DE102008007727A1

DE102008007727A1 - Method and arrangement for spatial representation with color-sequential illumination

Info

Publication number: DE102008007727A1
Application number: DE102008007727A
Authority: DE
Inventors: Markus Klippstein
Original assignee: Visumotion GmbH
Current assignee: 3D International Europe GmbH
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-13
Also published as: WO2009097848A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objekts, bei welchem auf einem lichtmodulierenden Raster (10) aus Bildelementen x(i,j) mit Zeilen (i) und Spalten (j) Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und n > = 2 der Szene oder des Objekts gleichzeitig sichtbar gemacht werden, dem Raster (10) aus Bildelementen x(i,j) eine Beleuchtungseinrichtung (20) nachgeordnet ist, wobei mindestens ein Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung (20) zu unterschiedlichen Zeiten (t1, t2) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen abstrahlt, Mittel (40) zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster (10) modulierte Licht im Abstand (s) von dem Raster (10) aus Bildelementen x(i,j) vorhanden sind, fernerhin zu jedem Zeitpunkt (tx) diejenigen farblichen Komponenten der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster (10) dargestellt werden, welche derjenigen Farbe oder Farbmischung entsprechen, die zu dem Zeitpunkt (tx) von einem nahegelegenen Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung (20) abgestrahlt wird, so dass im zeitlichen Mittel ein oder mehrere Betrachter (30) beim Blick auf das Raster (10) jeweils mit beiden Augen ausschließlich oder zumindest teilweise unterschiedliche Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) sieht bzw. sehen, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht. Die Erfindung bezieht sich ferner auf entsprechende ...The invention relates to a method for the spatial representation of a scene or an object, wherein on a light-modulating grid (10) of picture elements x (i, j) with rows (i) and columns (j) image part information of different views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 of the scene or the object are simultaneously made visible, the grid (10) of picture elements x (i, j) is followed by a lighting device (20), wherein at least one surface portion the illumination device (20) at different times (t1, t2) emits light of at least two different colors or color mixtures, means (40) for specifying light propagation directions for the light modulated by the screen (10) at a distance (s) from the screen (10 ) of picture elements x (i, j) are present, furthermore at each time point (tx) those color components of the picture part information of different views A (k) are displayed on the screen (10), that of the color or color mixing, which is emitted at a time (tx) from a nearby area portion of the illumination device (20), so that on average one or more observers (30) when looking at the grid (10) with both eyes exclusively or at least see or see partially different partial image information of different views A (k), creating a spatial visual impression. The invention further relates to corresponding ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung, wobei keine Hilfsmittel wie Brillen für den oder die Betrachter nötig sind.The The invention relates to a method and an arrangement for three-dimensional Illustration, with no aids such as glasses for the or the viewers are needed.

Der Stand der Technik kennt verschiedene Verfahren der eingangs genannten Art. In der Schrift von Sam H. Kaplan „Theory of parallax barriers", Journal of SMPTE Vol. 59, No 7, pp 11–21, July 1952 sind grundlegende Erkenntnisse zur Verwendung von Barriereschirmen und Lentikularschirmen für die brillenfreie 3D-Darstellung beschrieben.The prior art knows various methods of the type mentioned. In the document of Sam H. Kaplan "Theory of parallax barriers", Journal of SMPTE Vol. 59, No. 7, pp. 11-21, July 1952 Basic insights into the use of barrier screens and lenticular screens for glasses-free 3D imaging are described.

Weiterhin lehrt die JP 08-331605 (Masutani Takeshi et al) eine Aufteilung der Ansichten auf die RGB-Farbsubpixel, davor befindet sich eine strukturierte Barriere (Stufenbarriere). Nachteilig ist hierbei der hohe Auflösungsverlust, da pro Ansicht lediglich ein N-tel der vorhandenen Bildpunkte auf dem Bildgeber (mit N der Anzahl der dargestellten Ansichten) monokular wahrgenommen wird. Außerdem ist die 3D-Kanaltrennung nicht vollständig, zumindest nicht, wenn der Betrachter außerhalb exakt definierter Positionen steht.Furthermore, the teaches JP 08-331605 (Masutani Takeshi et al) a split of the views on the RGB-Farbsubpixel, before it is a structured barrier (step barrier). The disadvantage here is the high loss of resolution, since per view only one nth of the existing pixels on the imager (with N the number of views shown) is perceived monocular. In addition, the 3D channel separation is not complete, at least not if the viewer is outside of exactly defined positions.

Mit der WO 01/56265 gelang Armin Grasnick et al eine Weiterentwicklung der Barrieretechnologie in Bezug auf zweidimensional strukturierte wellenlängenselektive Filterarrays zur Erzeugung eines 3D-Eindrucks. Nachteilig ist jedoch auch hier die gegenüber einem 2D-Display stark verminderte Helligkeit und Auflösung derartiger 3D-Systeme.With the WO 01/56265 Armin Grasnick et al. further developed the barrier technology with regard to two-dimensionally structured wavelength-selective filter arrays to create a 3D impression. However, the disadvantage here too is the greatly reduced brightness and resolution of such 3D systems compared with a 2D display.

In der Schrift EP 1 662 808 wird eine Doppel-LCD-Barriere vorgestellt. Nachteilig ist hierbei, dass keine hohe Auflösung für die 3D-Darstellung erreicht wird. Außerdem ist die 3D-Kanaltrennung nicht vollständig, wenn sich der Betrachter nicht exakt in bestimmten Positionen aufhält.In Scripture EP 1 662 808 a double LCD barrier is presented. The disadvantage here is that no high resolution for the 3D representation is achieved. In addition, the 3D channel separation is not complete if the viewer is not exactly in certain positions.

Weiterhin beschreibt die DE 42 28 111 C1 (Sombrowsky) ein unter dem Begriff Holotron bekanntes Gerät. Dabei kommt ein Bauelement zur stereoskopischen Wiedergabe mit dynamischem Bildgeber zur Anwendung. Dieses System ist mit einer sehr schnellen Kamera gekoppelt, die die Umsetzung erschwert.Furthermore, the describes DE 42 28 111 C1 (Sombrowsky) a known by the term Holotron device. A component for stereoscopic reproduction with a dynamic imager is used. This system is coupled with a very fast camera, which complicates the implementation.

In der DE 41 23 895 (Runge/Just) wird wiederum ein System zur dynamischen 3D-Bildwiedergabe mit hoher Auflösung vorgeschlagen. Auch dieses System ist mit einer sehr schnellen Kamera gekoppelt, um überhaupt 3D-Bilder zu erzeugen.In the DE 41 23 895 (Runge / Just) again proposed a system for dynamic 3D image reproduction with high resolution. Also, this system is coupled with a very fast camera to even produce 3D images.

Schließlich lehrt die US 2001/028356 (Balogh) Bildelemente, die verschiedene Bildinformationen in verschiedene Raumrichtungen abstrahlen. Die Umsetzung dieser technischen Lehre ist jedoch sehr aufwendig.Finally, that teaches US 2001/028356 (Balogh) Image elements that emit different image information in different spatial directions. The implementation of this technical teaching is very complicated.

Vor diesem Hintergrund des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Verfahren und Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche mit möglichst einfachen Mitteln eine hohe Bildauflösung realisieren, vorzugsweise flach auszubilden sind und deren Ansteuerung mit Bildinhalten über handelsübliche PC-Hardware möglich sein soll.In front In this background of the prior art, the invention is the Task based, method and arrangement of the aforementioned type specify which with the simplest possible means a realize high image resolution, preferably flat form are and their control with image content on commercial PC hardware should be possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objektes, bei welchem

– auf einem lichtmodulierenden Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen i und Spalten j Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und n > = 2 der Szene oder des Objekts gleichzeitig sichtbar gemacht werden,
– vom Betrachter 30 aus gesehen mindestens ein Bildelement x(i, j) von hinten zeitlich nacheinander mit Licht mindestens zweier verschiedener Farben beleuchtet wird, wobei jeweils diejenigen farblichen Komponenten der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf den Bildelementen x(i, j) dargestellt werden, mit derjenigen Farbe sie gerade beleuchtet werden,
– für das von dem Raster 10 modulierte Licht Lichtausbreitungsrichtungen dadurch vorgegeben werden, dass nur einzelne Bereiche des Rasters 10 für den Betrachter 30 dergestalt sichtbar sind, dass im zeitlichen Mittel der Betrachter 30 beim Blick auf das Raster 10 jeweils mit beiden Augen wenigstens teilweise Bildteilinformationen von verschiedenen Ansichten A(k) sieht, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht.

