DE102007046414B4

DE102007046414B4 - Verfahren und Anordnungen zur räumlichen Darstellung

Info

Publication number: DE102007046414B4
Application number: DE102007046414A
Authority: DE
Inventors: Markus Klippstein
Original assignee: Visumotion GmbH
Current assignee: 3D International Europe GmbH
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: CN101861736A; DE102007046414A1; WO2009040097A1; US20100194770A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene, bei dem mehrere Ansichten der Szene auf einem Bildwiedergabegerät (2) mit einem flächenförmigen Raster von Bildelementen zeitlich nacheinander dargestellt werden. Die Erfindung betrifft außerdem Anordnungen, die geeignet sind, solche Verfahren durchzuführen. Für jede Ansicht werden Ausbreitungskanäle vorgegeben und zugeordnet, die sich von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten unterscheiden. Mittels einer ansteuerbaren Verschlusseinrichtung (3) werden die Ausbreitungskanäle lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig geschaltet, je nachdem, welche Ansicht auf welchem Bildelement dargestellt wird. Die Bildelemente weisen Abstrahlflächen auf, deren Anteil in der Breite höchstens dem Kehrwert der Anzahl der Ansichten beträgt, bezogen auf die Breite eines Bildelements bzw. seiner Fläche. Jede Ansicht wird über einen Zeitraum T, der kürzer als die zeitliche Auflösung des menschlichen Auges ist, dargestellt, entweder in voller Auflösung oder im zeitlichen Mittel in voller Auflösung.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene, bei dem mehrere Ansichten A_k der Szene, mit k = 1, ..., N und N > 1, auf einem flächenförmigen Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j zeitlich nacheinander dargestellt werden. Die Erfindung betrifft außerdem Anordnungen, die geeignet sind, solche Verfahren durchzuführen.
Im Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren zur räumlichen Darstellung von Szenen, d. h. von stehenden oder bewegten Bildern, sowie Anordnungen, die solche Verfahren umsetzen, bekannt. Digitalisierte Bilder, in Pixeln aufgelöst, werden dabei jeweils auf entsprechenden Bildschirmen, beispielsweise LCD- oder Plasmabildschirmen, die sich pixelweise adressieren lassen, dargestellt. Von der darzustellenden Szene werden Ansichten aus mehreren Winkeln aufgenommen oder rechnerisch konstruiert, die dann auf dem Bildschirm dargestellt werden. Damit eine räumliche Betrachtungsweise möglich ist, muß dafür gesorgt werden, daß das linke Auge eine andere Ansicht als das rechte Auge sieht bzw. eine andere Auswahl von Ansichten. Dies geschieht zum einen dadurch, daß der Bildschirm kombiniert wird mit einer Einrichtung, die Ausbreitungsrichtungen oder Ausbreitungskanäle vorgibt, und zum anderen dadurch, daß von den Ansichten jeweils nur ein Teil dargestellt wird; eine Ansicht wird also nicht in voller Auflösung gezeigt.
In der Offenlegungsschrift JP 08-331605 A beispielsweise ist eine Anordnung beschrieben, die die Darstellung stereoskopischer Bilder mit Hilfe eines speziell ausgestalteten und angesteuerten LCD-Bildschirms ermöglicht. Die Farbfilter für die Farben rot (R), grün (G) und blau (B) sind längs auf dem LCD-Bildschirm in Form von Streifen angeordnet. Die Ansichten, in diesem Falle zwei oder mehr Ansichten, werden auf die entsprechenden Subpixel R, G und B aufgeteilt. Diese Aufteilung erfolgt so, daß in bezug auf ein Subpixel, welches einen Teil einer Ansicht für das linke Auge darstellt, die Subpixel in den benachbarten Reihen und Spalten der LCD-Matrix einen Teil der Ansicht für das rechte Auge darstellen. Werden genau zwei Ansichten verwendet, so wird von jeder Ansicht nur die Hälfte gezeigt. Die entsprechende Abbildung in das linke bzw. rechte Auge erfolgt mit einer vor dem LCD-Display angeordneten strukturierten Barriere. Dies hat zur Folge, daß auch die strikte Aufteilung in Ansichten für das linke bzw. rechte Auge nicht mehr gültig ist, sofern ein Betrachter sich nicht an einer genau definierten Position befindet.
Eine andere Anordnung ist in der US 4,829,365 offenbart. Der dort beschriebene Bildschirm umfaßt eine strukturierte Beleuchtungseinheit, die beispielsweise mit senkrechten, Licht abstrahlenden Linien versehen sein kann. Vor dieser Beleuchtungseinrichtung ist ein Lichtventil bzw. eine optische Verschlußeinrichtung angeordnet, mit dem die Transparenz einzelner Pixel, die auf der Oberfläche des Lichtventils rasterförmig angeordnet sind, gesteuert werden kann. Die Beleuchtung dieser Pixel erfolgt durch die Beleuchtungseinheit von hinten. Vor der Verschlußeinrichtung ist eine Maske zur Erhöhung des Parallaxen-Effekts bei einem Betrachter angeordnet, welcher die räumliche Betrachtungsweise ermöglicht. Auch hier werden die Ansichten für rechtes und linkes Auge gleichzeitig dargestellt, d. h. auf die Pixel aufgeteilt, so daß sie nicht in voller Auflösung darstellt werden können.
Eine ähnliche Anordnung ist in der US 5,036,385 dargestellt. Auch diese Anordnung verfügt über eine strukturierte Beleuchtung von innen sowie ein Lichtventil bzw. einen Shutter. Die einzelnen Elemente der Hintergrundbeleuchtung, beispielsweise Linien können unterschiedlich angesteuert werden und leuchten zu unterschiedlichen Zeiten auf. Zwei Ansichten einer Szene werden gleichzeitig auf dem Bildschirm dargestellt, jedoch zu unterschiedlichen Zeiten beleuchtet. Die Anordnung ist dabei so ausgelegt, daß die eine Ansicht nur vom linken und die andere Ansicht nur vom rechten Auge wahrgenommen wird. Auch hier werden die Ansichten auf unterschiedliche Linien aufgeteilt, obwohl sie nacheinander dargestellt werden und somit nicht in voller Auflösung dargestellt.
In der EP 1662808 A1 schließlich ist eine weitere Anordnung zur Darstellung stereoskopischer Bilder offenbart. Neben einem LCD-Bildschirm ist auch eine Barriere auf einem LC-Panel basierend vorgesehen. Diese Barriere wirkt als Lichtventil und ist ansteuerbar, so daß die Bildelemente der LC-Barriere transparent oder opak geschaltet werden können. Bilder für das linke und rechte Auge werden gleichzeitig dargestellt, eine Szene kann also nicht in voller Auflösung dargestellt werden. Darüber hinaus ist die Kanaltrennung nicht exakt, wenn sich ein Betrachter nicht in genau definierten Positionen befindet.
