DE4123895A1 - Verfahren zur autostereokopischen bild-, film- und fernsehwiedergabe - Google Patents

Verfahren zur autostereokopischen bild-, film- und fernsehwiedergabe

Info

Publication number
DE4123895A1
DE4123895A1 DE4123895A DE4123895A DE4123895A1 DE 4123895 A1 DE4123895 A1 DE 4123895A1 DE 4123895 A DE4123895 A DE 4123895A DE 4123895 A DE4123895 A DE 4123895A DE 4123895 A1 DE4123895 A1 DE 4123895A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shutter
screen
segment
segments
projectors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4123895A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4123895C2 (de
Inventor
Dieter Dipl Phys Dr Just
Hartmut Dipl Ing Runge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Setred As No
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE4123895A priority Critical patent/DE4123895C2/de
Publication of DE4123895A1 publication Critical patent/DE4123895A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4123895C2 publication Critical patent/DE4123895C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/16—Stereoscopic photography by sequential viewing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/24—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type involving temporal multiplexing, e.g. using sequentially activated left and right shutters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • G02B30/31—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers involving active parallax barriers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C9/00—Stereo-photographic or similar processes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/32—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/341—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using temporal multiplexing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realisierung eines autostereoskopis­ chen Displays, das eine dreidimensionale Wiedergabe von Bildszenen ermöglicht.
Seit langem wird nach technischen Möglichkeiten gesucht, dem Betrachter eines Bildschirms einen natürlich wirkenden räumlichen Eindruck zu vermitteln. Daß bis heute keine der bekannten Techniken eine nennenswerte kommer­ zielle Verwendung gefunden hat, deutet auf inhärente Beschränkungen der bekannten Methoden hin. Ein Überblick der bisherigen Verfahren wird in dem Artikel "Three-Dimensional Displays" von Takanori Okoshi, in Proceedings of the IEEE, Vol. 68, No. 5, Mai 1980, Seiten 548-564, sowie in dem Artikel von A. Kopernik und M. Waldowski "Auf dem Wege zum dreidimensionalen Fernsehen", erschienen in Fernsehen und Kino- Technik, 1991, Heft 1, Sei­ ten 47-50, gegeben.
Eine Änderung dieser Situation zeichnet sich seit einigen Jahren bei stereosko­ pischen Displays ab, die mit Hilfe von Polarisations- oder Shutterbrillen eine dreidimensionale Betrachtung ermöglichen. Allerdings ist bei stereoskopischen Displays nur eingeschränkt von einer dreidimensionalen Wiedergabe zu spre­ chen, da keine Parallaxe vorhanden ist. D. h. das wahrgenommene "räum­ liche" Bild bleibt immer gleich und zeigt keine Änderung mit der Betrach­ tungsposition. Es läßt sich also nicht um einen Gegenstand "herumschauen", wie es in der Wirklichkeit oder auch bei Hologrammen der Fall ist. Weiterhin ist der notwendige Gebrauch einer speziellen Brille ein einschränkender Fak­ tor.
Autostereoskopische Displays sind hier eine "natürliche" Erweiterung der stereoskopischen Displays, die diese beiden Nachteile vermeiden. Sie bieten eine vollständige Parallaxe, so daß der Betrachter bei Variation seiner Position die 3D-Szene aus verschiedenen Blickwinkeln beobachten kann, wobei Teile der Szene verschwinden können, während andere sichtbar werden.
In der Literatur zu autostereoskopischen Displays dominieren vor allem das sog. Linsengitter (eng. "lenticular-sheet") Verfahren und holographische Techniken. Beiden Methoden mangelt es jedoch an Flexibilität, um für breite Anwendungen in Frage zu kommen. Darüber hinaus bestehen praktische Pro­ bleme der Implementierung. Einige der Nachteile seien hier kurz skizziert: Linsengitter zur Darstellung einer Parallaxe basieren auf einer ineinander­ geschachtelten Anordnung verschiedener Perspektiven eines 3D-Objektes hinter einem Gitter von Zylinderlinsen. Dieses Gitter projiziert die einzelnen Perspektiven in verschiedene Winkelbreiche, so wie sie sich auch für ein reales Objekt darstellen würden. Bewegt sich ein Beobachter parallel zum Lin­ sengitter, so ergibt sich damit die gewünschte Parallaxe. Die optischen Anfor­ derungen an die Linsen sind jedoch enorm, insbesondere für größere Betrach­ tungswinkel. Die Linsen müssen gewöhnlich sehr kleine f-Zahlen aufweisen, was wiederum verstärkte Aberrationen bedingt. Bis heute lassen sich keine Linsengitter anfertigen, die eine ausreichende Qualität besitzen, um für die meisten Applikationen interessant zu sein. Die Anpassung vom Linsengitterab­ stand und der Perspektivenanordnung schafft weitere Probleme. Letztlich ist die Verwendung von photographischem Film zur Aufzeichnung der Perspekti­ ven hinter dem Gitter, wenn auch prinzipell durch flexiblere Medien ersetzbar, praktisch schwer zu umgehen. Einen Überblick des Standes der Entwicklung auf diesem Gebiet wird in dem Artikel von R. Börner, "Autostereoskopische 3D-Systeme mit Zwischenbildern in Linsenrastergroßbildschirmen", erschie­ nen in Fernsehen und Kino- Technik, 1990, Heft Nr. 10 und 11, Seiten 556-564 sowie 628-636 gegeben.
