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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der räumlichen Darstellung, im speziellen der ohne Hilfsmittel räumlich wahrnehmbaren Darstellung für gleichzeitig mehrere Betrachter, der sogenannten autostereoskopischen Visualisierung.
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Seit geraumer Zeit existieren Ansätze zu dem vorgenannten Fachgebiet. Ein Pionier auf diesem Gebiet war Frederic Ives, der in der Schrift
GB190418672 A ein System mit einem „Linienschirm” zur 3D-Darstellung vorstellte. Weiterhin sind in der Schrift von Sam H. Kaplan „Theory of parallax barriers”, Journal of SMPTE Vol. 59, No 7, pp 11–21, July 1952 grundlegende Erkenntnisse zur Verwendung von Barriereschirmen für die 3D-Darstellung beschrieben.
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Lange Zeit gelang jedoch keine umfassende Verbreitung von autostereoskopischen Systemen. Erst in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts konnte auf Grund der nunmehr zur Verfügung stehenden Rechenleistung und neuartigen Displaytechnologien eine gewisse Renaissance der 3D-Systeme einsetzen. In den 90er Jahren schnellte die Anzahl von Patentanmeldungen und Veröffentlichungen zu brillenfreien 3D-Visualisierungen förmlich in die Höhe. Herausragende Ergebnisse wurden erzielt von den folgenden Erfindern bzw. Anbietern:
In der
JP 8-331605 A beschreiben Masutani Takeshi et al. (Sanyo) eine Stufenbarriere, bei der ein transparentes Barriereelement in etwa die Abmaße eines Farbsubpixels (R, G oder B) aufweist. Mit dieser Technik war es erstmals möglich, den bei den meisten autostereoskopischen Systemen auf Grund der Darstellung gleichzeitig mehrerer Ansichten (mindestens zwei, bevorzugt mehr als zwei Ansichten) auftretenden Auflösungsverlust in der horizontalen Richtung teilweise auch auf die vertikale Richtung umzulegen. Nachteilig ist hier wie bei allen Barriereverfahren der hohe Lichtverlust. Außerdem verändert sich der Stereokontrast bei seitlicher Bewegung des Betrachters von nahezu 100% auf etwa 50% und dann wieder ansteigend auf 100%, was eine im Betrachtungsraum schwankende 3D-Bildqualität zur Folge hat.
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Pierre Allio gelang mit der Lehre nach den
US 5,808,599 A ,
US 5,936,607 A und
WO 00/10332 A1 eine beachtenswerte Weiterentwicklung der Lentikulartechnologie, wobei auch er eine subpixelbasierte Ansichtenaufteilung nutzt.
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Ein weiteres herausragendes Ergebnis wurde von Cees van Berkel mit der
EP 791 847 A1 zum Patent angemeldet. Dabei liegen gegenüber der Vertikalen geneigte Lentikularlinsen über einem Display, das ebenso verschiedene Perspektivansichten zeigt. Charakteristisch werden hier n Ansichten auf mindestens zwei Bildschirmzeilen aufgeteilt, so dass wiederum der Auflösungsverlust von der Horizontalen teilweise auf die Vertikale umgelegt wird.
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Lentikularlinsen lassen sich jedoch nur aufwendig herstellen und der Produktionsprozess für ein darauf basierendes 3D-Display ist nicht trivial. Gleich mehrere Meilensteine für die Autostereoskopie begründete Jesse Eichenlaub mit den Schriften
US 6,157,424 A und
WO 02/35277 A1 sowie etlichen weiteren Erfindungen, die jedoch nahezu alle 3D-Systeme für nur einen Betrachter darstellen und/oder oftmals nicht zu akzeptablen Kosten herstellbar sind.
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Mit der
DE 10 003 326 C2 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 derartiger 3D-Systeme.
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Armin Schwerdtner gelang mit der
WO 2005/027534 A2 ein neuartiger technologischer Ansatz für eine in allen (in der Regel zwei) Ansichten vollauflösende 3D-Darstellung. Allerdings ist dieser Ansatz mit hohem Justageaufwand verbunden und für größere Bildschirmdiagonalen (ab etwa 25 Zoll) nur extrem schwer implementierbar.
