene des Bildgebers das Schichtbild b (oder Teile davon) wiedergegeben wird und der Shutter so angesteuert ist, daß ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f zur Erzeugung eines Abbildes nutzbar sind Wahrend der folgenden Zeitspanne t ist der Bildgeber so angesteuert, daß das Schichtbild b2 (bzw Teile davon) erscheint und der Shutter so angesteuert, daß ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f zur Erzeugung eines Abbildes verfugbar sind uswOf course, it is possible to use an image generator with a color display in the object. For this purpose, for example, a color monitor can be provided which can then be controlled so that the layer images with light of different spectral properties appear on the monitor surface. For example, all parts of the layer image b will appear on the surface Radiated red on the monitor surface, they are assigned to the lens areas to which red filters are assigned A further embodiment of the invention provides that the imager is designed for the cyclical reproduction of the layer images or parts of the layer images and that a controllable shutter and a synchronous control are provided as means for temporally assigning a layer image reproduced in the object plane to lens regions of a certain focal length is provided, which is connected to both the imager and the shutter. The synchronous control ensures that the slice image b (or parts thereof) is reproduced in the object level of the imager during a period of time t ] and the shutter is controlled in such a way that that only lens areas of focal length f can be used to generate an image. During the following time period t, the imager is controlled so that slice image b 2 (or parts thereof) appears and the shutter is controlled so that only lens areas of focal length f are used to generate an image v are available, etc
Dabei kommt dem Shutter praktisch die Aufgabe zu, wahrend der Zeitspannen t , t tn Querschnittsbereiche q^ q2 qn des Abbildungsstrahlenganges wechselnd freizugeben und zu sperren, wobei die freigegebenen Querschnittsbereiche q , q oder q stets den Linsenbereichen der Brennweite f , f oder f entsprechen, die zurThe shutter practically has the task of alternately releasing and blocking cross-sectional areas q ^ q 2 q n of the imaging beam path during the time periods t, tt n , the released cross-sectional areas q, q or q always being the lens areas of the focal length f, f or f correspond to the
Erzeugung eines Abbildes a , a2 oder an des in der jeweiligen Zeitspanne t , t oder t wiedergegebenen Schichtbildes b^ b2 oder bn genutzt werden sollen Hierzu ist der Shutter zweckmaßigerweise zumindest etwa in der Aperturebene der Abbildungs- emπchtung anzuordnenCreation of an image a, a 2 or a n of the slice image b ^ b 2 or b n reproduced in the respective time period t, t or t is 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 Flussigkπ stall-Modulator sein, bei dem mit Ansteuerung eines Flussigkπstallbereiches, dessen flachige Ausdehnung einem solchen Querschnittsbereich des Abbildungsstrahlen ganges entspricht, eine Änderung der Polaπsationsπchtung für diesen Querschnitts bereich erzielt wird und dabei im Zusammenwirken mit einem im Abbildungsstrah- lengang vorgeordneten Polaπsator mit fester Polarisationsrichtung und einem nach geordneten Analysator, ebenfalls mit fester Polaπsationsπchtung, für den betref fenden Querschnittsbereich eine Änderung der Transparenz bewirkt wird Dabei kann im angesteuerten Zustand die Transparenz das Maximum und im nicht angesteuerten Zustand das Minimum (black mode) oder, alternativ hierzu und bevorzugt, im angesteuerten Zustand die Transparenz das Minimum und im nicht angesteuer- ten 7ustand das Maximum aufweisen (white mode) Aufgrund der Zuordnung der Querschnittsbereiche zu Linsenbereichen bestimmter Brennweiten kann somit die Verfügbarkeit der Linsenbereiche zur Erzeugung von Abbildern gesteuert werden Derartige LC-Shutter bestehen beispielsweise aus einer ersten Polarisationsfolie (als Polarisator) mit vollflachig gleich polarisierender Wirkung, z B mit der Polaπsati- onsπchtung 0°, aus einem aktiven polaπsationsoptischen Teil mit separat ansteuer- baren Flussigkπstallbereichen und aus einer zweiten Polarisationsfolie (als Analysa- tor), ebenfalls mit vollflachig gleich polarisierender Wirkung Die fest vorgegebenen Polaπsationsπchtungen von Polaπsator und Analysator können um 90" gegeneinander verdreht (white mode) oder parallel sein (black mode)Such a shutter can be a flux modulator placed in the imaging beam path, in which a triggering of a flux region, the flat extent of which corresponds to such a cross-sectional area of the imaging beam, results in a change in the polarization direction for this cross-sectional area and thereby in cooperation with an im Imaging beam path upstream polarizer with a fixed polarization direction and a downstream analyzer, also with a fixed polarization direction, for the relevant cross-sectional area a change in transparency is effected. In the activated state, the transparency can be the maximum and in the non-activated state the minimum (black mode). or, alternatively and preferably, the transparency has the minimum in the activated state and the maximum in the non-activated state (white mode) due to the assignment of the cross-sectional regions to lens regions The focal lengths can thus be controlled to control the availability of the lens areas for the production of images LC shutters of this type consist, for example, of a first polarization film (as a polarizer) with the same polarizing effect over the entire surface, for example with the polarization direction 0 ° , of an active polarization-optical part with separately controllable liquid flow areas and of a second polarization film (as analysis gate), also with the same polarizing effect over the entire surface. The fixed polarizations of the polarizer and analyzer can be rotated by 90 "relative to each other (white mode) or parallel (black mode)
In konkreten Ausfuhrungen 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 werdenIn concrete versions, LC shutters from Jenoptik Laser / Optik / Systeme GmbH, Germany, and FLC shutters from Central Research Laboratories Limited (CRL), United Kingdom, can be used
Auf die beschriebene Weise wird erreicht, daß der Bildwechsel auf dem Bildgeber sowit die Freigabe bzw Sperrung der zugeordneten Querschnittsbereiche stets synchron ablaufen und damit den jeweils dargestellten Schichtbildern zeitlich auch die Linsenbereiche entsprechender Brennweiten zugeordnet sindIn the manner described, it is achieved that the image change on the image generator and the release or blocking of the assigned cross-sectional areas always take place synchronously and the lens areas of corresponding focal lengths are thus also assigned to the respective slice images
Unter optischen Gesichtspunkten effektiv und zugleich fertigungstechnologisch vorteilhaft ist die Verwendung einer multifokalen Fresnellinse zur Realisierung der Linsenbereiche So kann z B eine multifokale Fresnellinse mit Linsenbereichen vier verschiedener Brennweiten f bis f versehen sein, die quadratisch, kreisförmig oder auch streifenformig geformt sein können Hierbei besteht eine gunstige Ausfuhrung darin, die Fresnellinse als multifokale Fresnelzyiinder nse mit streifenformigen Lm senbereichen auszubilden Auf konkrete Ausfuhrungen von multifokalen Fresnellin sen, die insbesondere im Zusammenhang mit der hier beschriebenen erfmdungs- gei ßen Anordnung entwickelt wurden und zur Anwendung hierfür geeignet sind wird weiter unten noch naher eingegangenThe use of a multifocal Fresnel lens for realizing the lens areas is effective from an optical point of view and at the same time is advantageous in terms of production technology.For example, a multifocal Fresnel lens can be provided with lens areas of four different focal lengths f to f, which can be square, circular or also strip-shaped Implementation in that the Fresnel lens is designed as a multifocal Fresnel lens with stripe-shaped lens areas. Specific embodiments of multifocal Fresnel lenses, which were developed in particular in connection with the inventive arrangement described here and are suitable for use for this purpose, are discussed in more detail below
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 Maß- stabsanderung zu unterziehen Es soll im folgenden auf die Möglichkeit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hingewiesen werden, bei der die multifokale Fresnellinse Linsenbereiche mit zwei verschiedenen Brennweiten f und f aufweist, die wiederum quadratisch, kreisfor mig, streifenformig oder auch anderweitig geformt sein können Auch hier kann unter Umstanden vorteilhaft eine Fresnelzylinderhnse mit streifenformigen Lmsen- bereichen verwendet werdenThe layered image of the slice images is improved if, for the purpose of scale correction, for example in the viewing direction of the viewer or the camera, a monofocal Fresnel lens of focal length f is additionally arranged at a distance of this focal length in front of the multifocal Fresnel lens another, more complex way to change the scale It should be noted 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 f and f, which in turn can be square, circular, strip-shaped or otherwise shaped a Fresnel cylinder with stripe-shaped lens areas can be used
Grundsätzlich kann hier als Shutter ebenfalls ein Flussigkπstall-Modulator verwendet werden, der in der bereits vorbeschriebenen Weise aufgebaut ist und bei dem einzelne, jeweils einem Querschnittsbereich entsprechende Flussigkristallbereiche ansteuerbar sind Da in diesem Falle aber Linsenbereiche vorgesehen sind, die sich nur durch zwei verschiedene Brennweiten unterscheiden, kann vorteilhaft ein Flus- sigkπstall-Modulator vorgesehen sein , bei dem zwar ebenfalls eine erste Polarisationsfolie (als Polaπsator) mit vollflachig 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 ansteuerba re, den Querschnittsbereichen entsprechende Flussigkristallbereiche verfugen muß, sondern so ausgebildet sein kann, daß bei Ansteuerung der Flussigkπstalle die Änderung der Polarisationsrichtung über den Gesamtquerschnitt des Abbildungs- strahlenganges erzielt wird und die zweite, als Analysator wirkende Polarisationsfolie nicht vollflachig gleich polarisiert, sondern Polaπsationsbereiche pt und p2 mit jeweils um 90° zueinander verdrehter polarisierender Wirkung aufweistIn principle, a liquid modulator modulator can also be used here as a shutter, which is constructed in the manner already described and in which individual liquid crystal regions, each corresponding to a cross-sectional region, can be controlled. In this case, however, lens regions are provided which differ only by two different focal lengths , A liquid modulator can advantageously be provided, in which there is also a first polarization film (as a polarizer) with the same polarizing effect over the entire surface, for example with the polarization direction 0 ' , but the active polarization-optical part differs from that already described The construction does not have to have separately controllable liquid crystal areas corresponding to the cross-sectional areas, but can be designed so that when the liquid crystal stalls are actuated, the change in the polarization direction over the total cross section of the imaging beam nges is achieved and the second polarizing film, which acts as an analyzer, does not polarize the same area over the full area, but has polarization regions p t and p 2 , each with a polarizing effect rotated by 90 ° to one another
Mit anderen Worten die Polaπsationsbereiche pι entsprechen Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit einer Polarisationsrichtung 0" und die Polaπsati- onsbereiche p_ entsprechen Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit einer Polarisationsrichtung 90° (oder umgekehrt)In other words, the polarization areas p ι correspond to cross-sectional areas of the imaging beam path with a polarization direction 0 " and the polarization areas p_ correspond to cross-sectional areas of the imaging beam path with a polarization direction 90 ° (or vice versa)
Damit wird bei Ansteuerung der Flussigkπstalle für die betreffenden Querschnitts- bereiche des Abbildungsstrahlenganges eine Änderung der Transparenz erreicht, wobei wiederum im angesteuerten Zustand die Transparenz das Maximum und im nicht angesteuerten 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 kannA change in transparency is thus achieved when controlling the liquid stalls for the relevant cross-sectional areas of the imaging beam path, the transparency again being the maximum in the activated state and the minimum in the activated state (black mode) or, alternatively and preferably, in the activated state the transparency can have the minimum and in the uncontrolled state the maximum (white mode)
Eine Anordnung, die insbesondere zur Erzeugung einer Vielzahl von in der Tiefe gestaffelten Abbildern geeignet ist, erhalt man, wenn der Bildgeber zur Wiedergabe emer Teilanzahi n_ von Schichtbildern wahrend eines Zeitabschnittes t , einer Tei- lanzahl n weiterer Schichtbilder wahrend eines Zeitabschnittes t usw ausgebildetAn arrangement which is particularly suitable for producing a multiplicity of images staggered in depth is obtained when the image generator is for reproduction A partial number of slice images was formed during a time period t, a partial number n of further slice images during a time period t, and so on
So kann die Anordnung beispielhaft in der Weise ausgestaltet sein, daß der Bildgeber von einer Gesamtanzahl n=4 Schichtbildern wahrend einer Zeitspanne t eine Teilanzahi nι=2 , bestehend aus den Schichtbildern b , b2 wiedergibt, danach wah rend einer Zeitspanne t. eine Teilanzahi n2=2 , bestehend aus den Schichtbildern b , b wiedergibt und in der Abbildungsemπchtung vier Linsenbereiche verschiedener Brennweiten f bis f vorgesehen sind Weiter können in diesem Zusammenhang bei- spiel .weise dem Schichtbild b] Polarisationsfilter mit Polarisationsrichtung 0' und den Linsenbereichen mit der Brennweite f ebenfalls Polarisationsfilter mit Polarisationsrichtung 0" beigeordnet sein, wodurch die optische Zuordnung des Schichtbil des bt zu den Linsenbereichen der Brennweite f gewährleistet ist Die Zuordnung des ebenfalls innerhalb der Zeitspanne t. wiedergegebenen Schichtbildes b zu Lin senbereichen der Brennweite f. kann in analoger Weise durch Polarisationsfilter der Polarisationsrichtung 90° erfolgenFor example, the arrangement can be designed in such a way that the imager of a total number of n = 4 slice images shows a partial number n ι = 2, consisting of slice images b, b 2 , over a period of time t, thereafter during a period of time t. a Teilanzahi n 2 = 2, consisting b from the layer images, b represents and different in the Abbildungsemπchtung four lens areas focal length f provided to f are Further, in this context, game .weise examples the layer image b] polarizing plate with the polarization direction of 0 'and the lens portions polarization filters with polarization direction 0 "can also be associated with the focal length f, as a result of which the optical assignment of the layer image of the b t to the lens regions of the focal length f is ensured. The assignment of the layer image b likewise reproduced within the time period t. to lens regions of the focal length f in an analogous manner by polarization filters of 90 ° polarization direction
In analoger Weise sind Polarisationsfilter mit Polarisationsrichtung 0° zur Zuordnung des Schichtbildes b zu Linsenbereichen der Brennweite f und Polarisationsfilter mitIn an analogous manner, polarization filters with a polarization direction of 0 ° are used to assign the layer image b to lens regions of the focal length f and polarization filters
Polarisationsrichtung 90° zur Zuordnung des Schichtbildes b4 zu Linsenbereichen der Brennweite f vorhanden Die Folge weiterer Zeitspannen t , t bis t mit Wieder gäbe und Zuordnung von jeweils weiteren zwei Schichtbilder ist denkbarDirection of polarization 90 ° for assigning the slice image b 4 to lens areas of the focal length f is available. The consequence of further time periods t, t to t with reproductions 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 Zu Ordnung der Schichtbilder zu Linsenbereichen einer vorgegebenen Brennweite Polarisationsfilter verwendet werden, können die Polarisationsfilter beispielsweise als lineare Polarisationsfilter oder auch als zirkuläre Polarisationsfilter mit rechts und linksdrehender Polarisationsrichtung ausgebildet seinIn connection with the design variants of the invention, in which the simultaneous reproduction of several layer images is provided and polarization filters are used to assign the layer images to lens regions of a predetermined focal length, the polarization filters can be used, for example, as linear polarization filters or as circular polarization filters with right and left rotating polarization directions be trained
Zu empfehlen ist, die Synchronsteuerung mit einer Taktfrequenz f zu betreiben, die oberhalb des mehrfachen der Flimmerverschmelzungsfrequenz vAu e des Auges hegt und die bevorzugt f , >v *n/l betragt, mit n der Gesamtanzahl der Schichtbil der und I der Anzahl der je Zeitspanne tχ gleichzeitig wiedergegebenen Schichtbilder Damit wird erreicht, daß für den bzw die Betrachter ein fhmmerfreies Bild wahrgenommen werden kann 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 Anordnungen, wie CRT (Cathode Ray Tube) -Monitore, bevorzugt mit hoher Auflosung, hoher Leuchtdichte und hoher Bildwiederholfrequenz bei geringer Persistenz (Nachleuchtdauer) Des weiteren Fiachbildschirme wie LC (Liquid Crystal)- Displays oder -Projektoren, bevorzugt TFT (Thm Film Transistor) -LC-Displays oder - Projektoren mit TN (Twisted Nematιc)-LC und aktiver Ansteuerung, LC-Displays oder -Projektoren im IPS (In Plane Switchmg) -Mode, FLC (Ferroelectπc Liquid Crystal)- Displays, jeweils bevorzugt mit hoher Auflosung, hoher Leuchtdichte, hohem Kon trast und hoher Bildwiederholfrequenz bei geringer Nachleuchtdauer, PP (Plasma Panel) -Displays, bevorzugt großflächige PPD, EL (Electrolummescence) Displays, bevo zugt farbtuchtige ELDIt is recommended to operate the synchronous control with a clock frequency f which is above the multiple of the flicker fusion frequency v Au e of the eye and which is preferably f,> v * n / l, with n the total number of slice images and I the number of slice images reproduced simultaneously per time period t χ This ensures that a viewer-free image can be perceived for the viewer or viewers Both the dynamic variant of the invention (spatial representation based on a large number of layer images with rapid image change) and the static variant (spatial representation based on layer images that are permanently reproduced at the same time) are suitable as imaging devices, the arrangements known in the prior art, such as CRT (Cathode Ray Tube) monitors, preferably with high resolution, high luminance and high refresh rate with low persistence (persistence). Further flat screens such as LC (Liquid Crystal) displays or projectors, preferably TFT (Thm Film Transistor) -LC- Displays or - projectors with TN (Twisted Nematιc) -LC and active control, LC displays or projectors in IPS (In Plane Switchmg) mode, FLC (Ferroelectπc Liquid Crystal) - displays, each preferably with high resolution, high luminance, high contrast and high refresh rate with low persistence, PP (plasma panel) displays, prefers large-area PPD, EL (Electrolummescence) displays, preferably colored ELD
Diese vorgenannten Bildgeber genügen insbesondere den Anforderungen, die im Zusammenhang mit der zyklischen vollflachigen Darstellung der Schichtbilder zu stellen sind Frequenzprobleme können durch Einsatz mehrerer Grafikkarten uber- wunden werden Sollen gleichzeitig nebeneinander Teile von Schichtbildern wiedergegeben werden, können dazu Verfahren aus dem Stand der Technik, wie bei spielsweise in autostereoskopischen 3 D-Dιsplays mit Linsenraster- oder Barπerean Ordnungen, angewandt werdenThese aforementioned image generators in particular meet the requirements that have to be met in connection with the cyclical full-surface representation of the layer images. Frequency problems can be overcome by using several graphics cards. If parts of layer images are to be displayed simultaneously next to one another, methods from the prior art, such as for example in autostereoscopic 3D displays with lenticular or Barπerean orders
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 ganzflachig gleichgerichtet polarisierende Bildflache aufweist, wie das beispielhaft bei einem LC-Display, insbesondere einem TFT-LC-Display der Fall ist Diese Bildflache kann dann die Aufgabe des Polaπsators des Shutters übernehmen, was vorteilhaft einen einfacheren Aufbau des Shutters bzw der gesamten Anordnung zur Folge hatFurthermore, an advantageous embodiment of the invention can consist in including the imager in the function of the shutter described, namely when the imager already has a polarizing image surface that is polarized across the entire surface, as is the case with an LC display, in particular a TFT-LC display the case is this image area can then take over the task of the polarizer of the shutter, which advantageously results in a simpler structure of the shutter or the entire arrangement
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf multifokale Fresnellinsen zur Anwendung in solchen Ausgestaltungen der Anordnung zur räumlichen Darstellung von Szenen und/oder Gegenstanden, bei denen Fresnellinsen mit Linsenbereichen bzw optischen Wirkflachen Wn zur Anwendung kom men, die sich durch mindestens vier verschiedene Brennweiten f (n=l >4) unterscheiden Erfindungsgemaß ist eine derartige multifokale Fresnellinse mit einer Vielzahl von optischen Wirkflachen W versehen, die hinsichtlich ihrer Brennweiten mindestens vier verschiedenen Kategorien n zugeordnet sind, wobei jeweils die Wirkflachen Wn einer Kategorie die gleiche Brennweite f aufweisen, mindestens eine Kategorie mit einer positiven Brennweite und mindestens eine Kategorie mit einer negativen Brennweite vorgesehen ist, benachbarte Wirkflachen Wn mit ihren jeweiligen Randern stets unmittelbar aneinander angrenzen und die Fresnellinse als ebene Platte oder Folie mit im wesentlichen gleichbleibender Dicke ausgebildet istThe invention also relates to multifocal Fresnel lenses for use in such configurations of the arrangement for the spatial representation of scenes and / or objects in which Fresnel lenses with lens areas or optical effective areas W n are used, which are characterized by at least four different focal lengths f ( n = 1> 4) differentiate According to the invention, such a multifocal Fresnel lens is provided with a multiplicity of optical active surfaces W, which are assigned to at least four different categories n with regard to their focal lengths, each of the active surfaces W n having the same focal length f, at least one category with a positive focal length and at least a category with a negative focal length is provided, adjacent active surfaces W n are always immediately adjacent to one another with their respective edges and the Fresnel lens is designed as a flat plate or film with a substantially constant thickness
