專利名稱：用于二維或三維顯示的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于二維或三維顯示的裝置。 現(xiàn)有技術(shù)許多自動立體顯示方法所基于的原理在于，同時光學(xué)顯示物體或場景的多個不同 透視圖，然而通過適當(dāng)?shù)拇胧┦沟脤τ谟^察者的每只眼睛來說分別只能分開地看見這些透 視圖中選出的一個。因此產(chǎn)生一種視差效應(yīng)，其提供觀察者具有明顯的深度等級的空間知覺。在自動立體顯示領(lǐng)域的研究過程中，開發(fā)出了許多方法和裝置，它們使一個或多 個不具有輔助工具的觀察者獲得空間感。然而這些裝置通常只能有限地顯示一般的文本或 二維的圖形，例如在US 5，457，574和US 5，606，455中情況就是如此。然而，若用戶可以在 同一個設(shè)備上可選地在無需眼鏡的三維顯示和高分辨率的、盡可能未被減損的二維顯示之 間轉(zhuǎn)換，那么對于該用戶來說是非常有利的。為了在自動立體顯示中光學(xué)顯示物體的透視圖，主要使用可以電子方式控制的彩 色I(xiàn)XD，該彩色I(xiàn)XD在以傳統(tǒng)方式控制時也適合用于二維圖像顯示。在許多應(yīng)用情況中，可 以將相同場景或相同物體的空間自動立體顯示(由于強(qiáng)烈的空間感，所以以下也被稱為三 維顯示)轉(zhuǎn)換為二維顯示是非常讓人感興趣的。這對于文本的可讀性來說尤其相關(guān)，因為 圖像質(zhì)量在二維模式下由于更高的圖像分辨率而更好。關(guān)于這種從2D至3D或相反的轉(zhuǎn)換，已經(jīng)公開了一系列裝置。申請人:的WO 01/56265描述了一種用于空間顯示的方法，其中至少一個波長濾波 器陣列負(fù)責(zé)可以有立體感的顯示。在該發(fā)明的一種特別的擴(kuò)展方案中，LCD作為具有可變 的透射比的波長濾波器陣列起作用。由此實現(xiàn)了在2D和3D顯示之間的轉(zhuǎn)換。然而其中的 缺點在于，光線必須通過兩個LCD、即通過許多偏振濾光片、彩色濾光片、液晶層以及其它器 件、例如載體襯底，因此亮度不但在2D顯示中而且在3D顯示中被降低。WO 02/35277描述了一種帶有襯底的3D顯示器，其包括第一光學(xué)特性的條紋以及 位于其間的第二光學(xué)特性的條紋以及偏光鏡。由此，其中的2D/3D轉(zhuǎn)換通過偏振旋轉(zhuǎn)或增 加/去除偏光鏡而實現(xiàn)。在US 6，157，似4中描述了一種2D/3D顯示器，其中兩個IXD彼此串聯(lián)并且其中一 個用作可接通的光柵。同樣地，在US 6，337，721中公開了一種2D/3D可轉(zhuǎn)換的顯示器。其中設(shè)置了多個 光源、一個雙凸透鏡和一個功能重要的散射盤。這些器件保證不同的照明模式以便分別實 現(xiàn)2D或3D顯示。在US 5，897，184中公開了一種具有用于便攜式計算機(jī)的、厚度被減小的照明元件的自動立體顯示器，它允許逐區(qū)域地從3D切換至2D或進(jìn)行相反地切換。其中缺點是，它 是僅為一個觀察者設(shè)置的雙通道3D顯示器，而且該觀察者還必須位于一個固定的觀察位 置上。此外，在3D模式中的圖像亮度較可比的雙通道3D顯示暗(意思是指這些3D顯示， 其精確地顯示一個左邊的圖像以及精確地顯示一個右邊的圖像)。此外，在3D顯示器前方 的距離上不正確地選擇的觀察位置上，可以看到嚴(yán)重的和干涉的摩爾效應(yīng)(Moir6)。在2D 模式中，為3D模式可用的光被散射，以便通過照明的均勻化消除3D圖像分離。因此，在具 有可開關(guān)的散射盤的裝置中，在2D模式中只實現(xiàn)比在3D模式中低的圖像亮度，因為這些散 射盤的漫射狀態(tài)具有小于1的透射比。此外，該設(shè)備僅能以高昂的生產(chǎn)技術(shù)花費來制造。此外，US 5，500，765描述了雙凸透鏡的作用如何由于疊加在其上的互補(bǔ)的透鏡裝 置而被消除。通過這種方式，3D顯示在一定程度上被關(guān)斷。這種方法首先只與透鏡系統(tǒng)一 同起作用，并且還要求制造精確互補(bǔ)的透鏡裝置。在申請人的DE 10053868C2中描述了用于可選的2D或3D顯示的裝置。在此設(shè)置 了兩個光源，其中為了 2D顯示或部分的2D顯示，3D照明被一直關(guān)斷或者由其發(fā)射的光被阻 擋。在此的缺點在于，2D照明光在亮度方面無法變得足夠均勻。此外在使用商業(yè)上通用的 光導(dǎo)體作為2D照明時，通常其宏觀的結(jié)構(gòu)對于觀察者(們)來說是可見的并且產(chǎn)生干涉圖 案。然而視覺上不可見的微觀結(jié)構(gòu)在制造上費力而且昂貴。發(fā)明描述從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，簡化文章開頭所提及的裝置在3D工 作方式和2D工作方式之間的可轉(zhuǎn)換性并改進(jìn)特別是在3D工作方式中的圖像質(zhì)量，其中在 該3D工作方式中至少一個、然而優(yōu)選地是多個觀察者無需輔助工具就能看見立體圖像。此 外，在2D工作方式中的圖像質(zhì)量基本上不應(yīng)次于傳統(tǒng)的2D監(jiān)視器的圖像質(zhì)量，即它應(yīng)該能 為觀察者(們)顯示亮的、完全可分辨的圖像?？蛇x地，在2D工作方式中應(yīng)該達(dá)到比在3D 工作方式中更高的圖像亮度。對于2D工作方式來說，特別應(yīng)該實現(xiàn)盡可能均勻的照明，即 對于相應(yīng)的照明來說得到幾乎為零的對比度。該裝置應(yīng)該可以這樣來確定尺寸，使得對于 用于2D/3D轉(zhuǎn)換的元件來說存在足夠的位置，此外，它應(yīng)該可以盡最大可能地以商業(yè)上通 用的部件來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分以及權(quán)利要求1的特征部分 的裝置來解決。因此，為了 2D顯示，在第二工作方式中接通第二照明源。另外設(shè)置了用于在第二 工作方式中一致地、即盡可能均勻地照明。例如可以使用由熒光材料制成的透明板作為第二照明源。該透明板由例如被垂直 布置的、薄的、桿狀的熒光燈從側(cè)面照射，并且被激勵以便發(fā)熒光。在本發(fā)明的一種有利的擴(kuò)展方案中，設(shè)置被構(gòu)造為板狀光導(dǎo)體的平面照明源作為 第二照明源，其中該光導(dǎo)體被構(gòu)造成具有兩個互相對立的大表面以及環(huán)繞的窄表面，并且 背對和/或正對圖像顯示設(shè)備的大表面對應(yīng)于一個或多個發(fā)射平面，并且光由一個或多個 布置在側(cè)面的光源供給光導(dǎo)體，其中光經(jīng)過窄表面中一個或多個耦合輸入到光導(dǎo)體中，在 光導(dǎo)體中部分地通過全反射在大表面上來回反射并且部分地在對應(yīng)于一個發(fā)射平面的大 表面中或?qū)?yīng)于多個發(fā)射表面的那些大表面中被耦合輸出。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的、能夠在第二工作方式中實現(xiàn)均勻的和明亮的照明的擴(kuò)展方案中，在第二工作方式中除了第二照明源之外還接通第一照明源，只有背對圖像顯示設(shè) 備的大表面被設(shè)置為發(fā)射平面，并且為了均勻地照明，在發(fā)射平面中僅設(shè)置了這些區(qū)域，當(dāng) 沿著平面法線投影到波長濾波器陣列上時這些區(qū)域基本上與被不透光的濾波器元件所覆 蓋的區(qū)域?qū)?zhǔn)。這樣，第二照明源基本上在這些位置上發(fā)射光線，這些位置對應(yīng)于波長濾波 器陣列上由不透光的濾波器元件所覆蓋的區(qū)域。有利地，兩個照明源被構(gòu)造為可變暗，即其亮度可以與環(huán)境亮度相匹配。波長濾波器陣列例如被安置在對應(yīng)于發(fā)射平面的大表面上。在此，可將“陣列”理 解為濾波器元件的所有有規(guī)律的布置，即柵格狀布置以及條帶狀布置，其中條帶可以垂直 地延伸，可是也可以與垂直方向有大的偏差，只要在第一工作方式中還可以進(jìn)行三維觀察。 此外，除了(在可見范圍內(nèi))透光和不透光的濾波器元件，當(dāng)然也可以等效地使用灰度級濾 波器元件以及偏振濾波器濾波器。此外，還可以規(guī)定，對應(yīng)于發(fā)射平面的大表面在被設(shè)置用于發(fā)射的區(qū)域內(nèi)配備有 干涉全反射的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)例如可以由微粒組成。在此優(yōu)選的是，微粒的干涉能力在發(fā) 射平面的延伸上在兩個邊界值之間是不均勻的，其中邊界值取決于涂層中的微粒密度。另 外，微粒的干涉能力可以在每個被涂覆的區(qū)域內(nèi)基本上是恒定的。在另外一種有利的擴(kuò)展方案中，設(shè)置兩個相互平行相對的窄表面，以用于光耦合 輸入，并且被涂覆的區(qū)域的干涉能力隨著距離XI、X2的不斷增大在與窄表面平行地對準(zhǔn) 的、條帶狀的表面段(Flaechenabschnitten)中逐漸提高、直至一個共同的最大值。相反，在另外一種擴(kuò)展方案中，微粒的干涉能力不但在每個區(qū)域中而且在發(fā)射平 面的延伸上都是基本上均勻的。為此，優(yōu)選地設(shè)置兩個在垂直方向上彼此相對的窄表面，用 于光耦合輸入。在分別包括一或多行或/和列的、互相不重疊并且整體上完全覆蓋波長濾 波器陣列的、波長濾波器陣列的所選出的區(qū)域內(nèi)，由在預(yù)定的波長范圍內(nèi)透光的濾波器元 件所覆蓋的表面區(qū)域與由不透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域的表面面積之比分別依 賴于在平面照明源的發(fā)射平面中的這些表面段中最大可達(dá)到的亮度來規(guī)定，這些表面段在 沿著表面法線方向投影時分別對應(yīng)于波長濾波器陣列的這樣選出的區(qū)域。