DE69718534T2

DE69718534T2 - Autostereoskopische Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69718534T2
Application number: DE69718534T
Authority: DE
Inventors: John Alfred Clarke; Cornelis Van Berkel
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: EP0791847A1; JP4253345B2; JPH09236777A; EP0791847B1; JP3940456B2; US6064424A; JP2007188097A; DE69718534D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine autostereoskopische Wiedergabeanordnung mit Mitteln zum Erzeugen einer Wiedergabe, wobei diese Anordnung eine Anordnung von Pixeln aufweist, die reihen- und spaltenweise vorgesehen sind, und wobei eine Anordnung länglicher Linsenelemente, die sich parallel zueinander erstrecken, über die Wiedergabepixelanordnung liegt und durch die hindurch die Wiedergabepixel gesehen werden.
Beispiele einer derartigen autostereoskopischen Wiedergabeanordnung sind in der Veröffentlichung mit dem Titel: "Multiview 3D-LCD" von C. von Berkel u. a. in "SPIE Proceedings", Heft 2653, 1996, Seiten 32-39, und in GB-A-2196166 beschrieben worden. In dieser Anordnung schafft eine Matrix-Wiedergabeanordnung mit einer LCD- Wiedergabeplatte mit einer Reihen- und Spaltenanordnung von Wiedergabeelementen und wirksam als räumlicher Lichtmodulator, die Wiedergabe. Die Linsenelemente werden von einer Linsenplatte geschaffen, deren Linsen, die längliche (halb)zylinderförmige Linsenelemente aufweisen, erstrecken sich in der Spaltenrichtung der Wiedergabeplatte, parallel zu den Wiedergabeelementspalten, wobei jede Linse über eine betreffende Gruppe von zwei oder mehr benachbarten Spalten der Wiedergabeelemente liegt. Auf übliche Weise ist in einer derartigen Anordnung die LC-Matrix-Wiedergabeplatte von einer herkömmlichen Form, die in regelmäßigen Abständen voneinander liegende Reihen und Spalten der Wiedergabeelemente aufweist, wie diese bei anderen Typen von Wiedergabeapplikationen verwendet werden, beispielsweise bei Computer-Wiedergabeschirmen. In EP-A-0625861 sind weitere Beispiele einer autostereoskopischen Wiedergabeanordnung beschrieben, die LC-Matrix-Wiedergabeplatten mit einer nicht genormten Wiedergabeelement-Layout benutzen, wobei benachbarte Wiedergabeelemente gruppenweise gegliedert sind, wobei die Wiedergabeelemente in einer Gruppe derart gegliedert sind, dass sie in der Reihenrichtung im Wesentlichen aneinander grenzen. In dieser Patentanmeldung wird ebenfalls ein Beispiel einer Projektionsanordnung beschrieben, bei der solche Platten verwendet werden, wobei ein Bild der Wiedergabeelementanordnung vergrößert auf einen Schirm projiziert wird und wobei die Linsenplatte mit dem Schirm assoziiert ist.
Wenn wir nun eine Anordnung vom Direkt-Sicht-Typ näher betrachten, dann werden die Wiedergabepixel, welche die Wiedergabeanordnung bilden, durch die Wiedergabeelemente der Wiedergabeplatte gebildet. In einer Anordnung, wobei beispielsweise jeder Linse zwei Spalten mit Wiedergabeelementen zugeordnet sind, schaffen die Wiedergabeelemente in jeder Spalte eine vertikale Scheibe eines betreffenden 2D (Sub- )Bildes. Die Linsenplatte richtet diese zwei Scheiben und entsprechende Scheiben von den Wiedergabeelementspalten, die den anderen Linsen zugeordnet sind, zu dem linken bzw. rechten Auge eines Zuschauers vor der Platte, so dass der Zuschauer ein einziges stereoskopisches Bild erfährt. Bei anderen Multiview-Anordnungen, wobei jeder Linse einer Gruppe von vier oder mehr benachbarten Wiedergabeelementen in der Reihenrichtung zugeordnet ist und wobei entsprechende Spalten von Wiedergabeelementen in jeder Gruppe auf geeignete Art und Weise vorgesehen sind zum Liefern einer vertikalen Scheibe aus einem betreffenden 2D (Sub-)Bild, dann wird, wenn der Zuschauer den Kopf bewegt, eine Reihe aufeinander folgender verschiedener stereoskopischer Bilder erfahren, die beispielsweise einen Rundblick-Eindruck geben. Ähnliche stereoskopische Effekte werden erhalten mit einer Projektionsanordnung, ausgenommen aber, dass in diesem Fall die Wiedergabepixel, welche die Wiedergabe bilden, an dem Schirm durch projizierte Bilder der Wiedergabeelemente gebildet.