This object is achieved by a method for the spatial representation of a scene or an object, in which

- on a light modulating grid 10 from picture elements x (i, j) with lines i and columns j picture part information of different views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 of the scene or the object are made visible at the same time,
- by the viewer 30 from at least one picture element x (i, j) is illuminated from behind in succession with light of at least two different colors, wherein in each case those color components of the picture part information of different views A (k) are displayed on the picture elements x (i, j) that color they are just being lit,
- for that of the grid 10 modulated light Lichtausbreitungsrichtungen be dictated by the fact that only individual areas of the grid 10 for the viewer 30 are visible in such a way that in the temporal mean of the viewer 30 looking at the grid 10 each with two eyes at least partially partial image information from different views A (k) sees, creating a spatial visual impression is created.

Mit anderen Worten: die Vollfarbigkeit des räumlich wahrzunehmenden Bildes wird erreicht, indem einzelne Farbkomponenten zeitlich nacheinander wiedergegeben werden. Entsprechend der zeitlichen Taktung der Farben werden die entsprechenden farblichen Komponenten der Bildteilinformationen der Ansichten A(k) auf dem Raster wiedergegeben.With In other words, the full color of the spatially perceived Image is achieved by placing individual color components in succession be reproduced. According to the temporal timing of the colors become the corresponding color components of the image part information the views A (k) played on the grid.

Dabei ist es zum einen möglich, dass die Mittel zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster modulierte Licht mindestens einen Parallaxenbarriereschirm, einen Linsenrasterschirm (insbesondere einen Lentikularschirm), ein holografisch-optisches Element oder eine wellenlängenabhängige zweidimensionale Filterstruktur umfassen. Andere Ausgestaltungen sind möglich.there It is possible, on the one hand, that the means for prescribing Light propagation directions for the modulated by the grid Light at least one parallax barrier screen, a lenticular screen (Especially a lenticular screen), a holographic-optical Element or a wavelength-dependent two-dimensional Include filter structure. Other embodiments are possible.

Im Fall eines Parallaxenbarriereschirms kann dieser beispielsweise über schräge transparente Linien bzw. Streifen oder ein zweidimensionales Muster von transparenten und opaken Filterelementen verfügen, also über eine so genannte Stufenbarriere. In der bevorzugten Form jedoch weist der Parallaxenbarriereschirm vertikale transparente Streifen auf, die sich zwischen den opaken Abschnitten befinden.In the case of a parallax barrier screen, for example, this can have oblique transparent lines or stripes or a two-dimensional pattern of transparent and opaque filter elements, that is to say via a so-called step bar centering. However, in the preferred form, the parallax barrier screen has vertical transparent stripes located between the opaque sections.

Bevorzugt strahlt in dieser Ausgestaltung genau ein Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung zu unterschiedlichen Zeiten (t₁, t₂) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen ab, wobei dieser Flächenanteil in etwa so groß ist wie das Raster aus Bildelementen x(i, j). Letzteres bedeutet, dass zum Beispiel die gesamte obere Fläche der Beleuchtungseinrichtung als Licht abstrahlender Flächenanteil gemeint ist.In this refinement, precisely one surface portion of the illumination device preferably emits light of at least two different colors or color mixtures at different times (t ₁ , t ₂ ), this area fraction being approximately as large as the grid of picture elements x (i, j). The latter means that, for example, the entire upper surface of the illumination device is meant as a light-emitting area component.

Eine andere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster modulierte Licht gebildet sind durch eine Strukturierung der Beleuchtungseinrichtung, bei welcher eine Vielzahl von Teilflächen der Beleuchtungseinrichtung permanent dunkel bleiben und eine Vielzahl anderer Teilflächen der Beleuchtungseinrichtung zu unterschiedlichen Zeiten (t₁, t₂) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen abstrahlen.Another embodiment is characterized in that the means for specifying light propagation directions for the light modulated by the raster are formed by a structuring of the illumination device in which a plurality of subareas of the illumination device remain permanently dark and a plurality of other subareas of the illumination device to different Times (t ₁ , t ₂ ) emit light of at least two different colors or color mixtures.

Diese Strukturierung der Beleuchtungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass Licht abstrahlende Teilflächen zwischen permanent dunklen Teilflächen in Form von vertikalen oder schrägen Streifen oder in Form eines zweidimensionalen Musters angeordnet sind.These Structuring the illumination device can be formed be that light radiating patches between permanently dark patches in the form of vertical or oblique stripes or arranged in the form of a two-dimensional pattern.

Für alle Ausgestaltungen ist es vorteilhaft, wenn die Licht abstrahlenden Flächenanteile der Beleuchtungseinrichtung nacheinander wiederkehrend rotes, grünes und blaues Licht abstrahlen. Andere farbliche Reihenfolgen sind möglich. Auch sei ausdrücklich erwähnt, dass in dieser Anmeldung unter Farben von Licht auch Mischfarben verstanden sein sollen.For All configurations, it is advantageous if the light radiating Area proportions of the lighting device successively repeatedly emitting red, green and blue light. Other color sequences are possible. Also be explicit mentioned that in this application under colors of light also mixed colors should be understood.

Die Beleuchtungseinrichtung kann aus LEDs und/oder einem OLED und/oder einem von hinten beleuchteter Flüssigkristallshutter bestehen. Außerdem ist es möglich, dass es sich bei ihr um einen Lichtleiter handelt, in welchen nacheinander verschieden farbiges Licht eingekoppelt wird, beispielsweise unter Nutzung eines Farbrades oder unter Nutzung von farbigen LEDs.The Lighting device can be made of LEDs and / or an OLED and / or a backlit liquid crystal halter. Besides, it is possible that it is her is a light guide in which successively different colored light is coupled, for example, using a Color wheel or using colored LEDs.

Bevorzugt sollten die Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) zu jedem Zeitpunkt t_x periodisch auf dem Raster angeordnet sein, wobei diese Anordnung der Bildteilinformationen bevorzugt als zweidimensionales Muster oder als spaltenweise Kombination ausgebildet ist.The image part information of different views A (k) should preferably be arranged periodically on the grid at each time t _x , whereby this arrangement of the image part information is preferably designed as a two-dimensional pattern or as a column-wise combination.

Fernerhin weisen die Bildelemente x(i, j) beliebige Umrisse auf. Bevorzugt kommen vieleckige, besonders bevorzugt rechteckige Umrisse zum Einsatz.henceforth the picture elements x (i, j) have any outlines. Prefers polygonal, more preferably rectangular outlines are used.

Schließlich ist es von Vorteil, das erfindungsgemäße Verfahren derartig auszugestalten, dass zu jedem Zeitpunkt t_x durchschnittlich im Wesentlichen gleich viele Bildelemente x(i, j) Bildteilinformationen jeweils der verschiedenen Ansichten A(k) darstellen.Finally, it is advantageous to design the inventive method in such a way that at any time t _x average of substantially the same number of pixels x (i, j) of partial image information representing each of the different views A (k).