在這方面，在一定程度上濾波器結(jié)構(gòu)(逐行或/和逐列地)與光導(dǎo)體中的相應(yīng)情 況相匹配當(dāng)用于耦合輸出的微粒的干涉能力恒定時，通常在邊沿上、即在用于光耦合輸入 的窄表面附近由于第二照明源可達(dá)到相對高的亮度，而亮度朝中心下降。為了補(bǔ)償這種亮 度下降，現(xiàn)在就以不透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域而言，由在預(yù)定波長范圍內(nèi)透光 的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域與由不透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域的表面面積 之比在到耦合輸入窄表面的邊沿處選擇得比在第二照明源的中心小。由此功能上重要的 是，由于微粒在光導(dǎo)體的中心相對于邊沿從光導(dǎo)體中放大地耦合輸出光。總之，這種方法正 好補(bǔ)償了光導(dǎo)體在耦合輸入表面附近發(fā)射出特別多的光的特性。由此，第二照明源基本上 作為均勻的光源起作用。所述的不透光的濾波器元件與在預(yù)定的波長范圍內(nèi)透光的濾波器元件之比在到 用于光耦合輸入的窄表面的邊沿處例如可以為7比1。若現(xiàn)在可利用第二照明源、即平面照 明源大致在中間(即在兩個耦合輸入光的窄平面之間)得到的亮度比在邊沿小一些，則在 那里可以例如選擇約10比1作為不透光的濾波器元件與在預(yù)定的波長范圍內(nèi)透光的濾波 器元件之比，這樣在那里由于較大的微粒表面或較大數(shù)量的微粒耦合輸出更多的光，其中這些微粒被設(shè)置在配備有不透光的濾波器元件的表面段上?？傊?，以這種方式，由于第二照 明源大致實現(xiàn)均勻的亮度分布。當(dāng)然，在表面段之間除了上面說明的比例7比1或10比1 之外還可設(shè)置其它比例、例如8比1以及9比1或者非整數(shù)的比例。要說明的是，由于由此對波長濾波器陣列的影響，感覺到的3D印象也會被影響； 這尤其可歸因于以下事實，即視圖的單眼分別可見的選擇以及特別是不同視圖中的圖像信 息的相對份額會直接受上面所述的比例影響。另外在干涉全反射的涂層上可以涂覆上另外一層基本上吸收光的覆蓋層。有利的是，迄今所描述的本發(fā)明裝置的特征還在于，照明設(shè)備配備有用于第一照 明源的控制器以產(chǎn)生就波長濾波器陣列的平面而言的亮度梯度。以此可以補(bǔ)償?shù)诙彰髟?的亮度的不均勻性，由此補(bǔ)償在第二工作方式中所感覺到的2D圖像的亮度的均勻性的不 足。在第一照明源中的亮度梯度也可以用于在3D模式中、即在第一工作方式中的亮度均勻 化。若在圖像顯示設(shè)備之后插入弱散射盤，則代替附加地接通第一照明源，可以僅用 第二照明源來實現(xiàn)均勻的照明。例如在照明設(shè)備中設(shè)置在朝著波長濾波器陣列的一側(cè)具有與波長濾波器陣列平 行的平面防護(hù)玻璃的放電燈作為第一照明源。在此，根據(jù)具有放電燈的第一照明源的構(gòu)造， 也可以可開關(guān)地通過相應(yīng)的控制器來獲得上述的亮度梯度。在防護(hù)玻璃的內(nèi)側(cè)上涂覆具有 熒光材料的涂層。在此有利的是，具有熒光材料的涂層僅被涂覆在這樣的區(qū)域中，這些區(qū)域在沿著 平面法線投影到波長濾波器陣列上時基本上與在預(yù)定波長范圍內(nèi)透光的濾波器元件所覆 蓋的區(qū)域是對準(zhǔn)的。由此保證了所有由熒光材料發(fā)射的光基本上不被不透光的濾波器元件 吸收或阻擋，而是更多地在后側(cè)照亮圖像顯示設(shè)備。在此，若波長濾波器陣列被置于防護(hù)玻璃的外側(cè)，則是有利的。另外可以規(guī)定，在第二工作方式中借助光學(xué)元件將第一照明源的一部分光耦合輸 出并且又耦合輸入第二照明源中，其中這部分是通過波長濾波器陣列中在預(yù)定波長范圍內(nèi) 透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域與由不透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域之比來 確定的。在這一點上，光導(dǎo)體和/或反射元件特別適合用于耦合輸出和輸入。此外，在第一和第二照明源之間可以布置光學(xué)有效的材料、優(yōu)選的是濾板或具有 起棱鏡作用的微觀結(jié)構(gòu)的薄膜，由此第一照明源的、具有比第二照明源的全反射的(臨界) 角更大的入射角的光基本上不到達(dá)第二照明源。另外，這里可應(yīng)用具有幾毫米厚度的濾波 器陣列的濾板來說使光線暈映(Vignettierimg)。濾波器層的厚度的數(shù)量級大約對應(yīng)于透 光的濾波器元件的數(shù)量級，該數(shù)量級可以例如在0. Imm和0. 3mm之間。本發(fā)明裝置的另一種擴(kuò)展方案規(guī)定，設(shè)置多個單獨可控的、向圖像顯示設(shè)備方向 發(fā)射光的光源作為第二照明源，所述光源同時被構(gòu)造為波長濾波器陣列中的不透光的濾波 器元件。在這一點上，作為光源，例如可以設(shè)置發(fā)光的、基本上為平面的聚合物層。本發(fā)明的任務(wù)同樣通過用于顯示場景或物體的圖像的裝置來解決，該裝置具有圖 像顯示設(shè)備，該圖像顯示設(shè)備包括多個半透明的圖像元件，在這些圖像元件上可以顯示場 景或物體的多個透視圖的圖像信息；還具有在觀察者的觀察方向上被布置在圖像顯示設(shè)備 之后的陣列，該陣列包括多個以行和/或列布置的、單獨可控的并且被設(shè)置用于在預(yù)定波長范圍內(nèi)發(fā)光的照明源，其中在第一工作方式中僅由這樣的照明源發(fā)射光，光從這些照明 源通過一部分分別被分配給照明源的圖像顯示設(shè)備的圖像元件到達(dá)觀察者，因此三維地實 現(xiàn)圖像顯示，并且在第二工作方式中附加地至少由另一部分照明源發(fā)射光，在不進(jìn)行特殊 的分配的情況下光從所述另一部分照明源通過圖像顯示設(shè)備的圖像元件到達(dá)觀察者，因此 圖像至少部分地二維地被顯示。在此，作為照明源，可以設(shè)置基本上平面的、發(fā)光的聚合物層。替代地也可以使用 液晶顯示器作為照明源。本發(fā)明的任務(wù)同樣通過根據(jù)權(quán)利要求2的前序部分的裝置來解決，其中作為用于 在第二工作方式中均勻地照明的裝置，在至少一個大表面上設(shè)置可以被接通和關(guān)斷的光耦 合輸出結(jié)構(gòu)。該可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)優(yōu)選的是可轉(zhuǎn)換的散射層，該散射層位于距波 長濾波器陣列微小距離處、優(yōu)選地與其接觸?？赊D(zhuǎn)換的散射層在第一工作方式中被轉(zhuǎn)換為透明的并且在第二工作方式中被轉(zhuǎn) 換為散射的。優(yōu)選的是，在此可轉(zhuǎn)換的散射層在第二工作方式中被轉(zhuǎn)換為整個表面散射。這 對應(yīng)的情況是，在圖像顯示設(shè)備的整個圖像表面上可以顯示二維可見的圖像。本發(fā)明的其它擴(kuò)展方案規(guī)定，在第二工作方式中可轉(zhuǎn)換的散射層只有部分表面被 轉(zhuǎn)換為散射的。在此，該部分表面優(yōu)選地被構(gòu)造為狹窄的和條帶狀，并且可以具有不同的寬 度。同時，在可轉(zhuǎn)換的散射層上這種條帶狀的部分表面中每兩個相鄰的部分表面可以通過 永久透明的條帶狀的部分表面互相隔開，這樣在光導(dǎo)體的不同位置上每(足夠大的)單位 面積的光導(dǎo)體的光耦合輸出程度(Lichtauskopplungsgrad)大小不同。永久透明的條帶狀 的部分表面尤其可以是可轉(zhuǎn)換的散射層的被轉(zhuǎn)換為持續(xù)透明的段，或者是光導(dǎo)體的不配備 有可轉(zhuǎn)換為散射的材料的空白區(qū)域。這樣，各個局部的光耦合輸出程度通過可轉(zhuǎn)換的散射層的條帶狀部分表面的寬度 和局部頻率的改變來確定(目的為均勻亮度的“光耦合輸出程度的幾何匹配”)。由此，例 如當(dāng)在被布置在側(cè)面的光耦合輸入的光源附近的光耦合輸出程度比距其一定距離處的光 耦合輸出程度低時，可以借助第二照明源整體上實現(xiàn)圖像顯示設(shè)備的更均勻的照明。另外還可以在第二工作方式中在不同的位置上將可轉(zhuǎn)換的散射層轉(zhuǎn)換為以不同 強(qiáng)度散射，這樣光導(dǎo)體的光耦合輸出程度在光導(dǎo)體的不同位置同樣是不同大小的。為了在 可轉(zhuǎn)換的散射層的不同地方獲得不同強(qiáng)度散射的位置，成對地施加不同的控制信號。此外，最后提及的“光耦合輸出程度的電匹配”可以與前面描述的幾何匹配相結(jié) 合，以達(dá)到特別均勻的2D照明。另外有利的是，在朝著觀察者一側(cè)的波長濾波器陣列的不透光的濾波器元件漫散 射，例如配備有不光滑的白漆。由此，在朝著濾波器陣列的一側(cè)耦合輸出的光被反向漫散 射，通過這種方式，在第二工作方式中的照明更有效并更亮。替代地，不透光的濾波器元件 也可以配備有反射層。在第二照明源中的光導(dǎo)體此外在其大表面上優(yōu)選地具有平面的和/或結(jié)構(gòu)化的 表面部分。這種結(jié)構(gòu)化可以對相應(yīng)的局部的光耦合輸出程度產(chǎn)生其它影響?？赊D(zhuǎn)換的散射層例如是液晶散射層、特別是具有膽留型液晶向列過渡 (Cholesteric-Nematic-Uebergang)的這種液晶散射層，其在施加合適的電壓時是透明的，而在沒有電壓時將光散射。優(yōu)選地使用Sniaricerche (Italien)公司的“聚合物分散液晶 (PDLC)膜”類型的可轉(zhuǎn)換的散射盤作為可轉(zhuǎn)換的散射層。另外，為了進(jìn)一步改善均勻性以及為了提高亮度，可以在第二工作方式中除了第 二照明源之外還接通第一照明源。當(dāng)在不透光的濾波器元件的表面上的亮度(對應(yīng)于第二 照明源的光)和在透光的濾波器元件的表面上的亮度(對應(yīng)于第一照明源的光)相同時， 對于第二工作方式來說產(chǎn)生(宏觀上)均勻的2D照明。