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Die Schrift
GB 24 05 043 A zeigt eine Barriere mit zur Mitte hin geschrumpfter Struktur zum Ausgleich von optischen Problemen, welche von Brechungsindexunterschieden verursacht werden. Eine weitergehende Verbesserung des 3D-Eindrucks durch diese spezielle Barriereausprägung wird jedoch nicht erreicht.
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In der Schrift
WO 2004/077839 A1 wird eine Barriere mit erhöhter Lichtdurchlässigkeit (dort genannt „Filterarray”) beschrieben. Diese erhöhte Helligkeit wird jedoch mit einem Verlust an Kanaltrennung, mithin einem stärkeren Übersprechen der Kanäle, erkauft, was die 3D-Bildqualität mindern kann.
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Schließlich offenbart Wolfgang Tzschoppe in der Schrift
DE 102 61 657 A1 ein 2D/3D umschaltbares Display, welches zur Erzielung ebenjener Umschaltbarkeit verschiedene Barrieremuster vorschlägt, um die Helligkeitsverteilung des Displays zu beeinflussen. Die entsprechenden Barrieremuster dienen daher zuallererst einer homogenen Ausleuchtung in den beiden Betriebsmodi 2D und 3D.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur autostereoskopischen Darstellung auf Basis der Barriere- oder Lentikulartechnologie zu schaffen, um für mehrere gleichzeitige Betrachter eine verbesserte Wahrnehmbarkeit zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur räumlichen Darstellung, bei welchem
- – auf einem Raster aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen i und Spalten j Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und n > 1 sichtbar gemacht werden, und
- – dem Raster aus Bildelementen x(i, j) im Abstand s mindestens ein Parallaxenbarriereschirm vor- oder nachgeordnet ist, welcher abwechselnd opake und transparente Abschnitte enthält, wobei die transparenten Abschnitte im Wesentlichen durch Kanten geradlinig begrenzten Streifen entsprechen,
- – so dass ein oder mehrere Betrachter auf Grund der Sichtbeschränkungswirkung durch den mindestens einen Parallaxenbarriereschirm jeweils mit beiden Augen zumindest teilweise unterschiedliche Bildelemente x(i, j) und/oder Teile davon sieht bzw. sehen, wodurch beide Augen jeweils zumindest teilweise unterschiedliche Ansichten A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht, wobei erfindungsgemäß
- – mindestens ein Zehntel aller transparenten und/oder opaken Abschnitte durch Kanten begrenzt werden, die jeweils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Die erfindungsgemäß nicht parallel zueinander ausgerichteten Kanten sind dabei jeweils als diejenigen zwei Kanten zu verstehen, die einen transparenten (oder einen opaken) Abschnitt begrenzen. Das bedeutet, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren auf einem Paraliaxenbarriereschirm durchaus insgesamt eine Anzahl von zueinander parallelen Kanten vorkommen kann. Entscheidend ist, dass jeweils die zwei einen Abschnitt begrenzenden Kanten nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Vorteilhaft können sogar die Hälfte oder alle transparenten und/oder opaken Abschnitte durch Kanten begrenzt werden, die jeweils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Überdies ist es in einer vergleichbaren Ausgestaltung möglich, an Stelle eines Parallaxenbarriereschirms ein Lentikular zur Erzielung der räumlichen Darstellung zu verwenden. Dort würden dann erfindungsgemäß die Kanten der jeweiligen Zylinderlinsen nicht parallel zueinander ausgerichtet sein.
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Für alle folgenden Ausgestaltungen wird von genau einem Parallaxenbarrierenschirm ausgegangen, obwohl für bestimmte Anwendungsfälle auch mehrere solcher Parallaxenbarrierenschirme von Vorteil sein können.
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Die Anzahl der Ansichten n kann beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr betragen.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung von jeweils nicht parallel zueinander ausgerichteten Kanten werden unangenehme Moiré-Effekte weitestgehend verhindert, zumindest aber minimiert, was die Wahrnehmbarkeit des 3D-Bildes verbessert. Außerdem werden produktionsbedingt auftretende Fehlbelichtungen (Belichtungsmoiré-Muster) vermindert, insbesondere dann, wenn der Parallaxenbarriereschirm eine belichtete Struktur enthält.