Durch die vollständige Vermeidung von Storflachen bzw von Flanken, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Haupterstreckungsebene der Fresnellinse angeordnet sind, ergibt sich einerseits ein hoher optischer Wirkungsgrad d h insbesondere eine hohe Lichtdurchlassigkeit, sowie andererseits eine Vereinfachung der Herstel lungstechnologie Beispielsweise lassen sich derartige Fresnellinsen einfacher aus einer Herstellungsform losen Die Ausbildung der Fresnellinse als ebene Platte er laubt die Ausformung von Wirkflachen, die einer großen Anzahl von verschiedenen Brennweiten zugeordnet sind, ohne daß dies mit einer erheblichen Zunahme des Aufwandes für die Herstellung verbunden wäre Dadurch können sehr dünne, storflachenfreie multifokale Linsen mit einer Breitenerstreckung bis in eine Größenordnung von etwa 2000 mm hergestellt werdenThe complete avoidance of storefronts or flanks, which are arranged essentially at right angles to the main extension plane of the Fresnel lens, results on the one hand in a high optical efficiency, i.e. in particular a high translucency, and on the other hand simplifies the manufacturing technology Loose manufacturing form The design of the Fresnel lens as a flat plate allows the shaping of active surfaces that are assigned to a large number of different focal lengths, without this being associated with a considerable increase in the effort for the production. This allows very thin, surface-free multifocal lenses with a Width extension up to the order of about 2000 mm can be produced
Prinzipiell ist es möglich, die den einzelnen Brennweiten zugeordneten Wirkflachen zufallsgeneπert nebeneinander anzuordnen, wodurch sich systematische Fehler vermeiden lassen In vielen Fallen ist es jedoch vorteilhaft, die Lage der einzelnen Wirkflachen mit weiteren Einrichtungen der optischen Anordnung, beispielsweise einem Shutter, einem Polaπsationsraster, einem Farbfilterraster oder dergleichen abzustimmen, so daß zu diesem Zweck die Wirkflachen der einzelnen Brennweiten kategoπen bevorzugt in regelmäßiger, sich wiederholender Reihenfolge angeordnet werdenIn principle, it is possible to arrange the active surfaces assigned to the individual focal lengths next to one another at random, whereby systematic errors can be avoided. In many cases, however, it is advantageous to position the individual active surfaces with further devices of the optical arrangement, for example a shutter, a polarization grid, a color filter grid or the like, so that for this purpose the effective areas of the individual focal lengths are preferably arranged in a regular, repeating order
Zur Vermeidung von Helligkeitsschwankungen bzw Vignettierung sind in einer vor teilhaften Ausgestaltung die Wirkflachen in Sequenzen angeordnet, wobei jede Se quenz genau eine Wirkflache aus jeder Brennweitenkategorie umfaßt Dabei können die Wirkflachen in den einzelnen Sequenzen in beliebiger Reihenfolge angeordnet werden Bevorzugt ist jedoch in allen Sequenzen die Reihenfolge der Wirkflachen gleich, wodurch sich eine sehr gleichmäßige Helligkeitsverteilung ohne Vignettie- rung über die gesamte Flachenausdehnung der Linse ergibtIn order to avoid brightness fluctuations or vignetting, the effective areas are arranged in sequences in a advantageous embodiment, each sequence comprising exactly one effective area from each focal length category. The effective areas can be arranged in the individual sequences in any sequence. However, the sequence is preferred in all sequences the active area the same, which results in a very uniform brightness distribution without vignetting over the entire area of the lens
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung sind Wirkflachen aus Kategorien mit positiver Brennweite und Wirkflachen aus Kategorien mit negativer Brennweite abwechselnd nebeneinander und unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet Da die Wirkflachen mit positiven und negativen Brennweiten in jeweils umgekehrter Richtung geneigt sind, laßt sich hierdurch die Dickenschwankung der multifokalen Linse besonders gering halten, so daß auch in Randbereichen derselben eine starke Zer kluftung vermieden und eine gute Transparenz erreicht wirdIn a further, advantageous embodiment, active surfaces from categories with a positive focal length and active surfaces from categories with a negative focal length are arranged alternately next to one another and in immediate succession.As the active surfaces with positive and negative focal lengths are inclined in the opposite direction, the thickness fluctuation of the multifocal lens can be particularly varied keep low, so that a strong fissuring is avoided even in peripheral areas and good transparency is achieved
Zur Verminderung der Dickenschwankung ist in einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung die Anzahl von Kategorien mit positiver Brennweite gleich der Anzahl von Kategorien mit negativer Brennweite Werden in diesem Fall wiederum Wirkflachen mit positiver Brennweite und Wirkflachen mit negativer Brennweite abwechselnd nebeneinander angeordnet, so laßt sich bei gleicher Breite der Wirkflachen eine sehr gleichmäßige Lichtaufteilung auf die einzelnen Kategorien erzielenTo reduce the thickness fluctuation, in a further advantageous embodiment, the number of categories with a positive focal length is equal to the number of categories with a negative focal length.If in this case, active surfaces with a positive focal length and active surfaces with a negative focal length are alternately arranged side by side, it can be done with the same width achieve a very even distribution of light across the individual categories
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Wirkflachen als zu der Haupterstrek- kungsebene der Linse geneigte Streifen ausgebildet Diese Streifen können beispielsweise linienformig nebeneinander oder auch konzentrisch zueinander angeordnet werden Dabei ist die Summe der auf eine Normale der Haupterstreckungse- bene projizierten Breiten aller Wirkflachen mit positiver Brennweite im wesentlichen gleich der Summe der auf die Normale projizierten Breiten aller Wirkflachen mit ne gativer Brennweite Über die Gesamtflache der Linse heben sich dadurch die aus den Wirkflachen resultierenden Erhebungen und Vertiefungen weitestgehend gegeneinander auf Die einzelnen Streifen der Wirkflachen derjenigen Sequenz, die eine Linie in einem Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse überstreicht, können beispielsweise nach der folgenden Vorschrift dimensioniert werdenIn a further embodiment, the active surfaces are designed as strips inclined to the main extension plane of the lens. These strips can, for example, be arranged in a line next to one another or also concentrically to one another. The sum of the widths of all active surfaces with a positive focal length projected onto a normal of the main extension plane essentially the same as the sum of the widths of all active surfaces with negative focal length projected onto the normal.As a result, the elevations and depressions resulting from the active surfaces largely cancel each other out.The individual strips of the active surfaces of the sequence that have a line at a distance of 1 swept 50 mm from the optical axis can, for example, be dimensioned according to the following regulation
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ° 0,0226 mm 0,0342 mm1 33, 4621 ° 0.0226 mm 0.0342 mm
2 -9,401 9° -0,0089 mm 0,0540 mm2 -9.401 9 ° -0.0089 mm 0.0540 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 1 9 mm 0,0435 mm 4 -23 ,0060' -0,0255 mm 0,0601 mm wobei n den Zahlmdex der Brennweitenkategorie angibt, αn den Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache und der Haupterstreckungsebene, d die auf die Normale zur Haupterstreckungsebene projizierte Breite der betreffenden Wirkflache, und hn die auf die Haupterstreckungsebene projizierte Breite der betref- fenden Wirkflache3 1 5, 2659 ° 0.01 1 9 mm 0.0435 mm 4 -23, 0060 ' -0.0255 mm 0.0601 mm where n indicates the number mdex of the focal length category, α n the effective flank angle between the relevant effective surface and the main extension plane, d the width of the relevant active surface projected onto the normal to the main extension plane, and h n the width of the relevant active surface projected onto the main extension plane
Enthalt eine Sequenz von Wirkflachen jeweils genau eine Wirkflache aus einer der vier Brennweitenkategorien, so heben sich über diese Sequenz, wie aus der vorstehenden Tabelle zu erkennen ist, die auf der Normale zu der Haupterstreckungsebe- ne projizierten Breiten der Wirkflachen mit dem Zahlmdex 1 und 3 mit positiver Brennweite gegen diejenigen der Wirkflachen mit dem Zahlmdex 2 und 4 mit negativer Brennweite auf In diesem Fall besitzen die einzelnen Streifen je nach Brenn weitenkategoπe eine unterschiedliche, auf die Haupterstreckungsebene projizierte BreiteIf a sequence of active surfaces contains exactly one active surface from one of the four focal length categories, then as can be seen from the table above, the widths of the active surfaces with the numerical index 1 and 3 projected on the normal to the main extension plane rise above this sequence with a positive focal length against those of the active surfaces with the numerical index 2 and 4 with a negative focal length. In this case, the individual strips have a different width, depending on the focal length category, projected onto the main extension plane
In einer alternativen Ausfuhrungsvariante wird hingegen die Projektion der Breite der Streifen auf die Haupterstreckungsebene für alle Kategorien von Wirkflachen gleich groß gehalten Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die einzelnen Wirkflachen mit Hilfe eines vor- oder nachgeschalteten Shutters optisch aktiviert bzw deaktiviert werden sollen Der Shutter besitzt eine Rasterstruktur mit einer konstanten Zeilen- und/oder Spaltenbreite, die Rasterelemente können einzeln oder in Gruppen geöffnet und geschlossen werden Die Streifen einer Sequenz im Ab stand von 1 50 mm von der optischen Achse sind dann beispielsweise entsprechend der folgenden Vorschrift gestaltetIn an alternative embodiment variant, on the other hand, the projection of the width of the stripes on the main extension level is kept the same for all categories of active surfaces.This is particularly advantageous if the individual active surfaces are to be optically activated or deactivated with the aid of an upstream or downstream shutter has a grid structure with a constant row and / or column width, the grid elements can be opened and closed individually or in groups. The strips of a sequence at a distance of 1 50 mm from the optical axis are then designed, for example, according to the following regulation
n α dn hn α d n h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 - 9,401 9° -0,0083 mm 0,0500 mm2 - 9.401 9 ° -0.0083 mm 0.0500 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm
4 - 23 ,0060° -0,021 2 mm 0,0500 mm4 - 23, 0060 ° -0.021 2 mm 0.0500 mm
wobei n wieder den Zahlmdex der Brennweitenkategorie angibt, α den Wirkflanken wmkel zwischen der betreffenden Wirkflache und der Haupterstreckungsebene, d die auf die Normale zur Haupterstreckungsebene projizierte Breite der Wirkflache, und hn die auf die Haupterstreckungsebene projizierte Breite der betreffenden Wirkflache Weiterhin ist es möglich, die Wirkflachen derart als Streifen auszubilden, daß die Projektion der Breite der Streifen auf die Haupterstreckungsebene für alle Kategoπ en von Wirkflachen einem ganzzahligen Vielfachen einer Bezugsgroße entspricht, wobei die Bezugsgroße vorzugsweise die Breite des schmälsten Streifens ist Auch in diesem Fall können die Wirkflachen dann besonders einfach mit dem vorstehend bereits erwähnten Shutter betrieben werdenwhere n again specifies the number mdex of the focal length category, α the active flanks wmkel between the relevant active surface and the main extension plane, d the width of the active surface projected onto the normal to the main extension plane, and h n the width of the relevant active surface projected onto the main extension plane Furthermore, it is possible to design the active surfaces as strips in such a way that the projection of the width of the strips onto the main plane of extension corresponds to an integer multiple of a reference size for all categories of active surfaces, the reference size preferably being the width of the narrowest strip. Also in this case the effective surfaces can then be operated particularly simply with the shutter already mentioned above
So kann beispielsweise eine der Wirkflachen, die einer negativen Brennweite zuge ordnet ist, mit doppelter projizierter Breite hn ausgebildet werden Die Streifen einer Sequenz in einem Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse können in diesem Fall dann entsprechend der folgenden Vorschrift gestaltet werdenFor example, one of the active surfaces assigned to a negative focal length can be formed with twice the projected width h n . The strips of a sequence at a distance of 1 50 mm from the optical axis can then be designed in this case in accordance with the following regulation
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm 2 -9,401 9° -0,0083 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm 2 -9.401 9 ° -0.0083 mm 0.0500 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm
4 -23 ,0060° -0,0425 mm 0, 1 000 mm4 -23.0060 ° -0.0425mm 0.1000mm
wobei die Parameter n, αn, dn und hn wieder wie oben definiert sindthe parameters n, α n , d n and h n are again as defined above
Weiterhin ist es auch möglich, einen Streifen mit der dreifachen projizierten Breite hn auszubilden, indem beispielsweise die Wirkflachen der in einem Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse entfernt liegenden Sequenz nach der folgenden Vorschrift gestaltet werdenFurthermore, it is also possible to form a strip with three times the projected width h n , for example by designing the effective surfaces of the sequence lying at a distance of 1 50 mm from the optical axis according to the following regulation
n d hn d h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 -9,401 9° -0,0248 mm 0, 1 500 mm2 -9.401 9 ° -0.0248 mm 0.1500 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm 4 -23 ,0060° -0,021 2 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm 4 -23, 0060 ° -0.021 2 mm 0.0500 mm
wobei die Parameter n, α , d und h wie oben definiert sindwhere the parameters n, α, d and h are as defined above
Eine sehr gleichmäßige Dicke ergibt sich auch bei einer Sequenz, die im Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse liegt, und deren Wirkflachen W entsprechend der folgenden Vorschrift dimensioniert sind n α d hA very uniform thickness also results in a sequence which is at a distance of 150 mm from the optical axis and whose effective surfaces W are dimensioned in accordance with the following regulation n α ie
1 29, 5063° 0,02830 mm 0,05 mm1 29, 5063 ° 0.02830 mm 0.05 mm
2 1 2 , 1 576° 0,021 54 m m 0, 1 0 mm2 1 2, 1 576 ° 0.021 54 mm 0.10 mm
3 -1 0,8855° -0,00962 mm 0,05 mm 4 -24,521 1 ° -0,02281 mm 0,05 mm3 -1 0.8855 ° -0.00962 mm 0.05 mm 4 -24.521 1 ° -0.02281 mm 0.05 mm
wobei n dem Zahlindex der Kategorie, α dem Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache Wn und der Haupterstreckungsebene, d der auf die Normale zur Haupterstreckungsebene projizierten Breite der Wirkflache und h der auf die Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache entsprichtwhere n corresponds to the number index of the category, α the effective flank angle between the relevant effective area W n and the main extension plane, d corresponds to the width of the active area projected onto the normal to the main extension plane and h corresponds to the width of the relevant active area projected onto the main extension plane
Die vorstehend erläuterten multifokalen Linsen lassen sich als storflankenfreie Fres nellmsen einsetzen, bei denen die Streifen konzentrische Ringe ausbilden Im Hm blick auf die Verwendung in der Anordnung zur räumlichen Darstellung ist die mul tifokale Linse jedoch bevorzugt als eine storflankenfreie Fresnelzylinderlmse mit parallel nebeneinander verlaufenden Wirkflachen ausgebildetThe multifocal lenses described above can be used as Fresnel lenses with no flanks, in which the strips form concentric rings. In view of the use in the arrangement for spatial representation, however, the multifocal lens is preferably designed as a Fresnel cylinder lenses without flanks with active surfaces running parallel to one another
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Breite der Wirkflachen kleiner zu wählen als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges so daß die Strukturierung der Linse die Betrachtungsqualltat nicht beeinträchtigt Kleine Strukturen reduzieren zudem die Restabberationen asphaπscher multifokaler storflachenfreier Fresnellinsen und Fresnelzylmderlinsen In diesem Zusammenhang ist es weiterhin sinnvoll, die untere Grenze der Wirkflachenbreite derart zu wählen, daß Beugungserscheinungen im Bereich des sichtbaren Lichtes vermieden werdenFurthermore, it is advantageous to choose the width of the active areas smaller than the resolution of the human eye so that the structuring of the lens does not impair the quality of the observation. Small structures also reduce the residual aberrations of asphaπscher multifocal Fresnel lenses and Fresnelzylmderlinsen Select the limit of the effective area width in such a way that diffraction phenomena in the range of visible light are avoided
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Wirkflachen lediglich an einer Seite des Lmsenkorpers, bevorzugt an dessen Bildseite ausgebildet, wohingegen die gegenüberliegende Seite als streng plane Flache ausgebildet ist Allerdings ist die Erfindung nicht ausschließlich auf plane Substratflachen beschrankt Vielmehr las- sen sich Wirkflachen auch an einem gewölbten Substrat vorsehenIn a further advantageous embodiment, the active surfaces are formed only on one side of the lens body, preferably on the image side thereof, whereas the opposite side is designed as a strictly flat surface. However, the invention is not limited to flat substrate surfaces. Rather, active surfaces can also be on one provide a curved substrate
Bei einer weiteren besonderen Ausfuhrung der multifokalen Fresnellinse ist die Ge samtflache der Fresnellinse in eine Anzahl streifenformiger Sektoren S gegliedert, wobei innerhalb eines jeden Sektors S Abschnitte von Wirkflachen W derselben Brennweite f und innerhalb aneinandergrenzender Sektoren S Abschnitte vonIn a further special embodiment of the multifocal Fresnel lens, the total area of the Fresnel lens is divided into a number of strip-shaped sectors S, with sections of effective areas W of the same focal length f within each sector S and S sections of within adjacent sectors S
Wirklichen W unterschiedlicher Brennweiten f vorhanden sind Mit m ist ein fort- laufender Zahlmdex für die Sektoren S bezeichnet Aufgrund der streifenformigen Struktur, die den gekrümmten, bevorzugt ringförmig angeordneten Wirkflachen Wn überlagert ist, ist das „shuttern" mit handelsüblichen Geraten möglich, wie im weiteren noch ausführlich gezeigt wirdReal W of different focal lengths f are present. M denotes a continuous number index for the sectors S. Because of the stripe-shaped structure, which is superimposed on the curved, preferably annularly arranged active surfaces W n , "shutters" is possible with commercially available devices, as will be shown in detail below
Dabei ist in den einzelnen Sektoren S die Ausbildung von gekrümmten Wirkfla- chen W mit verschiedenen Brennweiten f möglich, ohne daß sich der Herstellunqs- aufwand für die erfmdungsgemaße multifokale Fresnellinse gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Fresnellinse wesentlich erhöht Im Zusammen- wirken mit einem handelsüblichen Shutter der beschriebenen Art ist es so möglich, eine Vielzahl von verschiedenen Schichtbildern mit technologisch einfach herstellbaren Mitteln zu erfassen und die entsprechenden optischen Anordnungen kostengünstiger fertigen zu könnenThe formation of curved active surfaces W with different focal lengths f is possible in the individual sectors S without the production expenditure for the multifocal Fresnel lens according to the invention being significantly increased compared to a Fresnel lens known from the prior art commercially available shutters of the type described, it is thus possible to capture a large number of different layer images with technologically simple to produce means and to be able to manufacture the corresponding optical arrangements more cost-effectively
Bevorzugt sind die Wirkflachen Wn gleichförmig gekrümmt und konzentrisch zuem ander angeordnet, und die Sektoren Smn sind geradlinig und parallel zueinander ausgerichtet Weiterhin ist es von Vorteil, für alle Sektoren S eine gleiche Breite zu wählen, um den technologischen Aufwand bei der Herstellung der Fresnellinse so gering wie möglich zu halten Ferner wird so die Projektion von allen an der Bildent- stehung beteiligten Wirkflachen Wn auf eine Bezugsebene gleich groß gehalten Außerdem ist die Ankopplung eines Shutters, der üblicherweise eine Rasterstruktur aus gleich breiten Zeilen und/oder Spalten besitzt, besser möglichThe active surfaces W n are preferably uniformly curved and arranged concentrically to one another, and the sectors S mn are rectilinear and aligned parallel to one another. Furthermore, it is advantageous to choose the same width for all sectors S in order to reduce the technological complexity in the production of the Fresnel lens to be kept as low as possible. Furthermore, the projection of all active surfaces W n involved in the image formation onto a reference plane is kept the same size. Furthermore, the coupling of a shutter, which usually has a grid structure of rows and / or columns of the same width, is better possible
Auch diese Ausfuhrungsform der Fresnellinse ist vorteilhafterweise als ebene Platte oder Folie mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Dicke ausgebildet Um die Gesamtflache der Fresnellinse optimal nutzen zu können, sollten jeweils innerhalb eines Sektors S die Wirkflachen Wn unter Vermeidung von Storflanken stets unmit telba, anemandergrenzenThis embodiment of the Fresnel lens is also advantageously designed as a flat plate or film with a substantially constant thickness. In order to be able to optimally use the total area of the Fresnel lens, the active surfaces W n should always be immediately adjacent to one another within a sector S while avoiding interference flanks
Zur Visualisierung von Bildmformationen ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Brei ten der Wirkflachen W bzw deren Abstände zueinander kleiner sind als das visuelleFor the visualization of image information, it is also advantageous if the widths of the effective areas W or their distances from one another are smaller than the visual one
Auflösungsvermögen des menschlichen Auges Überdies ist es auch von Vorteil, wenn eine möglichst hohe Anzahl m von Sektoren S zum Einsatz kommen, weil dadurch Abbildungsfehler, die ihre Ursache in fehlenden Wirkflachen der einzelnen Brennweiten f haben, minimiert werden Zur Herstellung einer solchen multifokalen Fresnellinse sind erfmdungsgemaß folgende Verfahrensschritte vorgesehenResolving power of the human eye Moreover, it is also advantageous if the greatest possible number m of sectors S are used because this minimizes imaging errors which are caused by the missing effective areas of the individual focal lengths f According to the invention, the following method steps are provided for producing such a multifocal Fresnel lens