最后提及的擴(kuò)展方案的優(yōu)點是多方面的。特別是用于第二照明源的光導(dǎo)體能夠簡 單進(jìn)行制造，因為不需要昂貴地主要制造用于使光導(dǎo)體表面微觀結(jié)構(gòu)化的注射成型工具。 當(dāng)在可轉(zhuǎn)換的散射層中使用液晶時，會固有地產(chǎn)生微觀的光耦合輸出結(jié)構(gòu)，它在2D模式 (第二工作方式)中以裸眼無法分辨。前面描述的這些用于在第二工作方式中使照明幾何 和/或電均勻化的變形方案還允許針對不同類型和大小的顯示器來優(yōu)化第二照明源。本發(fā) 明的主要優(yōu)點在于，在第一工作方式中，不能識別光導(dǎo)體上干擾視覺的或可見的光耦合輸 出結(jié)構(gòu)或摩爾現(xiàn)象。與現(xiàn)有技術(shù)相比，光導(dǎo)體不必再被布置成與濾波器陣列緊密接觸，這帶 來加工技術(shù)上的優(yōu)點。本發(fā)明的任務(wù)此外由根據(jù)權(quán)利要求2的前序部分的裝置來解決，其中作為用于 在第二工作方式中均勻照明的裝置，在光導(dǎo)體和圖像顯示設(shè)備之間布置可轉(zhuǎn)換的散射盤， 它在第一工作方式中被轉(zhuǎn)換為透明的，而在第二工作方式中被轉(zhuǎn)換為至少部分表面為散射 的，這樣在第二工作方式中通過可轉(zhuǎn)換的散射盤的光的亮度對比被降低。對比度降低用于 使照明在第二工作方式，即在用于二維顯示的工作方式中均勻化。即使在最后提及的本發(fā)明裝置中，在第二工作方式中也可除了第二照明源之外同 樣接通第一照明源。然而，與前面已描述的本發(fā)明的第一擴(kuò)展方案的區(qū)別是，第一照明源 (其光通過透光的濾波器元件以及其它的裝置部件向觀察者發(fā)射)的亮度可以比第二照明 源(其光特別是在不透光的濾波器元件上向觀察者發(fā)射)的亮度高很多。通過這種方式， 在第二工作方式中可以達(dá)到更高的亮度。前面描述的本發(fā)明的擴(kuò)展方案提供了另一優(yōu)點，即在第二工作方式中的圖像亮度 特別高，因為實現(xiàn)了光到光導(dǎo)體中的反饋。當(dāng)在第二工作方式中接通第二和第一照明源時， 出現(xiàn)的亮度對比通過使用被轉(zhuǎn)換為散射的散射盤來補(bǔ)償。特別在這種擴(kuò)展方案中，光導(dǎo)體 有利地不一定必須被微觀結(jié)構(gòu)化，因為其在第二工作方式中的結(jié)構(gòu)通過散射盤而變得在視 覺上不可見。總的來說，為第二工作方式實現(xiàn)了照明光的非常好的均勻化和亮度。另外，本發(fā)明的任務(wù)還由根據(jù)權(quán)利要求38的裝置來解決。因為使用了兩個可以彼此相對移動的波長濾波器陣列，所以當(dāng)濾波器陣列彼此采 用不同的相對位置時，這種擴(kuò)展構(gòu)型也允許在第一和/或第二工作方式中改變圖像亮度。 當(dāng)在第一工作方式中改變時，另外還能夠使分別獲得的“累計的”濾波器陣列與不同數(shù)目的 待顯示的視圖匹配。優(yōu)選的是使用兩個同類型的濾波器陣列，為了避免摩爾效應(yīng)在相互沒有光學(xué)距離 的情況下布置這兩個濾波器陣列。所述濾波器陣列另外還可以被構(gòu)造成完全沒有不透光的 濾波器元件。然而也可以設(shè)置多于兩個的、(總)數(shù)目為W的波長濾波器陣列，其中至少W-I個 波長濾波器陣列分別是可以移動的。
優(yōu)選的是規(guī)定，每個可移動的波長濾波器陣列的移動在由圖像顯示設(shè)備的圖像元 件構(gòu)成的柵格的行方向上進(jìn)行。特別優(yōu)選的是，所規(guī)定的每個可移動的波長濾波器陣列的 移動路徑比位于相應(yīng)波長濾波器陣列上的透光的濾波器元件的水平周期小，如果這種周期 存在的話。每個可移動的波長濾波器陣列的移動通常通過電機(jī)執(zhí)行器、例如壓電定位裝置來 保證。本發(fā)明的任務(wù)另外通過根據(jù)權(quán)利要求2的前序部分的裝置來解決，其中作為用于 在第二工作方式中均勻照明的裝置，在波長濾波器陣列和光導(dǎo)體之間設(shè)置光散射薄膜，它 優(yōu)選地被構(gòu)成漫反射白光或再發(fā)射白光。這種薄膜在其最簡單的形式中是沒有結(jié)構(gòu)的，并且這樣具有均勻的光學(xué)特性，使 得它漫散射入射光。因此，該薄膜不僅可以被實施為薄的，而且可以被實施為在力學(xué)上非常 有彈性，并且此外可以廉價地制造。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中因此規(guī)定，為了轉(zhuǎn)換 到第一工作方式，將薄膜從波長濾波器和光導(dǎo)體之間去除。這可以手動地進(jìn)行，可是優(yōu)選的 是借助卷起和展直機(jī)構(gòu)來進(jìn)行。在第二工作方式中可獲得的亮度因此與傳統(tǒng)的2D屏幕的亮度相同，可以為節(jié)省 能量而舍棄通過第一照明源的附加的照明。在第二工作方式中的照明是均勻的，不出現(xiàn)摩 爾條紋。然而當(dāng)薄膜例如具有不等于零的透射比時，也可以附加地接通第一照明源，由此 可以提高圖像亮度。在本發(fā)明的另一種擴(kuò)展方案中，薄膜被構(gòu)造為電泳組件。它在第一工作方式中是 透光的，而在第二工作方式中光漫散射。第二和第一工作方式之間的轉(zhuǎn)換通過影響電泳特 性來進(jìn)行。這種實施方案的主要優(yōu)點在于，可以舍棄機(jī)械地去除或插入薄膜。波長濾波器陣列也可以被構(gòu)造為電泳組件。在這種情況下，配備有用于控制不透 光的濾波器元件的控制器。這些不透光的濾波器元件在第一工作方式中被轉(zhuǎn)換為吸收光并 且在第二工作方式中被轉(zhuǎn)換為反射光，即光被漫反射或再發(fā)射。最后，本發(fā)明的任務(wù)還通過用于顯示場景或物體的圖像的裝置來解決，該裝置具 有圖像顯示設(shè)備，該圖像顯示設(shè)備由多個透光的、被布置在由行和/或列構(gòu)成的柵格中的 圖像元件組成，在這些圖像元件上可以顯示場景或物體的多個透視圖中的圖像信息；該裝 置還具有在觀察者的觀察方向上被布置在圖像顯示設(shè)備之后的、平面的、可控的波長濾波 器陣列，該波長濾波器陣列由許多被布置在行和/或列中的濾波器元件組成，這些濾波器 元件中的一部分在預(yù)定的波長范圍內(nèi)是透光的；該裝置還具有在觀察方向上被布置在波長 濾波器陣列之后的照明源，其優(yōu)選的是平面照明源，其中在第一工作方式中，濾波器元件中 其余部分被控制成不透光，光從照明源出發(fā)通過透光的濾波器元件中的至少一部分并且隨 后通過圖像顯示設(shè)備的所分配的部分圖像元件到達(dá)觀察者，這樣場景或物體對觀察者來說 三維可見，其中波長濾波器陣列被構(gòu)造為電泳組件，并且在第二工作方式中，濾波器元件中 的其余部分被控制為透光的，這樣場景或物體對于觀察者來說二維可見。在這種裝置中，可以完全舍棄在第二工作方式中的附加的第二照明源，因此不需 要例如光導(dǎo)體的部件和其照明。由此改善在第一工作方式中的顯示質(zhì)量。另外可能有利的是，在迄今描述的本發(fā)明裝置的每個實施方案中分別在用于至少部分地三維顯示的第一工作方式中，觀察者的每個眼睛主要、但不是僅僅看見場景或物體 的多個透視圖的所顯示圖像信息的確定選擇，由此在觀察者處產(chǎn)生空間感。例如在本申請 人的DE20121318U以及在WO 01/56265中描述了在這些前提下產(chǎn)生空間感的例子。在此，所描述的這些實施方案都可以被這樣設(shè)計，使得在圖像顯示設(shè)備中僅在一 部分上三維地顯示圖像，而在剩余部分上二維地顯示其它圖像，或相反，即分別在不同的工 作模式中控制不同的部分表面。自然，在各個第二工作方式中只應(yīng)顯示一個二維圖像、而不是由多個視圖組合而 成的圖像，這通過對圖像顯示設(shè)備的合適的控制能夠很容易實現(xiàn)。附圖簡述以下借助附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明，其中大多數(shù)圖都不是按比例的，并且其中

圖1示出了本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案的普遍原理概略圖，圖2示出了在本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案中應(yīng)用的示例性波長濾波器陣列(部分 示圖)，圖3示出了用于在圖像顯示設(shè)備上顯示不同(此處為9)視圖的圖像信息的圖像 組合規(guī)則(部分示圖)，圖4示出了基于根據(jù)圖2和圖3的情況的單眼視野例子，圖5示出了在本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案中應(yīng)用的另一個示例性波長濾波器陣 列(部分示圖)，圖6示出了用于在圖像顯示設(shè)備上顯示不同(此處為8)視圖的圖像信息的另一 圖像組合規(guī)則(部分示圖)，圖7示出了基于根據(jù)圖5和圖6的情況的單眼視野例子，圖8示出了用于均勻地照明圖像顯示設(shè)備的第一和第二照明源的共同作用的示 意圖，圖9示出了在本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案中應(yīng)用的另一個示例性波長濾波器陣 列(部分示圖)，圖10示出了用于在圖像顯示設(shè)備上顯示不同(此處為11)視圖的圖像信息的另 一圖像組合規(guī)則(部分示圖)，圖11示出了基于根據(jù)圖9和圖10的情況的單眼視野例子，圖12示出了在本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案中應(yīng)用的另一示例性波長濾波器陣列 (部分示圖)，圖13示出了用于在圖像顯示設(shè)備上顯示不同(此處為9)視圖的圖像信息的另一 圖像組合規(guī)則(部分示圖)，圖14示出了基于根據(jù)圖12和圖13的情況的單眼視野例子，圖15示出了本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案的一種特殊形式，其中第一照明源的、具 有比第二照明源的全反射的角更大的入射角的光基本上不會到達(dá)第二照明源，圖16示出了在本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案中應(yīng)用的另一示例性波長濾波器陣列 (部分示圖)，圖17示出了在本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案中應(yīng)用的另一示例性波長濾波器陣列 (部分示圖)，