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einer Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objektes, umfassend

– ein lichtmodulierendes Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen i und Spalten j, auf welchen Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und n > = 2 der Szene oder des Objekts gleichzeitig sichtbar gemacht werden können,
– eine vom Betrachter 30 aus gesehen dem Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) nachgeordnete Beleuchtungseinrichtung 20, die jeweils mindestens ein Bildelement x(i, j) zeitlich nacheinander mit Licht mindestens zweier verschiedener Farben beleuchtet, wobei jeweils diejenigen farblichen Komponenten der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf den Bildelementen x(i, j) dargestellt sind, mit derjenigen Farbe sie beleuchtet sind,
– Mittel 40 zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von der Beleuchtungseinrichtung 20 durch das Raster 10 hindurch abgestrahlte farbige Licht, so dass im zeitlichen Mittel der Betrachter 30 beim Blick auf das Raster 10 jeweils mit beiden Augen wenigstens teilweise Bildteilinformationen von verschiedenen Ansichten A(k) sieht, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht.

The object of the invention is also achieved by an arrangement for the spatial representation of a scene or an object, comprising

- A light modulating grid 10 of pixels x (i, j) with rows i and columns j on which partial image information of different views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 of the scene or object can be made visible at the same time,
- one from the viewer 30 seen from the grid 10 from picture elements x (i, j) downstream lighting device 20 each illuminating at least one picture element x (i, j) successively with light of at least two different colors, wherein in each case those color components of the picture part information of different views A (k) on the picture elements x (i, j) are shown with that color they are lit,
- Medium 40 for specifying light propagation directions for that of the illumination device 20 through the grid 10 through it emitted colored light, so that in the temporal means the viewer 30 looking at the grid 10 each with two eyes at least partially partial image information from different views A (k) sees, creating a spatial visual impression is created.

Die Mittel zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster modulierte Licht können vorteilhaft mindestens einen Parallaxenbarriereschirm, einen Linsenrasterschirm (insbesondere einen Lentikularschirm), ein holografisch-optisches Element oder eine wellenlängenabhängige zweidimensionale Filterstruktur umfassen. Andere Ausgestaltungen sind denkbar. Besonders bevorzugt sind Ausgestaltungen, bei denen ein Parallaxenbarriereschirm mit vertikalen, transparenten und opaken Linien zum Einsatz kommt, oder aber bei denen ein Lentikularschirm mit vertikal gestellten Linsen genutzt wird. Die vertikale Richtung entspricht dabei selbstredend der vertikalen Richtung des Rasters aus Bildelementen x(i, j).The Means for specifying light propagation directions for the light modulated by the raster can be advantageous at least one parallax barrier screen, a lenticular screen (Especially a lenticular screen), a holographic-optical Element or a wavelength-dependent two-dimensional Include filter structure. Other embodiments are conceivable. Especially preferred are embodiments in which a parallax barrier screen with vertical, transparent and opaque lines are used, or but where a lenticular screen with vertically placed lenses is being used. The vertical direction corresponds of course the vertical direction of the grid of picture elements x (i, j).

Vorteilhaft strahlt genau ein Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung zu unterschiedlichen Zeiten (t₁, t₂) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen ab, wobei dieser Flächenanteil in etwa so groß ist wie das Raster aus Bildelementen x(i, j). Letzteres bedeutet, dass zum Beispiel die gesamte obere Fläche der Beleuchtungseinrichtung als Licht abstrahlender Flächenanteil gemeint ist.Advantageously, precisely one surface portion of the illumination device emits light of at least two different colors or color mixtures at different times (t ₁ , t ₂ ), this area fraction being approximately as large as the grid of picture elements x (i, j). The latter means that for example play the entire upper surface of the lighting device is meant as a light radiating surface portion.

Alternativ können die Mittel zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster modulierte Licht gebildet werden durch eine Strukturierung der Beleuchtungseinrichtung, bei welcher eine Vielzahl von Teilflächen der Beleuchtungseinrichtung permanent dunkel bleiben und eine Vielzahl anderer Teilflächen der Beleuchtungseinrichtung zu unterschiedlichen Zeiten (t₁, t₂) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen abstrahlen. Eine solche Teilfläche entspricht einem Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung. Dabei ist die Strukturierung der Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass Licht abstrahlende Teilflächen zwischen permanent dunklen Teilflächen in Form von vertikalen oder schrägen Streifen oder in Form eines zweidimensionalen Musters angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung ist zum Beispiel zu erreichen, indem eine vollständig leuchtende Oberfläche der Beleuchtungseinrichtung mit einer Maske, ähnlich einem Parallaxenbarriereschim, abgedeckt wird. Im besten Fall ist diese noch rückseitig verspiegelt, um nicht transmittiertes Licht wenigstens teilweise zu recyceln.Alternatively, the means for specifying light propagation directions for the light modulated by the raster can be formed by structuring the illumination device in which a plurality of subareas of the illumination device remain permanently dark and a plurality of other subareas of the illumination device at different times (t ₁ , t ₂ ) Emit light of at least two different colors or color mixtures. Such a partial area corresponds to a surface portion of the illumination device. In this case, the structuring of the illumination device is preferably designed such that light-emitting partial surfaces are arranged between permanently dark partial surfaces in the form of vertical or oblique stripes or in the form of a two-dimensional pattern. Such an embodiment can be achieved, for example, by covering a completely luminous surface of the illumination device with a mask, similar to a parallax barrier layer. In the best case, this is still mirrored on the back to at least partially recycle undiffracted light.

Für alle Ausgestaltungen ist es sinnvoll, dass die Licht abstrahlenden Flächenanteile der Beleuchtungseinrichtung nacheinander wiederkehrend im Wesentlichen rotes, grünes und blaues Licht abstrahlen. Damit kann ein normaler Farbraum für ein vollfarbiges räumlich wahrnehmbares Bild erzielt werden.For All designs, it makes sense that the light radiating Area proportions of the lighting device successively essentially red, green and blue Emit light. This can be a normal color space for a full-color spatially perceivable image can be achieved.

Die Beleuchtungseinrichtung besteht beispielsweise aus LEDs und/oder einem OLED. Somit kann die Strukturierung der Beleuchtungseinrichtung erreicht werden, indem selbige aus einer Vielzahl von schaltbaren Lichtquellen, etwa LEDs oder OLED-Bildelementen, zusammengesetzt wird. Insofern rote, grüne und blaue LEDs verwendet werden, können diese baulich sehr nah aneinander gebracht werden bzw. deren Licht kann auch noch mit optischen Mitteln (z. B. einer Streuscheibe) auf jeweils einen Flächenanteil gerichtet werden, so dass de facto (je) ein Flächenanteil (von vielen) lichtverschiedene Farben abstrahlt.The Lighting device consists for example of LEDs and / or an OLED. Thus, the structuring of the illumination device can be achieved by using the same from a plurality of switchable light sources, about LEDs or OLED picture elements, is composed. insofar Red, green and blue LEDs can be used structurally very close to each other or their light can also with optical means (eg a lens) on each an area share, so that de facto (each) a proportion of the surface (of many) differs light-different colors.

Außerdem ist es möglich, dass die Beleuchtungseinrichtung aus einem von hinten beleuchteten Flüssigkristall-Shutter gebildet wird. Eine weitere Variante sieht vor, die Beleuchtungseinrichtung durch einen Lichtleiter zu bilden, in welchen nacheinander verschieden farbiges Licht eingekoppelt wird, beispielsweise unter Nutzung eines Farbrades oder unter Nutzung von farbigen LEDs.Furthermore Is it possible that the lighting device from a backlit liquid crystal shutter formed becomes. Another variant provides, the lighting device to form through a light guide in which successively different colored light is coupled, for example, using a Color wheel or using colored LEDs.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) zu jedem Zeitpunkt t_x periodisch auf dem Raster angeordnet sind, wobei diese Anordnung der Bildteilinformationen bevorzugt als zweidimensionales Muster oder als spaltenweise Kombination ausgebildet ist. Die Anordnung ist korrespondierend zu der Struktur der Mittel zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster modulierten Licht, was für den Fachmann selbstredend ist. Insofern beispielsweise ein Parallaxenbarriereschirm mit vertikalen transparenten Streifen verwendet wird, so sollte die Bildkombination der Bildteilinformationen der Ansichten bevorzugt auch vertikal streifenförmig erfolgen.It is also advantageous if the image part information of different views A (k) are arranged periodically on the grid at each time t _x , whereby this arrangement of the image part information is preferably designed as a two-dimensional pattern or as a column-by-column combination. The arrangement is in correspondence with the structure of the means for specifying light propagation directions for the light modulated by the raster, which is self-evident to those skilled in the art. Inasmuch as, for example, a parallax barrier screen with vertical transparent strips is used, the image combination of the partial image information of the views should preferably also be vertical stripes.

