DE202008001645U1 - 3D-Polfilter-Shadermodul für LED-Bildwände - Google Patents

Abstract

3D-Polfilter-Schadermodul für LED-Bildwände
Gekennzeichnet durch:
1. Die Verwendung von Polarisationsfilter-Streifen als Vorsatz für bilderzeugende LED-Elemente mit dem Ziel der optischen Codierung für stereoskopische Bildanwendungen (3D)
2. Die Befestigung der Polarisationsfilter-Streifen auf abnehmbaren Rasterplatten („Shader"), die vor den LED's angebracht werden

Description

• Mängel bisheriger Ausführungen:
• Bisherige 3D-Darstellungen auf Großbildschirmen wurden über die sequentielle Abfolge der beiden unterschiedlichen Signale für das rechte und das linke Auge erreicht, wobei der Betrachter eine mit der Bildabfolge synchronisierte aktive Polfilterbrille benötigt. Solche Brillen sind relativ teuer und damit nicht zum Verbleib beim Zuschauer, z. B. als Werbeträger, geeignet.
• Zusätzlich wird bei diesen Systemen die Bildfrequenz halbiert, was zu einer ungenügenden Bewegungsauflösung führt.
• Problemlösung:
• Durch den diskreten Aufbau einer hochauflösenden LED-Wand (z. B. 1920 × 1088 Bildpunkte) ergibt sich die Möglichkeit, jeder einzelnen vertikalen LED-Reihe eine eigene Polarisationsebene zu geben, indem eine Polarisationsfilter-Folie vor die einzelnen LED's angebracht wird. Wenn jede LED-Reihe abwechselnd mit 0° oder 180° polarisiert wird, kann die Zuordnung zum rechten oder linken Auge nun über eine einfache passive Polfilterbrille erfolgen. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass das verwendete Bildmaterial so aufgebaut ist, dass alle geradzahligen Pixel mit dem einen und alle ungeradzahligen Pixel zeitgleich mit dem anderen Bildsignal bespielt werden. Aktuelle, in der Eventtechnik verwendeten Bildmischer und Effektgeräte bieten diese Möglichkeit.
• Üblicherweise verwenden LED-Bildmodule sogenannte „Shader" (auch „Louver" oder „Matrix") zur Kontraststeigerung. Dies sind relativ kleine Plastik-Plättchen, z. B. in der Größe zwischen 10 × 10 cm und 20 × 20cm, die vor die LED's auf das LED-Trägermodul gesetzt werden. Diese Shader sind auswechselbar.
• Durch die Verwendung von Shadern, die das LED-Licht über Polfilterfolie polarisieren, ergibt sich die Möglichkeit zur exakten Zuordnung einzelner Bildpunktstreifen zum linken und rechten Auge des Betrachters.
• Somit kann die Bildausspielung für beide Augen parallel erfolgen und die videotypische Bildfrequenz erhalten bleiben, was eine natürliche Bewegungsdarstellung ergibt. Da keine Synchronisation der 3D-Brille mit der Bildquelle nötig ist, kann man leichte und preiswerte Einweg-Polarisationsbrillen verwenden.
• Ausführungsbeispiel:
• Die nachfolgende Beschreibung einer möglichen technischen Ausführung bezieht sich auf die beigefügte Zeichnung.
• Ein Shader-Element einer Original-LED-Bildwand besteht aus einem Plastik- oder Metallplättchen (a) in einer handlichen Größe, die exakt von dem LED-Modul (d) vorgegeben ist. Eine übliche Größe ist beispielsweise das Maß von ca. 15 × 15 cm, bei einer Dicke von einigen Millimetern. Üblicherweise werden Shader dazu verwendet, um durch eine jalousienähnliche Anordnung einzelner Lamellen (f) die darunter liegenden einzelnen LED's (e) gegen Lichteinfall von vorn zu beschatten. Dadurch wird weniger Helligkeit nach vorn reflektiert, schwarze Bildanteile werden dunkler und das gesamte Bild dadurch kontrastreicher.
• Wenn die Vorderkante der Shaderlamelle (f) flach ausgeführt wird, lässt sich darauf eine Trägerfolie (h) aufkleben, die genau die Größe des Shaderelementes besitzt, in diesem Beispiel also 15 × 15 cm, und auf dem flachen Teil der Lamelle (g) aufgebracht ist.