圖18a示出了本發(fā)明裝置的第二擴(kuò)展方案的原理概略圖，圖18b示出了可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)的可能結(jié)構(gòu)的原理概略圖，圖18c示出了可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)的另一可能結(jié)構(gòu)的原理概略圖，圖19示出了本發(fā)明裝置的第二擴(kuò)展方案的第一工作方式的原理概略圖，圖20示出了本發(fā)明裝置的第二擴(kuò)展方案的第二工作方式的原理概略圖，圖20a示出了本發(fā)明裝置的第二擴(kuò)展方案的第二工作方式的另一原理概略圖，圖21示出了可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)的特殊擴(kuò)展方案的原理概略圖，該 光耦合輸出結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)使每單位面積的光導(dǎo)體的光耦合輸出程度在光導(dǎo)體的不同位置上大 小不同，圖22示出了可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)的另一種特殊擴(kuò)展方案的原理概略 圖，該光耦合輸出結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)使每單位面積的光導(dǎo)體的光耦合輸出程度在光導(dǎo)體的不同位置 上大小不同，圖23示出了本發(fā)明裝置的第三擴(kuò)展方案的原理概略圖，圖M示出了本發(fā)明裝置的第四擴(kuò)展方案的原理概略圖，在此示出的是在第一工 作方式中，圖25示出了本發(fā)明裝置的第四擴(kuò)展方案的原理概略圖，在此示出的是在第二工 作方式中，圖沈示出了在本發(fā)明裝置的第三擴(kuò)展方案中應(yīng)用的示例性濾波器陣列，圖27示出了在本發(fā)明裝置的第三擴(kuò)展方案中在第一工作方式中使用的兩個濾波 器陣列彼此的相對位置，圖觀示出了波長濾波器陣列的一種特別的擴(kuò)展方案，圖四示出了波長濾波器陣列的另一種特別的擴(kuò)展方案，圖30示出了電泳式波長濾波器陣列，圖31示出了可關(guān)斷的電泳式波長濾波器陣列，圖32示出了電泳式光散射薄膜，以及圖33示出了可機(jī)械地卷起和展直的光散射薄膜。附圖詳述圖1示出了本發(fā)明裝置的第一擴(kuò)展方案的普遍原理概略圖，其中該裝置具有由許 多圖像元件構(gòu)成的圖像顯示設(shè)備1，在觀察者7的觀察方向上在圖像顯示設(shè)備1的后方布置 有具有濾波器元件的波長濾波器陣列3，這些濾波器元件中的一部分是透光的，其余部分是 不透光的。在第一工作方式中，光從布置在波長濾波器陣列3后面的第一照明源2通過波 長濾波器陣列3中的至少一部分透光的濾波器元件并且隨后通過圖像顯示設(shè)備1的被分配 的部分圖像元件到達(dá)觀察者7，這樣場景或物體對觀察者7來說是三維可見的。在第二工作 方式中，具有布置在波長濾波器陣列3和圖像顯示設(shè)備1之間的、基本上與波長濾波器陣列 3平行的發(fā)射平面的第二照明源4的光附加地從該發(fā)射平面出發(fā)通過圖像顯示設(shè)備1的圖 像元件、然而不通過波長濾波器陣列3的濾波器元件到達(dá)觀察者7，這樣場景或物體對觀察 者7來說至少部分地為二維可見。在此，只規(guī)定第二照明源4的發(fā)射平面中的這樣的區(qū)域 用于發(fā)射光，這些區(qū)域在沿著平面法線投影到波長濾波器陣列3上時基本上與由不透光的 濾波器元件所覆蓋的區(qū)域?qū)?zhǔn)。
波長濾波器陣列3例如可以具有幾十微米至幾毫米的厚度；在圖1中只是為了清 楚起見而描繪得厚一些。為了 2D顯示，在第二工作方式中接通補(bǔ)償?shù)墓庠础⒓吹诙彰髟?，其基本上在對 應(yīng)于波長濾波器陣列3上利用不透光的濾波器元件覆蓋的區(qū)域的位置上發(fā)射光。有利的是這樣構(gòu)造該裝置，使得設(shè)置被構(gòu)造為板狀光導(dǎo)體的平面照明源作為第二 照明源4，其中該光導(dǎo)體被構(gòu)造成具有兩個彼此相對的大表面和環(huán)繞的窄表面，并且背對圖 像顯示設(shè)備1的大表面對應(yīng)于發(fā)射表面，并且光導(dǎo)體由一個或多個被布置在側(cè)面的光源5 提供光，這些光源5可以配備有附加的反射器6。在此，光通過一個或多個窄表面耦合輸入 至光導(dǎo)體中，在那里在大表面上部分地由于全反射而來回反射，并且部分地在對應(yīng)于發(fā)射 平面的大表面中耦合輸出。這里，波長濾波器陣列3被設(shè)置在光導(dǎo)體的對應(yīng)于發(fā)射平面的大表面上。此外還規(guī)定，對應(yīng)于發(fā)射平面的大表面在被規(guī)定用于發(fā)射的區(qū)域內(nèi)配備有干涉全 反射的、由微粒構(gòu)成的涂層。微粒的干涉能力不僅在每個區(qū)域內(nèi)而且在發(fā)射平面的延伸上 基本上是一致的。如已經(jīng)提及的那樣，微粒優(yōu)選地被設(shè)置在濾波器陣列的不透光的區(qū)域上 以及同時也設(shè)置在所述的大表面上。光導(dǎo)體的直接與干涉微粒接觸的大表面被視為發(fā)射平面，因為在此在光導(dǎo)體中發(fā) 生光傳播方向的相應(yīng)干涉，以便實現(xiàn)(在光導(dǎo)體的另一大表面上的)最終的光耦合輸出。另外，光導(dǎo)體的兩個平行相對的窄表面被規(guī)定用于光耦合輸入，如在圖1中通過 兩個光源5所示的那樣。波長濾波器陣列3例如可以具有如在DE 20121318. 4U中所描述的結(jié)構(gòu)之一。此 外優(yōu)選的是，使用在所述文獻(xiàn)中所介紹的用于相應(yīng)濾波器陣列的圖像組合。以下參照圖2至圖4來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的特別有利的擴(kuò)展方案。在該例子中， 在所選出的波長濾波器陣列3的、分別包括一行或多行的、互相不重疊并且整體上完全覆 蓋波長濾波器陣列3的區(qū)域內(nèi)，由在預(yù)定波長范圍內(nèi)透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域 與由不透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域的表面面積之比分別依賴于平面照明源的發(fā) 射平面中的那些表面段中最大可實現(xiàn)的亮度來預(yù)定，這些表面段當(dāng)沿著表面法線投影時分 別對應(yīng)于這樣選出的波長濾波器陣列的區(qū)域。為了更好的理解，在此應(yīng)說明的是，如上文進(jìn) 一步指出的那樣，參與光耦合輸出的干涉微粒直接被設(shè)置在不透光的濾波器元件上。因此， 在圖2中用黑色示出的表面區(qū)域在照明時對于裸眼來說不一定實際是黑色的，而是干涉微 粒的顏色，其優(yōu)選的是白色。參照圖2，例如在濾波器陣列3的第一個五行中，實現(xiàn)7個不透光的濾波器元件比 1個透明的、即在確定的波長范圍(在此VIS范圍)內(nèi)透光的濾波器元件的比例，其中濾波 器陣列3在此沒有按比例地并且被放大很多地示出。假設(shè)用于光耦合輸入的光導(dǎo)體的窄側(cè) 面是水平的，并且(在圖示平面中)位于濾波器平面的上方和下方，則大部分的光首先在光 導(dǎo)體的上邊沿和下邊沿上耦合輸出，并且例如與濾波器平面的中心并且由此也與光導(dǎo)體的 中心相比，在那里可以達(dá)到從光導(dǎo)體耦合輸出的光的相對高的亮度。為了補(bǔ)償這種從邊沿到中心的亮度下降，現(xiàn)在就利用不透光的濾波器元件覆蓋的 表面區(qū)域而言，由在預(yù)定波長范圍內(nèi)不透光的濾波器元件所覆蓋的表面區(qū)域與由透光的濾 波器元件所覆蓋的表面區(qū)域的表面面積之比在到耦合輸入窄表面的邊沿處比在第二照明源4的中心選擇得更小，如在圖2中所示的那樣。由此功能重要的是，由于較大的干涉微粒 區(qū)域，與在邊沿處相比，光在中心從光導(dǎo)體中被放大地耦合輸出。整體上，這種情況正好補(bǔ) 償了光導(dǎo)體在耦合輸入表面附近發(fā)射特別多的光的特性。通過這種方式，第二照明源作為 均勻光源起作用。在根據(jù)圖2的例子中，在光導(dǎo)體的中心并且由此在濾波器陣列3的中心，所述的不 透光的濾波器元件與在預(yù)定波長范圍內(nèi)透光的濾波器元件的比例為10比1，因此在那里由 于更大的微粒表面或更大數(shù)目的微粒而耦合輸出更多的光，因此由于第二照明源在整體上 實現(xiàn)了大致均勻的亮度分布，其中所述微粒被布置在配備有不透光的濾波器元件的表面段 上。自然，在面積段之間除了以上詳細(xì)說明的7比1或10比1的比例之外也可以規(guī)定8比 1禾口 9比1的其它比例。圖3示出了來自多個視圖的圖像信息的示例性圖像組合。該圖像組合考慮到由 于波長濾波器陣列的結(jié)構(gòu)，所以必須改變圖像信息的布置。每一方塊對應(yīng)于圖像顯示設(shè)備 1的一個像點；列R、G、B例如代表被構(gòu)造為IXD的圖像顯示設(shè)備1的紅色、綠色和藍(lán)色的子 像素。方塊中的數(shù)字代表相應(yīng)位置上的圖像信息所源于的視圖。該圖不是按比例的，并且 被放大了很多。在圖3中在上方的行中使用了 8個視圖，而繼續(xù)往下使用了 9個視圖。粗體標(biāo)出 的兩行對應(yīng)于過渡行，它們在一定程度上保證從8個視圖到9個視圖的過渡。圖4示出在考慮了描述圖2和圖3時所示出的情況時觀察位置的單眼視野例子。 當(dāng)然，該視野例子只是示出了一部分，更具體地說是在圖2中以8標(biāo)識的波長濾波器陣列3 的行。因此很容易理解，由于如前面所構(gòu)造的那樣的波長濾波器陣列3，感覺到的3D印 象也會被影響；這尤其可歸因于，單眼分別可見的視圖的選擇以及特別是來自不同視圖的 圖像信息的相對成分直接受所述的波長濾波器陣列3上的區(qū)域的比例影響。此外，為了達(dá)到不透光的濾波器元件的極好的遮光度，在干涉全反射的涂層上涂