Die Bildelemente x(i, j) weisen beliebige Umrisse auf, davon bevorzugt vieleckige, besonders bevorzugt rechteckige Umrisse.The Image elements x (i, j) have any contours, of which preferred polygonal, more preferably rectangular outlines.

Vorzugsweise stellen zu jedem Zeitpunkt t_x durchschnittlich im Wesentlichen gleich viele Bildelemente x(i, j) Bildteilinformationen jeweils der verschiedenen Ansichten A(k) dar. Im Falle von n dargestellten Ansichten A(k) mit k = 1 ... n ist der Wert von n größer gleich 2 und kleiner gleich 16. Andere Werte sind im Rahmen des Möglichen.Preferentially, at any time t _x average of substantially the same number of pixels x (i, j) of partial image information in each of the different views A (k). In the case of n shown views A (k) with k = 1 ... n is the Value of n greater than or equal to 2 and less than or equal to 16. Other values are within the possible range.

Bei dem Raster handelt es sich im einfachsten Fall um einen Graustufen-Flüssigkristallbildschirm oder einen Graustufen darstellenden Flüssigkristall-Shutter.at the grid is in the simplest case a grayscale liquid crystal screen or a grayscale liquid crystal shutter.

Schließlich enthält das Raster Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht. Dies kann auch für einen Parallaxenbarriereschirm oder andere Mittel zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen gelten.After all contains the grid means for reducing Störlichtreflexen, preferably at least one interference-optical antireflection coating. This can also for a parallax barrier screen or others Means for specifying Lichtausbreitungsrichtungen apply.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert.The Invention will become more apparent in the following with reference to drawings explained.

Es zeigt:It shows:

1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausgestaltung, 1 a schematic diagram of the method according to the invention in a first embodiment,

2 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens der ersten Ausgestaltung zu drei verschiedenen Zeittakten, 2 a schematic diagram of the inventive method of the first embodiment to three different clocks,

3 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausgestaltung mit einem Lichtleiter als Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung, 3 2 is the schematic diagram of the method according to the invention in a first embodiment with a light guide as a component of the illumination device;

4 die Prinzipskizze zur Einkopplung von Licht verschiedener Farben in einen Lichtleiter, 4 the schematic diagram for coupling light of different colors into a light guide,

5 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausgestaltung, 5 the schematic diagram of the method according to the invention in a second embodiment,

6 die Prinzipskizze einer möglichen Umsetzungsvariante der Ausgestaltung gemäß 5, 6 the schematic diagram of a possible implementation variant of the embodiment according to 5 .

7–9 Prinzipskizzen des erfindungsgemäßen Verfahrens in der zweiten Ausgestaltung zu verschiedenen Zeittakten, 7 - 9 Schematic diagrams of the method according to the invention in the second embodiment at different time intervals,

10 eine mögliche Struktur eines Parallaxenbarriereschirms (Ausschnitt), 10 a possible structure of a parallax barrier screen (detail),

11 eine zur Ausgestaltung nach 10 passende mögliche Kombination von Bildteilinformationen von n = 4 Ansichten auf dem Raster aus Bildelementen, 11 one for the design 10 suitable possible combination of partial image information of n = 4 views on the grid of picture elements,

12 eine weitere mögliche Struktur eines Parallaxenbarriereschirms (Ausschnitt), 12 another possible structure of a parallax barrier screen (detail),

13 eine zur Ausgestaltung nach 12 passende mögliche Kombination von Bildteilinformationen von n = 4 Ansichten auf dem Raster aus Bildelementen, sowie 13 one for the design 12 suitable possible combination of partial image information of n = 4 views on the grid of pixels, as well

14 eine weitere mögliche Struktur eines Parallaxenbarriereschirms (Ausschnitt). 14 Another possible structure of a parallax barrier screen (detail).

Alle Zeichnungen sind nicht maßstäblich, dienen aber zur Erläuterung der wesentlichen Mittel-Wirkungszusammenhänge.All Drawings are not to scale, but serve to explain the significant means-effect relationships.

Es zeigt also die 1 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objektes, bei welchem

– auf einem lichtmodulierenden Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen i und Spalten j Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) der Szene oder des Objekts mit k = 1, ..., n und n > = 2 (in diesem Falle mit n = 3) gleichzeitig sichtbar gemacht werden,
– dem Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) eine Beleuchtungseinrichtung 20 nachgeordnet ist, wobei mindestens ein Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung 20 zu unterschiedlichen Zeiten (t₁, t₂) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen in Richtung des Rasters 10 abstrahlt,
– Mittel 40 zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster 10 modulierte Licht im Abstand s von dem Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) vorhanden sind; in diesem Falle bestehen besagte Mittel 40 aus einem Parallaxenbarriereschirm,
– fernerhin zu jedem Zeitpunkt t_x diejenigen farblichen Komponenten der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster 10 dargestellt werden, welche derjenigen Farbe oder Farbmischung entsprechen, die zu dem Zeitpunkt t_x von einem nahegelegenen Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung 20 abgestrahlt wird,
– so dass im zeitlichen Mittel ein oder mehrere Betrachter 30 beim Blick auf das Raster 10 jeweils mit beiden Augen ausschließlich oder zumindest teilweise unterschiedliche Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) sieht bzw. sehen, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht.

So it shows the 1 the schematic diagram of the inventive method for the spatial representation of a scene or an object, in which

- on a light modulating grid 10 from pixels x (i, j) with rows i and columns j partial image information of different views A (k) of the scene or of the object with k = 1, ..., n and n> = 2 (in this case with n = 3) be made visible at the same time,
- the grid 10 from picture elements x (i, j) a lighting device 20 is downstream, wherein at least a surface portion of the illumination device 20 at different times (t ₁ , t ₂ ) light of at least two different colors or color mixtures in the direction of the grid 10 radiates,
- Medium 40 for specifying light propagation directions for that of the grid 10 modulated light at a distance s from the grid 10 of picture elements x (i, j) are present; in this case, said funds exist 40 from a parallax barrier screen,
- henceforth at any time t _x those colored components of the image section data of different views A (k) on the grid 10 which correspond to that color or color mixture that at the time t _x of a nearby area portion of the illumination device 20 is emitted,
- so that on average one or more observers 30 looking at the grid 10 in each case with both eyes exclusively or at least partially different partial image information of different views A (k) see or see, whereby a spatial visual impression is created.

Mit anderen Worten: die Vollfarbigkeit des räumlich wahrnehmbaren Bildes wird erreicht, indem einzelne Farbkomponenten des darzustellenden Bildes zeitlich nacheinander wiedergegeben werden. Entsprechend der zeitlichen Taktung der Farben werden die entsprechenden farblichen Komponenten der Bildteilinformationen der Ansichten A(k) auf dem Raster 10 wiedergegeben. Das Raster 10 kann z. B. ein Graustufen darstellender Flüssigkristallbildschirm sein, wie etwa das Display GS510 von Eizo oder MD205MG von NEC.In other words, the full color of the spatially perceivable image is achieved by reproducing individual color components of the image to be displayed in succession. According to the temporal timing of the colors, the corresponding color components of the image part information of the views A (k) become the raster 10 played. The grid 10 can z. For example, a greyscale liquid crystal display screen, such as the GS510 display from Eizo or MD205MG from NEC.