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Die Parameter für den Parallaxenbarriereschirm können unter Zuhilfenahme der beiden aus dem eingangs genannten Kaplan-Artikel bekannten Gleichungen (1) und (2) einfach berechnet werden. Damit ergeben sich alle notwendigen Relationen zwischen dem Abstand s zwischen dem Raster aus Bildelementen x(i, j) und dem Parallaxenbarriereschirm, dem zu 65 mm gesetzten durchschnittlichen Augenabstand beim Menschen, dem Betrachtungsabstand, der (horizontalen) Periodenlänge der transparenten Abschnitte der Barriere sowie die Streifenbreite besagter transparenter Abschnitte.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Anordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster aus Bildelementen x(i, j) vorteilhaft in einem zweidimensionalen periodischen Muster, wobei die Periodenlänge in der horizontalen und der vertikalen Richtung bevorzugt nicht mehr als jeweils 32 Bildelemente x(i, j) umfasst. Ausnahmen von dieser Obergrenze von jeweils 32 Bildelementen x(i, j) sind zulässig.
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Bevorzugt ist die vertikale Periodenlänge gleich der Anzahl n der dargestellten Ansichten. Fernerhin entsprechen die Bildelemente x(i, j) jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z. B. RG, GB oder RGBR oder sonstige) oder Vollfarbpixeln, wobei mit Vallfarbpixeln sowohl weißmischende Gebilde aus RGB-Farbsubpixeln, also RGB-Tripletts, als auch – je nach Bilderzeugungstechnologie – tatsächliche Vollfarbpixel – wie etwa bei Projektionsbildschirmen häufig verbreitet – gemeint sind.
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Regelhaft sollte der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, im Wesentlichen dem durchschnittlichen Neigungswinkel der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm gegenüber der Vertikalen entsprechen. Damit wird die beste Kanaltrennung bei der 3D-Darstellung erreicht.
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Vorteilhaft entsprechen die transparenten Abschnitte im Wesentlichen geradlinig begrenzten Streifen, die bei Parallelprojektion des Parallaxenbarriereschirms auf das Raster aus Bildelementen x(i, j) gegenüber der vertikalen Richtung des Rasters aus Bildelementen x(i,j) um –90 ... +90 (einschließlich 0) Grad geneigt sind.
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Weiterhin sollte die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters bis auf einen Korrekturfaktor y, wobei 0,98 < y < 1,02 gilt, mit den jeweiligen horizontalen und vertikalen Periodenlängen der transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms übereinstimmen.
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Wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch, entsprechen die Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines Gegenstandes.
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Die Aufgabe der Erfindung wird fernerhin gelöst von einer Anordnung zur räumlichen Darstellung, umfassend
- – ein Bildwiedergabegerät mit Bildelementen x(i, j) in einem Raster mit Zeilen i und Spalten j, auf welchen Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und n > 1 sichtbar gemacht werden können,
- – mindestens ein dem Raster mit Bildelementen x(i, j) im Abstand s vor- oder nachgeordneter Parallaxenbarriereschirm, welcher abwechselnd opake und transparente Abschnitte enthält, wobei die transparenten Abschnitte im Wesentlichen durch Kanten geradlinig begrenzten Streifen entsprechen,
- – so dass ein oder mehrere Betrachter auf Grund der Sichtbeschränkungen durch den mindestens einen Parallaxenbarriereschirm jeweils mit beiden Augen zumindest teilweise unterschiedliche Bildelemente x(i, j) und/oder Teile davon sieht bzw. sehen, wodurch beide Augen jeweils zumindest teilweise unterschiedliche Ansichten A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht, wobei erfindungsgemäß
- – mindestens ein Zehntel aller transparenten und/oder opaken Abschnitte durch Kanten begrenzt werden, die jeweils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Die erfindungsgemäß nicht parallel zueinander ausgerichteten Kanten sind dabei jeweils als diejenigen zwei Kanten zu verstehen, die einen transparenten (oder einen opaken) Abschnitt begrenzen. Das bedeutet, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren auf einem Parallaxenbarriereschirm durchaus insgesamt eine Anzahl von zueinander parallelen Kanten vorkommen kann. Entscheidend ist, dass jeweils die zwei einen Abschnitt begrenzenden Kanten nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Vorteilhaft können sogar die Hälfte oder alle transparenten und/oder opaken Abschnitte durch Kanten begrenzt werden, die jeweils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Überdies ist es in einer vergleichbaren Ausgestaltung möglich, an Stelle eines Parallaxenbarriereschirms ein Lentikular zur Erzielung der räumlichen Darstellung zu verwenden. Dort würden dann erfindungsgemäß die Kanten der jeweiligen Zylinderlinsen nicht parallel zueinander ausgerichtet sein.