覆另一層基本上吸收光的覆蓋層。為了說明利用具有不透光的濾波器元件的區(qū)域與具有在確定波長范圍內(nèi)透光的 濾波器元件的區(qū)域的比例變化的、擴(kuò)展方案的其它例子，以下參考圖5至圖8。圖5也是不按比例的并且被放大了很多，其示出了另一種波長濾波器陣列結(jié)構(gòu)， 對于該結(jié)構(gòu)來說，不透光與透光的濾波器元件的比例以及因此用于從光導(dǎo)體耦合輸出光的 干涉微粒的成分從上邊沿和下邊沿向共同的中心增加。由此也實現(xiàn)了上面描述的有利的效 果，即由于在光導(dǎo)體中心的提高的耦合輸出率，基本上實現(xiàn)了從光導(dǎo)體均勻地發(fā)射光。如 針對圖2的論證一樣，黑色示出的濾波器元件原則上具有朝著光導(dǎo)體一側(cè)的干涉微粒的顏 色，優(yōu)選為白色。然而，若它們沒有從第二照明源(在此是光導(dǎo)體)接收光，則事實上它們 看起來是黑色的或基本上不發(fā)射光，如在圖5中所示。這對于第一工作方式、即3D模式來 說是有意義的。在圖6中可以看出示例的適合于根據(jù)圖5的濾波器陣列的圖像組合，其在3D模式 (第一工作方式)中產(chǎn)生空間感。在這里，列R、G、B也代表紅色、綠色和藍(lán)色的色彩子像素 列。因此，在圖7中所示的示例的單眼視野是可能的。在相應(yīng)位置的觀察者的眼睛看到的 主要是視圖2，可是也有較小部分是視圖1和3。若觀察者的另一只眼睛例如看到(在圖中未一同示出的)視圖5以及少許的4和6的混合，則該觀察者感覺到立體圖像。由此也可 以再次看出，影響濾波器陣列3的結(jié)構(gòu)的、不透光與透光的濾波器元件(以及因此具有干涉 微粒與沒有干涉微粒的區(qū)域的面積比)的比例對感覺到的3D圖像具有直接并且不可分割 的影響。現(xiàn)在例如為了轉(zhuǎn)換到第二工作方式、即2D模式，除了第一照明源2之外還接通第 二照明源4。在這里選出的例子中，因此接通燈5，燈5的光被耦合輸入光導(dǎo)體中。由于前 面所描述的受影響的光導(dǎo)體的光耦合輸出，現(xiàn)在從光導(dǎo)體中發(fā)射出基本上均勻的光。第二 平面照明源4、即光導(dǎo)體的相應(yīng)大表面上的未配備有干涉微粒的表面對應(yīng)于在確定波長范 圍內(nèi)透光的濾波器元件所處的表面。在此該濾波器元件例如是在圖5中用白色表示的、對 于整個可見光譜來說基本上透光的、即透明的濾波器元件。在第二工作方式中第一照明源 2的光仍然可以透過這些濾波器元件，這樣第一照明源2的光和第二照明源4的光在該第 二工作方式中基本上均勻地相互補(bǔ)充。在此，實際上在由第一和第二照明源2、4對圖像顯 示設(shè)備1的總照明中實現(xiàn)了非常小的對比度。所述的對比度幾乎為0。這在圖8中以此表 示，即在所觀察的表面上分別繪出了源于兩個照明源2、4的光的邊界。白色表示的表面應(yīng) 代表光發(fā)射。相應(yīng)的，圖8示出了用于均勻照明圖像顯示設(shè)備1的第一和第二照明源2、4的共 同作用的示意圖。換句話說與波長濾波器陣列3互相作用的第一照明源2對應(yīng)于圖像顯 示設(shè)備1的3D照明，而第二照明源4在一定程度上具有2D附加照明的功能，因為為了 2D 模式除了 3D照明、即第一照明源2之外還接通該第二照明源4。當(dāng)然，對于第二工作方式來說，圖像顯示設(shè)備1上的圖像內(nèi)容也應(yīng)該是二維的。這 種2D圖像內(nèi)容然后以慣常的方式被二維地感知。有利的是，照明設(shè)備配備有控制器，用于控制第一照明源2以便產(chǎn)生相對于波長 濾波器陣列3的平面的亮度梯度。因此必要時還可補(bǔ)償存在的第二照明源4的亮度的不均 勻性，由此，在第二工作方式中所感覺到2D圖像亮度的均勻性方面的不充分性被補(bǔ)償。在 第一照明源2中的亮度梯度也可以用于在3D模式、即第一工作方式中的亮度均勻化。在該例子中，在照明設(shè)備中作為第一照明源2設(shè)置了在朝著波長濾波器陣列3的 一側(cè)具有與波長濾波器陣列3平行的平面防護(hù)玻璃的放電燈。視具有放電燈的第一照明源 2的構(gòu)造而定，由此可以通過合適的控制器選擇性地接通所述的亮度梯度。在防護(hù)玻璃的內(nèi) 側(cè)涂覆具有熒光材料的涂層。在此有利的是，只在這樣的區(qū)域中涂覆具有熒光材料的涂層，這些區(qū)域在沿著平 面法線投影到波長濾波器陣列3上時基本上與由在預(yù)定波長范圍內(nèi)透光的濾波器元件所 覆蓋的區(qū)域?qū)?zhǔn)。由此保證了所有由熒光材料發(fā)射的光基本上不被不透光的濾波器元件吸 收，而是更多地照亮圖像顯示設(shè)備1的背面。在此有利的是，波長濾波器陣列3被設(shè)置在防 護(hù)玻璃的外側(cè)。其它有利的擴(kuò)展方案在圖9至圖11或圖12至圖14中說明，其中在套用的意義上 對圖5至圖7的描述在這里同樣適用，因此在這里不再重復(fù)。然而作為上面提到的這些濾 波器陣列實施方案的特殊之處還要說明的是，在此從一行到另一行寬度變化，或在濾波器 元件分別同樣大的情況下在確定的波長范圍內(nèi)透光的濾波器元件的數(shù)目是變化的。因此， 一方面3D印象、另一方面光耦合輸出也由于波長濾波器陣列3的結(jié)構(gòu)變化以及因此干涉微粒的布置而受到影響。這種擴(kuò)展方案尤其還允許濾波器陣列3和圖像顯示設(shè)備1之間的距 離變大，由此就不需要強(qiáng)制使用薄的光導(dǎo)體。以下將概略地敘述通?？梢匀绾问篂V波器陣列3和照明設(shè)備1之間的距離變大。 在圖像由8個視圖(8通道顯示)組成的情況下，條件D = m(BE/8A)適用于波長濾波器陣 列3和圖像顯示設(shè)備1之間的距離D，其中B是波長濾波器陣列1的周期，E是觀察者距離， A是觀察者7的平均瞳距以及m是自然數(shù)。周期B對應(yīng)于透光和不透光的濾波器元件的序 列重復(fù)的距離，或者一行中兩個透光濾波器元件的表面中心之間的距離。借助對應(yīng)于兩個 相鄰濾波器元件的表面中心之間的距離的子像素周期C，可以在m= 1時根據(jù)等式B = SAC/ (A-C)計算出周期B的值。為了計算D，為E選擇一個起始值，它比所希望的觀察空間的上 限大得多，這樣保證了足夠大的距離D。若已經(jīng)以這種方式計算出D的值，并且C和A是已 知的，則可以通過在等式^1 = D(A-HICVOiiC)以及等式Bm = 8AC/(A_mC)中代入m的不同值 來分別計算觀察者距離和所屬的周期Bm，然后可以這樣實現(xiàn)觀察者距離^11和所屬的周 期Bm，使得它們沿著濾波器陣列3中的一行是恒定的。在此，自然數(shù)m必須比1大，并且在 本例中不允許是8的偶數(shù)倍。這些周期Bm中的每一個都對應(yīng)于一個觀察距離^11，該觀察距 離基部上比初始距離B更靠近圖像顯示設(shè)備1。在此對于所有行來說周期Bm不必都相同， 而是濾波器陣列3可以包括多個周期，并且有多個觀察平面可供觀察者7使用。在波長濾 波器陣列3和圖像顯示設(shè)備1之間的距離D= 12. 33mm(足以安置第二照明源4)并且瞳距 為65mm時，在38. 8mm和87. 8mm之間的深度范圍內(nèi)以0. Imm的子像素周期產(chǎn)生11個觀察 平面，在這些觀察平面上觀察者7可以看到極好的三維圖像。而針對m= 1計算出來的初 始距離E為8m。在迄今描述的實施例的改進(jìn)方案中，在第一照明源2和第二照明源4之間布置光 學(xué)有效的材料，優(yōu)選為濾板，由此入射角比第二照明源4的全反射角大的、第一照明源2的 光基本上不到達(dá)第二照明源4。該事實在圖15中被示意性地示出。在此，濾板實際上對應(yīng) 于波長濾波器陣列3，其中該波長濾波器陣列的厚度為幾毫米(例如Imm)。由此以前述方 式實現(xiàn)了光線的暈映入射角比第二照明源4的全反射角大的、第一照明源2的光基本上不 到達(dá)第二照明源4、即光導(dǎo)體。濾板或構(gòu)成其的波長濾波器陣列3的厚度的數(shù)量級大致對應(yīng) 于濾波器陣列3上的透光濾波器元件的尺寸。如在圖15中所示的那樣，通過所述的暈映防止來自第一照明源2的、入射角比 第二照明源4的全反射的臨界角大的光線進(jìn)入第二照明源4。若對于所使用的構(gòu)成第 二照明源4的光導(dǎo)體來說全反射的臨界角例如為41°，則在圖15中以虛線示出的、角 度g’>41°的光線11由于所述的暈映而不能進(jìn)入光導(dǎo)體。與此相反，以實線示出的光 線9、10完全地進(jìn)入光導(dǎo)體。特別是例如光線10以角度g進(jìn)入光導(dǎo)體或者射在光導(dǎo)體朝 著圖像顯示設(shè)備1的大表面上，該角度比全反射的臨界角(在此例如為41° )小。阻止 源于第一照明源2的、大于全反射臨界角的光線進(jìn)入光導(dǎo)體的優(yōu)點尤其在于，避免了干涉 反射并且由此進(jìn)一步改善了在第二工作方式OD)中的對比度。這涉及自動對比度降低 (autokontrastreduzierung) 0圖16和圖17另外還示意性地并且不按比例地示出了濾波器陣列的其它可設(shè)想的 實施形式，其中光導(dǎo)體的光耦合輸出的影響(因為干涉微粒位于不透光的濾波器元件上) 又和預(yù)定的光傳播方向受濾波器陣列結(jié)構(gòu)的影響在功能上重要地相關(guān)聯(lián)。在前面提及的根據(jù)圖16和圖17的例子中，各行的在確定波長范圍內(nèi)透光的(在此透明的)濾波器元件的 寬度或其數(shù)目(若這些濾波器元件總是大致相同大小)也發(fā)生變化。在上邊沿和下邊沿， 所得到的透明的濾波器區(qū)域較窄，而向中心方向增加到一個共同的最大值。