Zunächst wird der Grundkorper der Fresnellinse als Rohling angefertigt, wobei die- ser bereits eine ebene Oberflache aufweist, die als spatere optisch wirksame Flache vorgesehen ist Die Oberflache muß plastisch verformbar sein, außerdem werden mehrere Preßstempel Pn angefertigt, die zur plastischen Verformung der Oberflache geeignet sind, wobei jeder dieser Preßstempel P die Negativstruktur von in geschlossenen konzentrischen Kreisen angeordneten Wirkflachen W einer Brennwei- te f aufweist, die Preßstempel Pn werden dann in Stempelstreifen getrennt, wobei die Stempelstreifen in Form und Abmessung jeweils einem Sektor S auf der herzu stellenden Fresnellinse entsprechen, nun werden einzelne Stempelstreifen zu einem oder auch mehreren verschiedenartig zusammengesetzten Preßstempel P aneinandergereiht, wobei innerhalb eines jeden Stempelstreifens die Negativstruktur von Wirkflachen W derselben Brennweite f vorhanden und anemandergrenzende Stern- pelstreifen mit Wirkflachen Wn unterschiedlicher Brennweiten f versehen sindFirst, the basic body of the Fresnel lens is made as a blank, which already has a flat surface which is intended as a later optically effective surface. The surface must be plastically deformable, and a plurality of press punches P n are also produced which are suitable for plastically deforming the surface are, each of these press punches P having the negative structure of active surfaces W arranged in closed concentric circles of a focal length f, the press punches P n are then separated into stamp strips, the stamp strips in shape and dimension each having a sector S on the Fresnel lens to be produced correspond, individual stamp strips are now strung together to form one or more differently composed press stamps P, the negative structure of active surfaces W having the same focal length f being present within each stamp strip and star-strip strips bordering one another with active surfaces W n below different focal lengths f are provided
Schließlich wird die Oberflache des Rohlings durch Aufsetzen eines kombiniert zu sammengesetzten Preßstempels ?n und Einwirkung auf die Oberflache unter Druck verformt, bis in die Oberflache die Strukturen der Wirkflachen W plastisch einge prägt sindFinally, the surface of the blank is replaced by placing a combined press ram? n and the action on the surface deformed under pressure until the structures of the active surfaces W are plastically embossed into the surface
Da zunächst für jede Brennweite fn ein gesonderter Preßstempel Pn hergestellt wird, lassen sich nach dem Trennen der Preßstempel Pn in Stempelstreifen durch nachfol gendes Aneinanderfügen von Stempelstreifen mit Wirkflachen Wn unterschiedlicher Brennweiten fn auf vielfaltige Weise kombiniert zusammengesetzte Preßstempel Pn herstellen, so daß in Abhängigkeit vom Verwendungszweck Preßstempel P ' für Fresnellinsen mit unterschiedlichen optischen Gebrauchseigenschaften gefertigt werden könnenSince initially f for each focal length n, a separate press die P n is prepared, can be prepared by separation of the press die P n in the stamping strips by nachfol constricting joining of stamp strip having active surfaces W n of different focal lengths f n to vielfaltige manner combined composite press die P n prepared so that depending on the intended use, press ram P ' for Fresnel lenses with different optical properties can be manufactured
Dabei ist es empfehlenswert, als Material für die Preßstempel Kupfer, Aluminium oder ausgewählte NE-Metalle vorzusehen und die Strukturierung der Preßstempel P mit einem Einkπstall-Diamantschneidwerkzeug, beispielsweise auf einer NC-Dreh- maschme, vorzunehmenIt is advisable to provide copper, aluminum or selected non-ferrous metals as the material for the press rams and to structure the press rams P with a single-point diamond cutting tool, for example on an NC lathe
Als Material für die Fresnellinse kann ein Polymerwerkstoff, beispielhaft PMMA, vorgesehen sein, womit die Strukturierung durch Warmverformung möglich ist Kurze Beschreibung der ZeichnungenA polymer material, for example PMMA, can be provided as the material for the Fresnel lens, with which the structuring by hot forming is possible Brief description of the drawings
Das erfindungsgemaße Verfahren und dazugehörige Anordnungen zur räumlichen Darstellung von Szenen und/oder Gegenstanden sollen nachfolgend anhand mehrerer Ausfuhrungsbeispiele erläutert werden In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe method according to the invention and the associated arrangements for the spatial representation of scenes and / or objects are to be explained below with reference to several exemplary embodiments. Show in the associated drawings
Fig 1 die schematische Darstellung eines Ausfuhrungsbeispieles zur Erzeugung eines Raumbildes aus vier ebenen, vollflachig zyklisch nacheinan- der wiedergegebenen Schichtbildern,1 shows the schematic representation of an exemplary embodiment for generating a spatial image from four flat layer images which are reproduced cyclically one after the other over the entire surface,
Fig 2 die Anordnung von Linsenbereichen aus Fig 1 in starker Vergrößerung,2 shows the arrangement of lens regions from FIG. 1 in a high magnification,
Fig 3 die Anordnung von Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit veränderbarer Transparenz aus Fig 1 in starker Vergrößerung, Fig 4 die schematische Darstellung eines zweiten Ausfuhrungsbeispieles zur Erzeugung eines Raumbildes aus zwei ebenen, vollflachig zyklisch nacheinander wiedergegebenen Schichtbildern, Fig 5 die Anordnung von Linsenbereichen aus Fig 4 in starker Vergrößerung,3 shows the arrangement of cross-sectional areas of the imaging beam path with changeable transparency from FIG. 1 in high magnification, FIG. 4 shows the schematic representation of a second exemplary embodiment for producing a spatial image from two flat layer images which are reproduced cyclically one after the other over the entire surface, FIG. 5 shows the arrangement of lens areas from FIG. 4 in strong magnification,
Fig 6 die Anordnung von Querschnittsbereichen des Abbildungsstrahlenganges mit veränderbarer Transparenz aus Fig 4 in starker Vergrößerung, Fig 7 die schematische Darstellung eines dritten Ausfuhrungsbeispieles zur6 shows the arrangement of cross-sectional areas of the imaging beam path with changeable transparency from FIG. 4 in high magnification, FIG. 7 shows the schematic representation of a third exemplary embodiment
Erzeugung eines Raumbildes aus vier ebenen, vollflachig zyklisch nacheinander wiedergegebenen Schichtbildern unter Verwendung einer monofokalen Fresnellinse zusätzlich zur multifokalen Linse in der Abbil dungsemπchtung, Fig 8 die schematische Darstellung eines vierten Ausfuhrungsbeispieles zurGeneration of a spatial image from four flat, full-surface cyclically reproduced slice images using a monofocal Fresnel lens in addition to the multifocal lens in the illustration, FIG. 8 shows the schematic representation of a fourth exemplary embodiment
Erzeugung eines Raumbildes aus vier ebenen, vollflachig zyklisch nacheinander wiedergegebenen Schichtbildern unter Verwendung einer mul tifokalen Fresnelzylinderlmse in der Abbildungsemπchtung, Fig 9 eine schematische, stark vergrößerte Darstellung der Wirkflachen Lin- senbereiche bzw der eines ersten Ausfuhrungsbeispiels einer multifo kalen Linse für die Anordnung nach Fig 8, Fig 1 0 eine schematische, stark vergrößerte Darstellung der Rasterstruktur des in Fig 8 angedeuteten Shutters, Fig 1 1 eine stark vergrößerte Teilschnittansicht durch den Randbereich des ersten Ausfuhrungsbeispiels der mulitfokalen Linse, die bei der in Fig 8 darstellten Anordnung einsetzbar ist, Fig 1 2 eine stark vergrößerte Teilschnittansicht durch den Randbereich eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels einer bei der in Fig 8 darstellten Anordnung einsetzbaren muhtfokalen Linse, die eine Wirkflachenstruktur entsprechend Fig 9 aufweist, Fig 1 3 die schematische Darstellung einer multifokalen Fresnellinse mit denGeneration of a spatial image from four flat, full-surface cyclically reproduced slice images using a multifocal Fresnel cylinder lens in the imaging device, FIG. 9 shows a schematic, greatly enlarged representation of the active lens areas or that of a first exemplary embodiment of a multifocal lens for the arrangement according to FIG. 8 1 is a schematic, greatly enlarged representation of the raster structure of the shutter indicated in FIG. 8, FIG. 1 is a greatly enlarged partial sectional view through the edge region of the first exemplary embodiment of the multifocal lens, which can be used in the arrangement shown in FIG. 8, 1 shows a greatly enlarged partial sectional view through the edge region of a second exemplary embodiment of a muht-focal lens which can be used in the arrangement shown in FIG. 8 and has an active surface structure corresponding to FIG. 9, FIG. 1 shows the schematic illustration of a multifocal Fresnel lens with the
Wirkflachen W , W . W , W , die jeweils die Brennweiten f , f , f , f aufwei- sen, wobei die Gesamtflache der Fresnellinse in Sektoren S gegliedert
Figure imgf000026_0001
Effective areas W, W. W, W, which each have the focal lengths f, f, f, f, the total area of the Fresnel lens being divided into sectors S.
Figure imgf000026_0001
Fig 1 4 die Strukturen von vier Preßstempeln P , P , P , P zur Erzeugung von Wirkflachen Wt , W2, W3, W4 mit Andeutung ihrer Trennlinien in einzelneFig. 1 4 shows the structures of four press rams P, P, P, P for generating active surfaces W t , W 2 , W 3 , W 4 with a hint of their dividing lines in individual
Stempelstreifen,Stamp strips
Fig 1 5 aus einzelnen Stempelstreifen unterschiedlich kombiniert zusammengesetzte Preßstempel P , P, , P, , P zur Herstellung verschiedenartig wirkender FresnellinsenFig. 5 from individual stamp strips differently combined press stamps P, P,, P,, P for the production of differently acting Fresnel lenses
Ausfuhrliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Fig 1 zeigt eine Ausfuhrung der Erfindung mit einem Bildgeber 1 , der zur Darstellung von vier ebenen Schichtbildern b] T b_, b3 und b, - vollflachig und zyklisch auf- einander folgend - ausgebildet ist Dabei ist jedes dieser Schichtbilder b bis b4 auf dem Bildgeber um den Faktor α/ß verkleinert oder vergrößert wiedergegeben, in dem jedem Schichtbild b} bis b4 ein Abbildungsmaßstab ßt bis ß4 zugeordnet ist, mit dem die Transformation durch die multifokale Fresnellinse 2 erfolgt Dabei ist α eine Konstante1 shows an embodiment of the invention with an image generator 1, which is designed to display four flat layer images b ] T b_, b 3 and b, - over the entire surface and cyclically following one another - each of these layer images b to b 4 is the imager is reduced or enlarged by the factor α / β, in which an image scale ß t to ß 4 is assigned to each slice image b } to b 4 , with which the transformation takes place through the multifocal Fresnel lens 2. α is a constant
Die hier vorgesehene multifokale Fresnellinse 2 weist quadratische Linsenbereiche mit vier verschiedenen Brennweiten f bis f auf Diese Linsenbereiche sind in ihrerThe multifocal Fresnel lens 2 provided here has square lens areas with four different focal lengths f to f. These lens areas are in their
Posit'onierung zueinander in Fig 2 in einem stark vergrößerten Ausschnitt aus derPositioning with respect to one another in FIG. 2 in a greatly enlarged section from FIG
Fresnellinse 2 dargestellt und entsprechend ihrer unterschiedlichen Brennweiten mit f bis f bezeichnet Beispielhaft sind in Fig 2 auch Wirkflanken 2a der Fresnellinse 2 als konzentrische Kreise eingezeichnet, die ihr Zentrum im Durchstoßpunkt 5a der optischen Achse durch die multifokale Fresnellinse haben, der in Fig 2 ebenfalls beispielhaft eingezeichnet ist Der Durchstoßpunkt 5a befindet sich beispielhaft jeweils an den Grenzen benachbarter LinsenbereicheFresnel lens 2 is shown and labeled f to f according to its different focal lengths. For example, in FIG. 2 active edges 2a of the Fresnel lens 2 are drawn in as concentric circles, which have their center at the point of intersection 5a of the optical axis through the multifocal Fresnel lens, which is likewise exemplary in FIG The puncture point 5a is located, for example, at the borders of adjacent lens areas
In Fig 1 ist weiterhin ein Shutter 3 symbolisch dargestellt, der die Transparenz einzelner Querschnittsbereiche q) bis q4 des Abbildungsstrahlenganges von einem Ma- ximum 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 f bis f haben auch die mit dem Shutter 3 realisiertenIn FIG. 1, a shutter 3 is also shown symbolically, which shows the transparency of individual cross-sectional areas q ) to q 4 of the imaging beam path from one dimension. ximum changed to a minimum and vice versa, in fact at the same time interval in which the slice images on the image generator 1 appear cyclically one after the other. The lens regions f to f also have those realized with the shutter 3
Querschnittsbereiche q, bis q4 quadratische Form und Ausdehnung Die Anordnung der Querschnittsbereiche qt bis q4 sowie ihre Positionierung zueinander ist in Fig 3 beispielhaft dargestellt, und zwar ebenso stark vergrößert wie die Linsenbereiche in Fig 2Cross-sectional areas q, to q 4 square shape and extension The arrangement of the cross-sectional areas q t to q 4 and their positioning relative to one another is shown by way of example in FIG. 3, namely enlarged to the same extent as the lens areas in FIG. 2
Die Veränderung der Transparenz für die Querschnittsbereiche q] bis q4 wird er- reicht, indem als Shutter 3 beispielsweise ein Flussigkπstall-Modulator in den Abbil dungsstrahlengang gestellt wird, der (in Richtung des Strahlenganges) einen Polarisator mit unveränderlicher und über den gesamten Abbildungsstrahlengang gleichgerichteter Polarisationsrichtung, eine aktive polarisationsoptische Flussigkπstall- zone, in der einzelne Flussigkristallbereiche ansteuerbar sind und einen Analysator (ebenfalls mit unveränderlicher und über den gesamten Abbildungsstrahlengang gleichgerichteter Polarisationsrichtung) umfaßt Dabei können je nach der für den Flussigkπstall-Modulator vorgegebenen Betriebsweise im „white mode" oder „black mode" die Polaπsationsπchtungen von Polarisator und Analysator um 90° gegeneinander verdreht oder parallel ausgerichtet sein (vgl vorhergehende Erfmdungsbe- Schr ibung) Polarisator und Analysator sind in handelsüblichen Flussigkπstall- Modulatoren solcher Art häufig als Polarisationsfolien ausgebildet, wodurch eine kompakte Bauweise des Modulators möglich wirdThe change in the transparency for the cross-sectional areas q ] to q 4 is achieved by, for example, placing a liquid flow modulator in the imaging beam path as the shutter 3, which (in the direction of the beam path) is a polarizer with an unchangeable and rectified direction over the entire imaging beam path Direction of polarization, an active polarization-optical liquid stall zone in which individual liquid crystal regions can be controlled and which includes an analyzer (likewise with unchangeable polarization direction aligned over the entire imaging beam path). Depending on the mode of operation specified for the liquid stall modulator, "white mode" or " black mode "the polarizations of polarizer and analyzer are rotated by 90 ° relative to each other or aligned in parallel (see previous description of the invention). Polarizer and analyzer are in commercially available liquid modulator Ren of such a type often designed as polarizing films, whereby a compact design of the modulator is possible
Die ansteuerbaren Flussigkristallbereiche entsprechen in Form und Ausdehnung ebenfalls den Querschnittsbereichen q( bis q4 des Abbildungsstrahlenganges, und jeder ansteuerbare Flussigkπstallbereich ist einem der Querschnittsbereiche qt bis q4 zugeordnet Damit wird erreicht, daß sich bei Ansteuerung eines Flussigkπ- stallbereiches aufgrund des Zusammenwirkens von Polarisator, Flussigkπstallen dieses Bereiches (deren polarisierende Wirkung mit der Ansteuerung veränderlich ist) und Analysator die Transparenz für den zugeordneten Querschnittsbereich q bis q4 von einem Minimum auf ein Maximum bzw umgekehrt verandern laßt Bevorzugt sind die Polaπsationsπchtungen von Polarisator und Analysator gegeneinander verdreht, so daß die Transparenz der Querschnittsbereiche q] bis q4 im angesteuer ten Zustand der Flussigkπstalle das Minimum und im nicht angesteuerten Zustand das Maximum aufweist (white mode) Die multifokale Fresnellinse 2 und der Shutter 3 sind in diesem Ausfuhrungsbeispiel zu einer Baueinheit zusammengefaßt Dabei ist jeweils einer streifenformigen Wirkflache W der multifokalen Fresnellinse 2 ein streifenformiger Querschnittsbe- reich q des Shutters 3 zugeordnet, so daß die einzelnen Wirkflachen mit Hilfe des Shutters 3 gezielt geöffnet und geschlossen werden könnenThe shape and extent of the controllable liquid crystal areas also correspond to the cross-sectional areas q ( to q 4 of the imaging beam path, and each controllable liquid crystal area is assigned to one of the cross-sectional areas q t to q 4. This ensures that when a liquid crystal area is controlled due to the interaction of polarizer , Fligkπstallen this area (whose polarizing effect can be changed with the control) and analyzer let the transparency for the assigned cross-sectional area q to q 4 change from a minimum to a maximum or vice versa. The polarizations of the polarizer and analyzer are preferably rotated so that the Transparency of the cross-sectional areas q ] to q 4 has the minimum in the activated state of the liquid stalls and the maximum in the non-activated state (white mode) In this exemplary embodiment, the multifocal Fresnel lens 2 and the shutter 3 are combined to form a structural unit. A strip-shaped active surface W of the multifocal Fresnel lens 2 is assigned a strip-shaped cross-sectional area q of the shutter 3, so that the individual active surfaces are specifically opened using the shutter 3 and can be closed
Bildgeber 1 und Shutter 3 sind mit einer Synchronsteuerung verbunden, die zeichnerisch nicht darstellt ist Die Synchronsteuerung sorgt dafür, daß zeitgleich mit der Wiedergabe eines Schichtbildes ausschließlich die Flussigkristallbereiche des Shut- ters 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 system, which is not shown in the drawing. The synchronous control system ensures that, at the same time as a layer image is being reproduced, only the liquid crystal regions of the shutter 3 that control the path of the imaging beam path through those assigned to this layer image are not activated Lens areas should be released (white mode)
So wird in einer ersten Zeitspanne t. das verkleinerte (oder vergrößerte) ebene Schichtbild b in ein reelles Abbild a] transformiert, indem der Weg für den Abbil dungsstrahlengang durch die quadratischen Linsenbereiche der Brennweite f hin durch freigeben ist Die übrigen quadratischen Linsenbereiche der Brennweiten f , f und f sind wahrend der Zeitspanne tι gesperrtSo in a first period t. the reduced (or enlarged) flat layer image b is transformed into a real image a ] by clearing the path for the imaging beam path through the square lens areas of focal length f. The remaining square lens areas of focal lengths f, f and f are during the time period t ι blocked
Wahrend einer hierauf folgenden zweiten Zeitspanne t erscheint auf dem Bildge ber 1 das verkleinerte (oder vergrößerte) ebene Schichtbild b , und synchron ist in den Querschnittsbereichen q2 der Weg für den Abbildungsstrahlengang durch die quadratischen Linsenbereiche der Brennweite f hindurch frei, wahrend die Quer- schnittsbereiche q , q und q für den Abbildungsstrahlengang gesperrt sind So wird das Schichtbild b in das reelle Abbild a transformiertDuring a subsequent second time period t, the reduced (or enlarged) flat layer image b appears on the image sensor 1, and synchronously in the cross-sectional areas q 2 the path for the imaging beam path through the square lens areas of the focal length f is free, while the transverse intersection areas q, q and q are blocked for the imaging beam path. The layer image b is transformed into the real image a
In der dritten Zeitspanne t wird das Schichtbild b durch den Bildgeber 1 wiederge geben und der Shutter 3 synchron so angesteuert, daß die Querschnittsbereiche q alle Linsenbereiche mit der Brennweite f freigegeben, wahrend die Querschnittsbe reiche q , q und q alle Linsenbereiche bzw Wirkflachen der Brennweite f , f und f sperren bzw deren Nutzung durch den Abbildungsstrahlengang verhindern So wird das Schichtbild b in das reelle Abbild a transformiert Wahrend einer Zeitspanne t erfolgt dasselbe im übertragenen Sinne mit dem Schichtbild b , von dem ein Ab bild a entstehtIn the third period t the layer image b is reproduced by the imager 1 and the shutter 3 is controlled synchronously so that the cross-sectional areas q release all lens areas with the focal length f, while the cross-sectional areas q, q and q all lens areas or effective areas of the focal length Block f, f and f or prevent their use by the imaging beam path. Thus, the layer image b is transformed into the real image a. During a time period t, the same is done in a figurative sense with the layer image b, of which an image a is created
Die Abbilder a bis a entstehen aufgrund der unterschiedlichen Brennweiten f bis f in unterschiedlichen Abstanden von dem Betrachter 4 und haben infolge der Maß Stabskorrektur, die bei der hier vorgesehenen Fresnelzylinderlmse lediglich quer zu den streifenformigen Wirkflachen erfolgt, dieselbe GroßeThe images a to a arise due to the different focal lengths f to f at different distances from the viewer 4 and are due to the dimension Correction of the bar, which in the Fresnel cylinder lens provided here only takes place transversely to the strip-shaped active surfaces, is the same size
Beispielsweise entsprechen die Abstände von dem Betrachter 4 dem jeweiligen na- turhchen Abstand der in den Schichtbildern b bis b enthaltenen Bildmformationen in raumlicher Tiefe Weil außerdem die Großenverhaltnisse zwischen den Abbildern at bis a4 infolge der Maßstabskorrektur unverändert wie in den Schichtbildern b bis b4 sind, erhalt der Betrachter 4 einen Raumeindruck mit natürlicher Perspektive, sobald sein Abstand (bis auf einen Faktor x) demjenigen bei der Betrach- tung der realen Szene oder des realen Gegenstandes entspricht (Die Gewinnung der Schichtbilder b) bis b4 von der realen Szene oder dem realen Gegenstand unterliegt bestimmten Bedingungen, auf die hier nicht naher eingegangen werden soll )For example, the distances from the viewer 4 correspond to the respective natural distance of the image information contained in the layer images b to b in spatial depth, because in addition the large ratios between the images a t to a 4 due to the scale correction remain unchanged as in the layer images b to b 4 , the viewer 4 receives a spatial impression with a natural perspective as soon as his distance (up to a factor x) corresponds to that when viewing the real scene or the real object (the acquisition of the layer images b ) to b 4 from the real scene or the real object is subject to certain conditions, which will not be discussed in more detail here)