Der Parallaxenbarriereschirm, (welcher als Mittel 40 zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster 10 modulierte Licht fungiert), verfügt vorteilhaft über vertikale transparente Streifen, die sich zwischen den opaken Abschnitten befinden. Dies ist in 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Zur Dimensionierung und zu geometrischen Details wie Streifenbreiten und Perioden von Parallaxenbarriereschirmen wird auf die eingangs genannte Kaplan-Schrift verwiesen. Derartige Dimensionierungen sind dem Fachmann geläufig und benötigen daher hier keinerlei weitere Erläuterung.The parallax barrier screen, (which as a means 40 for specifying light propagation directions for that of the grid 10 modulated light), advantageously has vertical transparent stripes located between the opaque sections. This is in 1 shown in a sectional view. For dimensioning and geometric details such as strip widths and periods of parallax barrier screens, reference is made to the Kaplan document mentioned at the outset. Such dimensions are familiar to the expert and therefore need no further explanation here.

Bevorzugt strahlt in dieser Ausgestaltung genau ein Flächenanteil 5a der Beleuchtungseinrichtung 20, nämlich im Wesentlichen die dem Raster 10 zugewandte Fläche, zu unterschiedlichen Zeiten t_x Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen ab, wobei dieser Flächenanteil 5a in etwa so groß ist, wie das Raster 10 aus Bildelementen x(i, j). Letzteres bedeutet, dass zum Beispiel die gesamte obere Fläche der Beleuchtungseinrichtung 20 als Licht abstrahlender Flächenanteil 5a gemeint ist.In this embodiment, it is preferable to emit exactly one area fraction 5a the lighting device 20 , essentially the grid 10 facing surface, at different times t _x light at least two different colors or color mixtures from, said area fraction 5a is about as big as the grid 10 from picture elements x (i, j). The latter means that, for example, the entire upper surface of the illumination device 20 as a light radiating surface area 5a is meant.

In diesem Beispiel sehen die Betrachteraugen jeweils die Ansichten 1 und 2, weil die Lichtausbreitungsrichtungen durch den Parallaxenbildschirm (entspricht Mittel 40) vorgegeben werden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet.In this example, the observer's eyes each see the views 1 and 2, because the light propagation directions through the parallax screen (corresponds to means 40 ), as indicated by the dashed lines.

Die erfinderische Funktionsweise wird ferner erläutert an Hand von 2. Dort nämlich ist die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu drei verschiedenen Zeittakten wiedergegeben, und zwar als Schnittdarstellung. Während des links dargestellten ersten Zeittaktes strahlt der Flächenanteil 5a rotes Licht ab, indiziert durch das in Klammern gesetzte „R” der Beleuchtungseinrichtung 20. Gleichzeitig werden auf dem Raster 10 nur rote Farbkomponenten der Bildteilinformationen der Ansichten A(k) mit k = 1 ... 5 gezeigt, was durch die fünf Buchstaben „R” auf dem Raster von Bildelementen indiziert ist. Die Zahlen 1 bis 5 unter den Buchstaben „R” sollen andeuten, dass dort Bildteilinformationen der Ansichten 1 bis 5 gleichzeitig nebeneinander auf 5 Bildelementen x(i, j) dargestellt werden.The inventive mode of operation is further explained with reference to 2 , There, namely, the schematic diagram of the method according to the invention is reproduced to three different clock cycles, as a sectional view. During the first time clock shown on the left, the proportion of area radiates 5a red light, indicated by the bracketed "R" of the illumination device 20 , At the same time, on the grid 10 only red color components of the image part information of views A (k) with k = 1 ... 5, which is indicated by the five letters "R" on the grid of picture elements. The numbers 1 to 5 under the letters "R" are intended to indicate that there partial image information of the views 1 to 5 are displayed simultaneously next to each other on 5 pixels x (i, j).

Zum dem in der Mitte von 2 dargestellten zweiten Zeittakt wird vom Flächenanteil 5a nur grünes Licht (siehe Buchstabe „G”) abgestrahlt. Entsprechend werden auch nur grüne Bildteilinformationen auf dem Raster 10 dargestellt. Schließlich ist der dritte Zeittakt rechts in 2 dargestellt, hier wird vom Flächenanteil 5a blaues Licht abgestrahlt (siehe Buchstabe „B”) und entsprechend werden blaue Bildteilinformationen vom Raster 10 abgebildet.To the middle of 2 shown second time clock is the area share 5a only green light (see letter "G") emitted. Accordingly, only green part of image information on the grid 10 shown. Finally, the third clock is right in 2 shown here is the area fraction 5a blue light emitted (see letter "B") and accordingly blue part image information from the grid 10 displayed.

Nach dem dritten Zeittakt kehrt der erste wieder und so weiter. Die Reihenfolge der roten, grünen und blauen Farbkomponenten kann auch vertauscht werden oder durch andere Farbkomponenten ersetzt werden.To the third time clock, the first returns and so on. The chronological order The red, green and blue color components can also be replaced or replaced by other color components.

Damit ist sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt t_x diejenigen farblichen Komponenten der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster 10 dargestellt werden, welche derjenigen Farbe oder Farbmischung entsprechen, die zu dem Zeitpunkt t_x von einem nahegelegenen Flächenanteil der Beleuchtungseinrichtung 20 abgestrahlt wird.This ensures that at each time point t _x those color components of the image part information of different views A (k) on the grid 10 which correspond to that color or color mixture that at the time t _x of a nearby area portion of the illumination device 20 is emitted.

Selbstredend sind die Mittel 40, also der Parallaxenbarriereschirm, wesentlich dünner ausgebildet, als hier in 2 gezeichnet. Zu jedem Zeittakt gibt der statische Parallaxenbarrierschirm Lichtausbreitungsrichtungen für das von den Bildelementen x(i, j) des Rasters 10 modulierten Lichtes vor, wie aus 2 schematisch ersichtlich. Diese Wirkungsweise eines Parallaxenbarriereschirms und auch die eines Lentikularschirms sind dem Fachmann geläufig und im genannten Kaplan-Artikel näher beschrieben. Ein Parallaxenbarriereschirm kann z. B. als belichteter und entwickelter fotografischer Film hergestellt werden, welcher auf eine Glasscheibe auflaminiert ist. Außerdem ist es möglich, ihn durch Bedrucken von Glas oder einem anderen transparenten Substrat mit opaker Farbe herzustellen.Of course, the means 40 , So the Parallaxenbarriereschirm, much thinner than formed here in 2 drawn. At each time clock, the static parallax barrier screen gives directions of light propagation to that of the pixels x (i, j) of the raster 10 modulated light before, like out 2 schematically visible. This mode of operation of a parallax barrier screen and also that of a lenticular screen are familiar to the person skilled in the art and are described in more detail in said Kaplan article. A parallax barrier screen may, for. Example, be prepared as an exposed and developed photographic film, which is laminated to a glass sheet. In addition, it is possible to make it by printing on glass or another transparent substrate of opaque color.