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Auch hier wird im Folgenden von zunächst lediglich einem Parallaxenbarriereschirm ausgegangen. Die Anzahl der Ansichten n kann beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr betragen.
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Die Zuordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) zu den Bildelementen x(i, j) erfolgt in einem zweidimensionalen periodischen Muster, wobei die Periodenlänge in der horizontalen und der vertikalen Richtung bevorzugt nicht mehr als jeweils 32 Bildelemente x(i, j) umfasst. In besonderen Anwendungsfällen könnte auch die Bildkombinationsvorschrift an die Form der transparenten Abschnitte angepasst werden.
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Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, ist die vertikale Periodenlänge gleich der Anzahl n der dargestellten Ansichten.
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Fernerhin entsprechen die Bildelemente x(i, j) jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z. B. RG, GB oder RGBR oder sonstige) oder Vollfarbpixeln, wobei mit Vollfarbpixeln sowohl weißmischende Gebilde aus RGB-Farbsubpixeln, also RGB-Tripletts, als auch – je nach Bilderzeugungstechnologie – tatsächliche Vollfarbpixel – wie etwa bei Projektionsbildschirmen häufig verbreitet – gemeint sind.
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Der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, entspricht im Wesentlichen dem durchschnittlichen Neigungswinkel der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm gegenüber der Vertikalen.
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Vorteilhaft entsprechen die transparenten Abschnitte im Wesentlichen geradlinig begrenzten Streifen, die bei Parallelprojektion des Parallaxenbarriereschirms auf das Raster aus Bildelementen x(i, j) gegenüber der vertikalen Richtung des Rasters aus Bildelementen x(i, j) um –90 ... +90 (einschließlich 0) Grad geneigt sind.
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Weiterhin sollte die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters bis auf einen Korrekturfaktor y, wobei 0,98 < y < 1,02 gilt, mit den jeweiligen horizontalen und vertikalen Periodenlängen der transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms übereinstimmen.
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Das Bildwiedergabegerät kann bevorzugt ein Farb-LCD-Bildschirm, ein Plasma-Display, ein Projektionsschirm, ein LED-basierter Bildschirm, ein SED-Bildschirm oder ein VFD-Bildschirm sein.
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Bevorzugt sind n = 5 Ansichten mit einer horizontale Periodenlänge von 5 Bildelementen x(i, j) vorgesehen.
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Um zu praktisch gut herstellbaren Anordnungen zu gelangen, besteht der Parallaxenbarriereschirm bevorzugt aus einem Glassubstrat, auf welches an der Rückseite die Barrierestruktur aufgebracht ist. Andere Ausgestaltungen sind möglich, wie etwa Substrate, die nicht aus Glas bestehen (z. B. aus optischem Kunststoff).
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Vorzugsweise ist nun die Barrierestruktur ein belichteter und entwickelter fotografischer Film, der rückseitig auf das Glassubstrat auflaminiert ist, wobei bevorzugt die Emulsionsschicht des fotografisches Films zum Glassubstrat zeigt. Demgegenüber ist es auch möglich, dass die opaken Bereiche der Barrierestruktur durch auf das Glassubstrat aufgedruckte Farbe gebildet werden.
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Fernerhin enthält der Parallaxenbarriereschirm vorteilhaft Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht. Es können aber auch übliche Antiglare-Mattierungen zum Einsatz kommen.
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Der Parallaxenbarriereschirm ist mittels eines Abstandshalters dauerhaft an dem Bildwiedergabegerät angebracht, beispielsweise angeklebt oder angeschraubt.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:
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1 den schematischen Aufbau zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 einen Parallaxenbarriereschirm zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren,
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3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten,
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4 Sichtbeispiele für ein erstes Betrachterauge bei Zugrundelegung der Verhältnisse der 1 bis 3,
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5 Sichtbeispiele für ein zweites Betrachterauge bei Zugrundelegung der Verhältnisse der 1 bis 3, sowie
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6 ein Schema zur Bemaßung des Parallaxenbarriereschirmes.
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Sämtliche Zeichnungen sind nicht maßstäblich. Dies betrifft insbesondere auch Winkelmaße.