In der EP 1 739 976 A1 werden Anordnungen und Verfahren beschrieben, bei denen mindestens zwei Ansichten gleichzeitig dargestellt werden. Bei der Darstellung von zwei Bildern, dem Regelfall, werden die beiden Ansichten gleichzeitig dargestellt, und zwar räumlich nebeneinander. Bei einer streifenförmigen Verschachtelung der Ansichten beispielsweise werden jeweils solche Streifen von Pixeln, die Bildinformationen der für das linke Auge bestimmten Ansicht wiedergeben, immer neben solchen Streifen von Pixeln angeordnet, die Bildinformationen der für das rechte Auge bestimmten Ansicht wiedergeben. In den Pixelstreifen, in denen zunächst Bildinformationen der linken Ansicht gezeigt wurden, werden im folgenden – nach Ablauf eines kurzen Zeitraums – Bildinformationen der rechten Ansicht dargestellt, verbunden mit einer Umschaltung der Filterstreifen.
In der US 5,822,117 A werden stereoskopische Anordnungen beschrieben, die Betrachtern eine räumliche Wahrnehmung ohne Zuhilfenahme von optischen Hilfsmitteln wie speziellen Brillen etc. erlauben sollen. Die Bilder für das linke und für das rechte Auge werden räumlich verschachtelt dargestellt, wobei in einem ersten Zeitraum das linke Bild auf einer ersten Menge von Pixeln und das rechte Bild auf einer zweiten Menge von Pixeln dargestellt wird, und in einem zweiten Zeitraum die räumliche Anordnung gewechselt wird, so daß das rechte Bild auf der ersten Menge von Pixeln und das linke Bild auf der zweiten Menge von Pixeln dargestellt wird.
Bei den bekannten Anordnungen und Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung ist es also nicht möglich, eine Szene räumlich in voller Auflösung darzustellen. Bei einem Betrachter macht sich dies negativ bemerkbar, die Bilder wirken zum Teil grober strukturiert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung zur räumlichen Darstellung zu entwickeln, mit denen räumliche Ansichten einer Szene ohne Qualitätsverlust gegenüber einer zweidimensionalen Darstellung, d. h. in voller Auflösung und bevorzugt auch bei einer Trennung der Kanäle für linkes und rechtes Auge an beliebigen Betrachtungspositionen dargestellt werden können. Die Anordnung sollte darüber hinaus einfach und industriell mit wenig Aufwand herzustellen sein, so daß sie in großen Stückzahlen kostengünstig gefertigt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene gelöst, bei dem mehrere Ansichten A_k der Szene, mit k = 1, ..., N und N > 1 auf einem flächenförmigen Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j nacheinander dargestellt werden. Bei diesem Verfahren bestimmt die Gesamtzahl der Zeilen und Spalten eine Auflösung, und das Raster weist eine Gesamtfläche und jedes Bildelement B_ij eine Bildelementfläche auf. Die Summe aller Bildelementflächen ergibt im wesentlichen die Gesamtfläche des Rasters. Jede der Ansicht A_k wird jeweils über einen Zeitraum T, der kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, dargestellt. Von den Bildelementen B_ij wird von Abstrahlflächen Licht abgestrahlt, d. h. emittiert oder transmittiert, und jeder Ansicht A_k werden lichtdurchlässig und lichtundurchlässig schaltbare Ausbreitungskanäle für das abgestrahlte Licht zugeordnet und vorgegeben. Die einer Ansicht A_k zugeordneten Ausbreitungskanäle unterscheiden sich von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten, so daß ein Betrachter im zeitlichen Mittel mit einem Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k wahrnimmt, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht. Die Aus wahl von Ansichten kann jeweils eine, aber auch mehrere Ansichten umfassen. Als Abstrahlfläche eines jeden Bildelements B_ij wird nur eine Teilfläche verwendet, deren Anteil in der Breite höchstens 1/N bezogen auf die horizontale Ausdehnung der Bildelementfläche beträgt. In jedem Zeitraum T werden außerdem diejenigen Ausbreitungskanäle lichtundurchlässig geschaltet, die solchen Ansichten A_k zugeordnet sind, die in diesem Zeitraum nicht dargestellt werden. Wie oben schon erwähnt, ist der Zeitraum T kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges, also kürzer als 1/16 s. Werden die Ansichten über einen längeren Zeitraum gezeigt, so führt dies für einen Betrachter zum Ruckeln beim Wechseln der Ansichten. Der Zeitraum kann beispielsweise auch 1/24 s oder 1/48 s betragen, in Anlehnung an die für professionelle Kinofilme und im HDTV-Fernsehen verwendeten Intervalle. Werden zwei Ansichten dargestellt, so wird im, letzteren Fall beispielsweise die erste Ansicht 1/24 s lang gezeigt und anschließend 1/24 s lang die andere Ansicht. Über diesen Zeitraum wird die Ansicht in der Regel ohne Unterbrechung, d. h. kontinuierlich gezeigt.
Das von den Abstrahlflächen abgestrahlte Licht breitet sich jeweils also nur entlang derjenigen Ausbreitungskanäle aus, die den in dem Zeitraum T dargestellten Ansichten zugeordnet sind.
Dabei werden die Ausbreitungskanäle mittels einer dem Raster vor- oder nachgeordneten Verschlußeinrichtung mit ansteuerbaren Verschlußelementen optisch lichtdurchlässig bzw. lichtundurchlässig geschaltet. Mit dieser Verschlußeinrichtung lassen sich auch die Richtungen der Ausbreitungskanäle vorgeben. Die Ausgestaltung der Ausbreitungskanäle hängt dabei zum einen von der Dimensionierung der Abstrahlflächen der Bildelemente ab, zum anderen auch von der Fläche, die die Verschlußelemente im lichtdurchlässigen Fall freigeben, sowie vom Abstand der Verschlußeinrichtung von dem Raster mit Bildelementen. Dabei werden die Abmessungen in der Regel so aneinander angepaßt, daß sich die Ausbreitungskanäle in Richtung auf einen Betrachter entsprechend einem aufgefächerten Strahl verbreitern. Auf diese Weise kommt eine Überlappung verschiedener Ausbreitungskanäle zustande, und so wird bewirkt, daß linkes und rechtes Auge im zeitlichen Mittel verschiedene Mengen von Ansichten wahrnehmen. Die Breite der Aufspaltung wird dabei zum einen durch den Abstand der Verschlußeinrichtung und des Rasters aus Bildelementen zueinander, zum anderen von der Lage und Größe der lichtdurchlässigen Fläche eine Verschlußelements in bezug auf die Abstrahlfläche des entsprechenden Bildelements, bestimmt.
Darüber hinaus geben die Verschlußelemente im lichtdurchlässigen Schaltzustand für die betroffenen Bildelemente B_ij jeweils einen Bereich, der in der Höhe der Abstrahlfläche und in der Breite dieser bis auf einen Korrekturfaktor entspricht, frei. Die Bestimmung dieses Korrekturfaktors erfolgt im wesentlichen gemäß des Strahlensatzes angewendet auf Parallaxen-Barrieren, wie beispielsweise im Journal of the SMPTE, Vol. 59, Seite 11–21, erschienen 1952, in einem Artikel von Sam Kaplan beschrieben ist, und erfolgt so, daß sich die Ausbreitungskanäle in Richtung des Betrachters verjüngen. Selbstverständlich kann auch die Höhe der Bereiche mit einem entsprechenden Korrekturfaktor belegt werden, dies ist dann sinnvoll, wenn die Abstrahlflächen nicht entsprechend senkrechter Streifen angeordnet sind, sondern beispielsweise feldartig versetzt im Sinne schräg verlaufender Streifen.
Eine Darstellung der Ansichten in voller Auflösung kann erfindungsgemäß auf zweierlei Weisen erreicht werden.