在這里描述的 裝置的工作方式的意義上，由此可以避免提供第一照明源2的合適的亮度梯度的必要性， 因為源于第一照明源2的并且通過波長濾波器陣列3的光線的均勻性就光線在波長濾波器 陣列3朝著圖像顯示設(shè)備1一側(cè)的可測量的亮度而言通過透明濾波器段的變化的事實而基 本上被保證了。在使用根據(jù)圖16和圖17的濾波器陣列3時，對于圖像顯示設(shè)備1來說有利的是考 慮這樣的圖像組合結(jié)構(gòu)，其圖像元件的各行或從一組行到下一組行分別體現(xiàn)視圖的不同周 期。因此例如在第一行中8個水平相鄰的圖像元件以這種順序顯示視圖1-8的圖像信息， 即1至8的周期一直(直到屏幕邊沿)重復(fù)。下一行或下一組(例如幻行還可以在視圖 丄至8的每4個周期之間還顯示視圖1至9的圖像信息的單獨周期等等。除了在此示出的波長濾波器陣列和圖像組合之外，還可以使用這樣的圖像組合， 其中完整的行或列分別以單個視圖的圖像信息來控制。于是，相應(yīng)的行或列以透光的濾波 器元件來覆蓋。以這種方式，可以提高在第一工作方式中的亮度。重要的是，基于波長濾波器陣列3上的濾波器元件，在那里顯示的圖像信息的光 傳播方向總是這樣來預(yù)定，使得對于觀察者來說產(chǎn)生空間感。剛才描述的擴(kuò)展方案提供特別的優(yōu)點，即在2D模式中能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示設(shè)備1的 幾乎均勻的照明，其對比度接近零。此外根據(jù)本發(fā)明，這些擴(kuò)展方案允許在3D模式中同時 為多個觀察者產(chǎn)生不借助輔助工具的3D印象。圖18a示出了本發(fā)明裝置的第二擴(kuò)展方案的原理示意圖，該裝置具有圖像顯示設(shè) 備1、第一照明源2、波長濾波器陣列3、第二照明源4以及光耦合輸出結(jié)構(gòu)13。第二照明源 4被構(gòu)造為具有兩個彼此相對的大表面12的板狀光導(dǎo)體。多個被布置在側(cè)面的光源5為光 導(dǎo)體提供光。根據(jù)本發(fā)明，光耦合輸出結(jié)構(gòu)13可以被設(shè)置在大表面之一 12上或者兩個大 表面上，在這里它被設(shè)置在背對著觀察者的大表面12上。在圖18a中另外還示出了反射器6，它用于更好地利用從光源5中發(fā)射出的光。在 此，可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)13優(yōu)選的是一個可轉(zhuǎn)換的散射層。如大致在圖18b中 所示，該散射層可以包括被涂覆在被構(gòu)造為板狀光導(dǎo)體的第二照明源4上的ITO層17和 緊接著的液晶層16、另一個ITO層15以及覆蓋層14、例如PET薄膜或由光學(xué)塑料構(gòu)成的 薄膜。與此相對，如在圖18c中所示，也可以插入另一個由光學(xué)塑料構(gòu)成的襯底層18，其折 射率比光導(dǎo)體的折射率大。與PET不同，光學(xué)塑料沒有體積散射或體積吸收，并且沒有光 學(xué)雙折射。在所描述的情況中，部件14至18的層狀結(jié)構(gòu)對應(yīng)于整個可轉(zhuǎn)換的散射盤，該 散射盤例如可以層疊在光導(dǎo)體上。作為可轉(zhuǎn)換的散射層或光耦合輸出結(jié)構(gòu)13，可以使用 Sniaricerche (意大利)公司的“聚合物分散液晶(PDLC)薄膜”類型的薄的、可轉(zhuǎn)換的散射 盤(優(yōu)選地大約0.5mm厚)。由于這種措施，本發(fā)明裝置可以簡單地借助商業(yè)上通用的組件 來實現(xiàn)。此外，有利的是，波長濾波器陣列3的在操作觀察者一側(cè)的不透光的濾波器元件 漫散射，例如配備有不光滑的白漆。由此，在朝著濾波器陣列3 —側(cè)耦合輸出的光被反向漫 散射。
圖19示出了本發(fā)明裝置的第二擴(kuò)展方案的第一工作方式的原理概略圖。被實施 為可轉(zhuǎn)換的散射層的光耦合輸出結(jié)構(gòu)13在第一工作方式中被轉(zhuǎn)換為透明的。由此，源于第 一照明源2的光通過濾波器陣列3的透光濾波器元件中的至少一部分并且接著通過圖像顯 示設(shè)備1的圖像元件中所分配的部分到達(dá)觀察者，因此對于觀察者來說場景或物體是三維 可見的。在觀察者處產(chǎn)生空間感在上面引用的本申請人的WO 01/56265中描述過，在此不 需要繼續(xù)闡述。與此相對，圖20示出了第二工作方式的原理概略圖。這里被實施為可轉(zhuǎn)換的散射 層的光耦合輸出結(jié)構(gòu)13被轉(zhuǎn)換為至少部分表面散射、優(yōu)選的是整個表面散射。整個表面散 射對應(yīng)于這種情況，即在圖像顯示設(shè)備1的整個圖像表面上可以顯示二維可見的圖像。由 于在這種工作方式中可轉(zhuǎn)換的散射層作為光耦合輸出結(jié)構(gòu)13起作用，所以可以為二維顯 示實現(xiàn)圖像顯示設(shè)備1的最大限度的均勻照明。與圖2中所示的不同，被實施為可轉(zhuǎn)換的 散射層的光耦合輸出結(jié)構(gòu)13也可以布置在被實施為光導(dǎo)體的第二照明源4的朝著圖像顯 示設(shè)備1的、并且由此也朝著觀察者的大表面12上，或者甚至布置在光導(dǎo)體的兩個大表面 12上。在第一種情況中，在第二工作方式中亮度分布的均勻性特別好，并且由于光反饋到光 導(dǎo)體中，圖像亮度也同樣更好。優(yōu)選的是，在第二工作方式中除了第二照明源4之外還接通第一照明源2，以便實 現(xiàn)圖像顯示設(shè)備1的盡可能無對比度(K = 0)的照明。在此原則上第一照明源2的光與第 二照明源4的光相互補(bǔ)充，以便在亮度方面最大限度地實現(xiàn)均勻的照明光。這在圖20a中 示意性地示出。在圖21中示出了可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)13的一種特別的擴(kuò)展方案的原 理概略圖，該光耦合輸出結(jié)構(gòu)13負(fù)責(zé)使被實施為光導(dǎo)體19的第二照明源4的每足夠大單 位面積的光耦合輸出程度在光導(dǎo)體19的不同位置上大小不同。這里“1北”是指被實施為 可轉(zhuǎn)換的散射層的光耦合輸出結(jié)構(gòu)13的示意圖，其中相對于較淺的區(qū)域，較深的區(qū)域具有 更大的光耦合輸出程度。在第二工作方式中，在此可轉(zhuǎn)換的散射層的條帶狀部分表面20被轉(zhuǎn)換為散射，其 中這種條帶狀部分表面20中每兩個相鄰的條帶狀部分表面通過可轉(zhuǎn)換的散射層上永久透 明的條帶狀部分表面21互相分隔，因此每單位面積的光導(dǎo)體19的光耦合輸出程度在光導(dǎo) 體19的不同位置上大小不同。在此通過可轉(zhuǎn)換的散射層的條帶狀部分表面20的寬度和局 部頻率的局部變化來確定相應(yīng)的局部光耦合輸出程度(目的為均勻亮度的“光耦合輸出程 度的幾何匹配”)。據(jù)此又可以借助第二照明源實現(xiàn)整體上更均勻的照明，例如當(dāng)在被布置 在光耦合輸入側(cè)面的光源5附近的光耦合輸出程度比距其一定距離的光耦合輸出程度低 時。圖22示出了可接通和關(guān)斷的光耦合輸出結(jié)構(gòu)13的另一種特別的擴(kuò)展方案的原理 概略圖，該光耦合輸出結(jié)構(gòu)13同樣負(fù)責(zé)使每單位面積的光導(dǎo)體19的光耦合輸出程度在光 導(dǎo)體的不同位置或地方大小不同。在此，“13c”是指可轉(zhuǎn)換的散射層的示意圖，其中相對于 較淺的區(qū)域，較深的區(qū)域具有更大的光耦合輸出程度。在此情況下，現(xiàn)在在第二工作方式中 可轉(zhuǎn)換的散射層在不同位置上被轉(zhuǎn)換為以不同強(qiáng)度散射，這樣光導(dǎo)體19的光耦合輸出程 度在光導(dǎo)體19的不同位置上同樣是不同大小的。為了在可轉(zhuǎn)換的散射層的不同位置上實 現(xiàn)不同強(qiáng)度散射的位置，成對不同的控制電壓被施加在散射層的條帶狀部分表面20上，這些條帶狀部分表面優(yōu)選的是互相電隔離。不同的控制電壓可以通過不同的電極對來施加。 自然，為了同時施加不同電壓，設(shè)置了相應(yīng)的電控制設(shè)備(在圖中未被示出)。其中部分表 面20的不同影線或紋理對應(yīng)于不同的散射強(qiáng)度。最后提及的“光耦合輸出程度的電匹配”此外可以與前面描述的幾何匹配相結(jié)合， 以實現(xiàn)特別均勻的2D照明。在圖23中示出了本發(fā)明裝置的第三擴(kuò)展方案的原理概略圖。這里，第二照明源4 也被構(gòu)造為具有兩個大表面12的板狀光導(dǎo)體19。在光導(dǎo)體19和圖像顯示設(shè)備1之間布置 可轉(zhuǎn)換的散射盤22，它在第一工作方式中被轉(zhuǎn)換為透明的，而在第二工作方式中被轉(zhuǎn)換為 至少部分表面散射，因此在第二工作方式中穿過可轉(zhuǎn)換的散射盤22的光的亮度對比度被 減小。最后提及的對比度降低用于在第二工作方式中、即在用于二維顯示的工作方式中 的照明均勻化。在此使用的光導(dǎo)體19可以是傳統(tǒng)類型的，優(yōu)選的是具有特殊的光耦合輸出 結(jié)構(gòu)的光導(dǎo)體。最后提及的光耦合輸出結(jié)構(gòu)以一種修改過的形式只形成在光導(dǎo)體19的這 些表面段上，這些表面段當(dāng)在大表面12的表面法線方向上投影時對應(yīng)于不透光的濾波器 元件。即使在這種本發(fā)明裝置中，在第二工作方式中也可以除了第二照明源4之外還接 通第一照明源2，以便有更多的光可供使用?；诒晦D(zhuǎn)換為散射的散射盤22，附加的第一照 明源2的光對用于圖像顯示設(shè)備1的照明的光的均勻性沒有影響。另外圖M示出了本發(fā)明裝置的第四擴(kuò)展方案的原理概略圖，在此以第一工作方 式示出，以及圖25示出了本發(fā)明裝置的該第四擴(kuò)展方案的原理概略圖，在此以第二工作方 式示出。這又涉及到用于顯示場景或物體的圖像的裝置，然而該裝置具有兩個在觀察者7 的觀察方向上被布置在圖像顯示設(shè)備1之后的平面波長濾波器陣列23、24。