Ähnliche Einschränkungen gelten für holographische Verfahren zur Auto­ stereoskopie. Die holographischen Methoden benutzen anstelle des Linsengit­ ters, eine Anordnung von Sub-Hologrammen in denen die verschiedenen Perspektiven holographisch aufgezeichnet sind. Eine Parallaxe entsteht, wenn ein Beobachter sich entlang der Sub-Hologramme bewegt. So eindrucksvoll Hologramme in der Betrachtung sein können, praktisch sind sie kaum als Displays tauglich, abgesehen von der Verwendung als unveränderliches Schau- oder Dekorationsstück. Die meisten Displaysituationen erfordern sehr feine Hologrammstrukturen. Damit kommt praktisch nur Elektronenstrahl-Li­ thographie für die synthetische Herstellung in Frage und die erreichbaren Dis­ playflächen sind dadurch auf wenige Quadratzentimeter beschränkt. Außer­ dem ist es bis heute nicht gelungen, Farbe auf einfache Weise in holographische Techniken einzubringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Schwierigkeiten ein autostereoskopisches Display zu schaffen, das ohne den Benutzer einschränkende Hilfsmittel, wie z. B. eine Brille, auskommt. Ferner soll die gewohnte Bildqualität einer Bild- oder Filmprojektion, eines Fernseh­ gerätes oder Rechnerbildschirms nicht eingeschränkt werden. Gemäß der Er­ findung ist dies bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 durch die Merkmale in dessen kennzeichnenden Teil erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Un­ teransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die genannten Nachteile, die hauptsächlich auf das räumliche Multiplexen der Parallaxeninformation zurückzuführen sind, durch zeitliches Multiplexen der Bildinformation ersetzt. Dadurch können prinzipiell herkömmliche Bildschirme verwendet werden, die die Einschränkungen bezüglich Größe, Qualität und Farbgebung der bisheri­ gen 3D-Darstellungstechniken vermeiden.
Die Leistungsfähigkeit des Systems ist im wesentlichen nur noch durch die Bandbreite beschränkt, mit der auf die Bildinformation zugegriffen und sie wiedergegeben werden kann. Die benötigte Bandbreite wird jedoch bereits heute für die erforderlichen Komponenten erreicht. Dabei ist das System ro­ bust und einfach im Aufbau und erfordert keine besonderen Justierungen, die Probleme in der Fertigung aufwerfen könnten.
Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren gut geeignet für alle Anwendungen bei denen ein Darstellungsmedium, das echte 3D-Darstellungen erlaubt, von Vorteil ist. Dies ist z. B. im CAD/CAM-Bereich, beim sog. Molecular Modelling, der medizinischen Bildverarbeitung, etc. der Fall. Hervorzuheben ist insbeson­ dere, daß es sich um ein interaktives System handelt. Selbst Echtzeit-Applika­ tionen sind in naher Zukunft denkbar. Die benötigten technischen Komponen­ ten sind bereits entwickelt, so daß bei entsprechenden Preisen auch die Anwendung im Konsumbereich, wie z. B. Fernseh- und Videogeräten sowie allgemein im Bereich der Animation, möglich ist.
Zunächst wird das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, um dann anhand von typischen Konstruktionsparametern ein Ausführungs­ beispiel zu erläutern. In einem weiteren Schritt werden Details und Modifikatio­ nen beschrieben, die vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzeigen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugname auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es wird der Begriff "Shutter" für eine Einrichtung verwendet, die zwischen optisch transparent und undurchsichtig umgeschaltet werden kann. Es zeigt
Fig. 1 Prinzip der autostereoskopischen Wahrnehmung,
Fig. 2a Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Draufsicht,
Fig. 2b Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in perspek­ tivischer Sicht,
Fig. 3 Aufbau des Shutters für horizontale Parallaxe,
Fig. 4 Parallaxe eines Volumenpunktes,
Fig. 5 Zusammenhang zwischen angezeigter Perspektive und Shutterseg­ ment.
Zum Verständnis ist es nützlich sich zunächst das Prinzip der Autostereosko­ pie zu vergegenwärtigen. Fig. 1 zeigt schematisch die Betrachtung eines Volumens von zwei Kopfpositionen A und B aus. In einer festen Position "sieht" der Betrachter mit jedem Auge eine andere Perspektive. Dadurch ergibt sich für diese Beobachterposition ein stereoskopisches Perspektivenpaar, das den räumlichen Eindruck vermittelt. Bewegt sich der Betrachter von A nach B, so wechselt Perspektive auf Perspektive. Damit ist eine volle horizontale Parallaxe realisiert.