Einerseits kann jede der Ansichten jeweils über den Zeitraum T in voller Auflösung dargestellt werden. Auf diese Weise werden zeitlich nacheinander alle Ansichten gezeigt, mit jedem Ansichtswechsel findet auch eine entsprechende Ansteuerung der Verschlußelemente statt, die dann andere Ausbreitungskanäle freigeben.
Es lassen sich andererseits aber auch mehrere Ansichten gleichzeitig darstellen. In einer alternativen Ausgestaltung werden daher M der Ansichten A_k gleichzeitig dargestellt, mit M < N, wobei jede der M Ansichten A_k in einem Zeitraum größer als T, bevorzugt zwischen M·T und N·T im zeitlichen Mittel in voller Auflösung dargestellt wird. Werden beispielsweise zwei Ansichten gleichzeitig dargestellt, so kann eine Aufteilung alternierend auf die Bildelemente B_ij erfolgen, so daß die einem Bildelement B_ij, welches eine Teilinformation einer ersten Ansicht A₁ darstellt, benachbarten Bildelemente B_i±1,j±1 jeweils Teilinformationen der anderen Ansicht A₂ zeigen. Entsprechend werden die Ausbreitungskanäle geschaltet. Nach einem Zeitraum T wird der Bezug umgekehrt, d. h. auf den Bildelementen, auf denen im ersten Zeitraum Teilinformationen der Ansicht A₁ dargestellt wurden, werden nun Teilinformationen der Ansicht A₂ dargestellt und umgekehrt. Auf diese Weise wird in einem Zeitraum von 2T jede der beiden Ansichten in voller Auslösung darstellt. Der Zeitraum T wird dabei selbstverständlich so gewählt, daß das menschliche Auge von diesem Wechsel nichts merkt.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich, zum einen eine nahezu vollständige Trennung der Kanäle zu erzielen, zum anderen aber auch alle Ansichten der Szene in voller Auflösung darzustellen.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung einer Szene, umfassend ein Bildwiedergabegerät mit einem Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j, auf dem zeitlich nacheinander mehrere Ansichten A_k der Szene mit k = 1, ..., N und N > 1 jeweils über einen Zeitraum T, der kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, in voller Auflösung darstellbar sind, wobei das Raster eine Gesamtfläche aufweist und jedes Bildelement B_ij eine Bildelementfläche, wobei die Summe aller Bildelementflächen im wesentlichen die Gesamtfläche des Rasters ergibt und wobei die Bildelemente B_ij Abstrahlflächen aufweisen, von denen Licht abgestrahlt, d. h. emittiert oder transmittiert wird. Die Anordnung umfaßt außerdem eine Steuereinheit, die jeder Ansicht A_k Ausbreitungskanäle für das abgestrahlte Licht zuordnet, wobei die einer Ansicht A_k zugeordneten Ausbreitungskanäle sich von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten unterscheiden, so daß ein Betrachter im zeitlichen Mittel mit einem Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem andern Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k wahrnimmt, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht. Die Anordnung umfaßt darüber hinaus eine ansteuerbare Verschlußeinrichtung mit einzeln ansteuerbaren Verschlußelementen zur Vorgabe der Ausbreitungskanäle, die die Ausbreitungskanäle lichtdurchlässig oder lichtundurchlässig schaltet. Dabei ist die Abstrahlfläche eines jeden Bildelements B_ij nur eine Teilfläche des Bildelements B_ij, deren Anteil in der Breite höchstens 1/N bezogen auf die horizontale Ausdehnung der Bildelementfläche beträgt. Die Verschlußeinrichtung wird außerdem durch die Steuereinheit derart angesteuert, daß in jedem Zeitraum T diejenigen Ausbreitungskanäle lichtundurchlässig geschaltet werden, die solchen Ansichten A_k zugeordnet sind, die in diesem Zeitraum nicht dargestellt werden, wobei die Verschlußelemente im lichtdurchlässigen Schaltzustand für die betroffenen Bildelemente B_j jeweils einen Bereich, der in der Höhe der Abstrahlfläche und in der Breite dieser bis auf einen Korrekturfaktor entspricht, freigeben.
Alternativ kann das Bildwiedergabegerät auch so ausgestaltet sein, daß anstelle einer Darstellbarkeit mehrerer Ansichten A_k über den Zeitraum T zeitlich nacheinander in voller Auflösung auch mehrere der Ansichten A_k gleichzeitig darstellbar sind, wobei jede der Ansichten A_k dann im zeitlichen Mittel in voller Auflösung dargestellt wird.
Die Abstrahlflächen der Bildelemente bzw. die Bildelemente selbst können dabei transmissiv ausgestaltet sein, d. h. daß sie von einer Seite beleuchtet werden und das Licht durch die Flächen hindurchtritt; sie können aber auch selbstleuchtend ausgestaltet sein. Durch die speziellen Abmessungen der Abstrahlflächen in bezug auf die Breite und die entsprechende Ansteuerung einer daran angepaßten Verschlußeinrichtung ist es möglich, im zeitlichen Mittel mehrere Ansichten einer Szene in voller Auflösung darzustellen, d. h. ohne Auflösungsverlust für einen Betrachter.
Das Bildwiedergabegerät mit dem Raster aus Bildelementen B_ij kann beispielsweise ein speziell gefertigtes LC-Panel sein, bei dem die Bildelemente an ihrer Oberfläche die Abmessungen der Abstrahlflächen haben und die Zwischenräume zwischen den Bildelementen mit lichtundurchlässigen, opaken Strukturen gefüllt sind. Um die Herstellungskosten zu verringern lassen sich aber auch handelsübliche LC-Panels, wie sie in Flachbildschirmen eingesetzt werden, verwenden. In dem Fall muß auf andere Weise dafür gesorgt werden, daß Licht nur von den Abstrahlflächen der Bildelemente B_ij abgestrahlt wird, die kleiner als die Bildelementflächen sind.
Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß auf dem Raster aus Bildelementen B_ij bzw. dem Bildwiedergabegerät eine Maske aufgebracht ist, die die Bildelementflächen in der Breite bezogen auf die horizontale Ausdehnung jeweils mindestens zu einem Teil (N – 1)/N lichtundurchlässig und im übrigen Teil lichtdurchlässig bedecken, wobei der lichtdurchlässig bedeckte Teil jeweils einer Abstrahlfläche entspricht. Die Abstrahlfläche weist also eine Breite von 1/N in bezug auf die Breite des Gesamtbildelements auf. Auf diesen Abstrahlflächen werden dann nacheinander die N Ansichten dargestellt. Mit einer entsprechenden Verschlußeinrichtung, die für jedes Bildelement ebenfalls N Einstellungen aufweist, werden für jede Ansicht andere Ausbreitungskanäle vorgegeben, die Kanaltrennung für rechtes und linkes Auge ist in diesem Fall im wesentlichen vollständig. Anstelle einer Maske können, wie oben schon erwähnt, auch die Bildelemente entsprechend ausgestaltet sein: sie können nämlich bezogen auf die Fläche eines Bildelements in üblichen LC-Panels – so ausgestaltet sein, daß insgesamt nur ein Anteil 1/N jedes des gesamten Rasters zur Abstrahlung benutzt wird, wobei jedes der Bildelemente B_ij einen etwa gleich großen Anteil abstrahlt.