Die Beleuchtungseinrichtung 20 kann aus LEDs und/oder einem OLED und/oder einem von hinten beleuchteten Flüssigkristallshutter bestehen. Außerdem ist es möglich, dass es sich bei ihr um einen Lichtleiter handelt, in welchen nacheinander verschieden farbiges Licht eingekoppelt wird, beispielsweise unter Nutzung eines Farbrades oder unter Nutzung von farbigen LEDs. Die letztere Ausgestaltung ist in 3 gezeigt, welche einer Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausgestaltung mit einem Lichtleiter 20a als Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung 20 entspricht. Hierbei wird in den Lichtleiter 20a mittels einer Einrichtung 20b Licht eingekoppelt. Der Lichtleiter 20a und die Einrichtung 20b ergeben zusammen die wesentlichen Teile der Beleuchtungseinrichtung 20. Deren zum Raster 10 zeigende (obere) Großfläche entspricht dem Licht abstrahlenden Flächenanteil 5a.The lighting device 20 may consist of LEDs and / or an OLED and / or a back-lit liquid crystal halter. It is also possible that it is a light guide in which successively different colored light is coupled, for example, using a color wheel or using colored LEDs. The latter embodiment is in 3 which shows a schematic diagram of the method according to the invention in a first embodiment with a light guide 20a as part of the lighting device 20 equivalent. This is in the light guide 20a by means of a device 20b Light coupled. The light guide 20a and the device 20b together make up the essential parts of the lighting device 20 , Theirs to the grid 10 pointing (upper) large area corresponds to the light radiating surface area 5a ,

In 4 ist die Prinzipskizze zur Einkopplung von Licht verschiedener Farben in den Lichtleiter 20a gezeigt. Dabei sind beispielsweise je drei verschiedenfarbige (bevorzugt je eine rote, grüne und blaue) CCFL-Röhren oder LEDs 60 vorhanden, die über Lichtleitfasern oder andere optische Mittel ihr Licht in den Lichtleiter 20a einkoppeln. Es ist auch möglich, Licht einer einzigen CCFL-Röhre durch ein rotierendes Farbrad (ähnlich wie bei DLP-Projektoren) zeitlich getaktet farblich zu filtern.In 4 is the schematic diagram for coupling light of different colors in the light guide 20a shown. For example, three differently colored (preferably one each red, green and blue) CCFL tubes or LEDs 60 present, via optical fibers or other optical means their light into the light guide 20a inject. It is also possible to color-filter the light of a single CCFL tube by a rotating color wheel (similar to DLP projectors).

Die vorbeschriebene erste Ausgestaltung ist verhältnismäßig einfach herzustellen, indem ein Flüssigkristall-Bildschirm als Raster 10 verwendet wird. Um einen solchen in möglichst hoher Auflösung zu erhalten, können beim Herstellungsprozess einfach die RGB-Farbfilter weggelassen werden. Auf diese Weise wird gleichsam wesentlich mehr Licht durch den Bildschirm durchgelassen.The above-described first embodiment is relatively easy to manufacture by using a liquid crystal screen as a grid 10 is used. In order to obtain such a highest possible resolution, the RGB color filters can simply be omitted during the production process. In this way, substantially more light is transmitted through the screen.

Außerdem ist dann beispielsweise bei einer Variante mit n = 4 Ansichten A(k) die horizontale Auflösung der räumlichen Darstellung gegenüber einer (vollfarbigen) 2D-Auflösung mit RGB-Farbfiltern nur um 25% reduziert, da jedes Bildelement vollfarbig wirkt. Die vertikale Auflösung wäre bei einem Parallaxenbarriereschirm mit vertikalen Streifen gar nicht verringert. Somit kann eine verhältnismäßig hohe Auflösung bei der räumlichen Darstellung erreicht werden. Auch die Anforderungen hinsichtlich der Bildwiederholrate des Flüssigkristallbildschirms sind beherrschbar: Weist dieser beispielsweise eine Wiederholrate von 180 Hz auf, was heute möglich ist, dann bleiben im vollfarbigen räumlichen Bild immer noch 60 Hz übrig, was flimmerfrei wahrgenommen werden kann.Furthermore is then, for example, in a variant with n = 4 views A (k) the horizontal resolution of the spatial representation compared to a (full-color) 2D resolution with Reduced RGB color filters by only 25%, as each pixel looks full-color. The vertical resolution would be with a parallax barrier screen not reduced with vertical stripes. Thus, a relatively high resolution in the spatial representation be achieved. Also the requirements regarding the refresh rate of the liquid crystal panel are manageable: Weist This example, a repetition rate of 180 Hz on what today is possible, then stay in the full-color spatial Picture still 60 Hz left, which are perceived flicker-free can.

Die 5 zeigt die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausgestaltung. Selbige zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur Vorgabe von Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Raster 10 modulierte Licht gebildet sind durch eine Strukturierung der Beleuchtungseinrichtung 20, bei welcher eine Vielzahl von Flächenanteilen 5b der Beleuchtungseinrichtung 20 permanent dunkel bleiben und eine Vielzahl anderer Flächenanteile 5a der Beleuchtungseinrichtung 20 zu unterschiedlichen Zeiten (t₁, t₂) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen abstrahlen.The 5 shows the schematic diagram of the method according to the invention in a second embodiment. The same is characterized by the fact that the means for specifying light propagation directions for that of the grid 10 Modulated light are formed by a structuring of the illumination device 20 in which a plurality of area shares 5b the lighting device 20 remain permanently dark and a variety of other area shares 5a the lighting device 20 at different times (t ₁ , t ₂ ) emit light of at least two different colors or color mixtures.

Diese Strukturierung der Beleuchtungseinrichtung 20 kann derart ausgebildet sein, dass Licht abstrahlende Flächenanteile 5a zwischen permanent dunklen Flächenanteilen 5b in Form von vertikalen oder schrägen Streifen oder in Form eines zweidimensionalen Musters angeordnet sind.This structuring of the lighting device 20 can be configured such that light radiating area proportions 5a between permanently dark areas 5b are arranged in the form of vertical or oblique stripes or in the form of a two-dimensional pattern.

Weiterhin gibt 6 die Prinzipskizze einer möglichen Umsetzungsvariante der Ausgestaltung gemäß 5 wieder. Hier besteht die Beleuchtungseinrichtung 20 wieder im Wesentlichen aus einem Lichtleiter 20a, in welchen mittels einer Einrichtung 20b Licht eingekoppelt wird. Die Einrichtung 20b kann, wie zu 4 beschrieben, ausgebildet sein, damit zeitlich-sequentiell Licht verschiedener Farben bzw. Farbmischungen in den Lichtleiter 20a eingekoppelt wird. Deutlich zu sehen ist die (überdimensioniert gezeichnete) Strukturierung der zum Raster 10 gewandten Großfläche des Lichtleiters 20a, wobei hier eine Vielzahl von Flächenanteilen 5b permanent dunkel bleiben und eine Vielzahl anderer Flächenanteile 5a der Beleuchtungseinrichtung 20 zu unterschiedlichen Zeiten (t₁, t₂) Licht mindestens zweier verschiedener Farben oder Farbmischungen abstrahlt. Die entsprechende Strukturierung der zum Raster 10 gewandten Großfläche des Lichtleiters 20a kann z. B. durch Aufdrucken (z. B. mittels Siebdruck) einer schwarz-opaken Farbe auf den Lichtleiter geschehen. Die Struktur wäre dann vergleichbar mit der einer Parallaxenbarriere.Continue to exist 6 the schematic diagram of a possible implementation variant of the embodiment according to 5 again. Here is the lighting device 20 again essentially from a light guide 20a in which by means of a device 20b Light is coupled. The device 20b can, how to 4 described, be formed so that temporally-sequentially light different colors or color mixtures in the light guide 20a is coupled. Clearly visible is the (oversized drawn) structuring of the grid 10 facing large surface of the light guide 20a , where here a variety of area shares 5b remain permanently dark and a variety of other area shares 5a the lighting device 20 At different times (t ₁ , t ₂ ) light of at least two different colors or color mixtures radiates. The corresponding structuring of the grid 10 facing large surface of the light guide 20a can z. B. by printing (eg., By screen printing) done a black-opaque color on the light guide. The structure would then be comparable to that of a parallax barrier.