Fig. 2a in der Draufsicht und Fig. 2b in der perspektivischen Sicht zeigen den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Betrachter blickt durch eine Anordnung von elektro-optischen Shuttersegmenten auf ei­ nen dahinter liegenden zweidimensionalen Bildschirm (1). Der sog. Shutter (2) ist in Bild 3 dargestellt und besteht aus Segmenten (3), die für die Reali­ sierung einer horizontalen Parallaxe, wie im Bild gezeigt, streifenförmig ausge­ bildet sind. Um auch eine vertikale Parallaxe zu realisieren, muß auch eine vertikale Segmentierung erfolgen. Die Shuttersegmente werden in einem bestimmten Takt optisch durchsichtig bzw. undurchsichtig geschaltet. Syn­ chron zur Öffnung eines Shuttersegmentes wird auf dem Bildschirm eine bes­ timmte Perspektive angezeigt. Wie im folgenden beschrieben, nimmt der Beo­ bachter, bei einem geeigneten Zusammenspiel von dargebotenen Perspektiven und jeweils geöffneten Shutterelementen, ein virtuelles Volumen wahr. Dieses Abbild des darzustellenden Objektes oder der Szene ist in Fig. 2a und Fig. 2b gestrichelt eingezeichnet. Die Lage des Volumens kann, je nach Perspektivenwahl vor oder hinter dem Bildschirm liegen, oder diesen gar durchdringen.
Zu jedem Zeitpunkt ist genau ein Shuttersegment (3) geöffnet, während auf dem Bildschirm (1) ein geeignetes Bild dargeboten wird. Dieses Bild muß die Eigenschaft haben, daß es durch das gerade geöffnete Shuttersegment (3) betrachtet, jeder Position auf der Sehlinie die perspektivisch richtige Teilansicht der 3D-Szene bietet.
Für einen Punkt des virtuellen Volumens und eines Shuttersegmentes (3) erhält man das dazugehörige Bildschirmelement, indem man die Verbindung­ slinie Volumenpunkt - Shuttersegmentmittelpunkt mit der Bildschirmebene schneidet (siehe Fig. 4). Das Bildschirmelement (engl. "Pixel"), das diesem Schnittpunkt am nächsten ist, muß genau dann "aufleuchten", wenn sich das entsprechende Shuttersegment öffnet. Ist der Öffnungs- und Schließzyklus genügend kurz, so entsteht aufgrund der Trägheit des Auges ein "stehendes" Bild und der Shutter erscheint permanent geöffnet. Ein Beobachter, der sich parallel zum Shutter und Bildschirm bewegt, sieht dann einen gegebenen Punkt (z. B. Punkt A in Fig. 3) aus seinen wechselnden Perspektiven. Aus den unterschiedlichen Perspektiven beider Augen ergibt sich ein Stereoeffekt Damit realisiert das erfindungsgemäße Verfahren ein perfektes autostereos­ kopisches Display.
Für ein vorgegebenes Shuttersegment (3) ist die dazugehörige und anzuzei­ gende Bildinformation gerade die perspektivische Bildinformation, die ein monokularer Betrachter von der Mitte des jeweiligen Shuttersegmentes aus wahrnehmen würde (siehe Fig. 5). Von diesen Positionen, den Zentren der Shuttersegmente (3), werden vorteilhafterweise die Aufnahmen der darzus­ tellenden Szene, die dann auf dem Bildschirm (1) angezeigt werden, ge­ macht. Dies kann bei einer natürlichen Szene mit einer Kamera erfolgen. Lie­ gen bereits Aufnahmen einer 3D-Szene vor, die aber nicht aus der Position der Zentren der Shuttersegmente gewonnen wurden, werden sie entspre­ chend der Aufnahme- und Shuttergeometrie in geeigneter Weise zerlegt, um die so aus verschiedenen Aufnahmen gewonnenen Teilbilder zu einem syn­ thetischen neuen Bild zusammenzusetzen und auf dem Bildschirm (1) zu ei­ nem Zeitpunkt anzuzeigen. Bei in Rechnern generierten dreidimensionalen Szenen werden die Bilder mit der in rechnerunterstützten Designprogrammen üblichen Option für Perspektivendarstellung von den entsprechenden Positio­ nen aus berechnet.
Die erforderliche Anzahl der Shuttersegmente (3) ist durch die Anzahl der gewünschten Perspektiven festgelegt. Die erforderliche Bildwiederholrate des verwendeten Bildschirms ergibt sich aus dem Produkt der Anzahl von Per­ spektiven mit der gewünschten Bildwiederholrate innerhalb einer Perspektive. Bei dem im folgenden zugrunde gelegten Ausführungsbeispiel wird von einer Perspektivenzahl von 30-40 ausgegangen. Bei einer Bildwiederholrate von 50 Hz innerhalb einer Perspektive kommt man auf eine geforderte Bildwieder­ holrate des zu verwendenden Bildschirms (1) von bis zu 2000 Bildern pro Sekunde.
Bei Verwendung einer Kathodenstrahlröhre als Bildschirm (1) führt dies zu einer sehr hohen Analogsignalbandbreite, für die bis heute in der Bildschirm­ technik kein Bedarf bestand. Bei schnellen Oszillographen werden jedoch durchaus die geforderten Bandbreiten erreicht, so daß eine Kathoden­ strahlröhre für die erforderliche Bildwiederholrate prinzipiell realisierbar ist.