Da aufgrund der Bedeckung des Rasters aus Bildelementen mit einer Maske weniger Licht abgestrahlt wird, verspiegelt man die Maske auf ihrer dem Bildwiedergabegerät bzw. Raster aus Bildelemente B_ij zugewandten Seite, so daß das Licht, welches nicht von den Abstrahlflächen abgestrahlt wird, sondern auf die Maskenverspiegelung trifft, zurückreflektiert wird. Es kann dann wieder zur Beleuchtung verwendet werden. Die Maske kann auch auf beiden Seiten verspiegelt sein, so daß beispielsweise Licht, welches von der Verschlußeinrichtung zurückgeworfen wird, durch die Maske hindurch wieder in das LC-Panel eintreten kann.
Während in der eben beschriebenen Anordnung die Maske auf den Bildelementflächen, d. h. auf der dem Betrachter zugewandten Seite, aufgebracht war, ist es auch möglich, die Maske auf der Rückseite des Rasters, d. h. auf die dem Betrachter abgewandte Seite des Bildwiedergabegeräts aufzubringen. Die Maske ist dann so bemessen, daß die Bildelementflächen nur im Bereich der Abstrahlflächen beleuchtet werden. In diesem Fall ist die Maske aus den o. g. Gründen bevorzugt auch auf ihrer einer Beleuchtungseinrichtung zugewandten Seite verspiegelt, sie kann aber ebenfalls beidseitig verspiegelt sein.
Die Verschlußeinrichtung ist mit einzeln ansteuerbaren Verschlußelementen, bevorzugt optoelektronischen Verschlußelemente auf Flüssigkristallbasis ausgestattet. Die Verschlußelemente, auch Shutter genannt, können einzeln zwischen den Zuständen lichtdurchlässig (transparent) und lichttransparent (opak) geschaltet werden. Die Verschlußeinrichtung oder Shuttereinrichtung ist dem Raster aus Bildelementen vom Standpunkt eines Betrachters aus gesehen, bevorzugt vorgeordnet. Äquivalent dazu mit gleicher Wirkung kann sie aber auch dem Raster aus Bildelementen nachgeordnet sein. Bei entsprechender Ausführung, beispielsweise nach Art eines LC-Panels, kann sie direkt auf das Bildwiedergabegerät oder die Maske aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die optoelektronischen Verschlußelemente und die Bildelemente B_ij aus Materialien, deren optische Brechzahlen um weniger als 10% voneinander abweichen. Falls die Maske die lichtdurchlässigen Stellen nicht einfach frei läßt, sondern dort auch aus einem transparenten Material ist, so weist die Brechzahl dieses Materials bevorzugt ebenfalls einen Wert auf, der um weniger als 10% von den Brechzahlen der Bildelemente bzw. Verschlußelemente abweicht. Diese Bedingung ist insofern wichtig, als sich die Brechzahlen auf die Lage der Ausbreitungskanäle und auf ihre Aufweitung auswirken. Dies muß bei der Konstruktion entsprechend berücksichtigt werden. Im Idealfall sind daher die Brechzahlen der genannten Komponenten gleich.
Die Bildelemente B_ij sind auf dem Raster bevorzugt periodisch angeordnet und polygonal ausgebildet. Auch andere Formen sind selbstverständlich verwendbar, die Bildelemente müssen auch nicht notwendig periodisch angeordnet sein, sofern dies bei der Konstruktion und Ansteuerung der Verschlußeinrichtung berücksichtigt wird. Bei einer regelmäßigen polygonalen Auslegung der Bildelemente ist es jedoch möglich, die Gesamtfläche des Rasters vollständig mit Bildelementen zu belegen, so daß keine Fehlstellen entstehen. Beispielsweise können die Bildelemente B_ij rechteck- oder wabenförmig ausgebildet sein. Im Falle einer rechteckförmigen Ausbildung der Bildelemente B_ij weisen die Abstrahlflächen zu den Bildelemente B_ij bzw. den Bildelementflächen jeweils die gleichen Höhen auf. Die Breiten von Abstrahlflächen und Bildelementen B_ij stehen jeweils im Verhältnis von 1/N zueinander. Die Angaben „Höhe” und „Breite” sind dabei in bezug auf einen Betrachter zu sehen, der in Normalenrichtung des Bildschirms vor dem Bildwiedergabegerät mit der Verschlußeinrichtung steht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Verschlußelemente als Streifen mit vertikaler Ausrichtung ausgebildet, wobei die Breite eines Streifens unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors im wesentlichen der Breite der Abstrahlflächen entspricht und wobei die Anzahl der Streifen mindestens das N-fache der Anzahl der Bildelemente B_ij in einer jeden Zeile i des Rasters beträgt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß keine zwei Ansichten die gleichen Ausbreitungskanäle verwenden, die Kanaltrennung ist also vollständig. Dies ist auch dann der Fall, wenn zwei Ansichten wie oben beschrieben gleichzeitig dargestellt werden, da die Ausbreitungskanäle entsprechend umgeschaltet werden, je nachdem, ob die erste oder zweite Ansicht auf dem Bildelement dargestellt wird. Der Korrekturfaktor läßt sich wieder nach der schon erwähnten Theorie der Parallaxen-Barrieren bestimmen, er hängt im wesentlichen vom Abstand des Rasters aus Bildelementen und der Verschlußeinrichtung voneinander ab, sowie von einem vorgegebenen Betrachtungsabstand und dem mittleren Abstand der Augen des Betrachtes. Eine vertikale Ausrichtung der Streifen ist für die dreidimensionale Darstellung wegen ihres senkrechten Schnitts der Verbindungslinie der Augen eines stehenden oder sitzenden Betrachters am vorteilhaftesten, die Verschlußelemente können selbstverständlich aber auch nach Art schräg verlaufender Streifen ausgebildet sein, oder auch eine Größe aufweisen, die einem Bildelement entspricht. Gegenüber der Streifenform weist dies jedoch den Nachteil auf, daß mehr Verschlußelemente angesteuert werden müssen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Verschlußeinrichtung und/oder das Bildwiedergabegerät Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht auf.
Das Bildwiedergabegerät kann beispielsweise als LCD-Farbbildschirm, als Plasmabildschirm, als Projektionsbildschirm oder als LED-Bildschirm ausgestaltet sein. Auch die Ausgestaltung als OLED-Bildschirm (organische lichtemittierende Dioden), SED-Bildschirm (surface conduction electron emitter display), oder als VFD-Bildschirm (Vakuum-Fluoreszenz-Display) sind mögliche Varianten.
Die Bildelemente B_ij sind beispielsweise als Subpixel R (rot), G (grün) oder B (blau) oder als Kombination von solchen Subpixeln ausgestaltet. Insbesondere umfaßt eine solche Kombination auch eine Kombination aus je einem dieser Subpixel, also ein Pixel. Die Bildelemente B_ij können aber auch als Vollfarbpixel oder Kombinationen davon ausgestaltet sein, wie beispielsweise bei Projektionsschirmen.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. in den dazugehörigen Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale enthalten, zeigt
1a den grundsätzlichen Aufbau einer Anordnung zur räumlichen Darstellung,
1b eine alternative Anordnung,
2 ein Raster von Bildelementen für die Darstellung von vier Ansichten,
3a–3d in einer Schnittansicht die Vorgabe von Ausbreitungskanälen durch eine Verschlußeinrichtung im Falle von vier Ansichten,
4 eine andere Möglichkeit zur Anordnung der Abstrahlflächen auf den Bildelementen,
5a–d die entsprechenden Stellungen der Verschlußelemente vom Betrachter aus gesehen, sowie
6 ein Raster aus Bildelementen, auf dem mehrere Ansichten gleichzeitig dargestellt sind.