Die Abfolge der Zeitspannen t] bis t4 wird zyklisch wiederholt, wobei immer wieder die Schichtbilder bt bis b4 in der Objektebene des Bildgebers 1 dargestellt und in der bes /πebenen Weise Abbilder a] bis a4 erzeugt werden Sind die Zeitspannen be zug ch ihrer Dauer und zeitlichen Aufeinanderfolge entsprechend gewählt und liegt der Zeittakt oberhalb des n-fachen der Flimmerverschmelzungsfrequenz v desThe sequence of the time periods t ] to t 4 is repeated cyclically, with the slice images b t to b 4 being repeatedly shown in the object plane of the imager 1 and images a ] to a 4 being generated in the same manner. The time periods are related ch selected according to their duration and chronological sequence and the time cycle is above n times the flicker fusion frequency v des
Auges, wobei n der Anzahl der insgesamt zur Raumbilderzeugung vorgesehenen Schichtbilder entspricht (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 wahrnehmenEye, where n corresponds to the total number of slice images provided for the creation of spatial images (in this case n = 4), the viewer can perceive 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 tatsachlich vorhandenen raumlichen Tiefenstaffelung muß sich der Be- trachter nicht mit einer Illusion von Tiefe zufriedengeben, wie das bei den Stereo skopischen und autostereoskopischen 3D-Verfahren der Fall ist Bei der erfmdungs- gemaßen Anordnung akkomodieren und konvergieren die Augen des Betrachters auf d>e Abbilder in völliger Übereinstimmung mit dessen natürlichen Sehgewohnheiten ohne Entkopplungszwang Vorteilhaft werden großformatige Fresnellinsen ver wendet, so daß die Abbilder im Raum unter einem breiten Sichtwmkelbereich wahr genommen 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 Sichtwm- kelbereiches hm- und herbewegt Weitere wesentliche Vorteile bestehen darin, daß keine betrachterbezogenen Hilfsmittel, wie beispielsweise Brillen, benotigt werden, und das Verfahren ohne bewegte mechanische Baugruppen auskommt Der Übersichtlichkeit halber und um den Vergleich der einzelnen Ausfuhrungsbei- spiele untereinander zu erleichtern werden die Bezugszeichen wie im bisherigen Beschreibungsteil 1 für den Bildgeber, 2 für die Fresnellinse, 3 für den Shutter, 4 für den Beobachter, 5 für die optische Achse sowie die Bezeichnungen bχ für die Schichtbilder, f für die Linsenbereiche bzw Brennweiten der Linsenbereiche, q für die Querschnittsbereiche und aχ für die Abbilder auch in den nachfolgenden Ausfuh- rungsbeispielen beibehaltenThanks to this spatial gradation of depth, the viewer does not have to be satisfied with an illusion of depth, as is the case with the stereoscopic and autostereoscopic 3D methods. With the arrangement according to the invention, the viewer's eyes accomodate and converge on d> e Images in full accordance with their natural viewing habits without the need for decoupling Large-format Fresnel lenses are advantageously used so that the images can be seen in the room under a wide range of visual fluctuations.Therefore, multiple observers can view the images at the same time and for each viewer at the same time Experience of the movement paralax included, provided that it moves back and forth within the visual range. Further essential advantages are that no observer-related aids, such as glasses, are required and the process moves without e mechanical assemblies For the sake of clarity and in order to make it easier to compare the individual exemplary embodiments with one another, the reference numerals are used, as in the previous description part 1, for the imager, 2 for the Fresnel lens, 3 for the shutter, 4 for the observer, 5 for the optical axis and the designations b χ for the slice images, f for the lens areas or focal lengths of the lens areas, q for the cross-sectional areas and a χ for the images also retained in the following exemplary embodiments
Demzufolge weist die multifokale Fresnellinse 2 im Falle eines zweiten Ausfuh rungsbeispieles nach Fig 4 quadratische Bereiche mit zwei verschiedenen Brennwei ten f und f auf Grundsatzlich kann in diesem Falle als Shutter 3 ein ebensolcherAccordingly, the multifocal Fresnel lens 2 in the case of a second exemplary embodiment according to FIG. 4 has square areas with two different focal lengths f and f. In principle, in this case, the shutter 3 can be the same
Flussigkπstall-Modulator, wie er im Ausfuhrungsbeispiel zu Fig 1 beschrieben wurde, verwendet werden Da hier aber Linsenbereiche vorgesehen sind, die sich lediglich durch zwei verschiedene Brennweiten unterscheiden, kann vorteilhaft ein Flus sigkristall-Modulator vorgesehen sein , der einen Polarisator (wiederum mit unveränderlicher und über den gesamten Abbildungsstrahlengang gleichgerichteter Polarisationsrichtung), eine aktive polarisationsoptische Flussigkπstallzone mit (vom ersten Ausfuhrungsbeispiel abweichend) über den gesamten Querschnitt des Abbildungsstrahlenganges einheitlich ansteuerbaren Flussigkπstallen und einen Analysa- tor i'mfaßt, der (ebenfalls vom ersten Ausfuhrungsbeispiel abweichend) einzelne Polaπsationsbereiche p) und p aufweist, die sich durch gegeneinander um 90" ver drehte Polarisationsrichtungen unterscheiden Die flächige Ausdehnung eines Pola πsationsbereiches pι oder p2 entspricht dabei jeweils einem Querschnittsbereich des Abbildungsstrahlenganges, der durch den Shutter in Abhängigkeit von der Wieder gäbe der Schichtbilder freigegeben oder gesperrt istFlussigkπstall modulator, as described in the exemplary embodiment of FIG. 1, are used, but since lens regions 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 and over the entire imaging beam path of the same direction of polarization), an active polarization-optical liquid stall zone with (different from the first exemplary embodiment) uniformly controllable liquid stalls over the entire cross-section of the imaging beam path and an analyzer i 'm which (also different from the first exemplary embodiment) comprises individual polarization regions p ) and p has, which differ by up to today ver 90 "turned polarization directions of the two-dimensional extent of a Pola πsationsbereiches p ι or p 2 corresponds to a respective cross-sectional area of the imaging beam nganges, which is released or blocked by the shutter depending on the reproduction of the layer images
Werden die Flussigkπstalle angesteuert, wird aufgrund des Zusammenwirkens des Polaπsators, der Flussigkπstallzone (deren polarisierende Wirkung mit der Ansteue rung veränderlich ist) und des Analysators in analoger Weise zum vorhergehenden Ausfuhrungsbeispiel die Transparenz für die jeweils einem Polaπsationsbereich p p2 zugeordneten Querschnittsbereiche des Abbildungsstrahlenganges von einem Minimum auf ein Maximum und umgekehrt verändert Bevorzugt sind auch hierbei die Polaπsationsπchtungen von Polarisator und Analysator gegeneinander verdreht, so daß die Transparenz im angesteuerten Zustand der Flussigkπstalle das Minimum und im nicht angesteuerten Zustand das Maximum aufweist, d h der Flussigkri stall-Modulator im „white mode" betrieben wird Sehr vorteilhaft kann in Ausgestaltungen der Erfindung, in denen der Bildgeber bereits eine polarisierende Bildflache aufweist, wie das beispielhaft bei einem LC- Display, insbesondere einem TFT-LC-Display der Fall ist, diese Bildflache die Funktion des Polaπsators des Shutters 3 übernehmen, was zur Folge hat, daß der Shut- ter 3 einfacher aufgebaut sein kann Außerdem ergibt sich so die Möglichkeit, die aktive polarisationsoptische Flussigkπstallzone getrennt von Polarisator und Analysator an der Stelle der engsten Einschnürung des Abbildungsstrahlenganges zu positionieren, wodurch aktive polarisationsoptische Flussigkπstallzonen geringer Baugroße verwendet werden könnenIf the Flussigkπstalle are controlled, due to the interaction of the polarizer, the Flussigkπstall zone (the polarizing effect of which can be varied with the control) and the analyzer, the transparency for the cross-sectional areas of the imaging beam path which are respectively assigned to a polarization area pp 2 becomes a minimum changed to a maximum and vice versa In this case, too, the polarizations of the polarizer and analyzer are preferably rotated relative to one another, so that the transparency in the activated state of the liquid crystals has the minimum and in the non-activated state the maximum, ie the liquid crystal modulator in “white mode” is operated In embodiments of the invention in which the imager already has a polarizing image area, as is the case for example with an LC display, in particular a TFT-LC display, this image area can take over the function of the polarizer of the shutter 3, which is very advantageous As a result, the shutter 3 can be constructed more simply. In addition, this results in the possibility of positioning the active polarization-optical liquid 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 zones of small size can be used
Auch hier sind zwecks synchroner Ansteuerung Shutter 3 und Bildgeber 1 mit der (nich. dargestellten) Synchronsteuerung verbunden Beim Betreiben der Anordnung wird der Shutter 3 so angesteuert, daß die Querschnittsbereiche, die den Linsenbe reichen der Brennweite f zugeordnet sind und den Polarisationsbereichen p] ent- sprechen, innerhalb des Zeitabschnittes t., in dem auf dem Bildgeber 1 das Schichtbild b erscheint, für den Abbildungsstrahlengang transparent sind und zur Erzeugung eines Abbildes a. genutzt werden Die Querschnittsbereiche, die den Lmsen- bereichen der Brennweite f zugeordnet sind und den Polarisationsbereichen p2 entsprechen, stehen innerhalb dieses Zeitabschnittes t( zum Erzeugen eines Abbildes nicht zur Verfugung, da die Polaπsationsbereiche p2 intransparent sindHere, too, for the purpose of synchronous control, shutter 3 and imager 1 are connected to the (not shown) synchronous control. When operating the arrangement, the shutter 3 is controlled so that the cross-sectional areas that are associated with the lens area are assigned the focal length f and the polarization areas p ] ent speak, within the time period t. in which the slice image b appears on the image generator 1, are transparent to the imaging beam path and for producing an image a . The cross-sectional areas, which are assigned to the lens areas of the focal length f and correspond to the polarization areas p 2 , are not available within this time period t ( for generating an image, since the polarization areas p 2 are non-transparent
Das Abbild a. des Schichtbildes b. entsteht in diesem Falle (gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines mit dem Faktor ß vorgegebenen Abbildungsverhaltnisses) als reelles Bild in einem Abstand vom Betrachters 4, der im wesentlichen - außer durch die feste Objektweite - durch die Brennweite f vorgegeben istThe image a. the layer image b. arises in this case (if necessary, taking into account an imaging ratio predetermined by the factor β) as a real image at a distance from the viewer 4, which is essentially predetermined by the focal length f, apart from the fixed object width
Nach Ablauf der Zeitspanne tι wird mittels der Synchronsteuerung in einer folgenden Zeitspanne t der Bildgeber 1 so angesteuert, daß anstelle des Schichtbildes b] das Schichtbild b2 wiedergegeben wird und synchron der Shutter 3 so angesteuert, daß der Weg für den Abbildungsstrahlengang durch die Polarisationsbereichen p. und damit durch die Linsenbereiche der Brennweite f hindurch freigegeben ist und das Abbild a des Schichtbildes b2 erzeugt wird, wahrend innerhalb der Zeitspanne t die den Linsenbereichen der Brennweite f zugeordneten Querschnittsbereiche des Abbildungsstrahlenganges, die den Polarisationsbereichen p entsprechen, für den Abbildungsstrahlengang gesperrt sind Werden diese Umschaltungen hinreichend schnell wiederholt, entstehen auf der optischen Achse 5 in unterschiedlichen Abstanden vom Betrachter und deshalb räumlich wahrnehmbar zwei gleich große reelle Abbilder a^ a2 der Schichtbilder b. , b2 After the period t ι has elapsed, the synchronizer in a subsequent period t controls the imager 1 so that instead of the slice b ] the slice b 2 is reproduced and synchronously controls the shutter 3 so that the path for the imaging beam path through the polarization regions p. and thus is released through the lens areas of the focal length f and the image a of the layer image b 2 is generated, while within the time period t the cross-sectional areas of the imaging beam path which correspond to the lens areas of the focal length f and which correspond to the polarization areas p are blocked for the imaging beam path If these switchovers are repeated sufficiently quickly, two real images a ^ a 2 of the slice images b of equal size are formed on the optical axis 5 at different distances from the viewer and therefore spatially perceptible. , b 2
Fig 5 zeigt beispielhaft einen stark vergrößerten Ausschnitt der Fresnellinse 2 mit den Linsenbereichen der Brennweiten f und f und beispielhaft eingezeichneten Wirkflanken 2a mit dem Durchstoßpunkt 5a der optischen Achse 5 durch die Fres nellmse 25 shows, by way of example, a greatly enlarged section of the Fresnel lens 2 with the lens regions of the focal lengths f and f and, by way of example, active edges 2a drawn in with the penetration point 5a of the optical axis 5 through the Fresnel lens 2
Fig 6 zeigt, ebenfalls stark vergrößert, die quadratischen Polaπsationsbereiche p und p Zur Verdeutlichung sind die beispielhaft in der Betriebsweise „white mode' angesteuerten und damit intransparenten Polaπsationsbereiche p schraffiert darge stelltFIG. 6 shows, likewise greatly enlarged, the square polarization regions p and p. For clarification, the polarization regions p, which are controlled in the “white mode” mode of operation and are thus non-transparent, are shown hatched
In eir er dritten Ausgestaltungsvaπante nach Fig 7 ist eine Weiterbildung der Ausge- staltungsvaπante 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 Fresnellm- se 6 ist in einem Abstand z2 vor der multifokalen Fresnellinse 2 angeordnet, wobei z der Brennweite f der monofokalen Fresnellinse 6 entsprichtIn 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 overlap. The monofocal Fresnel lens - SE 6 is arranged at a distance z 2 in front of the multifocal Fresnel lens 2, where z corresponds to the focal length f of the monofocal Fresnel lens 6
Diese Ausfuhrung hat den Vorteil, daß das optische System, das durch die beidenThis embodiment has the advantage that the optical system by the two
Fresnellinsen 2 und 6 gebildet wird, unabhängig von den Brennweiten f bis f der Linsenbereiche der multifokalen Fresnellinse 2 aus Schichtbildern b bis b gleicherFresnel lenses 2 and 6 are formed, regardless of the focal lengths f to f of the lens regions of the multifocal Fresnel lens 2 from layer images b to b of the same
Große stets Abbilder a bis a4 gleicher Große in unterschiedlichen Tiefen erzeugt Darüber hinaus kann für alle Abbilder a bis a4 dieselbe Vergrößerung oder Verklei nerung in bezug auf die Schichtbilder b bis b erzielt werden, indem die Brennwei te f der monofokalen Fresnellinse 6 großer oder kleiner als der Abstand z zwischen der Objektebene des Bildgebers 1 und der multifokalen Fresnellinse 2 gewählt wirdLarge images a to a 4 always the same size generated at different depths. In addition, the same enlargement or reduction in relation to the layer images b to b can be achieved for all images a to a 4 by making the focal length f of the monofocal Fresnel lens 6 larger or is selected to be smaller than the distance z between the object plane of the imaging device 1 and the multifocal Fresnel lens 2
Ein viertes Ausfuhrungsbeispiel zeigt Fig 8 Wie nach Fig 1 und Fig 7 ist der Bildgeber 1 hier ebenfalls wieder zur zeitlich aufeinanderfolgenden Wiedergabe von vier Schichtbildern b bis b ausgebildetA fourth exemplary embodiment is shown in FIG. 8 As in FIGS. 1 and 7, the imager 1 is again designed for the sequential reproduction of four slice images b to b
Die hier vorgesehene multifokale Fresnellinse 2 ist in der Art einer storflankenfreien Fresnelzylinderlmse ausgebildet und weist Kategorien von streifenformigen Linsen bereichen bzw Wirkflachen W bis W mit vier verschiedenen Brennweiten f bis f auf Diese Wirkflachen W bis W4 sind in ihrer Positionierung zueinander in Fig 9 in einem stark vergrößerten Ausschnitt aus der damit quadπfokalen Fresnellinse 2 dargestellt An den in sich ebenen Wirkflachen W bis W4 treten vorwiegend Licht brechungen und unter Umstanden auch Reflexionen einschließlich Totalreflexionen , jedoch keine Beugungen aufThe multifocal Fresnel lens 2 provided here is designed in the manner of a Fresnel cylinder lens with no flanks and has categories of strip-shaped lenses areas or effective surfaces W to W with four different focal lengths f to f. These active surfaces W to W 4 are shown in their position relative to one another in FIG. 9 in a greatly enlarged detail from the quadfocal Fresnel lens 2 on the effective active surfaces W to W 4 there are mainly light refractions and, under certain circumstances, reflections including total reflections, but no diffractions
In Uuereinstimmung damit entsprechen die bei Ansteuerung des Shutters 3 von Transparenzminimum auf Transparenzmaximum (bzw umgekehrt) veränderbaren Zonen streifenformigen Querschnittsbereichen qι bis q4 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 streifenformigen Linsenbereiche der Brennweiten f bis f und deren Zuordnung zueinander, wahrend Fig 1 0, ebenfalls in starker Vergrößerung, einen Ausschnitt mit Darstellung der freigegebenen Querschnittsbereiche q und der ge- sperrten Querschnittsbereich q2 bis q4 und deren Zuordnung zueinander zeigt Auch hier ist wie im Ausfuhrungsbeispiel nach Fig 1 jeweils ein Querschnittsbereich ei nem Linsenbereich zugeordnet Außerdem sind in Fig 9 beispielhaft der Durchstoßpunkt 5a der optischen Achse der Fresnellinse 2 durch einen Linsenbereich der Brennweite f dargestellt und die zugehörigen Wirkflanken 2a angedeutetFIG. 9 shows the strip-shaped lens regions of the focal lengths f to f and their assignment to one another, while FIG. 10, likewise in high magnification, shows a section with the released cross-sectional regions q and the blocked cross-sectional region q 2 to q 4 and their assignment to one another Here too, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, a cross-sectional area is assigned to a lens area. In addition, the piercing point 5a of the optical axis of the Fresnel lens 2 is shown by way of example in FIG. 9 through a lens area of focal length f and the associated active edges 2a are indicated
Bei der Anordnung nach diesem Ausfuhrungsbeispiel werden wiederum die vier ebenen Schichtbilder b bis b4 vollflachig und zeitlich nacheinander in zyklischer Folge auf dem Bildgeber 1 wiedergegeben Zum Zweck der Maßstabskorrektur bzw um Abbilder gleicher Große zu erzeugen, sind auch hier jedem der Schichtbilder Abbildungsmaßstabe ß bis ß4 zugeordnet, die wieder dafür sorgen, daß bei der Abbildung der Schichtbilder durch die multifokale Fresnelzylinderlmse 2 in Richtung der Koordinate X, d h senkrecht zu den Wirkflanken 2a der Fresnelzylinderlmse 2 , eine Verkleinerung oder Vergrößerung (Stauchung oder Dehnung) entsprechend des zugeordneten Maßstabes ß bis ß4 entsteht Dagegen behalten in Richtung der Koor dinate Y die Schichtbilder ihre Große bei und werden mit dem Abbildungsmaßstab ß=l in ihrer ursprünglichen Große abgebildetIn the arrangement according to this exemplary embodiment, the four flat slice images b to b 4 are again reproduced over the entire surface and in succession in a cyclical sequence on the image generator 1. For the purpose of scale correction or in order to produce images of the same size, each of the slice images also has an image scale ß to ß 4 assigned, which again ensure that when imaging the slice images by the multifocal Fresnel cylinder lens 2 in the direction of the coordinate X, ie perpendicular to the active flanks 2a of the Fresnel cylinder lens 2, a reduction or enlargement (compression or expansion) according to the assigned scale β to On the other hand, ß 4 arises. In the direction of the coordinate Y, the slice images retain their size and are reproduced in their original size using the ß = 1 scale
Beim Betreiben der Anordnung nach Fig 8 wird wiederum in einer ersten Zeitspanne t das in der ersten Richtung maßstabsangepaßte Schichtbild b durch Offnen der Querschnittsbereiche q] von den streifenformigen Linsenbereichen der Brennweite f in ein (beispielhaft) reelles Abbild a. transformiert Die übrigen streifenformigen Linsenbereiche mit den Brennweiten f bis f stehen wahrend der Zeitspanne t we- gen der Sperrung der entsprechenden Querschnittsbereiche q2 bis q4 durch den Shutter 3 zur Erzeugung eines Abbildes nicht zur Verfugung In den nachfolgenden Zeitspannen t 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 q bis q transparent geschaltet, so daß der Abbildungsstrahlengang jeweils Linsenbereiche der Brennweiten f bis f passieren kann und die Transformation der Schichtbilder b bis b in Abbilder a bis a erfolgtWhen operating the arrangement according to FIG. 8, the layer image b, which has been scaled in the first direction, is again converted into a (exemplary) real image a by opening the cross-sectional areas q ] from the strip-shaped lens areas of the focal length f. transformed The remaining stripe-shaped lens areas with the focal lengths f to f stand during the time period t due to the blocking of the corresponding cross-sectional areas q 2 to q 4 by the shutter 3 for generating an image not available in the subsequent time periods t to t 4 (as already described) the associated slice images b 2 to b 4 are displayed by synchronous activation and Within the same period of time, the assigned cross-sectional areas q to q are also switched transparently, so that the imaging beam path can pass through lens areas of focal lengths f to f and the layer images b to b are transformed into images a to a
Im Ergebnis haben alle Abbilder wiederum dieselbe Große bei unterschiedlichen Abstanden im Raum vor dem BetrachterAs a result, all images have the same size with different distances in the room in front of the viewer
Die Verwendung einer Fresnelzylinderlmse und in Verbindung damit eines Shutters mit streifenformigen Polarisationsbereichen hat wesentliche fertigungstechnologi sehe Vorteile, da Fresnellinsen mit parallelen streifenformigen Linsenbereichen als auch Shutter mit parallelen streifenformigen Bereichen wesentlich einfacher herzustellen sind als derartige Baugruppen mit quadratischen BereichenThe use of a Fresnel cylinder lens and in connection with it a shutter with stripe-shaped polarization areas has significant manufacturing technology advantages, since Fresnel lenses with parallel stripe-shaped lens areas and shutters with parallel stripe-shaped areas are much easier to manufacture than such assemblies with square areas