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Zunächst zeigt also 1 den schematischen Aufbau zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin enthalten sind ein Raster 1 aus Bildelementen x(i, j), auf welchem Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und beispielhaft n = 5 sichtbar gemacht werden, und ein dem Raster 1 aus Bildelementen x(i, j) im Abstand s in Betrachtungsrichtung eines Betrachters 3 vorgeordneter Parallaxenbarriereschirm 2. Selbstredend können es auch mehrere Betrachter 3 sein, die auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens einen räumlichen Eindruck gewinnen.
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Weiterhin zeigt 2 den Ausschnitt eines Parallaxenbarriereschirms 2 zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren. Dieser Parallaxenbarriereschirm 2 enthält abwechselnd opake und transparente Abschnitte, wobei erfindungsgemäß mindestens ein Zehntel aller (in diesem Fall sogar alle) transparenten Abschnitte durch Kanten begrenzt werden, die jeweils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Verdickung/Verdünnung der transparenten Barrierestreifen oben bzw. unten kann vorteilhaft im Bereich von etwa 10%–20% der Gesamtbreite eines transparenten Streifens sein, durchaus aber auch größer oder kleiner.
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Für den Fachmann selbstredend bekannt werden die Parameter für den Parallaxenbarriereschirm 2 gemäß beiden aus dem eingangs genannten Kaplan-Artikel bekannten Gleichungen (1) und (2) berechnet; Beispielparameter folgen weiter unten. Eingangsparameter sind dabei insbesondere auch die Höhe und die Breite der Bildelemente x(i, j).
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Des Weiteren gibt 3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen von fünf verschiedenen Ansichten A(k) mit k = 1, ..., 5 wieder. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Anordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster 1 aus Bildelementen x(i, j) vorteilhaft in einem streng zweidimensionalen periodischen Muster. Im Beispiel gemäß 3 umfasst die horizontale Periodenlänge 5 und die vertikale Periodenlänge 5 Bildelemente x(i, j), als gestrichelter Rahmen gekennzeichnet. Dabei rührt die Bildteilinformation für jedes Bildelement x(i, j) jeweils von der Position (i, j) aus der entsprechenden Ansicht A(k) her.
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In dem hier vorgestellten Ausgestaltungsbeispiel entspricht die vertikale Periodenlänge also vorteilhaft der Anzahl n = 5 der dargestellten Ansichten.
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Fernerhin entsprechen die Bildelemente x(i, j) jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B).
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Die 4 und 5 zeigen Sichtbeispiele für ein erstes bzw. ein zweites Betrachterauge bei Zugrundelegung der Verhältnisse der 1 bis 3. Dabei ist der Parallaxebarrierenschirm 2 im Abstand s in Betrachtungsrichtung vor dem Raster 1 aus Bildelementen x(i, j) angeordnet.
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Auf Grund der Sichtbeschränkungswirkung des Parallaxenbarriereschirms 2 sieht bzw. sehen ein oder mehrere Betrachter 3 jeweils mit beiden Augen zumindest teilweise (hier sogar überwiegend) unterschiedliche Bildelemente x(i, j) und/oder Teile davon, wodurch beide Augen jeweils zumindest teilweise (hier sogar überwiegend) unterschiedliche Ansichten A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist. Dabei können bis zu einem gewissen Grade die beiden Augen ein- und desselben Betrachters 3 sogar Bildteilinformationen derselben Ansicht A(k) sehen, ohne dass der räumliche Eindruck zerstört wird.
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Der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, entspricht im Wesentlichen dem durchschnittlichen Neigungswinkel a (siehe 2) der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm 2 gegenüber der Vertikalen. In 3 könnte die Gegenkathete zum Beispiel über die untere horizontale gestrichelte Linie und die Ankathete über die rechte vertikale gestrichelte Linie definiert werden.
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Damit wird in der Regel die beste Kanaltrennung bei der 3D-Darstellung erreicht.
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Wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch, entsprechen die Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines Gegenstandes.
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Zur weiteren Illustration einer beispielhaften erfindungsgemäßen Anordnung, welche das erfindungsgemäße Verfahren umsetzt, dienen wiederum die Zeichnungen 1 bis 5 sowie nun auch 6.
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Zunächst zeigt also 1 den schematischen Aufbau zur Umsetzung der Anordnung.