Fernerhin zeigen die 7 bis 9 Prinzipskizzen des erfindungsgemäßen Verfahrens in der vorgenannten zweiten Ausgestaltung zu verschiedenen Zeittakten. In 7 ist der erste („rote”) Zeittakt dargestellt. Die Flächenanteile 5a strahlen demnach alle rotes Licht ab, was durch die Buchstaben „R” unter der Beleuchtungseinrichtung 20 indiziert wird. Gleichzeitig werden nur die roten Farbanteile als Bildteilinformationen der verschiedenen n = 4 Ansichten auf den Bildelementen x(i, j) des Rasters 10 wiedergegeben, ebenso durch die Buchstaben „R” im Raster 10 angedeutet. Die Zahlen 1 bis 4 geben die Nummer k der Ansicht A(k) an, aus welcher die Bildteilinformation herrührt, welche auf dem entsprechenden Bildelement x(i, j) gezeigt wird. Hier ist quasi nur ein Ausschnitt einer Zeile des Rasters 10 zu sehen.Furthermore, the show 7 to 9 Schematic diagrams of the method according to the invention in the aforementioned second embodiment at different time intervals. In 7 the first ("red") time clock is shown. The area shares 5a emit all red light, which is indicated by the letters "R" under the illumination device 20 is indexed. At the same time, only the red color components become part of the image information of the various n = 4 views on the pixels x (i, j) of the raster 10 reproduced, as well by the letters "R" in the grid 10 indicated. The numbers 1 to 4 indicate the number k of the view A (k), from which the image part information resulted, which is shown on the corresponding picture element x (i, j). Here is almost only a section of a line of the grid 10 to see.

Der zweite zeitliche Takt („grün”) ist in 8 dargestellt. Hier wird entsprechend in den Flächenanteilen 5a nur grünes Licht abgestrahlt, was durch den Buchstaben „G” angezeigt ist. Selbstredend kommen dann auf dem Raster 10 nur die grünen Anteile der Bildteilinformationen der Ansichten 1 bis 4 zur Darstellung.The second time bar ("green") is in 8th shown. Here is accordingly in the area shares 5a only green light emitted, which is indicated by the letter "G". Of course, then come on the grid 10 only the green parts of the partial image information of the views 1 to 4 for illustration.

Schließlich gibt 9 den dritten zeitlichen „blauen” Takt wieder, auf welchen die vorstehenden Beschreibungen sinngemäß für die Farbe blau, indiziert durch den Buchstaben „B”, zutreffen.Finally there 9 the third time "blue" clock on which the above descriptions apply mutatis mutandis to the color blue, indicated by the letter "B".

Auch in der zweiten Ausgestaltung können die Farben rot, grün, blau vertauscht und/oder durch andere Farben bzw. Farbgemische ersetzt werden.Also in the second embodiment, the colors red, green, Blue reversed and / or replaced by other colors or color mixtures become.

Weiterhin gibt 10 eine mögliche Struktur eines Parallaxenbarriereschirms als Mittel 40 (in Ausschnittform) wieder. Zu sehen sind vertikale transparente Abschnitte, die in opake Abschnitte eingebettet sind. Eine passende Kombination von Bildteilinformationen von n = 5 Ansichten A(k) auf dem Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) gibt 11 wieder. Dabei entspricht ein Kästchen jeweils einem Bildelement x(i, j), und die Zahlen k = 1 ... 5 geben an, aus welcher Ansicht A(k) die Bildteilinformation stammt, die auf dem betreffenden Bildelement x(i, j) gezeigt werden soll. Im Übrigen rührt die jeweilige Bildteilinformation auch in der jeweiligen Ansicht A(k) von der gleichen Rasterstelle (i, j) her, die das entsprechende Bildelement x(i, j) aufweist.Continue to exist 10 a possible structure of a parallax barrier screen as a means 40 (in cutting form) again. On display are vertical transparent sections embedded in opaque sections. An appropriate combination of partial image information of n = 5 views A (k) on the grid 10 from pixels x (i, j) 11 again. In this case, one box corresponds to one picture element x (i, j), and the numbers k = 1 ... 5 indicate from which view A (k) the picture part information originates, shown on the relevant picture element x (i, j) shall be. Incidentally, the respective image part information also originates in the respective view A (k) from the same grid location (i, j) which has the corresponding image element x (i, j).

Die 12 stellt eine andere mögliche Struktur eines Parallaxenbarriereschirms als Mittel 40 dar (in Ausschnittform). Zu sehen sind stufenweise versetzte transparente Abschnitte, die in opake Abschnitte eingebettet sind. Eine passende Kombination von Bildteilinformationen von n = 5 Ansichten A(k) auf dem Raster 10 aus Bildelementen x(i, j) gibt 13 wieder. Dabei entspricht wiederum ein Kästchen jeweils einem Bildelement x(i, j), und die Zahlen k = 1 ... 5 geben an, aus welcher Ansicht A(k) die Bildteilinformation stammt, die auf dem betreffenden Bildelement x(i, j) gezeigt werden soll.The 12 represents another possible structure of a parallax barrier screen as a means 40 (in cut-out form). Depicted are stepwise offset transparent sections embedded in opaque sections. An appropriate combination of partial image information of n = 5 views A (k) on the grid 10 from pixels x (i, j) 13 again. Again, a box corresponds to a picture element x (i, j), and the numbers k = 1 ... 5 indicate from which view A (k) the picture part information originates, which on the relevant picture element x (i, j) should be shown.

Schlussendlich zeigt 14 eine weitere mögliche Struktur eines Parallaxenbarriereschirms (Ausschnitt), wobei hier schräg gestellte transparente Streifen vorgesehen sind. Alternativ könnten auch vieleckige, z. B. rechteckige, transparente Elemente teilweise überlappend in Treppenform angeordnet werden.Finally shows 14 Another possible structure of a Parallaxenbarriereschirms (detail), here oblique transparent strips are provided. Alternatively, polygonal, z. B. rectangular, transparent elements are arranged partially overlapping in staircase form.

Im Fall der Verwendung eines Parallaxenbarriereschirms können diese das Bild über- oder unterabtasten. Das bedeutet, dass das Verhältnis der Streifenbreite eines transparenten Abschnitts auf dem Parallaxenbarriereschirm zur Breite einer Periode (bestehend aus einem transparenten und einem opaken Abschnitt) größer oder kleiner als der Term 1/n (mit n der Anzahl der dargestellten Ansichten) ist. Ist das Verhältnis größer, dann wird auf Kosten der visuellen Kanaltrennung der Ansichten ein helleres Bild erzielt. Ist es kleiner, dann steigt die visuelle Kanaltrennung (und damit auch die mögliche darstellbare Tiefe) auf Kosten der Helligkeit. Natürlich kann das besagte Verhältnis auch genau 1/n sein, wie es im eingangs genannten Kaplan-Artikel beschrieben ist.In the case of using a parallax barrier screen, they may over- or under-scan the image. That is, the ratio of the stripe width of a transparent portion on the parallax barrier screen to the width of one period (consisting of a transparent and an opaque portion) is larger or smaller than the term 1 / n (where n is the number of views shown). If the ratio is greater, then a brighter picture is obtained at the expense of the visual channel separation of the views. If it is smaller, then increases the visual channel separation (and thus the possible darstellba depth) at the expense of brightness. Of course, said ratio can also be exactly 1 / n, as described in Kaplan article mentioned above.

Fernerhin weisen die Bildelemente x(i, j) einen bevorzugt rechteckigen Umriss auf. Zumindest sollte aber das Raster 10 im Wesentlichen orthogonal sein.Furthermore, the picture elements x (i, j) have a preferably rectangular outline. But at least the grid should 10 be substantially orthogonal.

Selbstredend sind in allen Ausgestaltungen noch geeignete elektronische Ansteuereinheiten vorhanden, um die benötigten Bildinformationen auf dem Raster 10 zur Darstellung zu bringen. Diese sind dem Fachmann geläufig und werden daher hier weggelassen.Needless to say, suitable electronic control units are still present in all configurations in order to provide the required image information on the screen 10 to show. These are familiar to the expert and are therefore omitted here.