Schließlich sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, bei denen Fresnelzy- Imderlinsen in Kombination mit Fresnellinsen verwendet werden, beispielsweise indem im vierten Ausfuhrungsbeispiel zusätzlich eine monofokale Fresnellinse, so wie im dritten Ausfuhrungsbeispiel dargestellt und erläutert, eingesetzt wirdFinally, embodiments of the invention are also conceivable in which Fresnelzy imder lenses are used in combination with Fresnel lenses, for example by additionally using a monofocal Fresnel lens in the fourth exemplary embodiment, as illustrated and explained in the third exemplary embodiment
Gute Ergebnisse im Zusammenhang mit den vorgenannten Ausfuhrungsbeispielen können erzielt werden bei Verwendung von TFT (Thin Film Transistor) -FLC-Displays als Bildgeber in Verbindung mit entsprechend ausgelegten Bildspeichern und Gra fikkarten sowie mit LC-Shuttern der Firma Jenoptik Laser/Optik/Systeme GmbH DeutschlandGood results in connection with the aforementioned exemplary embodiments can be achieved when using TFT (Thin Film Transistor) -FLC displays as image generators in conjunction with appropriately designed image memories and graphics cards and 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, ge gebenenfalls auch bewegte Bildmhalte darstellen, wenn nämlich die Inhalte der Schichtbilder zeitlich verändert werdenWithin the scope of the invention there are of course also arrangements in which the deeply staggered images or at least one of them represent temporally changed, possibly also moving image contents if the contents of the layer images are changed over time
Nachfolgend sollen noch multifokale Fresnellinsen naher erläutert werden, die insbesondere zur Anwendung in der Anordnung nach Fig 8 geeignet sind Zusachst ein konkretes Beispiel für eine storflankenfreie Fresnellinse Fig 1 1 zeigt einen Schnitt durch den Randbereich einer solchen Fresnellinse 2 Diese umfaßt einen sich in einer Haupterstreckungsebene flachenhaft ausdehnenden Lmsenkor- per 2b in Form einer ebenen, dünnwandigen Platte oder Folie Dabei sind bei einer Dicke von etwa 3 mm Kantenlangen in der Größenordnung bis etwa 2000 mm möglich Die Fresnellinse 2 besteht vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff, wie beispielsweise PMMAMultifocal Fresnel lenses, which are particularly suitable for use in the arrangement according to FIG. 8, will be explained in more detail below First of all, a concrete example of a Fresnel lens without flanks. FIG. 1 shows a section through the edge region of such a Fresnel lens 2. This comprises a lens body 2b, which expands flatly in a main extension plane, in the form of a flat, thin-walled plate or film 3 mm edge lengths in the order of up to approximately 2000 mm possible. The Fresnel lens 2 is preferably made of a transparent plastic, such as PMMA
Wie Fig 1 1 entnommen werden kann, sind an einer Seitenflache 2c des Lmsenkor- pers 2b eine Vielzahl von streifenformigen und zu der Haupterstreckungsebene geneigten optischen Wirkflachen W^ W , W3 und W4 ausgebildet, wohingegen die gegenüberliegende Seitenfläche des Lmsenkorpers 2 b als streng ebene Flache bzw Planflache 2d ausgebildet istAs can be seen in FIG. 1 1, a plurality of strip-shaped optical active surfaces W 1, W 3 and W 4 are formed on one side surface 2 c of the lens body 2 b, whereas the opposite side surface of the lens body 2 b is strict flat surface or flat surface 2d is formed
Die einzelnen Wirkflachen W , W , W. und W besitzen unterschiedliche Wirkflanken- wmkel , α , α bzw α , wobei der Wirkflankenwinkel α der betreffenden Wirkfla- ehe W als der Winkel zwischen der Haupterstreckungsebene der multifokalen Fres- nellmse 2 und der betreffenden Wirkflanke W definiert istThe individual active surfaces W, W, W. and W have different active flank angles, α, α and α, respectively, the active flank angle α of the relevant active surface W being the angle between the main extension plane of the multifocal fresnel axis 2 and the relevant active flank W is defined
Jede der unterschiedlich geneigten Wirkflachen W^ W2, W und W4 ist dabei einer bestimmten Brennweite f , f , f und f zugeordnet Dies ist in Fig 1 1 anhand der eingezeichneten, von einem Achsenpunkt eines Objektes kommenden Objektstrah len OS und den weiterhin für die einzelnen Wirkflachen W eingezeichneten Bild strahlen BSn zu entnehmen, welche zu den Achsenpunkten der entsprechenden re eilen bzw hier virtuellen Bilder a , a , a= und a verlaufenEach of the differently inclined active surfaces W ^ W 2 , W and W 4 is assigned to a certain focal length f, f, f and f. This is shown in FIG. 1 1 using the object rays drawn from an axis point of an object and the OS for the individual effective areas W drawn in to draw rays BS n which run to the axis points of the corresponding lines or virtual images a, a, a = and a here
Bei der in Fig 1 1 beispielhaft dargestellten multifokalen Fresnellinse 2 sind die beiden Wirkflachen W( und W3 einer positiven Brennweite, die beiden Wirkflachen W2 und l hingegen einer negativen Brennweite zugeordnet Weiterhin ist zu erkennen, daß sämtliche Wirkflachen W , W . W3 und W unmittelbar aneinander anschließen, so daß zwischen den Wirkflachen Wt , W2> W3 und W4 stufenförmige Absätze vollkommen vermieden sindIn the multifocal Fresnel lens 2 shown by way of example in FIG. 1, the two active surfaces W ( and W 3 are assigned a positive focal length, the two active surfaces W 2 and 1, on the other hand, are assigned a negative focal length. Furthermore, it can be seen that all active surfaces W, W. W 3 and W connect directly to one another, so that step-like shoulders between the effective surfaces W t , W 2> W 3 and W 4 are completely avoided
Die Breite der hier streifenformig ausgebildeten Wirkflachen Wn ist derart gewählt, daß die Summe der auf die Normale zu der Haupterstreckungsebene projiziertenThe width of the effective surfaces W n formed here in strips is chosen such that the sum of those projected onto the normal to the main extension plane
Breiten d der jeweils einer positiven Brennweite zugeordneten Wirkflachen W undWidths d of the effective surfaces W and assigned to a positive focal length
W3 sich gegen die auf die Normale zu der Haupterstreckungsebene projizierten Brei- ten d der jeweils einer negativen Brennweite zugehörigen Wirkflachen W und W4 aufhebt, so daß nach einer Aufeinanderfolge der vier unterschiedlich geneigten Wirkflachen Wt , W2, W3 und W4 die multifokale Fresnellinse 2 wieder die gleiche Gesamtdicke wie am Beginn der Sequenz besitztW 3 against the projections projected onto the normal to the main extension plane ten d of each of the negative focal lengths associated with the active surfaces W and W 4 so that after a succession of the four differently inclined active surfaces W t , W 2 , W 3 and W 4 the multifocal Fresnel lens 2 again has the same overall thickness as at the beginning of the sequence
Bei dem hier dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wiederholt sich die in Fig 1 1 abge bildete Reihenfolge der vier Wirkflachen über die gesamte Breite der multifokalen Fresnellinse 2 , so daß von jeder Brennweitenkategorie je Sequenz die gleiche Anzahl strenenformiger Wirkflachen Wn vorgesehen ist Dabei kann die Reihenfolge der Wirkflachen in den einzelnen Sequenzen auch von der abgebildeten Ausfuhrungsform abweichenIn the exemplary embodiment shown here, the sequence of the four active surfaces shown in FIG. 1 1 is repeated over the entire width of the multifocal Fresnel lens 2, so that the same number of tear-shaped active surfaces W n is provided for each focal length category per sequence. The sequence of the active surfaces can be in the individual sequences also differ from the illustrated embodiment
Es ist auch möglich, die Reihenfolge der einzelnen Wirkflanken Wn von Sequenz zu Sequenz zufallsgeneπert zu verandern, um systematische Abbildungsfehler zu ver- meidenIt is also possible to change the sequence of the individual active edges W n randomly from sequence to sequence in order to avoid systematic imaging errors
Bei der in dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig 1 1 dargestellten quadπfokalen Fres nellmse sind die einzelnen Wirkflanken W der unmittelbar am Außenrand der Fres- nellmse 2 liegenden Sequenz in der folgenden Art und Weise dimensioniertIn the quadfocal Fres nellmse shown in the exemplary embodiment according to FIG. 1, the individual active edges W of the sequence lying directly on the outer edge of the Fressellellse 2 are dimensioned in the following manner
n α d hn n α ie n
1 33 ,4621 ° 0,0226 mm 0,0342 mm1 33, 4621 ° 0.0226 mm 0.0342 mm
2 -9,401 9° -0,0089 mm 0,0540 mm2 -9.401 9 ° -0.0089 mm 0.0540 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 1 9 mm 0,0435 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 1 9 mm 0.0435 mm
4 -23 ,0060° -0,0255 mm 0,0601 mm4 -23, 0060 ° -0.0255 mm 0.0601 mm
Die Fresnellinse 2 besitzt hier einen Durchmesser von 300 mm, so daß diese Se quenz in einem Abstand von 1 50 mm zur mittig angeordneten optischen Achse 5 liegt Dabei ist n der Zahlmdex der Wirkflachen Wn, wobei n jeweils für eine der hier 4 Brennweitenkategorien steht Der Wert αn gibt den Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache Wn und der Haupterstreckungsebene des Lmsenkor- pers 2 b an, d stellt die projizierte Breite der Wirkflache W auf eine Normale zu derThe Fresnel lens 2 here has a diameter of 300 mm, so that this sequence is at a distance of 1 50 mm from the centrally arranged optical axis 5, where n is the numerical index of the active surfaces W n , where n stands for one of the 4 focal length categories here The value α n indicates the effective flank angle between the relevant effective surface W n and the main extension plane of the Lmsenkorpers 2 b, d sets the projected width of the effective surface W to a normal to that
Haupterstreckungsebene dar, hn gibt hingegen die auf die Haupterstreckungsebene projizierte Breite der betreffenden Wirkflache W anMain plane of extension, h n , on the other hand, indicates the width of the relevant effective area W projected onto the main plane of extension
Zur optischen Achse hin nehmen die angegebenen Winkel der jeweiligen Brennwei- tenkategoπe für weitere Wirkflachen einer Brennweitenkategorie dem Betrag nach ab An den Grenzen zwischen benachbarten Wirkflachen gebildete Wirkflachengipfel bzw Wirkflachentaler müssen nicht notwendigerweise in einer zu der optischen Achse senkrechten Ebene liegenTowards the optical axis, the given angles of the respective focal length categories decrease the amount for further effective areas of a focal length category ab Active surface peaks or active surface troughs formed at the borders between adjacent active surfaces do not necessarily have to lie in a plane perpendicular to the optical axis
In einer ersten Variante des ersten Ausfuhrungsbeispieles ist die auf die Haupterstreckungsebene projizierte Breite hn für alle Wirkflachen gleich groß Unter Beibehaltung der Wirkflankenwinkel, welche aus den für die Fresnellinse 2 gewählten vier Brennweiten resultieren, ergibt sich dann für die einzelnen Wirkflachen W der un- mittelbar am Rand liegenden Sequenz als DimensionsvorschriftIn a first variant of the first exemplary embodiment, the width h n projected onto the main extension plane is the same for all active surfaces. While maintaining the active flank angles, which result from the four focal lengths chosen for the Fresnel lens 2, the individual active surfaces W are then directly marginal sequence as dimension rule
n α d hn α d h
1 33,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33.4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 - 9,401 9° -0,0083 mm 0,0500 mm2 - 9.401 9 ° -0.0083 mm 0.0500 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm
4 - 23 ,0060° -0,021 2 mm 0,0500 mm4 - 23, 0060 ° -0.021 2 mm 0.0500 mm
Hieraus resultiert allerdings je Sequenz von vier unterschiedlichen Wirkflachen W., W , W und W eine verhältnismäßig große Gesamtdickenveranderung vonHowever, this results in a relatively large change in total thickness of four different effective areas W., W, W and W per sequence
0,01 72 mm, so daß eine derartige Linse, die zwar aufgrund der gleichbleibenden projizierten Streifenbreiten einfacher herstellbar ist, lediglich für kleinere Linsendurchmesser geeignet ist0.01 72 mm, so that such a lens, which is easier to manufacture because of the constant projected strip widths, is only suitable for smaller lens diameters
Die Zunahme der Dicke laßt sich vermindern, indem herstellungstechnisch gunstig eine oder auch mehrere der Wirkflachen Wn mit einem ganzzahligen Vielfachen, bei spielsweise dem Doppelten oder Dreifachen der projizierten Breite h der anderen Wirkflachen hergestellt werdenThe increase in thickness can be reduced by producing one or more of the active surfaces W n with an integer multiple, for example twice or three times the projected width h of the other active surfaces
In einer weiteren Ausfuhrungsvariante wird hierzu die projizierte Breite der Wirkfla ehe W verdoppelt, so daß sich für die Wirkflachen Wn der Randfolge als Dimensio- nierungsvorschπft ergibtIn a further embodiment variant, the projected width of the effective area W is doubled for this purpose, so that there is a dimensioning requirement for the effective areas W n of the edge sequence
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 -9,401 9° -0,0083 mm 0,0500 mm 3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm2 -9.401 9 ° -0.0083 mm 0.0500 mm 3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm
4 -23 ,0060° -0,0425 mm 0, 1 000 mm Die resultierende Dickenveranderung über eine Sequenz von vier unterschiedlichen Wirkflachen W , W , W und W ist dann erheblich geringer als bei der ersten Ausfuh- rungsvaπante Sie betragt bei der zweiten Ausfuhrungsvariante lediglich -0,0040 mm4 -23.0060 ° -0.0425mm 0.1000mm The resulting change in thickness over a sequence of four different effective areas W, W, W and W is then considerably less than in the first embodiment. In the second embodiment, it is only -0.0040 mm
In einer dritten Ausfuhrungsvariante des ersten Ausfuhrungsbeispiels wird die Breite der zweiten Wirkflache W2 gegenüber den anderen Wirkflachen verdreifacht, so daß sich über die Randfolge von vier unterschiedlichen Wirkflachen eine nur sehr gering fugige Dickenzunahme von 0,0006 mm einstellt Damit ergibt sich für die Wirkfla chen W bei der dritten Ausfuhrungsvariante folgende DimensionierungsvorschπftIn a third embodiment of the first exemplary embodiment, the width of the second effective area W 2 is tripled compared to the other effective areas, so that a very slight expansion of 0.0006 mm occurs over the edge sequence of four different effective areas W for the third embodiment variant, the following dimensioning requirements
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 -9,401 9° -0,0248 mm 0, 1 500 mm2 -9.401 9 ° -0.0248 mm 0.1500 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm
4 -23 ,0060° -0,02 1 2 mm 0,0500 mm4 -23, 0060 ° -0.02 1 2 mm 0.0500 mm
Im Folgenden wird ein zweites Beispiel für eine in der Anordnung nach Fig 8 ver- wendbare aspharische multifokale Fresnellinse 2 beschrieben Diese Fresnellinse ist in Fig 1 2 abschnittsweise dargestellt Im Unterschied zu dem ersten Ausfuhrungsbeispiel ist die quadπfokale Fresnellinse 2 nach Fig 1 2 als Fresnellinse ausgebildet, deren Wirkflachen W^ W2, W3 und W n konzentrischen Ringen angeordnet sind Die Anordnung der einzelnen Wirkflachen W , W2, W3 und W4 nebeneinander kann dabei grundsätzlich in der bereits oben erläuterten Art und Weise erfolgen Bei dem zwei ten Ausfuhrungsbeispiel grenzen jedoch in einer Wirkflachensequenz aus vier unterschiedlichen Brennweitenkategorien zugeordnete Wirkflachen jeweils diejenigen Wirkflachen unmittelbar aneinander, die Brennweitenkategorien mit gleichem Vor zeichen zugeordnet sind So besitzen in Fig 1 2 die beiden weiter außen liegenden und unmittelbar aneinander angrenzenden Wirkflachen W , W2 eine positive Brenn weite, die übrigen Wirkflachen W3 und W4 der gleichen Sequenz, die ebenfalls unmittelbar aneinander angrenzen, hingegen negative BrennweitenA second example of an aspheric multifocal Fresnel lens 2 that can be used in the arrangement according to FIG. 8 is described below. This Fresnel lens is shown in sections in FIG. 1 2. In contrast to the first exemplary embodiment, the quadfocal Fresnel lens 2 according to FIG. 1 is designed as a Fresnel lens. whose active surfaces W ^ W 2 , W 3 and W n are arranged in concentric rings. The arrangement of the individual active surfaces W, W 2 , W 3 and W 4 next to one another can in principle take place in the manner already explained above however, in an active area sequence from four different focal length categories, the respective active areas are directly adjacent to one another, which are assigned focal length categories with the same sign. In FIG. 1, the two outer and directly adjacent active areas W, W 2 have a positive focal length, which other Effective areas W 3 and W 4 of the same sequence, which also directly adjoin one another, but negative focal lengths
In Analogie zu den oben angegebenen Dimensionierungsvorschπften ergeben sich in Abhängigkeit von der Einfallshohe h, d h dem Abstand zur optischen Achse bzw dem Radius der konzentrischen Ringe, für beispielhaft ausgewählte Werte h folgende Dimensionierungsvorschπften n αIn analogy to the dimensioning prescriptions given above, depending on the incidence height h, ie the distance to the optical axis or the radius of the concentric rings, the following dimensioning prescriptions result for selected values h n α
Einfallshohe h=l 50,00 mmHeight of incidence h = l 50.00 mm
1 29,5063° 0,02830 mm 0,05 mm1 29.5063 ° 0.02830 mm 0.05 mm
2 1 2 , 1 576° 0,021 54 mm 0, 1 0 mm2 1 2, 1 576 ° 0.021 54 mm 0.10 mm
3 -1 0,8855° -0,00962 mm 0,05 mm3 -1 0.8855 ° -0.00962 mm 0.05 mm
4 -24,521 1 ° -0,02281 mm 0,05 mm4 -24.521 1 ° -0.02281 mm 0.05 mm
Einfallshohe h=98,0 mmHeight of incidence h = 98.0 mm
1 20,8485° 0,01 904 mm 0,05 mm1 20.8485 ° 0.01 904 mm 0.05 mm
2 8,9077° 0,01 567 mm 0, 1 0 mm2 8.9077 ° 0.01 567 mm 0.10 mm
3 -9,7274° -0,00857 mm 0,05 mm3 -9.7274 ° -0.00857mm 0.05mm
4 -27, 5343° -0,02607 mm 0,05 mm4 -27, 5343 ° -0.02607 mm 0.05 mm
Einfallshohe h=0,25 mmHeight of incidence h = 0.25 mm
1 0,0570° 0,00005 mm 0,05 mm1 0.0570 ° 0.00005 mm 0.05 mm
2 0,0203° 0,00004 mm 0, 1 0 mm2 0.0203 ° 0.00004 mm 0.10 mm
3 -001 30° -0,00001 mm 0,05 mm3 -001 30 ° -0.00001 mm 0.05 mm
4 -0,0346° -0,00003 mm 0,05 mm4 -0.0346 ° -0.00003 mm 0.05 mm
Wie sich aus dem Vergleich der Werte für hier beispielhafte Einfallshohen h ersehen laßt, nimmt der Wirkflankenwinkel α der Wirkflachen W in Richtung der optischenAs can be seen from the comparison of the values for exemplary height of incidence h, the effective flank angle α of the effective surfaces W takes in the direction of the optical
Achse ab Unter den obigen Voraussetzungen ergibt sich die folgende Verteilung der Linsendicke d in Abhängigkeit von der Einfallshohe hAxis ab Under the above conditions, the following distribution of the lens thickness d results depending on the incidence height h
h (mm) d (mm h (mm) d (mm)h (mm) d (mm h (mm) d (mm)
150 3,00 70 4,38150 3.00 70 4.38
140 3,63 60 4,07140 3.63 60 4.07
130 4,12 50 3,70130 4.12 50 3.70
120 4,48 40 3 ,33120 4.48 40 3, 33
110 4,70 30 2 ,97110 4.70 30 2, 97
100 4,79 20 2 ,68100 4.79 20 2, 68
90 4,76 1 0 2 ,5090 4.76 1 0 2, 50
80 4,62 0 2,4380 4.62 0 2.43
Aus der vorstehenden Tabelle ist zu entnehmen, daß die Dicke der Fresnellinse 2 nach dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel um maximal 2 ,37 mm schwankt Dabei wird die größte Dicke in einer Zone mit der Einfallshohe h von 97,75 mm erreicht, die minimale Dicke hingegen im Zentrum der Fresnellinse 2 auf der optischen Achse Letzlere ist lediglich geringfügig kleiner als die Dicke am Linsenrand, die 3 mm betragt Bei einer Einfallshohe h von 97,75 mm ist die Summe der projizierten Breiten d der dort befindlichen Wirkflachensequenz gleich nullIt can be seen from the above table that the thickness of the Fresnel lens 2 varies by a maximum of 2.37 mm according to the second exemplary embodiment. The greatest thickness is achieved in a zone with an incidence height h of 97.75 mm, which The minimum thickness, however, in the center of the Fresnel lens 2 on the optical axis Letzlere is only slightly smaller than the thickness at the edge of the lens, which is 3 mm. At an incidence height h of 97.75 mm, the sum of the projected widths d of the active surface sequence located there is zero
Durch die Verdoppelung der Rillenbreite h2 für die Wirkflachen W2 der zweiten Brennweitengruppe gegenüber den weiteren Wirkflachen W , W bzw W ergibt sich hier eine besonders geringe Schwankungsbreite der Linsendicke d Wurden bei dem in Fig 1 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel sämtliche Wirkflachen Wn mit der glei chen Breite hn=0,05 mm ausgebildet, so ergäbe sich bei einem Linsendurchmesser von 300 mm eine Schwankungsbreite der Dicke von 4,4 mm, wobei die Dicke im Zentrum 2 ,4 mm und am Rand etwa 7 mm betragen wurde Dies zeigt, daß durch eine Optimierung der Wirkflachenbreiten eine besonders dünne Linse verwirklicht werden kann In Anbetracht herstellungstechnischer Gegebenheiten kommen hierfür in der Regel ganzzahlige Vielfache einer Basis-Wirkflachenbreite in Frage Bei der Verwendung in einer Anordnung nach Fig 8 stellt weiterhin die Rasterstruktur des Shutters 3 eine wesentliche Einflußgroße dar, da über die Querschnittsbereiche des Shutters 3 die Wirkflachen Wn geöffnet bzw geschlossen werden Neben der Mog lichkeit, jeder Wirkflache Wn einen eigenen Querschnittsbereich des Shutters 3 zu- zuordnen, ist es auch möglich, mehrere Wirkflachen Wn über einen Querschnittsbe- reich des Shutters 3 anzusteuern, wobei dann die den einzelnen Brennweitenberei- chen zuzuordnenden Bildmformationen über geeignete Filter, beispielsweise Polarisationsfilter oder Farbfilter, getrennt werden Prinzipiell ist es auch möglich, einer Wirkflache W mehrere Querschnittsbereiche des Shutters 3 zuzuordnenBy doubling the groove width h 2 for the active surfaces W 2 of the second focal length group compared to the other active surfaces W, W or W, this results in a particularly small range of fluctuation in the lens thickness d. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, all active surfaces W n with the same If the width h n = 0.05 mm, then with a lens diameter of 300 mm there would be a fluctuation width of 4.4 mm, the thickness being 2.4 mm in the center and approximately 7 mm at the edge. that a particularly thin lens can be realized by optimizing the effective area widths. In view of the manufacturing conditions, integer multiples of a basic effective area width are generally suitable for this. When used in an arrangement according to FIG. 8, the raster structure of the shutter 3 also represents a significant influencing variable since the active surfaces W over the cross sectional areas of the shutter 3 n ge opened to or closed side of the Mog friendliness, each effective area W n its own cross-sectional area of the shutter 3 an inlet, it is also possible to have multiple active faces W n to be driven via a cross sectional area of the shutter 3, and then the surfaces each Brennweitenberei- image information to be assigned is separated using suitable filters, for example polarization filters or color filters. In principle, it is also possible to assign a plurality of cross-sectional areas of the shutter 3 to an effective area W.
