DE102004028951A1

DE102004028951A1 - Anordnung zur räumlichen Darstellung

Info

Publication number: DE102004028951A1
Application number: DE102004028951A
Authority: DE
Inventors: Ingo Dr. rer. nat. Relke; Thomas Dipl-Phys. Brüggert; Markus Dipl.-Phys. Klippstein
Original assignee: X3D Technologies GmbH
Current assignee: Newsight 07745 Jena De GmbH
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2005-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes, mindestens umfassend eine Bildwiedergabeeinrichtung mit in Zeilen (j) und Spalten (i) angeordneten Bildwiedergabeelementen (alpha¶ij¶), auf denen Teilinformationen mindestens dreier Ansichten (A¶k¶) mit (k = 1...n, n > 2) der Szene/des Gegenstandes wiedergegeben werden können, ein der Bildwiedergabeeinrichtung in Betrachtungsrichtung vorgeordnetes optisches Raster, auf welchem optische Linsen und/oder Prismen in Zeilen (q) und Spalten (p) angeordnet sind, wobei erfindungsgemäß mindestens zwei Linsen oder mindestens zwei Prismen auf dem optischen Raster einen horizontalen Positionsversatz zueinander aufweisen, der keinem ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Ausdehnungen der mindestens zwei Linsen oder mindestens zwei Prismen entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachterauge ein Gemisch aus Teilinformationen mindestens zweier Ansichten (A¶k¶) sieht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes.

Eine Vielzahl bekannter Verfahren und Anordnungen zur räumlichen Darstellung basiert auf der räumlichen oder der räumlich-zeitlichen Aufteilung verschiedener Ansichten einer Szene auf einem Gerät zur Bildwiedergabe. Bei den Ansichten handelt es sich dabei in der Regel entweder um räumlich in der Tiefe gestaffelte Schichtbilder oder um aus verschiedenen Perspektiven aufgenommene Bilder. Als Geräte zur Bildwiedergabe finden z. B. LC-Displays eine immer weiter verbreitete Anwendung. So werden beispielsweise in US 5 936 774 Verfahren und Anordnung zur autostereoskopischen Darstellung von zwei bis vier Perspektivansichten auf einem LC-Display beschrieben. Auch in EP 0 791 847 , EP 0 783 825 , JP 8 194 190 werden auf LC-Displays basierende Anordnungen zur autostereoskopischen Darstellung beschrieben. Eine vorteilhafte Anordnung dieser Art ist in der DE 100 03 326 C2 beschrieben. Hierbei kommt mindestens ein Wellenlängenfilterarray zum Einsatz, welches Ausbreitungsrichtungen für Licht verschiedener Bildelemente vorgibt. Besagte Bildelemente stellen Bildteilinformationen mehrerer Ansichten einer Szene bzw. eines Gegenstandes dar. Auf Grund der vorgegebenen Lichtausbreitungsrichtungen sehen die Augen eines Betrachters jeweils überwiegend eine erste und eine zweite Auswahl an Ansichten, wodurch beim Betrachter ein räumlicher Eindruck erzeugt wird.

Während diese Verfahren und Anordnungen etliche Vorteile, so etwa die potentielle Verminderung von Moiré-Effekten, die Tauglichkeit für mehrere Betrachter sowie die Vermeidbarkeit von Hilfsmitteln zur räumlichen Wahrnehmbarkeit bietet, sind sie nachteilig von einer verminderten Helligkeit gekennzeichnet.

Von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zu schaffen, die eine verbesserte räumlich wahrnehmbare Darstellung bei gleichzeitig guter Helligkeit schafft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes mindestens umfassend:

– eine Bildwiedergabeeinrichtung mit in Zeilen j und Spalten i angeordneten Bildwiedergabeelementen α_ij, auf denen Teilinformationen mindestens dreier Ansichten A_k mit (k = 1... n, n > 2) der Szene/des Gegenstandes wiedergegeben werden können,
– ein der Bildwiedergabeeinrichtung in Betrachtungsrichtung vorgeordnetes optisches Raster, auf welchem optische Linsen und/oder Prismen in Zeilen q und Spalten p angeordnet sind, wobei erfindungsgemäß,
– mindestens zwei Linsen oder mindestens zwei Prismen auf dem optischen Raster einen horizontalen Positionsversatz zueinander aufweisen, der keinem ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Ausdehnungen der mindestens zwei Linsen oder mindestens zwei Prismen entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachterauge ein Gemisch aus Teilinformationen mindestens zweier Ansichten A_k sieht.

Vermöge der Linsen bzw. Prismen auf dem optischen Raster werden Lichtausbreitungsrichtungen für das von den Bildwiedergabeelementen α_ij abgestrahlte Licht vorgegeben. Der charakteristische nichtganzzahlige Versatz der Linsen bzw. Prismen sorgt zusätzlich für die visuelle bzw. optisch wahrnehmbare Mischung gleichzeitig verschiedener -also mindestens zweier- Ansichten.

Vorzugsweise weisen jeweils alle auf dem optischen Raster vorgesehenen Linsen und Prismen die gleiche horizontale Ausdehnung L auf.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der horizontale Positionsversatz aller Linsen bzw. Prismen einer Zeile q zu den nächstbenachbarten Linsen bzw. Prismen der nächsten Zeile q + 1 jeweils deltaL = L/P·m entspricht, wobei P und m wählbare Zahlen größer Null sind.

Dabei entspricht die Zahl P bevorzugt der Anzahl der von einer horizontalen Ausdehnung einer Linse/eines Prismas überdeckten Bildwiedergabeelementen α_ij.

Die Zahl m kann eine natürliche Zahl sein.