Alternativ bieten sich mehrere Arten von Flachbildschirmen an, z. B. die sog. ferroelektrischen LCDs, wie sie in der Firmenbroschüre von Hoechst Chemie vom 18. Aprilil 1991 mit dem Titel "Materials for Ferroelectric LCDs: Felix and Polix" beschrieben werden, weiter sog. AG Plasma Panels und Elektrolumi­ neszenzbildschirme, z. B. beschrieben in dem Artikel von T.R. Steyer und W.F. Goede, "Challenges of advanced display technology development", Pro­ ceedings of SPIE, Vol. 199,1979, Seiten 48-52. Weiterhin sind Anzeigen, die sog. PLZT Keramik verwenden, anwendbar. Diese sind z. B. in dem Arti­ kel von James R. Phillips "Advanced technology: PLZT Ceramics" in der Zeitschrift Information Display, Heft 4, 1989, Seiten 11-13 beschrieben.
Maßgeblich für die Auswahl eines Bildschirmes sind die Bildelementschaltzei­ ten, die kleiner als eine Millisekunde sein sollten. Dieses Kriterium wird von den oben angegebenen Technologien erfüllt. Ein weiteres Auswahlkriterium ist die erforderliche hohe Lichtstärke, die von der Anzahl der realisierten Per­ spektiven abhängt.
Das Problem der hohen Analogsignalbandbreite, wie es bei der Verwendung der Elektronenstrahlröhre auftritt, läßt sich bei den o. g. Flachbildschirmen vermeiden, da die Bildzeilen bzw. Spalten parallel ansteuerbar sind. Die Bild­ information kann für die Zeilen bzw. Spalten in parallelen Video-Halbleiter­ speichern, sog. RAMs abgelegt und über entsprechende Controller parallel, also mit verminderter Bandbreite, in den Bildschirm übertragen werden. Damit wird eine maximale Reduzierung der erforderlichen Speicherzugriffszeit um einen Faktor, der gleich der Zeilen- bzw. Spaltenzahl ist, erreicht.
Für den optischen Shutter können ähnliche Technologien angewendet wer­ den, wie sie oben für die Flachbildschirme beschrieben sind. Ferner sind me­ chanische Realisierungen, z. B. mit einem umlaufenden Band oder einem Rotor, möglich.
Im folgenden wird nun ein Ausführungsbeispiel exemplarisch betrachtet. Da in der Praxis nur die horizontale Parallaxe von Bedeutung ist, wird in diesem Beispiel auf die vertikale Parallaxe verzichtet. Daher besteht der Shutter (2) in diesem Fall nur aus vertikalen Streifensegmenten (3), hier auch "Schlitze" genannt.
Die relevanten Systemparameter sind in Fig. 2a angegeben, jedoch nicht maßstäblich gezeichnet. Der Shutter (2) und der Bildschirm (1) haben den Abstand Z zueinander. Die Augen des Betrachters sollen sich auf einer Sehli­ nie im Abstand W frei bewegen können. Das zu generierende Volumen (gestrichelt) erstreckt sich vom Bildschirm (1) um dD in die Tiefe. Die Längsdimension des Volumens ist L, während der Shutter (2) die Länge S hat. Die Breite eines einzelnen Shuttersegmentes (3) sei d.
Die Dimensionen sind im Prinzip frei wählbar, allerdings müssen gewisse Randbedingungen beachtet werden. Zunächst einmal darf der Schlitzabstand eine bestimmte Obergrenze nicht überschreiten, die sich aus dem Abstand der Sehlinie zum Shutter (2) berechnet. Für einen gegebenen Abstand (bzw. Abstandsbereich) vom Shutter (2) muß jeder virtuelle Volumenpunkt die bei­ den Augen eines Betrachters durch verschiedene Shuttersegmente (3) errei­ chen. Ansonsten würde der Stereoeffekt bei der Betrachtung verlorengehen. Es ist auch günstig, das Verhältnis von L/dD möglichst zu eins zu haben, um eine angemessene Tiefe im Verhältnis zur transversalen Ausdehnung zu erreichen. Weiterhin sollte L in seiner Größe ähnlich der Länge S des Shutters (2) sein, um einen großen Blickwinkel zu realisieren.
Eine mögliche Dimensionierung ist beispielsweise:
Z = 1000 mm
S = 350 mm
L = 500 mm
dD = 300 mm
150 mm < W < 250 mm
Der maximale Schlitzabstand bzw. die maximale Shuttersegmentbreite be­ stimmt sich hieraus, indem ein Punkt P mit beiden Augen im Volumen fixiert (angepeilt) und die Schnittpunkte der Verbindungslinien Auge - Volumen­ punkt in der Ebene S bestimmt wird. Diese Distanz ist die maximale Schlitzgröße. Im schlechtesten Fall ergibt sich für die angegebenen Parame­ terdimensionen ein maximaler Schlitzabstand dmax von 52 mm. Damit würde sich eine minimale Anzahl von Perspektiven Nmin = (350/52) = 7 ergeben. Leider reicht diese Zahl der Perspektiven nicht aus um einen quasi-konti­ nuierlichen Wechsel der Perspektiven zu erreichen. Mit den gegebenen Para­ metern, ergibt sich nämlich die Verschiebung r eines Volumenpunktes auf dem Bildschirm (1) zu (siehe Fig. 3):
r = (dD/(Z + dD)) · dmax = 12 mm
Diese Distanz ist deutlich oberhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges und würden einen abrupten Perspektivenwechsel zur Folge haben, das sog. "flipping". Daher müssen die Schlitzgrößen deutlich reduziert wer­ den. Legt man daher umgekehrt eine Auflösung von r = 2 mm zugrunde, so bestimmt sich d zu 8,7 mm und die Anzahl N zu 40. Diese Anzahl dürfte auch Richtwert für vergleichbare Parameterbestimmungen sein (z. B. kleineres Vo­ lumen in geringerem Abstand). Der abgedeckte Winkelbereich des Objektes beträgt in diesem Beispiel etwa 200.
