DE102019213764A1

DE102019213764A1 - Stereoskopisches Display und Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays

Info

Publication number: DE102019213764A1
Application number: DE102019213764.4A
Authority: DE
Inventors: Marc Heinlein
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2021-03-11
Also published as: WO2021047929A1

Abstract

Bei einem stereoskopischen Display, bei dem einem Beobachter für das rechte Auge ein erstes Teilbild und linke Auge ein zweites Teilbild angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teilbild jeweils aus Streifen bestehen und jeweils ein Streifen des ersten Teilbildes an einen Streifen des zweiten Teilbildes angrenzt und Blenden eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge weitgehend verhindern, wobei jede Blende aus einer Anzahl benachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen je nach Position der Augen in einen transparenten oder intransparenten Modus schaltbar sind so im Ergebnis die benachbarten Streifen vom rechten oder linken Auge wahrnehmbar sind, ist vorgesehen, dass die äußeren Barrierenstreifen jeder Blende in ihrer von dem Auge wahrgenommenen Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von dem vollen intransparenten Modus zu dem transparenten Modus veränderbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein stereoskopisches Display, bei dem ein so genannter 3-D Effekt erzeugt wird. Aus dem Stand der Technik sind derartige Displays bekannt, bei dem einem Beobachter für das rechte Auge ein erstes Teilbild und linke Auge ein zweites Teilbild angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teilbild jeweils aus Streifen bestehen und jeweils ein Streifen des ersten Teilbildes an einen Streifen des zweiten Teilbildes angrenzt und Blenden eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge weitgehend verhindern, wobei jede Blende aus einer Anzahl benachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen je nach Position der Augen in einen transparenten oder intransparenten Modus schaltbar sind und so im Ergebnis die benachbarten Streifen vom rechten oder linken Auge wahrnehmbar sind. Eine Anzahl von Barrierenstreifen wird als Parallaxenbarrieren-Zelle bezeichnet. Eine Parallaxenbarriere-Zelle enthält pro Pixelspalte üblicherweise zehn oder mehr Barrierenstreifen. Bei einer Bewegung des Betrachters des stereoskopischen Displays muss die Blende durch eine Anpassung der Intransparenz der Barrierenstreifen so verschoben werden, dass das rechte Auge das erste Teilbild und das linke Auge das zweite Teilbild wahrnehmen kann. Die jeweilige Blende für eine Pixelspalte wird je nach Abstand der Augen eines Beobachters des stereoskopischen Displays durch eine bestimmte Anzahl von nebeneinander liegenden Barrierenstreifen realisiert, um so die Abdeckung des für das jeweilige Auge nicht bestimmten Teilbildes zu realisieren. Hierbei wird die Blende durch ein Schalten der entsprechenden Barrierenstreifen in einen intransparenten Modus realisiert.
Durch die begrenzte Anzahl der Barrierenstreifen und deren Größe kann bei bestimmten Augenpositionen eine vollständige Abdeckung des ersten Teilbildes für das linke Auge und eine vollständige Abdeckung des zweiten Teilbildes für das rechte Auge nicht realisiert werden, so dass es zu einem sogenannten unerwünschten Übersprechen kommt, also der Wahrnehmung beider Teilbilder durch ein Auge, was von einem Beobachter des stereoskopischen Displays als störend empfunden werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein, ein stereoskopisches Display und ein Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays anzugeben, bei dem die Wahrnehmbarkeit beider Teilbilder durch ein Auge reduziert oder sogar verhindert werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem stereoskopischen Display die äußeren Barrierenstreifen einer Blende in ihrer von dem Auge wahrgenommenen Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von dem intransparenten Modus zu dem transparenten Modus veränderbar sind.