兩個波長濾波 器陣列分別由多個被布置在行和/或列中的濾波器元件構(gòu)成。這些濾波器元件中的一部分 在預(yù)定波長范圍內(nèi)透光，其余部分不透光。兩個波長濾波器陣列23、M其中之一相對于另 一個是可移動的，優(yōu)選的是這兩個波長濾波器陣列彼此緊密接觸。在波長濾波器陣列23、24 和圖像顯示設(shè)備1之間有一個可轉(zhuǎn)換的散射盤22，它在第一工作方式中被轉(zhuǎn)換為透明的并 且在第二工作方式中被轉(zhuǎn)換為至少部分表面散射。在圖M中所示的第一工作方式中，波長濾波器陣列23、對彼此采用這樣的相對位 置，使得從被布置在波長濾波器陣列23J4后面的照明源2發(fā)射的光通過兩個波長濾波器 陣列23J4的透光濾波器元件中的至少一部分并且隨后通過圖像顯示設(shè)備1的所分配的部 分圖像元件到達(dá)觀察者，因此對于觀察者來說場景或物體是三維可見的。在圖25中所示的第二工作方式中，可轉(zhuǎn)換的散射盤22被轉(zhuǎn)換為至少部分表面散 射，并且波長濾波器陣列23、M彼此采用這樣的相對位置，使得相對于第一工作方式有更 多的光通過兩個波長濾波器陣列23、24的透光濾波器元件并且隨后通過在第二工作方式 中被轉(zhuǎn)換為散射的散射盤22以及圖像顯示設(shè)備1的圖像元件到達(dá)觀察者，因此對于觀察者 來說場景或物體是二維可見的?？赊D(zhuǎn)換的散射盤22至波長濾波器陣列23、24的被稱為“足夠”的距離通常為幾毫 米?！白銐颉钡囊馑际牵⑸浔P22距離波長濾波器陣列23、M足夠遠(yuǎn)，以便將其(大部分)可見的結(jié)構(gòu)這樣強(qiáng)地散射，使得這些結(jié)構(gòu)在視覺上不能可分辨。通常也可以設(shè)置多于兩個的、(總)數(shù)目為W的波長濾波器陣列23、24，其中至少 W-I個波長濾波器陣列分別是可移動的。優(yōu)選的是，每個可移動的波長濾波器陣列23、24的移動被設(shè)置在由圖像顯示設(shè)備 1的圖像元件構(gòu)成的柵格的行方向上。特別優(yōu)選的是，所規(guī)定的每個可移動的波長濾波器陣列23、M的移動路徑比位于 相應(yīng)波長濾波器陣列23、M上的透光濾波器元件的水平周期更小，只要這種周期存在。這 個事實在圖M和圖25中已被考慮到，即在那里規(guī)定下面的濾波器陣列M的移動大約為所 述周期的八分之三。每個可移動的波長濾波器陣列的移動都通過機(jī)械的執(zhí)行器、例如壓電定位器 (Piezostelleinrichtung)來保證，該執(zhí)行器在這里沒有被示出。圖沈部分地并且未按比例地示出了波長濾波器陣列23、24的、用于在當(dāng)前所討 論的本發(fā)明裝置的擴(kuò)展方案中使用的示例性結(jié)構(gòu)。設(shè)置了兩個正是具有所示結(jié)構(gòu)的濾波 器陣列23、24。尺寸例如如下來選擇每個波長濾波器陣列23J4總共約為310mm寬并且 235mm高。濾波器陣列23、24的每行大約為0. 30086mm高。每行的透明的以及不透明的段 大約為0. 40114mm寬。從一行的透明或不透明的段到相鄰一行的透明或不透明的段的偏移 為0. 066857mm。這種波長濾波器陣列例如非常適合與LG類型的15. 1”IXD組合使用。在圖27中可以看到兩個同類型的根據(jù)圖沈的波長濾波器陣列23J4在一種可能 的彼此的相對位置情況下在第一工作方式中使用的簡要效果。其中濾波器陣列23、對相 互水平移動了大約0. 30086mm。如上面描述的那樣，在這種模式中可轉(zhuǎn)換的散射盤被轉(zhuǎn)換 為透明的。為了在圖像顯示設(shè)備1上顯示圖像，可以考慮合適的圖像組合結(jié)構(gòu)，例如在DE 20121318U中根據(jù)圖53的那種結(jié)構(gòu)。對于第二工作方式，兩個濾波器陣列23、M例如可以在彼此沒有相對移動的情況 下被設(shè)置，即它們大體上保持根據(jù)圖26的原有外觀。散射盤22現(xiàn)在被轉(zhuǎn)換為散射的，由此 實現(xiàn)圖像顯示設(shè)備1的均勻照明。波長濾波器陣列3的濾波器元件在前面描述的大多數(shù)情況下在沿著觀察者的觀 察方向的深度上具有不可忽略的空間伸展。若不透光的濾波器元件完全地-即不僅在朝著 觀察者7的一側(cè)、而且在沿著觀察者7的觀察方向定位的側(cè)面上-以具有盡可能小的吸收 系數(shù)的漫散射白光的材料來覆蓋，那么這導(dǎo)致在第一工作方式中直接的、自動的對比度降 低。若光以不利的角度入射到漫散射的側(cè)面上，那么它會進(jìn)入該材料層并且在那里導(dǎo)致照 明。因此值得期望的是，將該材料層構(gòu)造得盡可能薄和/或構(gòu)造成具有反射-不透光的邊 沿。這種對比度降低可以利用圖觀中示出的波長濾波器陣列來避免。在那里(明顯 放大地并且與其它組件相比不是按比例地)示出了在襯底30上具有透光濾波器元件沈和 不透光濾波器元件27的波長濾波器陣列25。不透光的濾波器元件27在其朝著觀察者的一 側(cè)以漫散射的材料來覆蓋。這里，側(cè)面以反射材料來覆蓋，這樣光線觀不再能夠進(jìn)入濾波 器元件27。因此，被反射的光不但在第一工作方式中而且在第二工作方式中導(dǎo)致圖像的更 高的亮度。光線四在襯底內(nèi)部被全反射，對于波長濾波器陣列25的該襯底，優(yōu)選的是選擇 具有小的體積吸收的光學(xué)材料。
減小對比度的另一種可能性在圖四中示出。這里示出了由一整塊制成的波長濾 波器陣列31，其中來自第一照明源2的傾斜入射的光線觀通過在側(cè)面的全反射而被反射， 然后類似地在上側(cè)離開波長濾波器陣列31，其中在上側(cè)光線觀在與空氣的界面上的入射 角比全反射的臨界角小。在這個例子中，為了進(jìn)一步降低對比度，還規(guī)定使用增強(qiáng)亮度的層 32、例如3M公司的亮度增強(qiáng)薄膜(Brightness Enhancement Film)，借助該層這樣影響第一 照明源的亮度，使得在觀察者方向上在一定角度范圍內(nèi)亮度明顯比在側(cè)面更高，這在圖四 中以不同長度的箭頭表示。在圖30中示出了減小對比度的另一種可能性。這里示出了一種可轉(zhuǎn)換的、電泳式 波長濾波器陣列33，其中不透光的濾波器元件34具有兩種對應(yīng)于工作方式的工作狀態(tài)。在 第一工作方式中，為了三維顯示，從觀察者的方向上來看濾波器元件呈現(xiàn)出吸收光，而在第 二工作方式中同樣從觀察者的方向上來看呈現(xiàn)出反射例如來自第二照明源4的光。這兩種 工作方式可以通過以下方式來實現(xiàn)，即在構(gòu)造濾波器元件34中利用電泳原理，即在直接電 場中的膠質(zhì)帶電微粒的遷移，這早已公開，可是迄今僅在紙的打印中使用。在圖30中，在左 側(cè)的三個濾波器元件34在第一工作方式中顯示，在右側(cè)的三個濾波器元件34在第二工作 方式中顯示。濾波器元件34在光學(xué)透明的液體中包含不同極性的兩種微粒，例如黑色的、 帶正電荷的微粒35和白色的、帶負(fù)電荷的微粒36。在此，這些微粒必須這樣來選擇，使得在 黑色微粒情況下這些微粒整體上具有足夠的光學(xué)密度(吸收能力)，或者在白色微粒情況 下具有高的漫反射系數(shù)、即散射系數(shù)。此外它們必須持續(xù)地保持其電荷，然而它們不必都是 同類型的，雖然在此為了清楚起見而這樣示出。濾波器元件34在圖30中雖然被表示為方 形，但是它們也可以具有其它多邊形的形狀、半球形或球形的形狀。若在濾波器元件34背對觀察者的一側(cè)的透明電極上施加負(fù)電壓，并且在面對觀 察者的一側(cè)的電極上施加正電壓，則不透光的濾波器元件34為第一工作方式而被轉(zhuǎn)換。若 將電壓反轉(zhuǎn)，則它為第二工作方式而被轉(zhuǎn)換。微粒35、36根據(jù)其電荷狀態(tài)而向電極遷移。第 一和第二工作方式之間的轉(zhuǎn)換時間可以選擇得非常短，并且小于現(xiàn)代LCD屏幕中的圖像轉(zhuǎn) 換時間，其目前大約為16ms。三束光線37、38、39象征性地表示了幾種光學(xué)情形。光線38在兩種工作方式中都 無阻礙地穿過透光的濾波器元件。光線37在第一工作方式中(3D)被吸收，沒有出現(xiàn)直接 的對比度降低。而在第二工作方式中，光線37穿過漫散射層并且通過多次散射被分成許多 光線，這些光線有助于提高在2D模式中的圖像亮度。對于光線39也有不同的情形。在第 二工作方式中它被吸收，在第一工作方式中它在漫散射層上被分解為多個光線，它們接著 以不同方向離開濾波器元件34并且有助于提高3D圖像的亮度。在圖31中示出了一種完全舍棄第二照明源4的可能性。在該實施例中設(shè)置了一 個可以完全關(guān)斷的波長濾波器陣列40，這里它被設(shè)置在透明的濾波器襯底41上。該波長 濾波器陣列40同樣在利用電泳的情況下起作用。在內(nèi)部，黑色微粒35位于透明的液體層 中，這些黑色微粒例如帶負(fù)電荷，不過也可以帶正電荷。在所示出的第一工作方式中，微粒 35固定在正電極42的附近，在此該正電極位于朝著觀察者的一側(cè)，但是同樣也可以位于另 一側(cè)。負(fù)電極沒有被示出。該濾波器陣列40的左右兩邊超出其它部件一些，在這些段中有 所謂的聚集區(qū)(Sammelbereich)，黑色微粒在第二工作方式、即2D模式中聚集于其中，因為 在這種工作方式中該濾波器陣列是完全透明的。