Die Vorteile der Erfindung sind vielseitig. So wird eine 3D-Darstellung ermöglicht, die keinen oder einen vergleichsweise geringen Auflösungsverlust gegenüber der Auflösung des eingesetzten Bildgebers erleidet. Damit können gleichzeitig 2D-Bilder und 3D-Bilder in hoher Auflösung dargestellt werden, eine Umschaltbarkeit zwischen 2D- und 3D-Darstellung ist nicht mehr nötig. Erfindungsgemäße Verfahren und Anordnungen sind darüber hinaus verhältnismäßig einfach herzustellen, flach ausbildbar und die Ansteuerung mit Bildinhalten ist über handelsübliche PC-Hardware möglich.The Advantages of the invention are versatile. This is how a 3D rendering becomes allows, no or a relatively small Resolution loss versus resolution the imager used suffers. This can be done simultaneously 2D images and 3D images displayed in high resolution which is a switchability between 2D and 3D rendering no longer necessary. Inventive method and arrangements are also proportionate easy to manufacture, flat formable and control with image content is possible via standard PC hardware.

Außerdem sind auch die Anforderungen an die Bildwiederholrate eines Bildgebers (als Raster 10), verglichen mit einer 2D-Darstellung, nur maximal dreimal so hoch, nicht aber etwa 4 oder 5 mal so hoch, wie das der Fall wäre, etwa wenn 4 oder 5 Ansichten zeitlich sequentiell dargestellt würden.In addition, the requirements for the image refresh rate of an imager (as a raster 10 ), compared to a 2D representation, only a maximum of three times as high, but not about 4 or 5 times as high as that would be the case, such as when 4 or 5 views would be displayed sequentially in time.

Abschließend soll auf die Ausgestaltung hingewiesen werden, dass das Raster 10 auch eine Projektionsfläche sein kann, wobei dann die Beleuchtungseinrichtung 20 ein Projektor ist.Finally, it should be pointed to the design that the grid 10 may also be a projection surface, in which case the lighting device 20 a projector is.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- JP 08-331605 [0003]
WO 01/56265 [0004]
- EP 1662808 [0005]
- DE 4228111 C1 [0006]
- DE 4123895 [0007]
US 2001/028356 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Sam H. Kaplan "Theory of parallax barriers", Journal of SMPTE Vol. 59, No. 7, pp. 11-21, July 1952 [0002]

Claims

Method for the spatial representation of a scene or an object, in which - on a light-modulating screen ( 10 ) from picture elements x (i, j) with lines (i) and columns (j) image part information of different views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 of the scene or the object are simultaneously made visible , - by the viewer ( 30 ) seen from behind at least one pixel x (i, j) is successively illuminated with light of at least two different colors, wherein in each case those color components of the image part information of different views A (k) are displayed on the pixels x (i, j), with that color they are just lit, - for that of the grid ( 10 ) modulated light light propagation directions are given by the fact that only individual areas of the grid ( 10 ) for the viewer ( 30 ) are visible in such a way that on a temporal average the viewer ( 30 ) looking at the grid ( 10 ) sees, with both eyes at least partially, partial image information from different views A (k), thereby creating a spatial visual impression.

A method according to claim 1, characterized in that for specifying the light propagation directions for the of the grid ( 10 ) modulated light at least one parallax barrier screen, a lenticular screen, a holographic-optical element or a wavelength-dependent two-dimensional filter structure is used.

Method according to claim 2, characterized in that that all picture elements x (i, j) with light of at least two different Colors are illuminated.

A method according to claim 1, characterized in that the light propagation directions for the of the grid ( 10 ) modulated light by permanent darkening of partial areas of the illumination device ( 20 ) can be achieved.

Method according to claim 4, characterized in that that the subregions as vertical or oblique stripes or in the form of a two-dimensional pattern.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that all picture elements x (i, j) of the grid ( 10 ) are each time sequentially illuminated with red, green and blue light.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for illumination LEDs and / or an OLED and / or a back-lit liquid crystal shutter and / or a light guide, in which successively different colored Light is coupled, for example, using a color wheel or using colored LEDs.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the image part information of different views A (k) at each time point (t _x ) periodically on the grid ( 10 ), this arrangement of the image part information being formed as a two-dimensional pattern or as a column-by-column combination.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the picture elements x (i, j) arbitrary Have outlines, preferably polygonal, more preferably rectangular Outlines.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at each time point (t _x ) an average of the same number of picture elements x (i, j) depict image part information of the different views A (k).

Arrangement for the spatial representation of a scene or an object, comprising - a light-modulating grid ( 10 ) of pixels x (i, j) with rows (i) and columns (j) on which partial image information of different views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 of the scene or object simultaneously can be made visible - one from the viewer ( 30 ) seen from the grid ( 10 ) from picture elements x (i, j) downstream lighting device ( 20 ), each of which illuminates at least one picture element x (i, j) successively with light of at least two different colors, wherein in each case those color components of the picture part information of different views A (k) are shown on the picture elements x (i, j), with those Color they are illuminated, - means ( 40 ) for specifying light propagation directions for that of the illumination device ( 20 ) through the grid ( 10 ) through emitted colored light, so that on a temporal average the viewer ( 30 ) looking at the grid ( 10 ) sees, with both eyes at least partially, partial image information from different views A (k), thereby creating a spatial visual impression.

Arrangement according to claim 11, characterized in that the means ( 40 ) for specifying light propagation directions for that of the grid ( 10 ) comprise a parallax barrier screen, a lenticular screen, a holographic-optical element or a wavelength-dependent two-dimensional filter structure.

Arrangement according to claim 11 or 12, as characterized in that exactly one surface portion of the illumination device ( 20 ) radiates temporally one after the other light of at least two different colors, wherein this area proportion is about as large as the grid ( 10 ) from picture elements

Arrangement according to claim 11, characterized in that the means ( 40 ) for specifying light propagation directions for that of the grid ( 10 ) modulated light are formed by a structuring of the illumination device ( 20 ), in which a plurality of surface portions of the lighting device ( 20 ) remain permanently dark and a variety of other surface portions of the lighting device ( 20 ) Emit light in succession of at least two different colors.

Arrangement according to claim 14, characterized in that the structuring of the illumination device ( 20 ) is formed such that light-emitting surface portions between permanently dark areas in the form of vertical or oblique stripes or in the form of a two-dimensional pattern are arranged.

Arrangement according to one of claims 11 to 15, characterized in that the light-emitting surface portions of the illumination device ( 20 ) radiate red, green and blue light in turn.

Arrangement according to one of claims 11 to 16, characterized in that the illumination device ( 20 ) consists of LEDs and / or an OLED and / or a back-lit liquid crystal shutter and / or a light guide, in which successively different colored light is coupled, for example, using a color wheel or using colored LEDs exists.

Arrangement according to one of claims 11 to 17, characterized in that the image part information of different views A (k) at each time point (t _x ) periodically on the grid ( 10 ), wherein this arrangement of the image part information is preferably formed as a two-dimensional pattern or as a column-by-column combination.

Arrangement according to one of claims 11 to 18, characterized in that the picture elements x (i, j) arbitrary Have outlines, preferably polygonal, more preferably rectangular Outlines.

Arrangement according to one of claims 11 to 19, characterized in that represent at each time (t _x ) an average of the same number of pixels x (i, j) image part information respectively of the different views A (k).

Arrangement according to one of claims 11 to 20, characterized in that the grid ( 10 ) is a grayscale liquid crystal panel or a grayscale liquid crystal shutter.

Arrangement according to one of claims 11 to 21, characterized in that in the case of n views shown A (k) with k = 1 ... n, the value of n is greater than or equal to 2 and less than or equal to 16.

Arrangement according to one of claims 11 to 22, characterized in that the grid ( 10 ) and / or the agent ( 40 ) Contains means for reducing flare reflections, preferably at least one interference-optical anti-reflection coating.

Arrangement according to claim 12, characterized the lenticular screen is a lenticular screen.