Bei der Verwendung in einer Anordnung mit Shutter nach Fig 8 ist es besonders vorteilhaft, wenn anstelle einer planen Substrataußenflache der Linse eine geeignet gekrümmte Flache gewählt wird Dies erlaubt eine optisch gunstige Anpassung des im allgemeinen planen Shutters an die Wirkflachen der multifokalen LinseWhen used in an arrangement with a shutter according to FIG. 8, it is particularly advantageous if, instead of a flat substrate outer surface of the lens, a suitably curved surface is selected. This allows the generally flat shutter to be optically adapted to the active surfaces of the multifocal lens
Helligkeitsunterschiede, die sich aus den unterschiedlichen Breiten der Streifen bzw den unterschiedlichen effektiven Flachenanteilen der Brennweitenkategorien ergeben, lassen sich bei den oben erläuterten Anordnungen zur dreidimensionalen Darstellung durch eine entsprechende Ansteuerung des Bildgebers 1 ausgleichen oder aber zu besonderen Effekten nutzen Die vorstehend erläuterte multifokale Fresnellinse 2 ist nicht auf die Anzahl von vier Brennweitenkategorien beschrankt Vielmehr können auch Fresnellinsen 2 mit einer größeren Anzahl positiver und negativer Brennweitenkategorien großformatig herstellt werden, weil dadurch die Dickenschwankungen und damit die maximale Dicke weiter verringert werden können Zum Erreichen einer besonders geringen Dickenschwankung über die Linsenbreite kann es unter Umstanden auch vorteilhaft sein, je Sequenz eine ungleiche Anzahl von Wirkflachen mit Brennweiten mit positivem und negativem Vorzeichen einzusetzen Werden zwei Brennweitenkategorien mit gleicher Brennweite eingeführt, ergibt sich gewissermaßen als Sonderfall die in den obigen Beispielen vorgesehene Vervielfachung der Breite der betreffenden Wirkfla chen Diese Wirkflachen müssen jedoch nicht unmittelbar nebeneinander angeord net werden, sondern können auch durch weitere Wirkflachen der Sequenz vonein ander getrennt seinDifferences in brightness, which result from the different widths of the stripes or the different effective areas of the focal length categories, can be compensated for in the above-described arrangements for three-dimensional display by appropriate control of the imager 1 or else used for special effects The above-described multifocal Fresnel lens 2 is not limited to the number of four focal length categories. Rather, Fresnel lenses 2 with a larger number of positive and negative focal length categories can also be produced in large format because the thickness fluctuations and thus the maximum thickness can be further reduced to achieve a particularly small one Thickness fluctuations across the lens width may also be advantageous under certain circumstances to use an unequal number of effective areas with focal lengths with positive and negative signs for each sequence.If two focal length categories with the same focal length are introduced, the multiplication of the width of the provided in the above examples results, so to speak, as a special case relevant active areas These active areas do not have to be arranged directly next to one another, but can also be separated from one another by further active areas of the sequence
Anstelle einer Anordnung der Wirkflachen Wn in parallelen Streifen, wie im Zusam menhang mit dem ersten Beispiel und seinen Varianten erläutert, ist es auch mog lieh, diese in Form von geschlossenen Ringen, insbesondere konzentrischen Kreisen, anzuordnen, wobei in allen Fallen Stufensprunge zwischen benachbarten Wirkflachen über die gesamte Linse vermieden werden Gleichfalls kann die Struktur des zweiten Beispiels auch für eine Zylinderlmse mit parallel zueinander angeordne ten streifenformigen Wirkflachen eingesetzt werden Die damit möglichen großfla chigen, dünnwandigen Linsen besitzen jeweils ausschließlich Wirkflachen ohne zwi schengeschaltete Storflachen Die durch die Wirkflachen gebildete Gesamtflache laßt sich durch eine stetige mathematische Funktion beschreiben, die lediglich an den Grenzen der Wirkflachen nicht differenzierbar istInstead of arranging the active surfaces W n in parallel strips, as explained in connection with the first example and its variants, it is also possible to arrange them in the form of closed rings, in particular concentric circles, with step increments between adjacent ones in all cases Active areas over the entire lens can also be avoided. The structure of the second example can also be used for a cylindrical lens with strip-shaped active areas arranged parallel to one another. The large-area, thin-walled lenses that are possible in this way each have only active areas without interposed storages. The total area formed by the active areas leaves describe themselves by a constant mathematical function that cannot be differentiated only at the boundaries of the active surfaces
Im Unterschied dazu ist die optisch wirksame Flache einer konventionellen Fresnel linse unstetig Die auch bei jenen Fresnellinsen mögliche kleine Dicke und Masse muß aber durch Unstetigkeiten in Form von Storflanken und den damit verbünde nen, weiter oben ausgeführten Nachteilen erkauft werdenIn contrast to this, the optically effective surface of a conventional Fresnel lens is discontinuous. However, the small thickness and mass that are also possible with those Fresnel lenses must be bought through discontinuities in the form of stor flanks and the associated disadvantages set out above
Bei einem weiteren Beispiel ist in Fig 1 3 ist eine multifokale Fresnellinse 2 mit gleichförmig gekrümmt verlaufenden optischen Wirkflachen W. , W2, W3, W4 darge stellt Die Wirkflachen W] t W , W , W4 weisen die vier verschiedenen Brennweiten f , f , f , f auf Die Gesamtflache der Fresnellinse 2 ist in acht streifenformige Sekto ren S gegliedert, mit m=l 8 als Zahlmdex für die Sektoren und n=l 4 als Ken- nung für verschiedene Brennweiten f Es sei darauf hingewiesen, daß der Zahlmdex m=8 zum Zwecke der Erläuterung anhand der Zeichnungen gewählt wurde In der praktischen Ausfuhrung jedoch sollte dieser Zahlmdex wesentlich hoher sein und beispielsweise bei m∞400 liegenIn a further example in Fig. 1 3 is a multifocal Fresnel lens 2 with uniformly curved optical active areas W., W 2 , W 3 , W 4 represents the effective areas W ] t W, W, W 4 have the four different focal lengths f , f, f, f auf The total area of the Fresnel lens 2 is divided into eight strip-shaped sectors S, with m = l 8 as a numerical index for the sectors and n = l 4 as an identifier for different focal lengths f. It should be noted that the payment index m = 8 was chosen for the purpose of explanation on the basis of the drawings. In practice, however, this payment index should be significantly higher and be, for example, m∞400
Es ist aus Fig 1 3 ersichtlich, daß innerhalb der Sektoren Sn und SS] nur Abschnitte von Wirkflachen \N_ mit der Brennweite f vorhanden sind Analog hierzu sind innerhalb der Sektoren S und S62 nur Abschnitte von Wirkflachen W mit der Brennwei te f vorhanden und so weiterIt can be seen from Fig. 1 3 that within the sectors S n and S S] there are only sections of active surfaces \ N_ with the focal length f. Analogously to this, within the sectors S and S 62 there are only sections of active surfaces W with the focal length f present and so on
Daraus ergibt sich, daß jeweils innerhalb eines Sektors S nur Abschnitte vonThe result of this is that within each sector S only sections of
Wirktlachen W derselben Brennweite f vorhanden sind Andererseits weisen anem andergrenzende Sektoren S stets Abschnitte von Wirkflachen W unterschiedlicherEffective areas W of the same focal length f are present. On the other hand, other sectors S always have sections of effective areas W that are different
Brennweiten f auf Die streifenformigen Sektoren S haben jeweils die gleiche Brei te, verlaufen parallel zueinander und sind lückenlos aneinandergefügtFocal lengths f on The strip-shaped sectors S each have the same width, run parallel to one another and are joined together without gaps
Wie die Sektoren S auf der Fresnellinse 2, so sind auch die mit dem Shutter 3 reali- sierten Querschnittsbereiche qt bis q4 streιfenformιg ausgebildet (vgl Fig 1 0)Like the sectors S on the Fresnel lens 2, the cross-sectional areas q t to q 4 realized with the shutter 3 are also formed in a strip shape (see FIG. 10).
Die multifokale Fresnellinse 2 und der Shutter 3 können auch hierbei vorteilhaft zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein Dabei ist jeweils einem Sektor S mitThe multifocal Fresnel lens 2 and the shutter 3 can also advantageously be combined to form a structural unit. One sector S is included
Wirkflachen W einer vorgegebenen Brennweite f auf der multifokalen Fresnellinse 2 einer der streifenformigen Querschnittsbereich qι bis q4 am Shutter 3 zugeordnetActive areas W of a given focal length f on the multifocal Fresnel lens 2 are assigned to the strip-shaped cross-sectional area q 1 to q 4 on the shutter 3
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Fresnellinse 2 , wie sie in Fig 1 3 dargestellt ist, naher erläutertA method for producing the Fresnel lens 2, as shown in FIG. 1 3, is explained in more detail below
Dazu werden zunächst vier zyhnderformige Preßstempel P , P , P , P gefertigt, von denen die Sicht auf die Formflachen in Fig 1 4 dargestellt ist Dabei weist der Preß Stempel P] T dargestellt in Fig 1 4a, die Negativstruktur der ringförmigen Wirkflachen Wι der Brennweite f auf Der äußere Durchmesser der dargestellten Formflache ent spricht der Abmessung der zu fertigenden multifokalen Fresnellinse 2 Dies gilt für die übrigen Preßstempel P , P , P4, die in Fig 1 4b bis Fig 1 4d dargestellt sind, im übertragenen SinneFor this purpose, four cylinder-shaped press rams P, P, P, P are first manufactured, of which the view of the shaped surfaces is shown in FIG. 1 4. The press ram P ] T shown in FIG. 1 4 a shows the negative structure of the annular active surfaces W ι the Focal length f on The outer diameter of the surface shown corresponds to the dimension of the multifocal Fresnel lens to be manufactured 2. This applies to the remaining ram P, P, P 4 , which are shown in Fig. 1 4b to 1 4d, figuratively
Die Struktur der Wirkflachen Wn wird beispielsweise mit Hilfe eines Diamantschneid Werkzeuges eingearbeitet Nach der Strukturierung werden alle Preßstempel P5 , P P , P in Stempelstreifen getrennt, die in Form und Flache den spateren Sektoren Smn entsprechen In Fig 1 4a bis Fig 1 4d sind die Trennlinien zwischen den Stempelstreifen eingezeichnet Mit m ist die jeweilige Position eines Stempelstreifens bzw Sek tors _. im Preßstempel P und mit n die jeweilige Brennweite f der Wirkflachen W bezeichnetThe structure of the active surfaces W n is worked in, for example, with the aid of a diamond cutting tool. After the structuring, all the press punches P 5 , PP, P are separated into stamp strips which, in terms of shape and area, correspond to the later sectors S mn In FIGS. 1 4a to 1 4d, the dividing lines between the stamp strips are shown. With m the respective position of a stamp strip or sector is _. in the punch P and denoted by n the respective focal length f of the effective surfaces W.