為了將波長濾波器陣列從第一工作方式轉(zhuǎn)換至第二工作方式，可以首先將離中心 最近的那些電極42關(guān)斷。同時將在圍繞著中心的那些電極42上的電壓升高，具體地說，升 高的電壓值大致對應(yīng)于現(xiàn)在被關(guān)斷的電極42在接通狀態(tài)時的電壓，即至少大約是原來固 定在被關(guān)斷的電極42上的電荷的數(shù)目。黑色微粒35然后向這些電壓被升高了的電極42 遷移。然后這個過程繼續(xù)，直到所有微粒都處于最靠近聚集區(qū)的電極附近。然后首先在聚 集區(qū)施加正電壓，同時將黑色微粒35現(xiàn)在所處的電極42的電壓設(shè)置為零，這樣所有的微粒 35都遷移至聚集區(qū)中，在那里它們被靜電固定。從第二工作方式到第一工作方式的轉(zhuǎn)換也 類似進(jìn)行。在一些情況下可能必須使用交變場，以便瞬時改變電極的極性。因為可以完全舍棄從觀察者的角度看被布置在波長濾波器陣列之前的第二照明 源4或光導(dǎo)體，所以不發(fā)生對比度降低，在兩種工作方式中的圖像質(zhì)量都很高。替代利用帶電微粒的電泳遷移，對于這種波長濾波器陣列來說還可以利用另一種 效應(yīng)，其產(chǎn)生所謂的“懸浮微粒裝置(suspended particle devices) ”。這里使用吸收光的、 具有在電場中被感生的偶極矩的膠質(zhì)微粒。在電場被關(guān)斷時，這些微粒的偶極矩都隨機(jī)地 定向，并且這些微粒的積聚是不透明的。在施加交變電場時，這些偶極矩對齊，微粒積聚變 為透明。以這種方式可以舍棄上面提及的聚集容器。也可以應(yīng)用電泳原理，以便在2D顯示的情況下通過接通3D照明來減小對比度升 高。在圖32中示出了這種實施例。這里，在波長濾波器陣列3和第二照明源4之間設(shè)置了 被構(gòu)造為電泳組件的、光學(xué)散射的薄膜43，該薄膜優(yōu)選的是將白光漫反射或再次發(fā)射，其散 射作用基于白色微粒36的積聚，這些微粒在第二工作方式中盡可能覆蓋表面地分布在薄 膜上，這樣一方面將從第二照明源4中發(fā)出的光以漫反射的方式散射，并且另一方面將從 第一照明源2中發(fā)出的光漫散射。為了轉(zhuǎn)換至第一工作方式，其過程與前面對圖31的描述 的過程類似。在一種簡化的實施方案中，薄膜也可以機(jī)械地、即用手或電動地放入裝置中，以轉(zhuǎn) 換至第二工作方式，或者將其從該裝置中移除，以轉(zhuǎn)換至第一工作方式。在圖33中示出了 這種例子。該裝置的右邊和左邊有卷起和展直機(jī)構(gòu)45，它可以或者手動地或者電動地來操 作，也可以借助程序來控制。光學(xué)散射的薄膜44在3D模式中例如可以被卷成在屏幕的上 方或一側(cè)的卷，在2D模式中它可以從屏幕的上方或一側(cè)通過窄的、防光和防塵的縫隙沿著 一側(cè)的導(dǎo)軌在波長濾波器陣列3和第二照明源4之間展直。另外可能有利的是，在迄今所描述的本發(fā)明裝置的每個實施方案中，分別在用于 至少部分表面的三維顯示的第一工作方式中，觀察者的每個眼睛主要、但不是僅僅看到 場景或物體的多個透視圖中所顯示的圖像信息的特定選擇，由此在觀察者處會產(chǎn)生空間 感。在這種前提下產(chǎn)生空間感的例子例如在已經(jīng)引用的本申請人的DE 20121318U和WO 01/56265 以及 WO 03/024122 中描述了。自然，在各個第二工作方式中僅顯示二維圖像，而不是由多個視圖組合的圖像，這 通過圖像顯示設(shè)備的合適的控制能夠容易實現(xiàn)。在這里所描述的理論的等效變型方案中，已有的波長濾波器陣列有時可以由柵欄 屏(Barriereschirm)、透鏡屏(Linsenschirm)或者其它光學(xué)部件在使用全息光學(xué)元件的 情況下來替代。在此要著重指出的是，在本申請中公開的特征可以由專業(yè)人士在其它的、此處未明確提出的變型方案中相互組合。這種變型方案包括在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于顯示場景或物體的圖像的裝置，-具有由多個透明的圖像元件構(gòu)成的圖像顯示設(shè)備(1)，在這些圖像元件上可以顯示 來自所述場景或物體的多個透視圖的圖像信息，-具有在觀察者的觀察方向上被布置在所述圖像顯示設(shè)備(1)之后的陣列，所述陣列 包括多個被布置在行和/或列中的、單獨可控的并且在預(yù)定的波長范圍內(nèi)用于發(fā)射光的照 明源，其中-在第一工作方式中只有這樣的照明源發(fā)射光，光從這些照明源出發(fā)通過圖像顯示設(shè) 備(1)的分別分配給照明源的部分圖像元件到達(dá)觀察者，因此三維地實現(xiàn)圖像顯示，以及-在第二工作方式中，附加地至少由另一部分照明源發(fā)射光，光從該部分照明源出發(fā)在 沒有特別分配的情況下通過圖像顯示設(shè)備(1)的圖像元件到達(dá)觀察者，因此至少部分地二 維顯示圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，設(shè)置基本上為平面的、發(fā)射光的聚合物層作為 照明源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，設(shè)置液晶顯示器作為照明源。
4.用于顯示場景或物體的圖像的裝置，-具有由多個透光的、被布置在由行和/或列構(gòu)成的柵格中的圖像元件構(gòu)成的圖像顯 示設(shè)備(1)，在這些圖像元件上可以顯示來自所述場景或物體的多個透視圖的圖像信息，-具有至少兩個在觀察者(7)的觀察方向上被布置所述圖像顯示設(shè)備(1)之后的平面 波長濾波器陣列03J4)，這兩個波長濾波器陣列分別由多個被布置在行和/或列中的濾 波器元件構(gòu)成，這些濾波器元件中的一部分在預(yù)定的波長范圍內(nèi)透光，而其余部分不透光， 其中兩個波長濾波器陣列之一(23或24)相對于另一個(M或2 是可移動的，并且兩者 優(yōu)選地緊密接觸，-具有在觀察方向上位于所述波長濾波器陣列(23，24)之后的、優(yōu)選為平面照明源的 照明源0)，-具有被布置在所述圖像顯示設(shè)備(1)和所述波長濾波器陣列(23，24)之間并且與后 者有足夠間隔的可轉(zhuǎn)換的散射盤(22)，所述散射盤在第一工作方式中被轉(zhuǎn)換為透明的，而 在第二工作方式中被轉(zhuǎn)換為至少部分表面散射，-其中在第一工作方式中，所述波長濾波器陣列(23，24)彼此采用這種相對位置，使得 從被布置在所述波長濾波器陣列(23，24)之后的照明源( 發(fā)射的光通過兩個波長濾波器 陣列(23，24)的透光濾波器元件中的至少一部分、并且隨后通過圖像顯示設(shè)備(1)的所分 配的部分圖像元件到達(dá)觀察者(7)，因此對于觀察者(7)來說場景或物體是三維可見的，以 及-其中在第二工作方式中，可轉(zhuǎn)換的散射盤0 被轉(zhuǎn)換為至少部分表面散射，并且所 述波長濾波器陣列(23，24)彼此采用這種相對位置，使得相對于第一工作方式有更多的光 通過兩個波長濾波器陣列(23，24)的透光的濾波器元件并且隨后通過在第二工作方式中 被轉(zhuǎn)換為散射的散射盤0 以及圖像顯示設(shè)備(1)的圖像元件到達(dá)觀察者(7)，因此對于 觀察者(7)來說場景或物體是二維可見的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，設(shè)置有多于兩個的、數(shù)目為W的波長濾波器陣 列，其中至少W-I個波長濾波器陣列是可移動的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5之一的裝置，其特征在于，每個可移動的波長濾波器陣列03， 24)的移動被規(guī)定在由圖像顯示設(shè)備的圖像元件構(gòu)成的柵格的行方向上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，所規(guī)定的每個可移動的波長濾波器陣列03， 24)的移動路徑比位于相應(yīng)波長濾波器陣列(23，24)上的透光的濾波器元件的水平周期 小，如果這種周期存在的話。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一的裝置，其特征在于，為了移動每個可移動的波長濾波器陣 列03，，設(shè)置有電機(jī)執(zhí)行器、例如壓電定位器。
9.用于顯示場景或物體的圖像的裝置，-具有由多個透光的、被布置在由行和/或列構(gòu)成的柵格中的圖像元件構(gòu)成的圖像顯 示設(shè)備(1)，在這些圖像元件上可以顯示來自場景或物體的多個透視圖的圖像信息，-具有在觀察者(7)的觀察方向上被布置在所述圖像顯示設(shè)備(1)之后的、平面的、可 控的波長濾波器陣列(3)，它由多個被布置在行和/或列中的濾波器元件構(gòu)成，這些濾波器 元件中的一部分在預(yù)定的波長范圍中是透光的，-具有在觀察方向上被布置在所述波長濾波器陣列C3)之后的照明源0)，所述照明源 優(yōu)選的是平面照明源，-其中在第一工作方式中，其余部分的濾波器元件被控制為不透光的，并且光從所述照 明源通過透光的濾波器元件中的至少一部分并且隨后通過圖像顯示設(shè)備(1)的所分配的 部分圖像元件到達(dá)觀察者(7)，因此場景或物體對于觀察者(7)來說是三維可見的，-其特征在于，-所述波長濾波器陣列(3)被構(gòu)造為電泳組件(40)，并且在第二工作方式中，其余部分 的濾波器元件被控制為透光的，因此場景或物體對于觀察者(7)來說是二維可見的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于二維或三維顯示的裝置，其具有由多個透光的圖像元件構(gòu)成的圖像顯示設(shè)備(1)，在這些圖像元件上可以顯示多個透視圖中的圖像信息，還具有波長濾波器陣列(3)，具有包括至少兩種工作方式的、可控的照明設(shè)備，其中在第一工作方式中，光從被布置在波長濾波器陣列(3)后面的第一照明源(2)出發(fā)通過透光的濾波器元件中的至少一部分、并且隨后通過圖像顯示設(shè)備(1)的所分配的部分圖像元件到達(dá)觀察者(7)，因此場景或物體對于觀察者來說是三維可見的。在這種裝置中，在第二工作方式中，光從第二照明源(4)出發(fā)，并且通過圖像顯示設(shè)備(1)的圖像元件、而不通過波長濾波器陣列(3)的濾波器元件到達(dá)觀察者(7)，因此場景或物體對于觀察者(7)來說是至少部分二維可見的，其中此外還設(shè)置有用于在第二工作方式中均勻照明的裝置。
文檔編號H04N13/00GK102143373SQ201110073360
公開日2011年8月3日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
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