In den 1a und 1b sind zunächst zwei Varianten einer Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung einer Szene dargestellt. Die Anordnung umfaßt eine Steuereinheit 1, die u. a. ein Bildwiedergabegerät 2 und eine Verschlußeinrichtung 3 ansteuert. Das Bildwiedergabegerät 2 weist ein Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j auf, auf dem nacheinander mehrere Ansichten A_k der Szene, mit k = 1, ..., N und N > 1 jeweils über einen Zeitraum T, der kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, dargestellt werden können. Das Raster weist eine Gesamtfläche und jedes Bildelement B_ij eine Bildelementfläche auf, wobei die Summe aller Bildelementflächen im wesentlichen die Gesamtfläche des Rasters ergibt. Die Bildelemente B_ij weisen darüber hinaus Abstrahlflächen auf, von denen Licht abgestrahlt wird. Die Bildelemente B_ij können entweder transmissiv oder selbstleuchtend ausgestaltet sein. In den dargestellten Beispielen handelt es sich bei den Bildwiedergabegeräten 2 jedoch um LC-Panels, die von einem Betrachter 4 aus gesehen von hinten mit einer Beleuchtungseinrichtung 5 beleuchtet werden, die Bildelemente B_ij sind also transmissiv. Ein Bildwiedergabegerät 2, das als LC-Panel ausgestaltet ist, weist typischerweise den folgenden, sandwichartigen Aufbau auf, der in 1a und 1b auf der rechten Seite vergrößert dargestellt ist. Das Licht trifft zunächst auf einen unteren Polarisationsfilter 6, der das Licht polarisiert. Auf dem unteren Polarisationsfilter 6 befindet sich auf einem Substrat eine Dünnschichttransistor-Matrix 7, die auf ihrer Oberseite mit einer Elektrodenschicht 8 versehen ist. Als Material für die Elektroden wird üblicherweise Indiumzinnoxid (ITO) verwendet, womit sich transparente Elektroden herstellen lassen. Die Elektroden sind ebenfalls matrixförmig angeordnet. Auf der Elektrodenschicht 8 befindet sich schließlich eine Flüssigkristallschicht 9, je nach Ansteuerung wird die Polarisationsrichtung des Lichts, welches im unteren Polarisationsfilter 6 linear polarisiert wurde, gedreht oder nicht. Anschließend tritt das Licht durch eine Farbfilterschicht 10, die ebenfalls matrixförmig ausgebildet ist. Jedes Element dieser Matrix entspricht einem Subpixel. Auf der Farbfilterschicht 10 ist schließlich ein oberer Polarisationsfilter 11 aufgebracht. Auch der obere Polarisationsfilter 11 polarisiert das Licht linear. Die Polarisationsrichtungen von oberem Polarisationsfilter 11 und unterem Polarisationsfilter 6 können dabei parallel oder senkrecht zueinander ausgerichtet sein. Sind sie senkrecht zueinander ausgerichtet, so kann nur das Licht, dessen Polarisationsrichtung durch die Flüssigkristallschicht 9 gedreht wurde, durch den oberen Polarisationsfilter 11 hindurchtreten. Das Licht, dessen Polarisationsrichtung nicht geändert wurde, kann den oberen Polarisationsfilter 11 nicht passieren. Stehen die beiden Polarisationsfilter 6 und 11 mit ihren Polarisationsrichtungen parallel zueinander, so ist die Situation genau umgekehrt.
Die Anordnung ist so konzipiert, daß die Abstrahlfläche eines jeden Bildelements B_ij nur eine Teilfläche des Bildelements B_ij ist, deren Anteil in der Breite höchstens 1/N bezogen auf die horizontale Ausdehnung der Bildelementfläche beträgt. Selbstverständlich können die Bildelemente auch so klein konzipiert sein, daß Abstrahlfläche und Bildelementfläche identisch sind, die Teilfläche also die ganze Fläche ist. In der Regel wird jedoch das Bildwiedergabegerät wie eben beschrieben ein handelsübliches sein, so daß gesonderte Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Abstrahlflächen zu erhalten. In den vorliegenden Beispielen wird dies erreicht, indem auf dem Bildwiedergabegerät 2 eine Maske 12 aufgebracht ist. Die Maske kann entwe der auf der – bezogen auf die Blickrichtung des Betrachters 4 – Vorderseite des Bildwiedergabegerätes 2, wie in 1a gezeigt, oder auf der Rückseite des Bildwiedergabegerätes 2, wie in 1b gezeigt, angebracht sein. Ist die Maske 12 auf der Vorderseite des Bildwiedergabegerätes 2 aufgebracht, so bedeckt sie die Bildelementflächen in der Breite bezogen auf die horizontale Ausdehnung jeweils mindestens zu einem Teil (N – 1)/N lichtundurchlässig und im übrigen Teil lichtdurchlässig. Der lichtdurchlässig bedeckte Teil entspricht dabei jeweils einer Abstrahlfläche. Die Maske 12 kann außerdem auf ihrer dem Bildwiedergabegerät 2 abgewandten Seite verspiegelt sein.
Während die Maske 12 bei der in 1a gezeigten Anordnung auf der Vorderseite, d. h. der einem Betrachter 4 zugewandten Seite, des Bildwiedergabegeräts 2 aufgebracht ist, so zeigt 1b eine Ausgestaltung, bei der die Maske 12 auf der Rückseite des Bildwiedergabegeräts 2 aufgebracht ist. In diesem Fall ist sie so dimensioniert, daß die Bildelementflächen nur im Bereich der Abstrahlflächen beleuchtet werden. Bei der Maske 12 muß also berücksichtigt werden, daß das Licht u. U. innerhalb des Bildwiedergabegeräts 2 gestreut wird, auch wenn die Dicke sehr klein ist. In diesem Fall kann die Maske 12 außerdem auf ihrer der Beleuchtungseinrichtung 5 zugewandten Seite verspiegelt sein.
Der Maske 12 bzw. dem Bildwiedergabegerät 2 – vom Betrachter 4 aus gesehen – vorgeordnet ist die Verschlußeinrichtung 3. Die Verschlußeinrichtung 3 ist in diesem Fall mit einzeln ansteuerbaren optoelektronischen Verschlußelementen auf Basis von Flüssigkristallen ausgestattet. Der Aufbau der Verschlußeinrichtung 3 ähnelt daher dem des Bildwiedergabegeräts: Ein unterer Polarisationsfilter 6 wird jedoch nicht benötigt, da das Licht das Bildwiedergabegerät 2 bereits polarisiert verläßt. Die Verschlußeinrichtung besteht daher ebenfalls aus einer Dünnschicht-Transistor-Matrix 7, auf der eine Elektrodenschicht 8 mit Elektroden basierend auf Indiumzinnoxid aufgebracht ist. Auf dieser wiederum befindet sich eine Flüssigkeitskristallschicht 9 mit den einzelnen Verschlußelementen, die angesteuert werden. Die Verschlußeinrichtung 3 schließt ab mit einem oberen Polarisationsfilter 11, auf einen Farbfilter kann verzichtet werden.