Dies kann durch eine lineare Veränderbarkeit der Transparenz der einzelnen Barrierenstreifen realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es aber die Veränderbarkeit der vom Auge wahrnehmbaren Transparenz der äußeren Barrierenstreifen dadurch zu realisieren, dass sie abwechselnd ein- und ausschaltbar sind und die wahrgenommene Transparenz durch eine Änderung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und intransparenten Modus zu verändern und so im Ergebnis für einen Beobachter eine veränderte Transparenz erfolgt, insbesondere dann, wenn diese Umschaltung mit einer so hohen Frequenz erfolgt, dass das Auge des Beobachters diese Umschaltungen nicht auflösen kann. So erscheint im Ergebnis dem Auge des Beobachters ein teiltransparenter Barrierenstreifen, der auf Grund seiner geringen Größe nicht separat für das menschliche Auge auflösbar ist. Für dieses „Dimmen“ der äußeren Barrierenstreifen kann auf eine übliche Parallaxenbarrienrezelle zurückgegriffen werden.
Durch die geringe Größe des Barrierenstreifens im Verhältnis zu der Auflösefähigkeit des menschlichen Auges nimmt ein Beobachter des Displays den 3-D Effekt wahr, da ein Übersprechen der beiden Teilbilder zumindest reduziert wird.
Wenn das mehrfache Umschalten der Barrienstreifen zwischen dem transparenten und intransparenten Modus mit einer Frequenz größer/gleich 20 Hz erfolgt, sind die einzelnen Umschaltvorgänge für das menschliche Auge nicht mehr auflösbar und es wird eine Transparenz wahrgenommen, die dem Verhältnis der Dauer der Schaltzeit des intransparenten Modus zu der Dauer der Gesamtschaltzeit von intransparenten Modus und transparenten Modus entspricht. Die Veränderung des Verhältnisses der Dauern der Schaltzeiten in transparentem und intransparentem Modus kann in mehreren Stufen oder stufenlos erfolgen.
Eine besonders gute Anmutung kann dann erreicht werden, wenn die Summen der Transparenz der beiden äußeren Barrierenstreifen der Summe der Transparenz eines intransparenten und eines transparenten Barrierenstreifen entspricht.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden die äußeren Barrierenstreifen jeder Blende in ihrer Transparenz in Stufen oder stufenlos von dem vollen intransparenten Modus zu dem transparenten Modus verändert.
Hierbei kann die Parallaxenbarrieren-Zelle so ausgestaltet sein, dass die einzelnen Barrierenstreifen in ihrer Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von einem intransparenten Modus zu einem transparenten Modus veränderbar sind. Herkömmliche Parallaxenbarrieren-Zellen mit zwei möglichen Transparenzzuständen, nämlich transparent oder intransparent, können verwendet werden, wenn man die äußeren Barrierenstreifen dimmt, also die äußeren Barrierenstreifen durch eine mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus und eine Änderung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und intransparenten Modus verändert und so eine Veränderung der von einem Beobachter wahrgenommenen Transparenz erreicht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine skizzenhafte Darstellung eines stereoskopischen Displays und zwei Augen
2 einen Schnitt durch eine Parallaxenbarrieren-Zelle
3 die Darstellung einer möglichen Ansteuerung für Barrierenstreifen nach dem Stand der Technik
4 die Darstellung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ansteuerung für Barrierenstreifen