Nach dem Trennen und gegebenenfalls nach Feinbearbeitung der Stempelstreifen werden diese zu kombiniert zusammengesetzten Preßstempeln P ' , P ' , P ' , P4 aneinandergereiht Die dabei entstehenden Preßstempel P) , P_ ' , P ' , P4 sind beispielhaft in Fig 1 5a bis Fig 1 5d skizziert Hier ist innerhalb eines jeden Stempelstrei- fens die Negativstruktur von Wirkflachen Wn derselben Brennweite f vorhanden, und aneinandergrenzende Stempelstreifen sind mit Wirkflachen Wn unterschiedlicher Brennweiten f versehenAfter separating and, if necessary, after finishing the stamping strips, they are lined up to form combined press stamps P ' , P ' , P ' , P 4. The resulting press stamps P ) , P_ ' , P ' , P 4 are exemplified in FIGS. 1 5a to 4 1 5d outlined Here, the negative structure of active surfaces W n of the same focal length f is present within each stamp strip, and adjacent stamp strips are provided with active surfaces W n of different focal lengths f
Im abschließenden Verfahrensschritt wird, um bei dem eingangs gewählten Beispiel der Fresnellinse 2 zu bleiben, der Preßstempel P( ' zur Verformung der Oberflache eines Rohlings der Fresnellinse 2 genutzt, indem dieser auf die Oberflache aufgesetzt wird und auf die Oberflache unter Druck einwirkt, bis die Strukturen der Wirkflachen W plastisch in die Oberflache eingeprägt sindIn the final process step, in order to stay with the example of the Fresnel lens 2 selected at the outset, the press ram P ( '' is used to deform the surface of a blank of the Fresnel lens 2 by placing it on the surface and acting on the surface under pressure until the Structures of the effective surfaces W are plastically impressed into the surface
Abweichend davon ist die Herstellung der erfmdungsgemaßen Fresnellinse in einer Weise denkbar, bei der zunächst eine Gieß- oder Spritzform gefertigt wird, die die Negativ-Konturen der Fresnellinse aufweist und die dann wiederholt ausgegossen bzw ausgespritzt wird Hierbei können thermische Plastwerkstoffe als Linsenmate πal vorgesehen werden Mit diesem Herstellungsverfahren wie auch mit dem weiter oben beschriebenen sind ohne weiteres beispielsweise Fresnellinsen der Abmes sungen 1 231 x 727 mm2 in großen Stuckzahlen herstellbar Deviating from this, the production of the Fresnel lens according to the invention is conceivable in such a way that a casting or injection mold is first produced which has the negative contours of the Fresnel lens and which is then repeatedly poured or sprayed out. Thermal plastic materials can be provided as lens material with this manufacturing process as well as with the one described above, for example Fresnel lenses of dimensions 1 231 x 727 mm 2 can be produced in large numbers

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur räumlichen Darstellung von Szenen und/oder Gegenstanden, bei dem mehrere Schichtbilder und/oder Teile von Schichtbildern, die Informa tionen aus unterschiedlichen räumlichen Tiefen der Szenen bzw Gegenstande enthalten, für mindestens einen Betrachter und/oder mindestens eine Kamera visuell wahrnehmbar dargeboten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbilder bχ (x=l 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 f (x=1 n) haben, die jeweils in der Ob jektebene wiedergegebenen Schichtbilder bχ (x=l n) bzw Teile davon reell und/oder virtuell abgebildet werden, indem von dem Schichtbild b( bzw von Teilen b , b b des Schichtbildes b durch Linsenbereiche der Brennwei te f ein Abbild a , von dem Schichtbild b bzw von Teilen b , b b desMethod for the spatial representation of scenes and / or objects, in which several layer images and / or parts of layer images containing information from different spatial depths of the scenes or objects are presented to at least one viewer and / or at least one camera in a visually perceptible manner, characterized in that the slice images b χ (x = ln) or parts thereof are displayed simultaneously next to one another and / or cyclically one after the other in an object plane and by means of a plurality of lens regions which have a common optical axis (5) but different focal lengths f (x = 1 n), the slice images b χ (x = ln) reproduced in the object plane or parts thereof are mapped real and / or virtually by the slice image b ( or parts b, bb of the slice image b through lens areas of the focal length) f an image a, of the slice image b or of parts b, bb of the
Schichtbildes b durch Linsenbereiche der Brennweite f ein Abbild a erzeugt wird und so weiter, wobei die Abbilder aχ (x=l n) auf der optischen Achse (5) hintereinander sichtbar und dabei in räumlicher Tiefe wahrnehmbar sindLayer image b is generated by lens areas of focal length f and so on, wherein the images a χ (x = ln) on the optical axis (5) are successively visible and perceptible in spatial depth
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbil der bχ (x=l n) bzw Teile davon in der Objektebene gleichzeitig nebeneman der wiedergegeben werden, wobei jedem Schichtbild unter Nutzung physikall scher Eigenschaften des Abbildungslichtes, wie Wellenlange und/oder Polaπ sation, Linsenbereiche mit einer bestimmten Brennweite zugeordnet werdenA method according to claim 1, characterized in that the layer image of b χ (x = ln) or parts thereof in the object plane are simultaneously displayed next to each other, each layer image using physical properties of the imaging light, such as wavelength and / or polarization, Lens areas with a certain focal length can be assigned
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbil der bχ (x=l n) und/oder Teile davon in der Objektebene zyklisch aufeinander folgend wiedergegeben werden und jedem Schichtbild Linsenbereiche mit ei ner bestimmten Brennweite zugeordnet werden indem wahrend einer Zeitspanne t nur das Schichtbild b bzw Teile b , b b da von wiedergegeben und zur Erzeugung eines Abbildes a. ausschließlich dieMethod according to claim 1, characterized in that the slice of the b χ (x = ln) and / or parts thereof in the object plane are reproduced cyclically in succession and each slice is assigned lens areas with a specific focal length by only doing that during a time period t Layer image b or parts b, bb since reproduced and to produce an image a . only the
Linsenbereiche der Brennweite f genutzt werden, wahrend einer Zeitspanne t, nur das Schichtbild b bzw Teile b , b .. b da- von wiedergegeben und zur Erzeugung eines Abbildes a ausschließlich die Linsenbereiche der Brennweite f genutzt werden und so weiter, bis nach einerLens areas of focal length f are used, during a time period t, only the slice image b or parts b, b .. b thereof are reproduced and only the lens regions of the focal length f are used to generate an image a and so on until after a
Zeitspanne tn alle Schichtbilder bχ (x=l n) bzw Teile davon wiedergegeben worden sind und von jedem Schichtbild bzw dessen Teilen ein Abbild aχ (x=l . n) erzeugt worden ist und danach die Zeitspannen t , t2, t t zyklisch wiederholt werden, wobei innerhalb einer jeden Zeitspanne stets dasselbe Schichtbild bzw dieselben Teile eines Schichtbildes wiedergegeben und dabei zur Erzeugung eines Abbildes je- weils auch stets dieselben Linsenbereiche bzw dieselbe Brennweite genutzt werdenTime period t n all slice images b χ (x = ln) or parts thereof have been reproduced and an image a χ (x = l. N) has been generated from each slice image or its parts and then the time periods t, t 2 , tt cyclically are repeated, 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 to generate an image
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zunächst wahrend einer Zeitspanne tι eine Teilanzahl n der Schichtbil- der bχ (x=l n) bzw Teile davon gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben wird, wobei jedem dieser Schichtbilder unter Nutzung physikalischer Eigenschaften des Abbildungshchtes, wie Wellenlange und/oder Polarisation, Linsenbereiche mit einer bestimmten Brennweite zugeordnet werden, hierauf folgend wahrend einer Zeitspanne t. eine weitere Teilanzahi n_ der Schichtbilder bχ (x=l . n) bzw Teile davon gleichzeitig nebeneinander wiedergegeben wird, wobei wiederum in derselben Weise jedem dieser Schichtbilder Linsenbereiche mit einer bestimmten Brennweite zugeordnet werden, gegebenenfalls hierauf folgend wahrend weiterer Zeitspannen t bis t weitere Teilanzahlen n3 bis n der Schichtbilder bχ (x=l n) bzw Teile davon gleichzei- tig nebeneinander wiedergegeben und jeweils Linsenbereiche weiterer Brennweiten zugeordnet werden, wobei gilt n]+n2+n + +n =n, bis jedes der Schichtbilder bχ (x=l n) einmal wiedergegeben worden ist, dabei jedem Schichtbild ausschließlich Linsenbereiche einer bestimmten Brennweite zugeordnet worden sind und von jedem Schichtbild bzw dessen Teilen ein Abbild aχ (x=l n) erzeugt worden ist und danach die Zeitspannen t. , t , t t zyklisch wiederholt werden, wobei inner halb einer jeden Zeitspanne stets dieselbe Teilanzahi der Schichtbilder wiedergegeben und auch stets die eindeutige Zuordnung von Schichtbild und Linsenbereichen bzw Brennweite beibehalten wird Anordnung zur raumlichen Darstellung von Szenen und/oder Gegenstanden nach den vorgenannten Verfahrensanspruche, gekennzeichnet durch einen Bildgeber (1 ), der Schichtbilder bχ (x=1 n) bzw Teile davon gleichzeitig nebeneinander und/oder zyklisch aufeinander folgend in einer Objektebene wiedergibt, eine Abbildungsemπchtung, die mehrere Lmsenbereiche unterschiedlicher Brennweiten fχ (x=l n) aufweist, wobei jedoch alle Linsenbereiche eine gemeinsame optische Achse (5) haben und wobei die Abbildungseinπchtung in Blickrichtung des mindestens einen Betrachters (4) bzw der Kamera dem Bild- geber (1 ) vorgeordnet ist, und durchA method according to claim 1, characterized in that initially a partial number n of the slices b χ (x = ln) or parts thereof are reproduced simultaneously during a time period t ι , each of these slices using physical properties of the imaging level, such as wavelength and / or polarization, lens areas with a certain focal length are assigned, subsequently during a time period t. a further partial number of the layer images b χ (x = l. n) or parts thereof are reproduced simultaneously next to one another, lens areas with a certain focal length being assigned in the same way to each of these layer images, optionally following further partial numbers thereafter during further time periods t to t n 3 to n of the slice images b χ (x = ln) or parts thereof are simultaneously displayed side by side and lens areas of further focal lengths are assigned, where n ] + n 2 + n + + n = n applies until each of the slice images b χ (x = ln) has been reproduced once, each layer image has exclusively been assigned lens areas of a certain focal length and an image a χ (x = ln) has been generated from each layer image or its parts and then the time periods t. , t, tt are repeated cyclically, the same partial number of slice images always being reproduced within each time period, and the unambiguous assignment of slice image and lens regions or focal length is always maintained Arrangement for the spatial representation of scenes and / or objects according to the aforementioned method claims, characterized by an image generator (1) which reproduces slice images b χ (x = 1 n) or parts thereof simultaneously next to one another and / or cyclically in succession in an object plane, one Imaging device which has a plurality of lens areas of different focal lengths f χ (x = ln), but all lens areas have a common optical axis (5) and the imaging device in the viewing direction of the at least one viewer (4) or the camera to the imager (1 ) is preceded by
Mittel zur zeitlichen und/oder räumlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer Brennweite f zu einem in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbild b bzw zu wiedergegebenen Teilen b , b b des Schichtbildes b , zur zeitlichen und/oder räumlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer Brenn- weite f zu einem in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbild b bzw zu wiedergegebenen Teilen b_ , b b des Schichtbildes b und so weiterMeans for the temporal and / or spatial assignment of lens areas of a focal length f to a slice image b or parts b, bb of the slice image b reproduced in the object plane, for the temporal and / or spatial assignment of lens areas of a focal length f to an in Object plane reproduced slice image b or to reproduced parts b_, bb of the slice image b and so on
Anordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Bildgeber (1 ) zur gleichzeitigen Wiedergabe von Schichtbildern bχ (x=l n) bzw Teilen da- von nebeneinander ausgestaltet ist und als Mittel zur räumlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite fχ (x=l n) zu jeweils einem dieser Schichtbilder bzw zu Teilen davon Polarisationsfilter und/oder Farbfil ter vorgesehen sindArrangement according to Claim 5, characterized in that the imager (1) is designed for the simultaneous reproduction of layer images b χ (x = ln) or parts thereof and as a means for spatially assigning lens regions of a certain focal length f χ (x = ln ) polarization filters and / or color filters are provided for each of these layer images or for parts thereof
Anordnung nach Anspruch 6, bei der der Bildgeber (1 ) zur gleichzeitigen Wie dergabe zweier Schichtbilder b , b2 ausgestaltet ist, Linsenbereiche mit zwei verschiedenen Brennweiten f , f vorgesehen und Polarisationsfilter wie folgt zugeordnet sindArrangement according to Claim 6, in which the image generator (1) is designed for the simultaneous reproduction of two slice images b, b 2 , lens regions with two different focal lengths f, f are provided and polarization filters are assigned as follows
Δ B C Ω__ b, 0° f 0°Δ BC Ω__ b, 0 ° f 0 °
90° f 90° wobei angegeben sind in Spalte A die in der Objektebene gleichzeitig nebeneinander wiedergegebenen Schichtbilder bzw Teile der Schichtbilder, in Spalte B die Polaπsationsπchtungen von Polarisationsfiltern, die den wiedergegebenen 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 Lmsen- bereichen beigeordnet sind90 ° f 90 ° where column A shows the layer images or parts of the layer images that are simultaneously displayed side by side in the object plane, column B the polarizations of polarization filters that are assigned to the layer images or parts of the layer images shown, column F the focal lengths of the assigned ones Lens areas and in column D the polarization direction of polarization filters which are assigned to the lens areas
Anordnung nach Anspruch 6, bei der der Bildgeber (1 ) zur gleichzeitigen Wiedergabe von drei Schichtbildern b^ b2, b. ausgestaltet ist, Linsenbereiche mit drei verschiedenen Brennweiten f , f , f. vorgesehen und Farbfilter wie folgt zugeordnet sindArrangement according to Claim 6, in which the imager (1) for the simultaneous reproduction of three slice images b ^ b 2 , b. is configured, lens areas with three different focal lengths f, f, f. provided and color filters are assigned as follows
Δ B C D b rot rot b grün r grün b3 blau f blau 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 beigeordnet sindΔ BCD b red red b green r green b 3 blue f blue whereby column A shows the layer images or parts of the layer images that are simultaneously displayed side by side in the object plane, column B the spectral property of color filters that assigns the reproduced layer images or parts of the layer images are, in column C the focal lengths assigned to lens areas and in column D the spectral property of color filters which are assigned to the lens areas
Anordnung nach Anspruch 6, bei der der Bildgeber (1 ) zur gleichzeitigen Wie dergabe von sechs Schichtbildern b] bis b6 ausgestaltet ist, Linsenbereiche mit sechs verschiedenen Brennweiten f bis f vorgesehen und Polarisations- und Farbfilter wie folgt zugeordnet sindArrangement according to Claim 6, in which the image generator (1) is designed for the simultaneous reproduction of six slice images b ] to b 6 , lens regions with six different focal lengths f to f are provided and polarization and color filters are assigned as follows
Δ B C D E FΔ B C D E F
0° rot 0° rot 90° rot 90° rot0 ° red 0 ° red 90 ° red 90 ° red
0° grün 0° grün 90° grün 90° grün0 ° green 0 ° green 90 ° green 90 ° green
0° blau 0° blau 90° blau 90° blau wobei angegeben sind in Spalte A die in der Objektebene gleichzeitig nebeneinander wiedergegebenen Schichtbilder bzw Teile der Schichtbilder, in Spalte B die Polaπsationsπchtungen von Polarisationsfiltern, die den wiedergegebenen Schichtbildern bzw Teilen der Schichtbilder beigeordnet sind, in Spalte C die Spektraleigenschaft von Farbfiltern, die ebenfalls den wiedergegebenen Schichtbildern bzw Teilen der Schichtbilder beigeordnet sind, in Spalte D die Brennweiten zugeordneten Linsenbereiche, in Spalte E die Polarisationsrichtung von Polarisationsfiltern, die den Lmsenbe- reichen beigeordnet sind und in Spalte F die Spektraleigenschaft von Farbfiltern, die ebenfalls den Linsenbereichen beigeordnet sind0 ° blue 0 ° blue 90 ° blue 90 ° blue where column A shows the layer images or parts of the layer images that are simultaneously displayed side by side in the object plane, column B the polarizations of polarization filters that are assigned to the layer images or parts of the layer images that are shown, in column C the spectral property of color filters, which are also assigned to the reproduced slice images or parts of the slice images, in column D the lens areas assigned to focal lengths, in column E the polarization direction of polarization filters assigned to the lens areas and in column F the spectral property of Color filters, which are also assigned to the lens areas
I 0 Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die den Schichtbildern bχ (x=l n) bzw deren Teilen beigeordneten Filter unmittelbar auf oder zumindest nahe der Objektebene und die den Linsenbereichen beigeordneten Filter auf oder zumindest nahe der Oberflache der Linsenbereiche angeordnet sindI 0 arrangement according to one of claims 6 to 9, wherein the filters associated with the slice images b χ (x = ln) or their parts are arranged directly on or at least near the object plane and the filters associated with the lens regions are arranged on or at least near the surface of the lens regions
I I Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die den Linsenbereichen beigeordneten Färb- und/oder Polaπsationsfilterschichten unmittelbar in derI I arrangement according to one of claims 6 to 9, wherein the coloring and / or polarization filter layers associated with the lens regions directly in the
Aperturebene der Abbildungsemπchtung angeordnet sindAperture plane of the imaging device are arranged
1 2 Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der anstelle der Farbfilter, die den Schichtbildern bχ (x=l n) bzw Teilen davon beigeordnet sind, ein Bildgeber (1 ) mit Farbdarstellung, bevorzugt ein Farbmonitor vorgesehen ist1 2 Arrangement according to one of claims 6 to 9, in which instead of the color filters, which are assigned to the layer images b χ (x = ln) or parts thereof, an image generator (1) with color representation, preferably a color monitor, is provided
1 3 Anordnung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß der Bildgeber (1 ) zur zyklischen Wiedergabe der Schichtbilder bχ (x=l n) und/oder Teilen davon ausgestaltet ist und als Mittel zur zeitlichen Zuord nung von Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite fχ (x=l n) zu jeweils einem in der Objektebene wiedergegebenen Schichtbild bzw Teilen davon ein ansteuerbarer 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 ) wahrend einer Zeitspanne tι so angesteuert ist, daß das Schichtbild bt bzw Teile bπ, bi 2 b] m davon wiedergegeben werden und der Shutter (3) so angesteuert ist, daß zur Erzeugung eines Abbildes a ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f verfugbar sind, der Bildgeber (1 ) wahrend einer Zeitspanne t2 so angesteuert ist, daß das Schichtbild b2 bzw Teile b , b b davon wiedergegeben werden und der Shutter (3) so ange- steuert ist, daß zur Erzeugung eines Abbildes a2 ausschließlich Linsenbereiche der Brennweite f verfugbar sind und so weiter Anordnung nach Anspruch 1 3 , bei der der Shutter (3) zumindest etwa in der Aperturebene der Abbildungsemπchtung angeordnet sind1 3 arrangement according to claim 5, characterized in that the image generator (1) for the cyclic reproduction of the layer images b χ (x = ln) and / or parts thereof is designed and as a means for the temporal assignment of lens areas of a certain focal length f χ ( x = ln) a controllable shutter (3) is provided for each slice image or parts thereof, as well as a synchronous control, which is connected to both the imager (1) and the shutter (3), whereby - The imager (1) is controlled during a period of time t ι so that the layer image b t or parts b π , b i 2 b ] m are reproduced thereof and the shutter (3) is controlled so that a only lens areas of focal length f are available, the imager (1) is activated for a period t 2 such that the slice image b 2 or parts b, bb thereof are reproduced and the shutter (3) is activated in this way t is that only lens areas of focal length f are available for generating an image a 2 and so on Arrangement according to claim 1 3, wherein the shutter (3) are arranged at least approximately in the aperture plane of the imaging device
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenbereiche auf einer multifokalen Fresnellinse (2) ausgebildetArrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the lens regions are formed on a multifocal Fresnel lens (2)
Anordnung nach Anspruch 1 5 , dadurch gekennzeichnet, daß eine multifokale Fresnellinse (2) mit Linsenbereichen vorgesehen ist, die vier verschiedeneArrangement according to claims 1-5, characterized in that a multifocal Fresnel lens (2) is provided with lens areas which are four different
Brennweiten f bis f4 aufweisen und die bevorzugt quadratisch, besonders be vorzugt kreisförmig, ganz besonders bevorzugt streifenformig geformt sindHave focal lengths f to f 4 and which are preferably square, particularly preferably circular, very particularly preferably strip-shaped
Anordnung nach Anspruch 1 5 , dadurch gekennzeichnet, daß eine multifokale Fresnelzylinderlmse mit streifenformigen Linsenbereichen vorgesehen ist, die vier verschiedene Brennweiten f bis f aufweisenArrangement according to claims 1-5, characterized in that a multifocal Fresnel cylinder lens is provided with stripe-shaped lens areas which have four different focal lengths f to f
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 5 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Shutter (3) vorhanden ist, bei dem die Transparenz für den Abbil- dungsstrahlengang in einzelnen Querschnittsbereichen p (x=1 n) beeinflußt wird, wobei jeweils ein Querschnittsbereich einem Linsenbereich zugeordnet ist, die Transparenz für jeden Querschnittsbereich von einem Minimum auf ein Maximum umschaltbar ist und die Umschaltung in Abhängigkeit von der Synchronsteuerung vorgenommen wirdArrangement according to one of Claims 1 5 to 1 7, characterized in that a shutter (3) is provided, in which the transparency for the imaging beam path is influenced in individual cross-sectional areas p (x = 1 n), one cross-sectional area in each case Is assigned to the lens area, the transparency for each cross-sectional area can be switched from a minimum to a maximum and the switching is carried out as a function of the synchronous control
Anordnung nach Anspruch 1 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Shutter (3) ein in den Abbildungsstrahlengang gestellter Flussigkπstall-Modulator vorgesehen ist, bei dem mit Ansteuerung eines Flussigkπstallbereiches, der einem der Querschnittsbereiche im Abbildungsstrahlengang entspricht, eine Ande- rung der Polarisationsrichtung für diesen Querschnittsbereich erzielt wird und dabei im Zusammenwirken mit einem im Abbildungsstrahlengang vorgeordneten Polarisator mit fester Polarisationsrichtung und einem nachgeordneten Analysator, ebenfalls mit fester Polarisationsrichtung, für den betreffenden Querschnittsbereich eine Änderung der Transparenz bewirkt wird, wobei 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 mo de)Arrangement according to Claims 1 8, characterized in that a flux module installation placed in the imaging beam path is provided as the shutter (3), in which, when a liquid region area corresponding to one of the cross-sectional areas in the imaging beam path is actuated, the polarization direction changes for this cross-sectional area is achieved and, in cooperation with a polarizer arranged in the imaging beam path with a fixed polarization direction and a downstream analyzer, also with a fixed polarization direction, a change in the transparency is effected for the cross-sectional area in question, the transparency being preferred in the activated state and the maximum in the non-activated state Minimum (black mode) or particularly preferably in the activated state the transparency has the minimum and in the non-activated state the maximum (white mo de)
Anordnung nach Anspruch 1 5 , dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Maßstabskorrektur in Blickrichtung des Betrachters (4)/der Kamera im Abstand f vor der multifokalen Fresnellinse (2) eine monofokale Fresnellinse (6) der Brennweite f angeordnet istArrangement according to Claims 1 5, characterized in that a monofocal Fresnel lens (6) of focal length f is arranged at a distance f in front of the multifocal Fresnel lens (2) for the purpose of scale correction in the viewing direction of the viewer (4) / the camera
Anordnung nach den Ansprüchen 6 bis 20, bei der der Bildgeber (1 ) zur gleichzeitigen Wiedergabe einer Teilanzahl n der Schichtbilder bχ (x=l n) bzw Teilen davon wahrend einer Zeitspanne t. , zur gleichzeitigen Wiedergabe einer Teilanzahi n2 der Schichtbilder bχ (x=l n) bzw Teilen davon wahrend einer folgenden Zeitspanne t und so weiter sowie zur zyklischen Wiederholung dieser Zeitspannen ausgebildet ist und sowohlArrangement according to Claims 6 to 20, in which the imager (1) for the simultaneous reproduction of a part number n of the slice images b χ (x = ln) or parts thereof during a time period t. , for the simultaneous reproduction of a partial number 2 of the slice images b χ (x = ln) or parts thereof during a subsequent time period t and so on, and for the cyclical repetition of these time periods and both