Ende der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
Um ein kompakteres System zu realisieren, läßt sich der Lichtweg zwischen Bildschirm und Shutter mit Hilfe eines oder mehrerer Spiegel falten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an eine bestimmte Ausführungs­ form gebunden. Während die Benutzung von elektrooptischen Shuttern und geeigneten Flachbildschirmen, bzw. gegebenenfalls modifizierten Kathoden­ strahlbildschirmen die effektivste und wahrscheinlichste Umsetzung ist, sind andere Implementierungen möglich. So kann der Bildschirm durch eine Dia- oder Filmprojektion ersetzt werden. Im Fall einer Diaprojektion sollen für jede anzuzeigende Perspektive ein Diaprojektor verwendet und diese synchroni­ siert mit den Shuttersegmenten umgeschaltet werden. Dies erfolgt durch elek­ trooptische oder mechanische Blenden im Lichtweg der Projektoren oder auch durch die Verwendung von Blitzlampen in den Projektoren. Die Blenden können separat oder in Verbindung mit dem Shutter (2) auch in Form eines umlaufenden Bandes oder Rotors ausgebildet sein.
Um die Anforderungen an die Bildwiederholraten und Lichtstärken herabzu­ setzen, lassen sich die Bilder von z. B. zwei Bildschirmen durch einen halb­ durchlässigen Spiegel überlagern, so daß sich die Anzahl der wiederzugeben­ den Perspektiven und die erforderliche Leuchtstärke für einen einzelnen Bildschirm verringern.
Weiterhin können durch Verwendung mehrerer Shutter und Bildschirme größere Winkelbereiche, bis hin zur vollen 360° Darstellung, realisiert werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film und Fernsehwiedergabe dadurch gekennzeichnet, daß sich vor einem Bildschirm (1) ein optischer Shutter (2) befindet, der segmentweise optisch sperrend oder durchlässig geschaltet wird und daß auf dem Bildschirm zu einer Zeit jeweils gerade die perspektivische Ansicht dargestellt wird, die von der Position des geöffneten Shuttersegments (3) aufgenommen, errechnet bzw. aus vers­ chiedenen Bildern zusammengesetzt wurde. Dabei werden die Shutterseg­ mente (2) so schnell durchlaufen und die dazugehörigen Perspektiven auf dem Bildschirm (1) so schnell nacheinander angezeigt, daß das Umschalten für das menschliche Auge nicht mehr wahrnehmbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Shutter (2) horizontal und/oder vertikal segmentiert ist und so die entspre­ chende Parallaxe erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Shutter (2) LCD, PLZT oder ferroelektrische Materialien oder auch mechanische Blenden wie ein umlaufendes Band oder Rotor eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg zwischen Bildschirm (1) und Shutter (2) mittels eines oder mehrerer Spiegel gefaltet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildsequenz über eine Kathodenstrahlröhre, Video Projektor, LCD Projektor, LCD-, PLZT-, Plasma-, Elektrolumniszenz- oder ferroelek­ trischen Bildschirm (1) wiedergegeben oder von einem Dia- oder Filmprojek­ tor auf einen Bildschirm (1), der als Mattscheibe oder Leinwand ausgebildet ist, projiziert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Diaprojektoren verwendet werden, wie Shuttersegmente (3) vorhan­ den sind und die Projektoren entsprechend des jeweils geöffneten Shutter­ segments (3) eingeschaltet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Lichtweg der Projektoren mechanische oder elektrooptische Blenden an­ gebracht werden und mit den Shutterpositionen synchronisiert geschaltet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden mechanisch als Rotor oder umlaufendes Band realisiert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Diaprojektoren Blitzlampen verwendet und entsprechend des jeweils geöffneten Shuttersegmentes (3) gezündet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bildwiedergabeeinrichtungen (1) verwendet werden, die Bildse­ quenz entsprechend auf diese Einheiten aufgeteilt wird und die Bilder überlag­ ert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Systeme bestehend jeweils aus Bildschirm (1) und Shutter (2) nebeneinander bzw. in einem Kreis angeordnet werden, um einen größeren Winkelbereich bis hin zur vollen 360° Darstellung zu realisieren.
DE4123895A 1991-07-18 1991-07-18 Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film- und Fernsehwiedergabe Expired - Lifetime DE4123895C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4123895A DE4123895C2 (de) 1991-07-18 1991-07-18 Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film- und Fernsehwiedergabe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4123895A DE4123895C2 (de) 1991-07-18 1991-07-18 Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film- und Fernsehwiedergabe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4123895A1 true DE4123895A1 (de) 1993-01-21
DE4123895C2 DE4123895C2 (de) 1994-07-14