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Darin enthalten sind
- – ein eine Bilddiagonale von etwa 8.4'' messender LCD-Bildschirm vom Typ NEC als Bildwiedergabegerät, ausgestattet mit Farbsubpixeln R, G, B als Bildelemente x(i, j) in einem Raster 1 mit einer Auflösung von Zeilen i = 1, ..., 768 und Spalten j = 1, ..., 1024·3 = 3072, wobei auf den Bildelementen x(i, j) Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und n = 5 sichtbar gemacht werden können sowie
- – ein dem Raster 1 aus Bildelementen x(i, j) im Abstand s in Betrachtungsrichtung eines Betrachters 3 vorgeordneter Parallaxenbarriereschirm 2.
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Selbstredend können es auch mehrere Betrachter 3 sein, die auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung einen räumlichen Eindruck gewinnen.
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Weiterhin zeigt 2 den Ausschnitt eines Parallaxenbarriereschirms 2 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Anordnung. Dieser Parallaxenbarriereschirm 2 enthält abwechselnd opake und transparente Abschnitte, wobei erfindungsgemäß mindestens ein Zehntel aller (in diesem Fall sogar alle) transparenten Abschnitte durch Kanten begrenzt werden, die jeweils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Für den Fachmann selbstredend bekannt werden die Parameter für den Parallaxenbarriereschirm 2 gemäß beiden aus dem eingangs genannten Kaplan-Artikel bekannten Gleichungen (1) und (2) berechnet; Beispielparameter folgen weiter unten. Eingangsparameter sind dabei insbesondere auch die Höhe und die Breite der Bildelemente x(i, j).
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Die Bildelemente x(i, j) entsprechen jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B).
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Des Weiteren gibt 3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen von fünf verschiedenen Ansichten A(k) mit k = 1, ..., 5 wieder. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt die Zuordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster 1 aus Bildelementen x(i, j) vorteilhaft in einem streng zweidimensionalen periodischen Muster. Im Beispiel der 3 umfasst die horizontale Periodenlänge 5 und die vertikale Periodenlänge 5 Bildelemente x(i, j), also 5 Farbsubpixel R, G, B, wie in der Zeichnung durch die Strichlinien angedeutet. Dabei rührt die Bildteilinformation für jedes Bildelement x(i, j) jeweils von der Position (i, j) aus der entsprechenden Ansicht A(k) her.
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In dem hier vorgestellten Ausgestaltungsbeispiel entspricht die vertikale Periodenlänge also vorteilhaft der Anzahl n = 5 der dargestellten Ansichten.
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Die 4 und 5 zeigen Sichtbeispiele für ein erstes bzw. ein zweites Betrachterauge bei Zugrundelegung der Verhältnisse der 1 bis 3. Dabei ist der Parallaxenbarrierenschirm 2 im Abstand s in Betrachtungsrichtung vor dem Raster 1 aus Bildelementen x(i, j), d. h. genauer gesagt vor der Bildfläche des LCD-Bildschirms 1, angeordnet.
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Auf Grund der Sichtbeschränkungswirkung des Parallaxenbarriereschirms 2 sieht bzw. sehen ein oder mehrere Betrachter 3 jeweils mit beiden Augen zumindest teilweise (hier sogar überwiegend) unterschiedliche Bildelemente x(i, j) und/oder Teile davon, wodurch beide Augen jeweils zumindest teilweise (hier sogar überwiegend) unterschiedliche Ansichten A(k) wahrnehmen und damit ein räumlicher Seheindruck entsteht, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist. Dabei können bis zu einem gewissen Grade die beiden Augen ein- und desselben Betrachters 3 sogar Bildteilinformationen derselben Ansicht A(k) sehen, ohne dass der räumliche Eindruck zerstört wird.
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Der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, entspricht im Wesentlichen dem durchschnittlichen Neigungswinkel a (siehe 2) der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm 2 gegenüber der Vertikalen. In 3 würde die Gegenkathete zum Beispiel über die untere horizontale gestrichelte Linie und die Ankathete über die rechte vertikale gestrichelte Linie definiert werden.
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Damit wird in der Regel die beste Kanaltrennung bei der 3D-Darstellung erreicht.