Vorteilhaft bestehen dabei die optoelektronischen Verschlußelemente der Verschlußeinrichtung 3, die Maske 12 sowie die Bildelemente B_ij aus Materialien, deren optische Brechzahlen um weniger als 10% voneinander abweichen. Dieser Wert ist nur als Richtgröße zu verstehen, auch bei größeren Abweichungen von beispielsweise 25% und mehr, lassen sich die o. g. Elemente aneinander anpassen, konstruktiv allerdings etwas aufwendiger. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Brechzahlübergänge zwischen Bildwiedergabegerät 2 zur Verschlußeinrichtung 3 und ggf. zur Maske 12 minimal sind. Auch bei der Materialwahl für die anderen Komponenten wie Polarisationsfilter 6, 11, Dünnschichttransistor-Matrix 7 sowie Elektrodenschicht 8 können durch eine entsprechende Materialauswahl die Brechzahlübergänge minimiert werden. Wesentliche Bestandteile sind jedoch die Flüssigkristallschichten 9 sowie die Maske 12. Insbesondere das Material der Maske 12 sollte daher so gewählt werden, daß es im o. g. Sinne zum Bildwiedergabegerät 2 und zur Verschlußeinrichtung 3 paßt.
Während im vorliegenden Beispiel als Bildwiedergabegerät 2 ein LCD-Farbbildschirm beschrieben wird, sind auch andere Bildwiedergabegeräte möglich, die als Plasmabildschirm, als Projektionsschirm, als LED-, OLED-, SED- oder VFD-Bildschirm ausgestaltet sind. Die Bildelemente B_ij sind im vorliegenden Fall auf dem Raster periodisch angeordnet und polygonal ausgebildet, sie können beispielsweise als Subpixel R (rot), G (grün) oder B (blau) oder aber auch als Kombination davon ausgestaltet sein. Zur Verminderung von Störlichtreflexen können die Verschlußeinrichtung 3 oder das Bildwiedergabegerät 2 oder beide beispielsweise eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht aufweisen.
Im Folgenden soll die Funktionsweise der Anordnung näher erläutert werden.
In 2 ist zunächst ein Ausschnitt des Bildwiedergabegeräts 2 von vorn zu sehen. Gezeigt sind zwölf Zeilen i und fünf Spalten j mit Bildelementen B_ij. Das Bildwiedergabegerät 2 ist ausgelegt zur Darstellung von vier Ansichten (N = 4) mit nahezu vollständiger Kanaltrennung. Von jedem Bildelement B_ij ist daher nur ein Viertel transparent, dargestellt durch die weißen Streifen, die den Abstrahlflächen entsprechen. Der übrige Teil ist opak, dargestellt durch die schwarzen Bereiche. Dies wird durch das Aufbringen einer Maske 12 auf das Bildwiedergabegerät 2 erreicht. Die Maske 12 ist jedoch in dieser Darstellung nicht zu sehen. Auf den Bildelementen werden nun nacheinander jeweils in einem Zeitraum T die vier Ansichten der Szene dargestellt. Die Steuereinheit 1 ordnet dabei jeder Ansicht A₁ bis A₄ Ausbreitungskanäle für das abgestrahlte Licht zu. Die einer Ansicht A_k zugeordneten Ausbreitungskanäle unterscheiden sich dabei von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten, so daß ein Betrachter im zeitlichen Mittel mit einem Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k wahrnimmt, wodurch ein räumlicher Seheindruck entseht.
Dies wird erreicht, indem die Verschlußeinrichtung 3 durch die Steuereinheit 1 derart angesteuert wird, daß in jedem Zeitraum T diejenigen Ausbreitungskanäle lichtundurchlässig geschaltet werden, die solchen Ansichten A_k zugeordnet sind, die in diesem Zeitraum nicht dargestellt werden. Dies ist in 3a–3d dargestellt. Jede der 3a bis 3d zeigt die Kombination aus Bildwiedergabegerät 2 und Verschlußeinrichtung 3 in der Schnittansicht sowie einen Betrachter 4, der auf die Verschlußeinrichtung 3 blickt. In einem ersten Zeitraum T wird die Ansicht A1 dargestellt. Dies ist in 3a gezeigt. Dabei wurde willkürlich ein Schnitt durch das Bildwiedergabegerät 2 bzw. die Verschlußeinrichtung 3 gelegt, so daß in der Draufsicht in bezug auf eine einzige Zeile zu sehen ist, wo Licht durch die Bildelemente B_ij des Bildwiedergabegerätes 2 hindurchtritt und welche optischen Verschlußelemente der Verschlußeinrichtung 3 lichtdurchlässig geschaltet sind. Sind die Verschlußelemente mit Streifen mit vertikaler Ausrichtung ausgebildet, so gilt die Darstellung für alle Schnitte. Die Breite eines Streifens entspricht unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors im wesentlichen der Breite der Abstrahlflächen, die Anzahl der Streifen beträgt mindestens das N-fache der Anzahl der Bildelemente B_ij in jeder Zeile i des Rasters. Im vorliegenden Fall beträgt die Anzahl der Streifen bzw. der Verschlußelemente also das Vierfache der Anzahl der Bildelemente B_ij pro Zeile. Mit dem Korrekturfaktor wird berücksichtigt, daß die Verschlußeinrichtung und das Raster aus Bildelementen einen endlichen Abstand voneinander aufweisen, was für die Ausbreitung des Lichts bzw. die Aufweitung der Kanäle von Bedeutung ist und Auswirkungen auf die Wahrnehmung durch einen Betrachter 4 hat. Der Korrekturfaktor kann entweder auf die Abmessungen der Verschlußelemente oder aber in umgekehrter Weise auf die Abmessungen der Abstrahlflächen angewendet werden. In jedem Falle müssen – bei Berücksichtigung des Korrekturfaktors – in diesem Fall die Breiten der optischen Verschlußelemente bzw. der Streifen im gezeigten Beispiel etwas kleiner als die Breite der Abstrahlflächen sein, da sich die Ausbreitungskanäle in Richtung eines Betrachters verjüngen sollen.
In 3a ist der Schaltzustand der Verschlußeinrichtung 3 gezeigt, wenn auf dem Bildwiedergabegerät 2 Ansicht A₁ dargestellt wird. In den 3b bis 3d ist der entsprechende Zustand für die Verschlußeinrichtung 3 gezeigt, wenn auf dem Bildwiedergabegerät 2 die Ansichten A₂, A₃ bzw. A₄ dargestellt werden. Für jede der Ansichten unterscheiden sich also die vorgegebenen und zugeordneten Ausbreitungskanäle. Da der Zeitraum T kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, kann ein Betrachter 4 auf diese Weise alle Ansichten in voller Auflösung wahrnehmen. Dies wird durch die Maske 12 erreicht, durch die nur ein kleiner Ausschnitt jedes Bildelements B_ij zu sehen ist. Durch die Wirkung der Verschlußeinrichtung 3 wird jeder dieser Abschnitte auch nur aus bestimmten Richtungen sichtbar gemacht. Die Maske 12 kann photolithographisch hergestellt sein, sie kann aber auch ein belichteter und entwickelter photographischer Film sein.