Family

ID=6436496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4123895A Expired - Lifetime DE4123895C2 (de) 1991-07-18 1991-07-18 Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film- und Fernsehwiedergabe

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4123895C2 (de)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994017638A1 (en) * 1993-01-22 1994-08-04 Trutan Pty Limited Method and apparatus for use in producing three-dimensional imagery
DE4416935A1 (de) * 1994-05-13 1995-11-16 Terlutter Rolf Dr Verfahren zum Erzeugen räumlich wirkender Bilder
EP0713630A4 (de) * 1993-08-09 1996-04-03 Jens Ole Sorensen Stereo-optisches bildanzeigesystem mit verbesserter auflösung
EP0724176A2 (de) * 1995-01-28 1996-07-31 Sharp Kabushiki Kaisha Dreidimensionale Anzeige
WO1997045762A1 (es) * 1996-05-30 1997-12-04 Dominguez Montes Juan Dispositivo para la reproduccion cinematografica en tres dimensiones
EP0877967A1 (de) * 1996-01-22 1998-11-18 Paul Kleinberger Stereoskopische betrachtungs- und projektionssysteme
DE19827590A1 (de) * 1998-06-20 1999-12-23 Christoph Grosmann Verfahren und Vorrichtung zur Autostereoskopie
DE19836886A1 (de) * 1998-08-14 2000-03-02 Dieter Just Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film- und Fernsehaufnahme- und -wiedergabe durch Multi-Apertur-Multiplexing
WO2000042466A1 (en) * 1999-01-18 2000-07-20 Trutan Pty. Ltd. Dynamic optical grid providing more than two angles of view per viewer
US6188518B1 (en) 1993-01-22 2001-02-13 Donald Lewis Maunsell Martin Method and apparatus for use in producing three-dimensional imagery
US6837618B1 (en) * 1999-03-11 2005-01-04 Citizen Watch Co., Ltd. Electronic thermometer
DE102008007727A1 (de) 2008-02-05 2009-08-13 Visumotion Gmbh Verfahren und Anordnung zur räumlichen Darstellung mit farblich-sequentieller Beleuchtung
DE102008024425A1 (de) 2008-05-19 2009-11-26 Visumotion Gmbh Verfahren und Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung mit hoher Auflösung
EP2317367A1 (de) 2009-10-28 2011-05-04 Juan Dominguez-Montes Stereowiedergabesystem
WO2012034708A1 (de) 2010-09-16 2012-03-22 Visumotion Gmbh Verfahren und anordnung zur wahlweise zwei- oder dreidimensionalen darstellung
US8611006B2 (en) 1996-01-22 2013-12-17 Ehn Spire Limited Liability Company Systems for three-dimensional viewing and projection
EP3056938A1 (de) 2015-02-10 2016-08-17 Juan Dominguez-Montes Stereoskopisches reproduktionssystem mit transparenz