• Die Trägerfolie ist völlig transparent und dient lediglich dazu, die Polfilterstreifen ausreichend sicher befestigen zu können.
• Auf dieser Trägerfolie werden nun vertikale Streifen von Polarisationsfilter-Folie (b und c in der Draufsicht bzw. i in der Seitenansicht) direkt nebeneinander aufgeklebt. Dabei wird jede einzelne LED-Reihe abwechselnd mit 0° (c) und 90° (b) polarisiert. Im vorliegenden Beispiel mit 16 × 16 LED's (= 256 einzelnen LED's) würde das Shaderelement also 16 horizontale Streifen aufweisen, davon 8 Stück vertikal polarisiert und 8 Stück horizontal polarisiert. Wenn ein einzelnes Standard-LED-Modul auf 3D-Betrieb umgerüstet werden soll, muss also lediglich ein so umgebautes Shaderelement anstelle des bisherigen Shaders verwendet werden. Die übliche Clip-Halterung macht einen Austausch leicht.
• Eine große komplette LED-Wand besteht dann aus der entsprechenden Anzahl LED-Module, die so durch Shadertausch zu einer 3D-tauglichen Wand umgerüstet werden kann. In diesem Beispiel mit 1920 Bildpunkten horizontal und 1088 Bildpunkten vertikal wären insgesamt 120 × 68 = 8.160 neue Shaderelemente nötig.
• Arbeitsweise:
• Die LED-Wand wird durch so angesteuert, dass z. B. die geradzahligen Pixel die Bildinformation für das rechte Bild und die ungeradzahligen Pixel die Bildinformation für das linke Auge erhalten. Das von der LED ausgesendete Licht passiert dann die Polfilter-Folie und erhält damit seine optische Codierung als Zuordnungs-Information für das rechte oder das linke Auge des Betrachters.
• Direkt vor dem Auge des Betrachters wird durch eine passive Polfilter-Brille mit 90° Drehrichtungsunterschied die optische Codierung wieder decodiert, so dass beide Augen ihre unterschiedlichen Bildinformationen bekommen. Dieses Verfahren ist seit längerem bekannt und muss nicht weiter ausgeführt werden.
• Hinweise zur Zeichnung:
• Es soll nur schematisch dargestellt werden, wie die beiden Folien auf der Shaderoberfläche angebracht werden kann und welche Form die Lamellenfront ungefähr benötigt, damit es eine ausreichend große Auflagefläche für den sicheren Halt gibt. Die tatsächlichen Abmessungen können herstellerbedingt variieren.
• Vorteile/Verkaufsargumente:
• – Saubere 3D-Darstellung durch exakte optische Codierung
• – Ermöglicht die Verwendung preiswerter 3D-Passivbrillen als Streuartikel auf Events, Messen etc.
• – Verbessert den Schwarzwert und damit den Kontrast einer LED-Wand durch polfiltertypische Lichtdämpfung
• – Die LED-Wand kann ohne Umrüstung der Shadermodule für beide Betriebsarten genutzt werden: 3D und Normaldarstellung (lediglich andere Signalansteuerung)
• – Keine Farbverfälschungen

a:

Basis-Shaderelement, Plastik oder Metall, z. B. 15 × 15cm

b:

Polarisationsfilter-Folie, 90° Drehung bzw. Polarisation

c:

Polarisationsfilter-Folie, 0° Drehung bzw. Polarisation

d:

LED-Trägermodul, z. B. 15 × 15cm mit 256 einzelnen LED's

e:

einzelne LED, SMD-Technik zur Darstellung des gesamten Farbspektrums

f:

Shaderlamellen zur Abschattung der LED's

g:

flacher Vorderteil der Shaderlamelle

h:

transparente Trägerfolie, nicht polarisierend, z. B. 15 × 15 cm

i:

Seitenansicht der Polfilter-Folie

Claims (1)

1. 3D-Polfilter-Schadermodul für LED-Bildwände Gekennzeichnet durch: 1. Die Verwendung von Polarisationsfilter-Streifen als Vorsatz für bilderzeugende LED-Elemente mit dem Ziel der optischen Codierung für stereoskopische Bildanwendungen (3D) 2. Die Befestigung der Polarisationsfilter-Streifen auf abnehmbaren Rasterplatten („Shader"), die vor den LED's angebracht werden