Die Verwendung einer Matrix-Wiedergabeplatte im Zusammenhang mit einem Linsenschirm, dessen Linsen sich parallel zu den Wiedergabeelementspalten erstrecken, schafft eine einfache und effektive Art und Weise eine 3-D-Wiedergabe zu erhalten. Für eine genormte Wiedergabeplatte mit einer bestimmten Anzahl Wiedergabeelemente in einer Reihe ist dann, zum Schaffen einer Anzahl Bilder in der 3D-Wiedergabe, eine horizontale Wiedergabeauflösung notwendigerweise aufgeopfert. So sollte beispielsweise bei einer Wiedergabeplatte mit einer Anordnung von 800 Spalten und 600 Reihen Wiedergabeelemente (wobei jedes der Wiedergabeelemente ein Farbtriplet enthalten kann, wenn eine Farbwiedergabeanordnung erforderlich ist) für ein Vier-Bilder-System, das in einem festen Sehabstand drei Stereo-Paare schafft, die resultierende Wiedergabeanordnung eine Auflösung von nur 200 in der horizontalen, Reihenrichtung und 600 in der vertikalen, Spaltenrichtung für jedes Bild haben. Auf diese Weise haben die stereoskopischen Bilder, wie diese von dem Zuschauer gesehen werden, je eine relativ hohe vertikale Auflösung, aber nur eine relativ kleine horizontale Auflösung. Die wesentliche Differenz zwischen den vertikalen und den horizontalen Auflösungsmöglichkeiten ist selbstverständlich unerwünscht.
Es ist daher u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte autostereoskopische Wiedergabeanordnung zu schaffen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine autostereoskopische Wiedergabeanordnung mit Wiedergabemitteln geschaffen, die eine Anordnung von Wiedergabeelementen aufweisen, die in Reihen und Spalten gegliedert sind, wobei die Spalten im Wesentlichen senkrecht zu den Reihen liegen, wobei die Wiedergabemittel einen Wiedergabeausgang liefern mit Wiedergabepixeln, die den Wiedergabeelementen entsprechen, und wobei eine Anordnung länglicher Linsenelemente, die sich parallel zueinander erstrecken, über die Wiedergabepixelanordnung liegt und durch die hindurch die Wiedergabepixel gesehen werden, mit dem Kennzeichen, dass die Linsenelemente in einem Winkel zu den Wiedergabepixelspalten schief stehen, damit sich wiederholende Gruppen von Wiedergabeelementen definiert werden, wobei jede der Gruppen durch benachbarte Wiedergabepixel in r aneinander grenzenden Reihen gebildet werden, wobei r eine Zahl größer als eins ist und wobei der Neigungswinkel der Linsenelemente im Wesentlichen gleich tan&supmin;¹(H(Vp·r)) ist, wobei Hp und VP die Mittenabstände der Wiedergabepixel in der Reihen- bzw. Spaltenrichtung sind. Mit dieser Anordnung braucht die Anzahl Bilder, die erhalten werden müssen, kein Kompromiss in Bezug auf nur die horizontale Auflösungsmöglichkeit zu schließen. Dadurch, dass die Linsenelemente schief stehen, wird eine gewisse Reduktion in der horizontalen Auflösung, die sonst erforderlich wäre, zu der vertikalen Auflösung übertragen und es wird möglich, die horizontale sowie die vertikale Auflösung zu benutzen zum Steigern der Anzahl wiedergegebener Bilder mit der Strafe fürs Erhalten einer Anzahl Bilder, die zwischen der horizontalen und vertikalen Auflösung gemeinsam geteilt werden statt nur durch die horizontale Auflösung beeinflusst zu sein. Auf diese Weise wird, im Vergleich zu den bekannten Beispielen der Anordnung, wobei ein herkömmlicher Typ der Wiedergabeplatte verwendet wird, die ein genormtes Layout des Reihen- und Spaltenwiedergabeelementes haben und wobei Linsenelemente sich parallel zu den Spalten erstrecken, was zu der Anzahl erhaltener Bilder führt, die begrenzt ist, wenn eine adequate horizontale Auflösung beibehalten wird, das Ausmaß der Reduktion in der erforderlichen horizontalen Auflösung zum Schaffen einer bestimmten Anzahl Bilder auf Kosten einer gewissen Vertikalauflösung reduziert.