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19728526C2 (de) * 1997-05-16 1999-04-01 Christoph Dipl Ing Grosmann Autostereoskopische Displayvorrichtung
DE10016395A1 (de) * 2000-04-01 2001-10-04 Ralf Liedtke 3D-Visualisierung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316465A1 (de) * 1987-11-14 1989-05-24 Dimension Technologies, Inc. Stereoskopisches Wiedergabegerät mit beleuchteten Zeilen und Lichtventilen
EP0389842A1 (de) * 1989-03-28 1990-10-03 Dimension Technologies, Inc. Autostereoskopische Anzeigevorrichtung mit mehrfachen Gruppen von blinkenden Leuchtlinien und einem Lichtventil

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316465A1 (de) * 1987-11-14 1989-05-24 Dimension Technologies, Inc. Stereoskopisches Wiedergabegerät mit beleuchteten Zeilen und Lichtventilen
EP0389842A1 (de) * 1989-03-28 1990-10-03 Dimension Technologies, Inc. Autostereoskopische Anzeigevorrichtung mit mehrfachen Gruppen von blinkenden Leuchtlinien und einem Lichtventil

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GERHARD DOMANSKI, Dreidimensionales Fernsehen, Funkschau Nr. 25-26, 1981, S. 60-64 *
R. BOERNER, Autostereoskopische 3D-Systeme mit Zwischenbildern in Linsenrastergroß- bildschirmen, Fernseh- und Kino-Technik Jg. 44, Nr. 11, 1990, S. 628-636 *

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994017638A1 (en) * 1993-01-22 1994-08-04 Trutan Pty Limited Method and apparatus for use in producing three-dimensional imagery
US6188518B1 (en) 1993-01-22 2001-02-13 Donald Lewis Maunsell Martin Method and apparatus for use in producing three-dimensional imagery
EP0713630A4 (de) * 1993-08-09 1996-04-03 Jens Ole Sorensen Stereo-optisches bildanzeigesystem mit verbesserter auflösung
EP0713630A1 (de) * 1993-08-09 1996-05-29 SORENSEN, Jens Ole Stereo-optisches bildanzeigesystem mit verbesserter auflösung
US5917539A (en) * 1993-08-09 1999-06-29 Jens Ole Sorensen Stereoscopic image display system with enhanced resolution
US5949420A (en) * 1994-05-13 1999-09-07 Terlutter; Rolf Process for producing spatially effective images
DE4416935A1 (de) * 1994-05-13 1995-11-16 Terlutter Rolf Dr Verfahren zum Erzeugen räumlich wirkender Bilder
EP0724176A2 (de) * 1995-01-28 1996-07-31 Sharp Kabushiki Kaisha Dreidimensionale Anzeige
EP0724176A3 (de) * 1995-01-28 1996-11-13 Sharp Kk Dreidimensionale Anzeige
US6449090B1 (en) 1995-01-28 2002-09-10 Sharp Kabushiki Kaisha Three dimensional display viewable in both stereoscopic and autostereoscopic modes
EP0877967A1 (de) * 1996-01-22 1998-11-18 Paul Kleinberger Stereoskopische betrachtungs- und projektionssysteme
US8611006B2 (en) 1996-01-22 2013-12-17 Ehn Spire Limited Liability Company Systems for three-dimensional viewing and projection
EP0877967A4 (de) * 1996-01-22 1999-05-12 Paul Kleinberger Stereoskopische betrachtungs- und projektionssysteme
WO1997045762A1 (es) * 1996-05-30 1997-12-04 Dominguez Montes Juan Dispositivo para la reproduccion cinematografica en tres dimensiones
DE19827590C2 (de) * 1998-06-20 2001-05-03 Christoph Grosmann Verfahren und Vorrichtung zur Autostereoskopie
US6302541B1 (en) 1998-06-20 2001-10-16 Christoph Grossmann Method and device for autostereoscopy
DE19827590A1 (de) * 1998-06-20 1999-12-23 Christoph Grosmann Verfahren und Vorrichtung zur Autostereoskopie
DE19836886A1 (de) * 1998-08-14 2000-03-02 Dieter Just Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film- und Fernsehaufnahme- und -wiedergabe durch Multi-Apertur-Multiplexing
DE19836886C2 (de) * 1998-08-14 2002-01-03 Dieter Just Verfahren zur autostereoskopischen Bilderzeugung und Bildwiedergabe
WO2000042466A1 (en) * 1999-01-18 2000-07-20 Trutan Pty. Ltd. Dynamic optical grid providing more than two angles of view per viewer
US6837618B1 (en) * 1999-03-11 2005-01-04 Citizen Watch Co., Ltd. Electronic thermometer
DE102008007727A1 (de) 2008-02-05 2009-08-13 Visumotion Gmbh Verfahren und Anordnung zur räumlichen Darstellung mit farblich-sequentieller Beleuchtung
DE102008024425A1 (de) 2008-05-19 2009-11-26 Visumotion Gmbh Verfahren und Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung mit hoher Auflösung
EP2317367A1 (de) 2009-10-28 2011-05-04 Juan Dominguez-Montes Stereowiedergabesystem
WO2012034708A1 (de) 2010-09-16 2012-03-22 Visumotion Gmbh Verfahren und anordnung zur wahlweise zwei- oder dreidimensionalen darstellung
DE102010045467A1 (de) 2010-09-16 2012-03-22 3D International Europe Gmbh Verfahren und Anordnung zur wahlweise zwei- oder dreidimensionalen Darstellung
EP3056938A1 (de) 2015-02-10 2016-08-17 Juan Dominguez-Montes Stereoskopisches reproduktionssystem mit transparenz
US10310369B2 (en) 2015-02-10 2019-06-04 Camila Ochoa Salud Stereoscopic reproduction system using transparency