Bevorzugt sind auf dem Raster lediglich Linsen (keine Prismen) vorgesehen, wobei diese besonders bevorzugt als Zylinderlinsen ausgebildet sind, deren Scheitellinien vorzugsweise in Richtung der Spalten i der Bildwiedergabeelemente der Bildwiedergabeeinrichtung verlaufen.

Um Schwierigkeiten und teure Maßnahmen bei der Umsetzung der vorstehend beschriebenen optischen Raster zu vermeiden, kann das optische Raster fernerhin holografisch ausgebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
1 eine Prinzipskizze zu einer erfindungsgemäßen Anordnung sowie
2 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung.
Beide Zeichnungen sind nicht maßstäblich und stellen ferner nur einen Ausschnitt der Anordnung dar.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung zur räumlichen Darstellung dargestellt. Diese umfasst

– eine Bildwiedergabeeinrichtung mit in Zeilen j und Spalten i angeordneten Bildwiedergabeelementen α_ij (in der Zeichnung mit den Buchstaben R, G, B für rote, grüne und blaue Farbsubpixel spalten angedeutet), auf denen Teilinformationen mindestens dreier Ansichten A_k mit (k = 1... n, n > 2) der Szene/des Gegenstandes wiedergegeben werden können,
– ein der Bildwiedergabeeinrichtung in Betrachtungsrichtung vorgeordnetes optisches Raster, auf welchem optische Linsen 1 in Zeilen q und Spalten p angeordnet sind, wobei
– mindestens zwei Linsen auf dem optischen Raster einen horizontalen Positionsversatz zueinander aufweisen, der keinem ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Ausdehnung L der mindestens zwei Linsen entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachterauge ein Gemisch aus Teilinformationen mindestens zweier Ansichten A_k sieht.

Vermöge der Linsen auf dem optischen Raster werden Lichtausbreitungsrichtungen für das von den Bildwiedergabeelementen α_ij abgestrahlte Licht vorgegeben. Der charakteristische nicht-ganzzahlige Versatz der Linsen sorgt zusätzlich für die visuelle bzw. optisch wahrnehmbare Mischung gleichzeitig verschiedener -also mindestens zweier- Ansichten.
Vorzugsweise weisen jeweils alle auf dem optischen Raster vorgesehenen Linsen die gleiche horizontale Ausdehnung L auf.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der horizontale Positionsversatz aller Linsen einer Zeile q zu den nächstbenachbarten Linsen bzw. Prismen der nächsten Zeile q + 1 jeweils deltaL = L/P·m entspricht, wobei P und m wählbare Zahlen größer Null sind. Dabei entspricht die Zahl P bevorzugt der Anzahl der von einer horizontalen Ausdehnung einer Linse/eines Prismas überdeckten Bildwiedergabeelementen α_ij. Die Zahl m kann eine natürliche Zahl sein.
Dieser Sachverhalt ist in 2 ersichtlich. Hier ist P = 8, da eine Linse der Breite L genau 8 Bildwiedergabeelemente α_ij hinsichtlich ihrer Breite überdeckt. Weiterhin ist m = 3, mit anderen Worten entspricht demnach der horizontale Positionsversatz der Linsen von Zeile zu Zeile deltaL dem Drittel der Breite eines Bildwiedergabeelementes α_ij. Damit ist auch der erfinderische Positionsversatz gewährleistet. Damit sieht von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachterauge ein Gemisch aus Teilinformationen mindestens zweier Ansichten A_k.
Auf dem Raster sind lediglich Zylinderlinsen vorgesehen, deren Scheitellinien vorzugsweise in Richtung der Spalten i der Bildwiedergabeelemente der Bildwiedergabeeinrichtung verlaufen, wie in den 1 und 2 dargestellt.
Die Erfindung bietet den Vorteil einer verbessert räumlich wahrnehmbaren Darstellung bei gleichzeitig guter Helligkeit.

Claims

Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes mindestens umfassend: – eine Bildwiedergabeeinrichtung mit in Zeilen (j) und Spalten (i) angeordneten Bildwiedergabeelementen (α_ij), auf denen Teilinformationen mindestens dreier Ansichten (A_k) mit (k = 1... n, n > 2) der Szene/des Gegenstandes wiedergegeben werden können, – ein der Bildwiedergabeeinrichtung in Betrachtungsrichtung vorgeordnetes optisches Raster, auf welchem optische Linsen und/oder Prismen in Zeilen (q) und Spalten (p) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß – mindestens zwei Linsen oder mindestens zwei Prismen auf dem optischen Raster einen horizontalen Positionsversatz zueinander aufweisen, der keinem ganzzahligen Vielfachen der horizontalen Ausdehnungen der mindestens zwei Linsen oder mindestens zwei Prismen entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachterauge ein Gemisch aus Teilinformationen mindestens zweier Ansichten (A_k) sieht.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle auf dem optischen Raster vorgesehenen Linsen und Prismen jeweils die gleiche horizontale Ausdehnung (L) aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Positionsversatz aller Linsen bzw. Prismen einer Zeile (q) zu den nächstbenachbarten Linsen bzw. Prismen der nächsten Zeile (q + 1) jeweils deltaL = L/(P·m) entspricht, wobei (P) und (m) wählbare Zahlen größer Null sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl (P) der Anzahl der von einer horizontalen Ausdehnung einer Linse/eines Prismas überdeckten Bildwiedergabeelementen (α_ij) entspricht.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl (m) einer natürlichen Zahl entspricht.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Linsen auf dem Raster Zylinderlinsen vorgesehen sind, deren Scheitellinien bevorzugt in Richtung der Spalten (i) der Bildwiedergabeelemente der Bildwiedergabeeinrichtung verlaufen.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Raster holografisch ausgebildet ist.