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Wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch, entsprechen die Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines Gegenstandes. Die erfindungsgemäße Anordnung kann überdies auch Mittel zu einer 2D/3D-Umschaltbarkeit enthalten, etwa einen deaktivierbaren Parallaxenbarriereschirm (wie etwa einen solchen, der als Flüssigkristallshutter ausgebildet ist). Außerdem können auch Mittel zur zeitlich-sequentiellen Darstellung der Ansichten vorgesehen sein.
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Um zu praktisch gut herstellbaren Anordnungen zu gelangen, besteht der Parallaxenbarriereschirm 2 bevorzugt aus einem Glassubstrat, auf welches an der Rückseite die eigentliche Barrierestruktur aufgebracht ist. Andere Ausgestaltungen sind möglich, wie etwa Substrate, die nicht aus Glas bestehen (z. B. aus optischem Kunststoff).
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Vorzugsweise ist nun die Barrierestruktur ein belichteter und entwickelter fotografischer Film, der rückseitig auf das Glassubstrat auflaminiert ist, wobei bevorzugt die Emulsionsschicht des fotografisches Films zum Glassubstrat zeigt.
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Fernerhin enthält der Parallaxenbarriereschirm 2 vorteilhaft Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht. Es können aber auch übliche Antiglare-Mattierungen zum Einsatz kommen.
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Der Parallaxenbarriereschirm 2 ist mittels eines Abstandshalters zur Wahrung des weiter oben definierten Abstandes s dauerhaft an dem Bildwiedergabegerät 1 angebracht, beispielsweise angeklebt oder angeschraubt.
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Für die beschriebene beispielhafte Anordnung auf Basis eines 8.4''-LCD-Bildschirms sind folgende weitere Parameter vorteilhaft:
Die Farbsubpixel (R, G, B) entsprechen bekanntlich in dem Beispiel den Bildwiedergabeelementen x(i, j), wobei deren Höhe der jeweils etwa 0,1665 mm und die Breite etwa 0,0555 mm beträgt.
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Entsprechend der Bemaßung in 6 werden dabei die folgenden Größen festgelegt:
Die transparenten Abschnitte des Parallaxenbarriereschirms 2 weisen gegenüber der Vertikalen einen durchschnittlichen Neigungswinkel von a = 23,96248897° auf, die durchschnittliche Breite e der besagten Abschnitte in horizontaler Richtung des Rasters mit den Bildelementen x(i, j) beträgt jeweils 0,1109054 mm und ihre durchschnittliche Höhe l = 0,249537 mm und schließlich beträgt die durchschnittliche horizontale Periode ze = 0,4436216 mm, der Abstand s = 1,91 mm, der Betrachtungsabstand beträgt w = 800 mm sowie die durchschnittliche vertikale Periode der transparenten Abschnitte beträgt zl = 0,998148 mm.
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Schlussendlich erfolgt die Anordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) auf dem Raster aus Bildelementen x(i, j) vorteilhaft in folgendem zweidimensionalen periodischen Muster:
| x(i, j) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ... |
| 1 | A(1) | A(1) | A(2) | A(3) | A(3) | A(4) | A(5) | A(5) | A(1) | ... |
| 2 | A(2) | A(2) | A(3) | A(4) | A(4) | A(5) | A(5) | A(1) | A(2) | ... |
| 3 | A(2) | A(3) | A(4) | A(4) | A(5) | A(1) | A(1) | A(2) | A(2) | ... |
| 4 | A(3) | A(4) | A(5) | A(5) | A(1) | A(1) | A(2) | A(3) | A(3) | ... |
| 5 | A(4) | A(5) | A(5) | A(1) | A(2) | A(2) | A(3) | A(4) | A(4) | ... |
| 6 | A(5) | A(1) | A(1) | A(2) | A(2) | A(3) | A(4) | A(4) | A(5) | ... |
| 7 | A(1) | A(1) | A(2) | A(3) | A(3) | A(4) | A(5) | A(5) | A(1) | ... |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
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Die Vorteile der Erfindung sind vielseitig. Insbesondere erlauben das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechenden Anordnungen eine autostereoskopische Darstellung auf Basis der Barriere- und Lentikulartechnologie, wobei für gleichzeitig mehrere Betrachter eine verbesserte Wahrnehmbarkeit durch verminderte Moiré-Effekte erreicht wird, was gewünscht war.
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Die Erfindung kann mit verhältnismäßig einfachen Mitteln realisiert werden.