Also Published As

Publication number Publication date
DE4123895C2 (de) 1994-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69825572T2 (de) Autostereoskopisches projektionssystem
DE4123895C2 (de) Verfahren zur autostereoskopischen Bild-, Film- und Fernsehwiedergabe
EP0722256B1 (de) Personenadaptiver autostereoskoper Shutter-Bildschirm (PAAS)
DE102008001644B4 (de) Vorrichtung zur Darstellung von dreidimensionalen Bildern
EP0836332B1 (de) Positionsadaptiver, autostereoskoper Monitor (PAM)
DE10359403B4 (de) Autostereoskopisches Multi-User-Display
DE102006059400B4 (de) Display-Einrichtung zur Erzeugung von Rekonstruktionen dreidimensionaler Darstellungen
DE69935883T2 (de) Verfahren und Vorrichtung für eine dreidimensionale Darstellung
DE4312918A1 (de) Wiedergabeeinrichtung
DE19924096C2 (de) System zur stereoskopischen Bilddarstellung
DE102005058586B4 (de) Wiedergabevorrichtung zur autostereoskopen Wiedergabe von dreidimensionalen Darstellungen
DE19646046C1 (de) Stereo-Hologramm-Display
DE3427260C2 (de) Stereoskopisches Bildwiedergabesystem
EP2676449A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur stereobasis-erweiterung von stereoskopischen bildern und bildfolgen
DE19500699A1 (de) Personen-adaptiver stereoskoper Video-Schirm (PASS)
DE3529819C2 (de) Projektionseinrichtung zum Erzeugen autostereoskopisch betrachtbarer Bilder
DE4125241C2 (de) Laserprojektor
DE19836886C2 (de) Verfahren zur autostereoskopischen Bilderzeugung und Bildwiedergabe
DE19537499A1 (de) Autostereoskopisches Bildwiedergabegerät
DE10123933C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung stereoskopischer Darstellungen
WO1996031797A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur generierung von raumbildern
DE10210837B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Projektion 3-dimensionaler Bilder
DE102009051671A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Abbildung zeitlich sequentiell dargestellter Bilder in verschiedene Richtungen
EP2037690A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur großflächigen Projektion von Filmbildern auf eine Bildwand
DE10154976A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Darstellung und Aufnahme von Schichtbildern

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: JUST, DIETER, DIPL.-PHYS. DR., 8000 MUENCHEN, DE R

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: JUST, DIETER, DIPL.-PHYS. DR., 64380 ROSSDORF, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee
8370 Indication related to discontinuation of the patent is to be deleted
R071 Expiry of right
R071 Expiry of right
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SETRED AS, NO

Free format text: FORMER OWNER: JUST, DIETER, DIPL.-PHYS. DR., 64380 ROSSDORF, DE

Effective date: 20110926