Eine andere Möglichkeit für die Anordnung der Abstrahlflächen auf den Bildelementen B_ij des Bildwiedergabegerätes 2 ist in 4 gezeigt. Hier sind die Abstrahlflächen von Zeile zu Zeile versetzt angeordnet, so daß sich ein näherungsweise schräges Streifenmuster ergibt. Dies hat den Vorteil, daß das Auftreten von sogenannten Moiré-Streifen ggf. verhindert werden kann und die Ansichts- bzw. Bildkombination variiert werden kann. Entsprechend werden dann auch die Verschlußelemente angesteuert, dies ist in den 5a bis 5d dagestellt. Gezeigt wird jeweils die Verschlußeinrichtung 3 in den unterschiedlichen Schaltzuständen für die Ansichten A₁ bis A₄ entsprechend der Beschreibung zu 3. Das Bildwiedergabegerät 2 zeigt auch hier wieder jede Ansicht in voller Auflösung. Die Schaltzustände der Verschlußeinrichtung 3 sind jedoch für jede der Ansichten andere, wie in den 5a bis 5d gezeigt. Auch hier ist die Kanaltrennung nahezu vollständig.
Eine andere Möglichkeit, bei der mehrere Ansichten gleichzeitig dargestellt werden, ist in 6 angedeutet. Hier weisen die Bildelemente wieder die Struktur vertikaler Streifen auf. Jedoch werden in einem Takt T jetzt alle vier Ansichten gleichzeitig dargestellt, wobei im Beispiel jede Zeile nur eine Ansicht zeigt. Die erste Zeile zeigt in einem ersten Zeitraum T₁ Ansicht A₁, die zweite Zeile zeigt Informationen aus Ansicht A₂, die dritte Zeile Informationen aus der Ansicht A₃, usw. In einem zweiten Zeitraum T₂ wird jede der Ansichten um eine Zeile versetzt nach unten dargestellt, wie in 6 angedeutet.
Auch die Schaltzustände der Verschlußelemente variieren entsprechend, hier läßt sich die schon im Zusammenhang mit 5 beschriebene Verschlußeinrichtung 3 mit den in den 5a bis 5d gezeigten Schaltzuständen der Verschlußeinrichtung 3 verwenden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Ansichten beliebig in einander zu verschachteln, wobei dann die Verschlußeinrichtung 3 entsprechend strukturiert und geschaltet werden muß.
Bei der gleichzeitigen Darstellung von Ansichten werden diese zwar nicht in voller Auflösung gezeigt, jedoch läßt sich dies im zeitlichen Mittel erreichen, wenn die Zeiträume T kurz genug sind, so daß beispielsweise innerhalb einer Sechzehntelsekunde jede Ansicht einmal vollständig auf dem Bildwiedergabegerät 2 dargestellt wird.
Mit der beschriebenen Anordnung ist auf vorteilhafte Weise eine räumliche Darstellung einer Szene, die mehrere Ansichten umfaßt, in voller Auflösung möglich, so daß ein Betrachter 4 gegenüber einer zweidimensionalen Darstellung keine Auflösungsverluste hinnehmen muß. Dies wirkt sich insbesondere bei der Umschaltung zwischen zweidimensionaler und dreidimensionaler Darstellung positiv aus. Außerdem wird die gleichzeitige Darstellung von zweidimensionalen und von dreidimensionalen Bildinhalten in gleicher Qualität möglich.

1: Steuereinheit
2: Bildwiedergabegerät
3: Verschlußeinrichtung
4: Betrachter
5: Beleuchtungseinrichtung
6: unterer Polarisationsfilter
7: Dünnschichttransistor-Matrix
8: Elektrodenschicht
9: Flüssigkristallschicht
10: Farbfilterschicht
11: oberer Polarisationsfilter
12: Maske

Claims

Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene, bei dem – mehrere Ansichten A_k der Szene, mit k = 1, ..., N und N > 1, auf einem flächenförmigen Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j zeitlich nacheinander dargestellt werden, – wobei die Gesamtzahl der Zeilen und Spalten eine Auflösung bestimmt, wobei das Raster eine Gesamtfläche und jedes Bildelement B_ij eine Bildelementfläche aufweist, wobei die Summe aller Bildelementflächen im wesentlichen die Gesamtfläche des Rasters ergibt, und wobei zeitlich nacheinander jede der Ansichten A_k jeweils über einen Zeitraum T, der kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, in voller Auflösung dargestellt wird, – von den Bildelementen B_ij von Abstrahlflächen Licht abgestrahlt wird, – jeder Ansicht A_k lichtdurchlässig und lichtundurchlässig schaltbare Ausbreitungskanäle für das abgestrahlte Licht zugeordnet und vorgegeben werden, die sich von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten unterscheiden, so daß ein Betrachter (4) im zeitlichen Mittel mit einem Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k wahrnimmt, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht, – als Abstrahlfläche eines jeden Bildelements B_ij nur eine Teilfläche, deren Anteil in der Breite höchstens 1/N bezogen auf die horizontale Ausdehnung der Bildelementfläche beträgt, verwendet wird, und – in jedem Zeitraum T diejenigen Ausbreitungskanäle lichtundurchlässig geschaltet werden, die solchen Ansichten A_k zugeordnet sind, die in diesem Zeitraum nicht dargestellt werden, – wobei die Ausbreitungskanäle mittels einer dem Raster vor- oder nachgeordneten Verschlußeinrichtung (3) mit ansteuerbaren Verschlußelementen optisch lichtdurchlässig bzw. lichtundurchlässig geschaltet werden und die Verschlußelemente im lichtdurchlässigen Schaltzustand für die betroffenen Bildelemente B_ij jeweils einen Bereich, der in der Höhe der Abstrahlfläche und in der Breite dieser bis auf einen Korrekturfaktor entspricht, freigeben.
Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene, bei dem – mehrere Ansichten A_k der Szene, mit k = 1, ..., N und N > 1, auf einem flächenförmigen Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j zeitlich nacheinander dargestellt werden, – wobei die Gesamtzahl der Zeilen und Spalten eine Auflösung bestimmt, wobei das Raster eine Gesamtfläche und jedes Bildelement B_ij eine Bildelementfläche aufweist, wobei die Summe aller Bildelementflächen im wesentlichen die Gesamtfläche des Rasters ergibt, und wobei jede der Ansichten A_k jeweils über einen Zeitraum T, der kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, dargestellt wird, – wobei M der Ansichten A_k gleichzeitig dargestellt werden, mit M < N, und jede der M Ansichten A_k in einem Zeitraum zwischen M·T und N·T im zeitlichen Mittel in voller Auflösung dargestellt wird, – von den Bildelementen B_ij von Abstrahlflächen Licht abgestrahlt wird, – jeder Ansicht A_k lichtdurchlässig und lichtundurchlässig schaltbare Ausbreitungskanäle für das abgestrahlte Licht zugeordnet und vorgegeben werden, die sich von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten unterscheiden, so daß ein Betrachter (4) im zeitlichen Mittel mit einem Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k wahrnimmt, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht, – als Abstrahlfläche eines jeden Bildelements B_ij nur eine Teilfläche, deren Anteil in der Breite höchstens 1/N bezogen auf die horizontale Ausdehnung der Bildelementfläche beträgt, verwendet wird, und – in jedem Zeitraum T diejenigen Ausbreitungskanäle lichtundurchlässig geschaltet werden, die solchen Ansichten A_k zugeordnet sind, die in diesem Zeitraum nicht dargestellt werden, – wobei die Ausbreitungskanäle mittels einer dem Raster vor- oder nachgeordneten Verschlußeinrichtung (3) mit ansteuerbaren Verschlußelementen optisch lichtdurchlässig bzw. lichtundurchlässig geschaltet werden und die Verschlußelemente im lichtdurchlässigen Schaltzustand für die betroffenen Bildelemente B_ij jeweils einen Bereich, der in der Höhe der Abstrahlfläche und in der Breite dieser bis auf einen Korrekturfaktor entspricht, freigeben.
Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung einer Szene, umfassend – ein Bildwiedergabegerät (2) mit einem Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j, auf dem zeitlich nacheinander mehrere Ansichten A_k der Szene, mit k = 1, ..., N und N > 1 jeweils über einen Zeitraum T, der kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, in voller Auflösung darstellbar sind, wobei das Raster eine Gesamtfläche aufweist, und jedes Bildelement B_ij eine Bildelementfläche, wobei die Summe aller Bildelementflächen im wesentlichen die Gesamtfläche des Rasters ergibt, und wobei die Bildelemente B_ij Abstrahlflächen aufweisen, von denen Licht abgestrahlt wird, – eine Steuereinheit (1), die jeder Ansicht A_k Ausbreitungskanäle für das abgestrahlte Licht zuordnet, wobei die einer Ansicht A_k zugeordneten Ausbreitungskanäle sich von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten unterscheiden, so daß ein Betrachter (4) im zeitlichen Mittel mit einem Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k wahrnimmt, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht, – eine ansteuerbare Verschlußeinrichtung (3) mit einzeln ansteuerbaren Verschlußelementen zur Vorgabe der Ausbreitungskanäle, die die Ausbreitungskanäle lichtdurchlässig oder -undurchlässig schaltet, – wobei die Abstrahlfläche eines jeden Bildelements B_ij nur eine Teilfläche des Bildelements B_ij ist, deren Anteil in der Breite höchstens 1/N bezogen auf die horizontale Ausdehnung der Bildelementfläche beträgt, und daß – die Verschlußeinrichtung (3) durch die Steuereinheit (1) derart angesteuert wird, daß in jedem Zeitraum T diejenigen Ausbreitungskanäle lichtundurchlässig geschaltet werden, die solchen Ansichten A_k zugeordnet sind, die in diesem Zeitraum nicht dargestellt werden, wobei die Verschlußelemente im lichtdurchlässigen Schaltzustand für die betroffenen Bildelemente B_ij jeweils einen Bereich, der in der Höhe der Abstrahlfläche und in der Breite dieser bis auf einen Korrekturfaktor entspricht, freigeben.
Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung einer Szene, umfassend – ein Bildwiedergabegerät (2) mit einem Raster von Bildelementen B_ij mit Zeilen i und Spalten j, auf dem zeitlich nacheinander mehrere Ansichten A_k der Szene, mit k = 1, ..., N und N > 1 jeweils über einen Zeitraum T, der kürzer als das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist, darstellbar sind, wobei das Raster eine Gesamtfläche aufweist, und jedes Bildelement B_ij eine Bildelementfläche, wobei die Summe aller Bildelementflächen im wesentlichen die Gesamtfläche des Rasters ergibt, und wobei die Bildelemente B_ij Abstrahlflächen aufweisen, von denen Licht abgestrahlt wird, und wobei mehrere der Ansichten A_k gleichzeitig darstellbar sind und jede der Ansichten A_k im zeitlichen Mittel in voller Auflösung dargestellt wird, – eine Steuereinheit (1), die jeder Ansicht A_k Ausbreitungskanäle für das abgestrahlte Licht zuordnet, wobei die einer Ansicht A_k zugeordneten Ausbreitungskanäle sich von den Ausbreitungskanälen für die anderen Ansichten unterscheiden, so daß ein Betrachter (4) im zeitlichen Mittel mit einem Auge überwiegend oder ausschließlich Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend oder ausschließlich Teilin formationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k wahrnimmt, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht, – eine ansteuerbare Verschlußeinrichtung (3) mit einzeln ansteuerbaren Verschlußelementen zur Vorgabe der Ausbreitungskanäle, die die Ausbreitungskanäle lichtdurchlässig oder -undurchlässig schaltet, – wobei die Abstrahlfläche eines jeden Bildelements B_ij nur eine Teilfläche des Bildelements B_ij ist, deren Anteil in der Breite höchstens 1/N bezogen auf die horizontale Ausdehnung der Bildelementfläche beträgt, und daß – die Verschlußeinrichtung (3) durch die Steuereinheit (1) derart angesteuert wird, daß in jedem Zeitraum T diejenigen Ausbreitungskanäle lichtundurchlässig geschaltet werden, die solchen Ansichten A_k zugeordnet sind, die in diesem Zeitraum nicht dargestellt werden, wobei die Verschlußelemente im lichtdurchlässigen Schaltzustand für die betroffenen Bildelemente B_ij jeweils einen Bereich, der in der Höhe der Abstrahlfläche und in der Breite dieser bis auf einen Korrekturfaktor entspricht, freigeben.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bildwiedergabegerät (2) eine Maske (12) aufgebracht ist, die die Bildelementflächen in der Breite bezogen auf die horizontale Ausdehnung jeweils mindestens zu einem Teil (N – 1)/N lichtundurchlässig und im übrigen Teil lichtdurchlässig bedecken, wobei der lichtdurchlässig bedeckte Teil jeweils einer Abstrahlfläche entspricht.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (12) auf ihrer dem Bildwiedergabegerät (2) zugewandten Seite verspiegelt ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Betrachter (4) abgewandten Seite des Bildwiedergabegeräts (2) eine Maske (12) aufgebracht ist, die so bemessen ist, daß die Bildelementflächen nur im Bereich der Abstrahlflächen beleuchtet werden.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (12) auf ihrer einer Beleuchtungseinrichtung (5) zugewandten Seite verspiegelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente als optoelektronische Verschlußelemente auf Flüssigkristallbasis ausgestaltet sind.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronischen Verschlußelemente, die Maske (12) und die Bildelemente B_ij aus Materialien bestehen, deren optische Brechzahlen um weniger als 10% voneinander abweichen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente B_ij auf dem Raster periodisch angeordnet und polygonal ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente B_ij und die Abstrahlflächen rechteckförmig ausgebildet sind und die Abstrahlflächen zu den Bildelementen B_ij jeweils die gleichen Höhen, sowie Breiten im Verhältnis 1/N zueinander aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente als Streifen mit vertikaler Ausrichtung ausgebildet sind, wobei die Breite eines Streifens unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors im wesentlichen der Breite der Abstrahlflächen entspricht, und wobei die Anzahl der Streifen mindestens das N-fache der Anzahl der Bildelemente B_ij in einer Zeile i des Rasters beträgt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (3) und/oder das Bildwiedergabegerät (2) Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildwiedergabegerät (2) als LCD-Farbbildschirm, als Plasmabildschirm, als Projektionsschirm, als LED-, OLED-, SED-, oder VFD-Bildschirm ausgestaltet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente B_ij als Subpixel R (Rot), G (Grün) oder B (Blau), als Kombinationen davon, als Vollfarbpixel und/oder als Kombinationen davon ausgestaltet sind.