In 1 weist ein stereoskopisches Display zwei Teilbilder auf, wobei von dem ersten Teilbild Bildstreifen 22, 24, 26 und 28 dargestellt sind und von dem zweiten Teilbild Bildstreifen 21, 23, 25 und 27 dargestellt sind. Weiterhin erkennt man eine Parallaxenbarriere 100 und ein linkes Auge L und ein rechtes Auge R eines möglichen ansonsten nicht dargestellten Betrachters des ersten Teilbilds 22, 24, 26 und 28 und des zweiten Teilbilds 21, 23, 25 und 27. Zwischen den Augen R und L und den beiden Teilbildern 21-28 ist eine Parallaxenbarriere 100 mit Blenden 110, 120, 130, 140, 150 und 160 angeordnet. Die Blenden 110, 120, 130, 140, 150 und 160 sorgen dafür, dass Lichtstrahlen des ersten Teilbildes 22, 24, 26, 28 nur in das rechte Auge R und Lichtstrahlen des zweiten Teilbildes 21, 23, 25, 27 nur in das linke Auge L eintreten und so beim ansonsten nicht dargestellten Betrachter eine dreidimensionale Bildwirkung entsteht.
2 zeigt einen beispielhaften Schnitt durch eine Parallaxenbarriere-Zelle 100. Die Parallaxenbarriere-Zelle 100 weist Barrierenstreifen 1-10 auf, von denen die Barrierenstreifen 1-3 und 8-10 transparent geschaltet sind und die Barrierenstreifen 4-7 intransparent geschaltet sind, was durch deren Schraffuren angedeutet werden soll. Die Barrierenstreifen 4-7 bilden die Blende 120 aus 1. Wenn nun die Position der Augen R, L verändert wird, muss die Position der Blende 120 verändert werden, indem gegebenenfalls andere der Barrierenstreifen 1-3 und 8-9 intransparent geschaltet werden und einzelne oder alle der Barrierenstreifen 4-7 transparent geschaltet werden.
Eine mögliche Ansteuerung der Barrierenstreifen 1-10 für Augenpositionen 1-11 zeigt 3. In der ersten Spalte ist die entsprechende Augenposition und in übrigen Spalten die Ansteuerung der Barrierenstreifen 1-10 dargestellt. Hierbei bedeutet der Wert 100% eine intransparente Barrieren Zelle und ein Wert von 0% eine transparente Barrieren Zelle. Die in 1 dargestellte Position entspricht der Augenposition 6 in 3. Da die Blende 120 optimal den Strahl R1 des ersten Teilbildes 22, 24, 26, 28 und den Strahl L2 des zweiten Teilbildes 21, 23, 25, 27 abgrenzt und die Blenden 110, 130, 140, 150, 160 entsprechend wirken entsteht kein Übersprechen, sodass bei dem Beobachter mit den Augen R, L eine ungestörte dreidimensionale Bildwirkung erzeugt wird. Eine solche Bildwirkung ist auch in den Augenpositionen 1 und 11 gegeben. Bei den Augenpositionen 2-5 und 7-10 bewirkt die in 3 dargestellte Ansteuerung ein Übersprechen, d.h. Teile des ersten Teilbildes werden auch von dem linken Auge L und Teile des zweiten Teilbildes von dem rechten Auge R wahrgenommen, so dass der Bildeindruck des dreidimensionalen Bildes gestört wird.
In 4 erkennt man eine beispielhafte Ansteuerungsmöglichkeit für die Augenpositionen 2-5 und 7-10 des Beispiels aus 3. Man erkennt, dass für jede Blende in den Zwischenpositionen 2-5 und 7-10 die Blende jeweils fünf Barrierenstreifen aufweist, wobei die äußeren Barrierenstreifen der Blenden nicht mehr vollständig transparent oder intransparent geschaltet sind, sondern nur zu einem bestimmten Teil, wobei die dargestellten Zahlen den Wert der Intransparenz des betreffenden Barrierenstreifen darstellen. Die Transparenz kann zum einen dadurch verändert werden, dass die Transparenz eines jeden Barrierenstreifens veränderbar ist. Wenn man die äußeren Barrierenstreifen dimmt, d.h. mehrfach ein- und ausschaltet und das Verhältnis der eingeschalteten Intransparenzzeit zur Transparenzzeit ändert können herkömmliche Barrierenzellen verwendet werden. Die Angaben der Werte in 3 besagen, wie groß der Anteil der Intransparenzzeit an einem Gesamtzyklus bestehend aus Transparenzzeit und Intransparenzzeit ist. 100% bedeutet, die Barrierenzelle ist vollständig intransparent geschaltet, 0% bedeutet, die Barrierenzelle ist vollständig transparent geschaltet, 20% bedeutet, die Barrierenzelle ist 20% eines Ein- und Ausschaltzyklus intransparent geschaltet und 80% transparent geschaltet, so dass sich im Ergebniseine hohe Transparenz ergibt, 40% und 60% ergeben Mittelwerte und 80%, dass die Zelle fast intransparent erscheint. Im Ergebnis werden durch diese Ansteuerung die Auswirkungen des Übersprechens für Zwischenpositionen der Augen stark reduziert und teilweise beseitigt. Es können auch andere Stufen gewählt werden oder eine stufenlose Änderung der Transparenz der äußeren Barrierenstreifen vorgesehen werden.