Mittel zur räumlichen Zuordnung von Linsenbereichen einer bestimmten Brennweite zu jeweils einem der Schichtbilder bzw dessen Teilen wahrend einer Zeitspanne t , wie in den Ansprüchen 6 bis 1 2 beschrieben, als auch Mittel zur zeitlichen Zuordnung von Linsenbereichen weiterer Brennweiten zu zyklisch aufeinanderfolgend wiedergegebenen Schichtbildern bzw Teilen davon, wie in den Ansprüchen 1 3 bis 20 beschrieben, vorhanden sind, wobei jedem Schichtbild eine Brennweite bzw umgekehrt jeder Brennweite ein Schichtbild zugeordnet istMeans for spatially assigning lens areas of a certain focal length to one of the slice images or parts thereof during a time period t, as described in claims 6 to 1 2, as well as means for temporally assigning lens areas to further focal lengths to cyclically successive slice images or parts thereof , as described in claims 1 to 20, are present, a focal length being assigned to each slice image or, conversely, a slice image being assigned to each focal length
Anordnung nach Anspruch 21 , bei dem der Bildgeber (1 ) zur Wiedergabe einer Teilanzahi n^ bestehend aus zwei Schichtbildern b, , b2 bzw Teilen b , b b , b , b b davon wahrend einer Zeitspanne t und zur Wiedergabe einer Teilanzahi n , bestehend aus zwei Schichtbildern b , b bzw Teilen b b b , b , b b davon wahrend einer Zeitspanne t ausgebildet ist, vier Linsenbereiche verschiedener Brennweiten f bis f vorgesehen und Polarisationsfilter wie folgt zugeordnet sindArrangement according to Claim 21, in which the imager (1) for reproducing a partial number consisting of two slice images b,, b 2 or parts b, bb, b, bb thereof during a time period t and for displaying a partial number consisting of two slice images b, b or parts bbb, b, bb of which are formed during a time period t, four lens regions of different focal lengths f to f are provided and polarization filters are assigned as follows
Zeitspanne A B C D t b 0° f 0° b_ 90° f 90° Time period ABCD tb 0 ° f 0 ° b _ 90 ° f 90 °
0° f 0° 0 ° f 0 °
90° 90° wobei angegeben sind in Spalte A die in der Objektebene gleichzeitig nebeneinander wiedergegebenen Schichtbilder bzw Teile der Schichtbilder, in Spalte B die Polaπsationsπchtungen von Polarisationsfiltern, die den wiedergegebenen 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 Linsen- bereichen beigeordnet sind90 ° 90 ° Column A shows the slice images or parts of the slice images which are simultaneously displayed side by side in the object plane, column B the polarizations of polarization filters which are assigned to the slice images or parts of the slice images reproduced, column C the focal lengths of the assigned lens areas and column D the polarization direction of polarization filters that are assigned to the lens areas
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 3 und 21 , dadurch gekennzeichnet daß die Ansteuerung mit einer Taktfrequenz fTakι vorgesehen ist, die oberhalb des mehrfachen der Fhmmerverschmelzungsfrequenz VAU e des Auges liegt und die bevorzugt f >v *n/l betragt, mit n der Gesamtanzahl der Schichtbilder und I der Anzahl der je Zeitspanne tχ gleichzeitig wiedergegebenen SchichtbilderArrangement according to one of claims 1 3 and 21, characterized in that the control is provided with a clock frequency f Takι which is above the multiple of the Fhmmer merger frequency V AU e of the eye and which is preferably f> v * n / l, with n the total number of slices and I is the number of each time period t χ simultaneously reproduced slices
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektebene, auf der die Schichtbilder dargestellt werden, die Ebene X,Y aufspannt und die optische Achse (5) in der Koordinate Z ausgerichtet istArrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the object plane on which the slice images are displayed spans the plane X, Y and the optical axis (5) is aligned in the Z coordinate
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schichtbilder zweidimensionale und/oder dreidimensionale bzw autostereoskopische Bilder vorgesehen sindArrangement according to one of the preceding claims, characterized in that two-dimensional and / or three-dimensional or autostereoscopic images are provided as layer images
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Schichtbilder bχ (x=l n) in mindestens einer der Koordinaten X,Y gestreckt oder gestaucht sindArrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the slice images b χ (x = ln) are stretched or compressed in at least one of the coordinates X, Y.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Brennweiten f = ∞ istArrangement according to one of the preceding claims, characterized in that one of the focal lengths is f = ∞
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß die Schichtbilder bχ (x=l n) in der Objektebene selbstleuchtend dargestellt sind Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtbilder bχ (x=l n) in der Objektebene optisch reflektierend oder remittierend dargestellt sindArrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the slice images b χ (x = ln) are shown in the object plane in a self-illuminating manner Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the layer images b χ (x = ln) are shown in the object plane in an optically reflecting or remitting manner
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachenausdehnung der einzelnen Linsenbereiche und ihre Abstände zueinander sowie die Flachenausdehnung der einzelnen Schichtbilder bzw wiedergegebener Teile davon und deren Abstände zueinander - in mindestens einer der Koordinaten X,Y gemessen - in bezug auf die Distanz zu ei nem Betrachter (4) und/oder einer Kamera so ausgeführt sind, daß die Raste- rung nicht störend sichtbar istArrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the areal extent of the individual lens regions and their distances from one another, as well as the areal extent of the individual slice images or reproduced parts thereof and their distances from one another - measured in at least one of the coordinates X, Y - in relation to the distance to a viewer (4) and / or a camera are designed so that the catch is not disruptively visible
Anordnung nach den Ansprüchen 6, 7, 9, 1 1 , 21 oder 22 , bei denen die Pola πsationsfilter bevorzugt als zirkuläre Polarisationsfilter mit rechts- und links drehender Polarisationsrichtung, besonders bevorzugt aber als lineare Polaπ sationsfilter ausgebildet sindArrangement according to claims 6, 7, 9, 11, 21 or 22, in which the polarization filters are preferably designed as circular polarization filters with right and left rotating polarization directions, but particularly preferably as linear polarization filters
Anordnung nach Anspruch 1 5 mit einer multifokale Fresnellinse mit einer Vielzahl von optischen Wirkflachen (Wn), die hinsichtlich ihrer Brennweite min- destens vier verschiedenen Kategorien (n) zugeordnet sind, wobei jeweils dieArrangement according to claim 1 5 with a multifocal Fresnel lens with a plurality of optical active surfaces (W n ), which are assigned to at least four different categories (n) with respect to their focal length, each of which
Wirkflachen (W ) einer Kategorie die gleiche Brennweite (fn) aufweisen, mindestens eine Kategorie mit einer positiven Brennweite und mindestens eine Kategorie mit einer negativen Brennweite vorgesehen ist, benachbarte Wirkfla chen (W ) mit ihren jeweiligen Randern stets unmittelbar aneinander angren zen und die Fresnellinse (2) als ebene Platte oder Folie mit im wesentlichen gleichbleibender Dicke ausgebildet istEffective surfaces (W) of a category have the same focal length (f n ), at least one category with a positive focal length and at least one category with a negative focal length is provided, adjacent active surfaces (W) with their respective borders always adjoin each other directly and the Fresnel lens (2) is designed as a flat plate or film with a substantially constant thickness
Anordnung nach Anspruch 32 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflachen (W ) in einer zufallsgenerierten Folge einander abwechselnd angeordnet sindArrangement according to claim 32, characterized in that the active surfaces (W) are arranged alternately in a randomly generated sequence
Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflachen (W ) in festgelegten Sequenzen angeordnet sind, wobei jede Sequenz genau eine Wirkflache (W ) aus jeder Kategorie (n) umfaßtArrangement according to claim 32, characterized in that the active surfaces (W) are arranged in defined sequences, each sequence comprising exactly one active surface (W) from each category (s)
Anordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der Wirkflachen (W ) in allen Sequenzen gleich ist Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß Wirkflachen (Wn)aus Kategorien (n) mit positiver Brennweite und Wirkflachen (W ) aus Kategorien (n) mit negativer Brennweite abwechselnd aufeinanderfolgenArrangement according to claim 34, characterized in that the order of the active surfaces (W) is the same in all sequences Arrangement according to one of Claims 32 to 35, characterized in that active surfaces (W n ) from categories (n) with a positive focal length and active surfaces (W) from categories (n) with a negative focal length alternate in succession
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 35 , dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Sequenz aus mindestens vier unterschiedlichen Kategorien (n) stets zwei Wirkflachen (W ) mit positiver Brennweite auf zwei Wirkflachen (W ) mit negativer Brennweite folgen oder umgekehrtArrangement according to one of claims 32 to 35, characterized in that within a sequence of at least four different categories (n) two active surfaces (W) with a positive focal length always follow two active surfaces (W) with a negative focal length or vice versa
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Kategorien (n) mit positiver Brennweite gleich der Anzahl von Kategorien (n) mit negativer Brennweite istArrangement according to one of Claims 32 to 37, characterized in that the number of categories (n) with a positive focal length is equal to the number of categories (n) with a negative focal length
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflachen (Wn) als zu der Haupterstreckungsebene der Fresnellinse (2) geneigte Streifen ausgebildet sind, wobei die Summe der auf eine Normale der Haupterstreckungsebene projizierten Breiten dn aller Wirkflachen (W ) mit einer positiven Brennweite im wesentlichen gleich der Summe der auf die Normale projizierten Breiten dn aller Wirkflachen mit einer negativen Brennwei¬Arrangement according to one of claims 32 to 38, characterized in that the active surfaces (W n ) are designed as strips inclined to the main plane of extension of the Fresnel lens (2), the sum of the widths d n of all active surfaces (W. Projected onto a normal of the main plane of extension) ) with a positive focal length essentially equal to the sum of the widths d n of all effective areas projected onto the normal with a negative focal length
Anordnung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen der Sequenz, die im Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse liegt, entspre- chend der folgenden Vorschrift dimensioniert sindArrangement according to Claim 39, characterized in that the strips of the sequence which are at a distance of 1 50 mm from the optical axis are dimensioned in accordance with the following regulation
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ' 0,0226 mm 0,0342 mm1 33, 4621 ' 0.0226 mm 0.0342 mm
2 -9,401 9' -0,0089 mm 0,0540 mm2 -9.401 9 ' -0.0089mm 0.0540mm
3 1 5 ,2659° 0,01 1 9 mm 0,0435 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 1 9 mm 0.0435 mm
4 -23 ,0060° -0,0255 mm 0,0601 mm4 -23, 0060 ° -0.0255 mm 0.0601 mm
mit n dem Zahlmdex der Kategorie, αn dem Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache (W ) und der Haupterstreckungsebene, d der auf die Normale zur Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffendenwith n the numerical index of the category, α n the effective flank angle between the relevant effective surface (W) and the main extension plane, d the width of the relevant projected onto the normal to the main extension plane
Wirkflache (W ) und hn der auf die Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (W ) Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflachen (Wn) als zu der Haupterstreckungsebene der Fresnellinse (2) geneigte Streifen ausgebildet sind, wobei die Projektion der Breite hn der Wirkflachen auf die Haupterstreckungsebene für alle Kategorien gleich ist oder einem ganzzahligen Vielfachen oder einem rationalen Bruchteil einer Bezugsgroße entsprichtEffective area (W) and h n of the width of the relevant effective area (W) projected onto the main extension plane Arrangement according to one of Claims 32 to 38, characterized in that the active surfaces (W n ) are designed as strips inclined to the main extension plane of the Fresnel lens (2), the projection of the width h n of the active surfaces onto the main extension plane being the same for all categories or an integer multiple or a rational fraction of a reference quantity
Anordnung nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen der Sequenz, die im Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse liegt, entsprechend der folgenden Vorschrift gestaltet sindArrangement according to Claim 41, characterized in that the strips of the sequence which are at a distance of 1 50 mm from the optical axis are designed in accordance with the following regulation
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 - 9,401 9° -0,0083 mm 0,0500 mm2 - 9.401 9 ° -0.0083 mm 0.0500 mm
3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm
4 - 23,0060° -0,021 2 mm 0,0500 mm4 - 23.0060 ° -0.021 2mm 0.0500mm
mit n dem Zahlindex der Kategorie, αn dem Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache (W ) und der Haupterstreckungsebene, d der auf diewith n the number index of the category, α n the effective flank angle between the relevant active surface (W) and the main extension plane, d the on the
Normale zur Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (W ) und hn der auf die Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (W )Normal width of the relevant effective area (W) projected to the main extension plane and h n of the width of the relevant effective area (W) projected onto the main extension plane
Anordnung nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen der Sequenz, die im Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse egt, entspre chend der folgenden Vorschrift gestaltet sindArrangement according to claim 41, characterized in that the strips of the sequence, which is at a distance of 1 50 mm from the optical axis, are designed accordingly to the following regulation
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 -9,401 9° -0,0083 mm 0,0500 mm2 -9.401 9 ° -0.0083mm 0.0500mm
3 1 5 ,2659° 0,01 36 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 ° 0.01 36 mm 0.0500 mm
4 -23 ,0060° -0,0425 mm 0, 1 000 mm4 -23.0060 ° -0.0425mm 0.1000mm
mit n dem Zahlmdex der Kategorie, αn dem Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache (W ) und der Haupterstreckungsebene, d der auf diewith n the number mdex of the category, α n the effective flank angle between the relevant effective surface (W) and the main extension plane, d that on the
Normale zur auf die Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betref- fenden Wirkflache (W ) und h der auf die Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (W )Normal to the width of the relevant projected onto the main extension plane effective area (W) and h the width of the relevant effective area (W) projected onto the main extension plane
Anordnung nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen der Sequenz, die im Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse hegt, entsprechend der folgenden Vorschrift gestaltet sindArrangement according to claim 41, characterized in that the strips of the sequence, which is at a distance of 1 50 mm from the optical axis, are designed according to the following regulation
n α d hn α d h
1 33 ,4621 ° 0,0330 mm 0,0500 mm1 33, 4621 ° 0.0330 mm 0.0500 mm
2 -9,401 9° -0,0248 mm 0, 1 500 mm2 -9.401 9 ° -0.0248 mm 0.1500 mm
3 1 5 ,2659' 0,01 36 mm 0,0500 mm3 1 5, 2659 '0.01 36 mm 0.0500 mm
4 -23 ,0060° -0,021 2 mm 0,0500 mm4 -23, 0060 ° -0.021 2 mm 0.0500 mm
mit n dem Zahlmdex der Kategorie, αn dem Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache (W ) und der Haupterstreckungsebene, d der auf diewith n the number mdex of the category, α n the effective flank angle between the relevant effective surface (W) and the main extension plane, d that on the
Normale zur Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (Wn) und h der auf die Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (Wn)Normal width of the effective area (W n ) projected to the main extension plane and h the width of the relevant effective area (W n ) projected onto the main extension plane
Anordnung nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen der Sequenz, die im Abstand von 1 50 mm von der optischen Achse egt, entsprechend der folgenden Vorschrift dimensioniert sindArrangement according to Claim 41, characterized in that the strips of the sequence which are at a distance of 1 50 mm from the optical axis are dimensioned in accordance with the following regulation
n α d hn α d h
1 29,5063° 0,02830 mm 0,05 mm1 29.5063 ° 0.02830 mm 0.05 mm
2 1 2 , 1 576° 0,021 54 mm 0, 1 0 mm2 1 2, 1 576 ° 0.021 54 mm 0.10 mm
3 -1 0,8855° 0,00962 mm 0,05 mm3 -1 0.8855 ° 0.00962 mm 0.05 mm
4 -24,521 1 ° -0,02281 mm 0,05 mm4 -24.521 1 ° -0.02281 mm 0.05 mm
mit n dem Zahlmdex der Kategorie, αn dem Wirkflankenwinkel zwischen der betreffenden Wirkflache (Wn) und der Haupterstreckungsebene, d der auf die Normale zur Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (W ) und hn der auf die Haupterstreckungsebene projizierten Breite der betreffenden Wirkflache (W ) Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnellinse (2) eine Zylmderhnse mit parallel nebeneinander verlaufenden Wirkflachen (W ) istwith n the numerical index of the category, α n the effective flank angle between the relevant effective surface (W n ) and the main extension plane, d the width of the relevant active surface (W) projected onto the normal to the main extension plane and h n the width of the relevant active surface projected onto the main extension plane (W) Arrangement according to one of Claims 32 to 45, characterized in that the Fresnel lens (2) is a cylinder nut with active surfaces (W) running parallel to one another
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Wirkflachen (W ) kleiner ist als das visuelle Auflosungsver- mögen des menschlichen AugesArrangement according to one of claims 32 to 46, characterized in that the width of the active surfaces (W) is smaller than the visual resolution of the human eye
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wirkflachen (Wn) an der Fresnellinse (2) gegenüberliegende Fla ehe (2d) eine hochgenau plane Flache istArrangement according to one of Claims 32 to 47, characterized in that the surface (2d) opposite the active surfaces (W n ) on the Fresnel lens (2) is a highly precise, flat surface
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wirkflachen (Wn) an der Fresnellinse (2) gegenüberliegende Fla- ehe (2d) eine gekrümmte Flache istArrangement according to one of Claims 32 to 47, characterized in that the surface (2d) opposite the active surfaces (W n ) on the Fresnel lens (2) is a curved surface
Anordnung nach Anspruch 1 5 mit einer multifokalen Fresnellinse mit einer Vielzahl von gekrümmt verlaufenden optischen Wirkflachen W , die mindestens vier voneinander verschiedene Brennweiten f (n=l >4) aufweisen, da- durch gekennzeichnet, daß die Gesamtflache der Fresnellinse (1 ) in eine Anzahl streifenformiger Sekto ren S gegliedert ist, mit m einem fortlaufenden Zahlmdex aus dieser Anzahl wobei innerhalb eines jeden Sektors S Abschnitte von Wirkflachen W dersel ben Brennweite f und innerhalb anemandergrenzender Sektoren S Abschnit te von Wirkflachen W unterschiedlicher Brennweiten f vorhanden sindArrangement according to claim 1 5 with a multifocal Fresnel lens with a plurality of curved optical active surfaces W which have at least four different focal lengths f (n = 1> 4), characterized in that the total surface of the Fresnel lens (1) is in one Number of strip-shaped sectors S is structured, with m a continuous number from this number, sections of active areas having the same focal length f within each sector S and sections of active areas W of different focal lengths f being present within adjacent sectors S
Anordnung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfla chen Wn ringförmig angeordnet sindArrangement according to claim 50, characterized in that the Wirkfla chen W n are arranged in a ring
Anordnung nach Anspruch 50 oder 51 , dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren S geradlinig und parallel zueinander ausgerichtet sindArrangement according to claim 50 or 51, characterized in that the sectors S are aligned in a straight line and parallel to one another
Anordnung nach einem der Ansprüche 50 bis 52, ausgebildet als ebene Platte oder Folie mit im wesentlichen gleichbleibender Dicke 54 Anordnung nach einem der Ansprüche 50 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflachen W innerhalb eines Sektors S unter Vermeidung vonArrangement according to one of claims 50 to 52, formed as a flat plate or film with a substantially constant thickness 54 Arrangement according to one of claims 50 to 53, characterized in that the active surfaces W within a sector S while avoiding
Storflanken stets unmittelbar aneinander angrenzenAlways directly adjoin the sides of the store
55 Anordnung, nach einem der Ansprüche 50 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Wirkflachen W kleiner sind als das visuelle Auflosungs- vermögen des menschlichen Auges55 Arrangement, according to one of claims 50 to 54, characterized in that the widths of the effective surfaces W are smaller than the visual resolution of the human eye
56 Verfahren zur Herstellung einer multifokalen Fresnellinse, ausgebildet nach einem der Ansprüche 50 bis 55 , gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte56 A method for producing a multifocal Fresnel lens, designed according to one of claims 50 to 55, characterized by the following method steps
Anfertigung eines Rohlings für die spatere Fresnellinse (1 ) mit einer plastisch verformbaren Oberflache,Production of a blank for the later Fresnel lens (1) with a plastically deformable surface,
Anfertigung mehrerer Preßstempel Pn, die zur plastischen Verformung der Oberflache geeignet sind, wobei jeder Preßstempel Pn die Negativstruktur von ringförmig angeordneten Wirkflachen Wn einer der Brennweiten f aufweist, Trennen der Preßstempel Pn in Stempelstreifen, wobei die Stempelstreifen in Form und Abmessung jeweils den Sektoren S auf der herzustellenden Fres- nellmse (1 ) entsprechen, - Aneinanderreihen einzelner Stempelstreifen zu einem kombiniert zusammengesetzten Preßstempel Pn ' , bei dem innerhalb eines jeden Stempelstreifens die Negativstruktur von Wirkflachen Wn derselben Brennweite f vorhanden und aneinandergrenzende Stempelstreifen mit Wirkflachen W unterschiedlicher Brennweiten f versehen sind, und schließlich - Verformung der Oberflache des Rohlings durch Aufsetzen des kombiniert zusammengesetzten Preßstempels ?_/ und Einwirkung auf die Oberflache un ter Druck, bis in die Oberflache die Strukturen der Wirkflachen W plastisch eingeprägt sindProduction of several press punches P n , which are suitable for plastic deformation of the surface, each press punch P n having the negative structure of annularly arranged active surfaces W n of one of the focal lengths f, separating the press punches P n into stamp strips, the stamp strips in shape and dimension in each case correspond to the sectors S on the Fressellellse (1) to be produced, - stringing together individual stamp strips to form a combined press stamp P n ' , in which the negative structure of active surfaces W n of the same focal length f is present within each stamp strip and adjoining stamp strips with active surfaces W different Focal lengths f are provided, and finally - deformation of the surface of the blank by placing the combined press ram? _ / And acting on the surface under pressure until the structures of the active surfaces W are plastically embossed into the surface
57 Verfahren nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Preßstempel Kupfer vorgesehen ist und die Strukturierung der Preßstempel P mit einem Einkπstall-Diamantschneidwerkzeug erfolgt57 The method according to claim 56, characterized in that copper is provided as the material for the press ram and the structuring of the press ram P is carried out with a Einkπstall diamond cutting tool
58 Verfahren nach Anspruch 56 oder 57, dadurch gekennzeichnet, daß als Mate- πal für die Fresnellinse (1 ) ein Polymerwerkstoff, bevorzugt PMMA, vorgese hen ist und die Strukturierung durch Warmverformung erfolgt 58 A method according to claim 56 or 57, characterized in that a polymer material, preferably PMMA, is provided as the material for the Fresnel lens (1) and the structuring is carried out by hot working
9. Verfahren zur Herstellung einer multifokalen Fresnellinse, ausgebildet nach einem der Ansprüche 50 bis 55 , dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Gieß- oder Spritzform gefertigt wird, die die Negativ-Konturen der Linse aufweist und die Form dann mit einem thermischen Plastwerkstoff ausgegossen bzw. ausgespritzt wird, wobei der Plastwerkstoff die Kontur der Linse annimmt. 9. A method for producing a multifocal Fresnel lens, designed according to one of claims 50 to 55, characterized in that first a casting or injection mold is produced which has the negative contours of the lens and then the mold is poured out with a thermal plastic material or is sprayed out, the plastic material assuming the contour of the lens.
PCT/EP2000/011054 1999-11-11 2000-11-09 Method and device for effecting a three-dimensional display WO2001035154A1 (en)

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