Claims

Stereoskopisches Display, bei dem einem Beobachter für das rechte Auge (R) ein erstes Teilbild (22, 24, 26, 28) und das linke Auge (L) ein zweites Teilbild (21, 23, 25, 27) angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teilbild jeweils aus Streifen (21-28) bestehen und jeweils ein Streifen (22, 24, 26, 28) des ersten Teilbildes an einen Streifen (21, 23, 25, 27) des zweiten Teilbildes angrenzt und Blenden (110, 120, 130, 140, 150, 160) eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge (L) und eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge (R) weitgehend verhindern, wobei jede Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) aus einer Anzahl benachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen (1-10) gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen (1-10) je nach Position der Augen (R, L) in einen transparenten oder intransparenten Modus schaltbar sind so im Ergebnis die benachbarten Streifen (21, 23, 25, 27, 21, 23, 25, 27, 28) vom rechten oder linken Auge (R, L) wahrnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Barrierenstreifen (1-10) jeder Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) in ihrer von dem Auge (R, L) wahrgenommenen Transparenz in mehreren Stufen oder stufenlos von dem vollen intransparenten Modus zu dem transparenten Modus veränderbar sind.
Stereoskopisches Display nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Auge wahrnehmbare Transparenz der äußeren Barrierenstreifen (1-10) durch eine mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus und eine Veränderung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und im intransparenten Modus veränderbar ist.
Stereoskopisches Display nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer und/oder das Verhältnis der Schaltzeiten stufenlos veränderbar ist.
Stereoskopisches Display nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus mit einer Frequenz größer/gleich 20 Hz erfolgt.
Stereoskopisches Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Transparenz der beiden äußeren Barrierenstreifen (1-10) der Summe der Transparenz eines intransparenten und eines transparenten Barrierenstreifen (1-10) entspricht.
Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays, bei dem einem Beobachter für das das rechte Auge (R) ein erstes Teilbild (22, 24, 26, 28) und für das linke Auge (L) ein zweites Teilbild (21, 23, 25, 27) angezeigt werden, wobei das erste und zweite Teilbild jeweils aus Streifen (21-28) bestehen und jeweils ein Streifen (22, 24, 26, 28) des ersten Teilbildes an einen Streifen (21, 23, 25, 27) des zweiten Teilbildes angrenzt und-Blenden (110, 120, 130, 140, 150, 160) eine Wahrnehmbarkeit des ersten Teilbildes durch das linke Auge (L) eine Wahrnehmbarkeit des zweiten Teilbildes durch das rechte Auge (R) weitgehend verhindern, wobei jede Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) aus einer Anzahl benachbarter intransparent geschalteter Barrierenstreifen (1-10) gebildet wird, wobei die Barrierenstreifen (1-10) je nach Position der Augen (R, L) in einen transparenten oder intransparenten Modus schaltbar sind so im Ergebnis die benachbarten Streifen (21, 23, 25, 27, 21, 23, 25, 27, 28) vom rechten oder linken Auge (R, L) wahrnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Barrierenstreifen (1-10) jeder Blende (110, 120, 130, 140, 150, 160) in ihrer vom Auge (R, L) wahrnehmbaren Transparenz in Stufen oder stufenlos von dem vollen intransparenten Modus zu dem transparenten Modus verändert werden.
Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Auge (R, L) wahrnehmbare Transparenz der äußeren Barrierenstreifen (1-10) durch eine mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus und eine Änderung des Verhältnisses der Schaltzeiten im transparenten und intransparenten Modus verändert wird.
Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Verhältnis der Schaltzeiten stufenlos verändert wird.
Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrfache Umschaltung vom transparenten zum intransparenten Modus mit einer Frequenz größer/gleich 20 Hz erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines stereoskopischen Displays nach Patentanspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Einschaltzeiten der transparent geschalteten äußeren Barrierenstreifen 100% beträgt.