Die Anordnung kann eine Wiedergabeanordnung von einem Direkt-Sicht- Typ oder von einem Bildprojektionstyp sein, wobei mit Hilfe einer Projektionslinse auf einen Wiedergabeschirm ein vergrößertes Bild projiziert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zum Erzeugen der Wiedergabe eine Matrix-Wiedergabeplatte, vorzugsweise eine Flüssigkristall-Matrix-Wiedergabeplatte mit einer Reihen- und Spaltenanordnung von Wiedergabeelementen, die je ein Wiedergabepixel schaffen. Bei einer Direkt-Sicht-Anordnung werden die Wiedergabepixel, welche die zu betrachtende Wiedergabe bilden, auf diese Weise durch die Wiedergabeelemente der Platte gebildet und in diesem Fall wird die Anordnung von Linsenelementen über die Ausgangsseite der Wiedergabeplatte vorgesehen. Bei einer Projektionswiedergabeanordnung umfassen die Wiedergabepixel, welche die zu betrachtende Wiedergabe bilden, projizierte Bilder der Wiedergabeelemente der Matrix-Wiedergabeplatte und die Anordnung von Linsenelementen ist in diesem Fall über die Betrachtungsseite des Wiedergabeschirms vorgesehen. Bei einer Projektionsanordnung können die Wiedergabepixel auf alternative Weise ein projiziertes Bild einer anderen Art von Wiedergabeanordnung, beispielsweise einer CRT, aufweisen.
Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie eine herkömmliche Form einer LC-Matrix-Wiedergabeplatte ermöglicht, die in regelmäßigen Abständen liegende, ausgerichtete Reihen und Spalten mit Wiedergabeelementen aufweisen, die verwendet werden sollen. Insbesondere sind Änderungen in dem Wiedergabeelement- Layout nicht erforderlich. In EP-A-0625861 ist ein Beispiel einer Anordnung beschrieben, wobei die Anzahl 2D Bilder für ein 3D Frame vergrößert wird, und zwar auf Kosten der vertikalen Auflösung, aber dies wird erreicht unter Verwendung einer Wiedergabeplatte, wobei benachbarte Wiedergabeelemente in einer Gruppe vertikal versetzt sind, d. h. in der Spaltenrichtung. Das Wiedergabeelement-Layout ist auf diese Weise nicht üblich und folglich können Standard-Wiedergabeplatten, wie diese bei anderen Applikationen verwendet werden, nicht eingesetzt werden. Weiterhin führt die Art des Wiedergabeelement-Layouts zu einem weniger effizienten Gebrauch des Plattenbereichs mit weniger Lichtdurchsatz.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Ausmaß unerwünschter Wiedergabeartefakte, verursacht durch das Vorhandensein von Schwarz-Matrix-Werkstoffen, die sich in Spalten zwischen den Wiedergabeelementen in der Matrix-Wiedergabeplatte erstrecken, reduziert wird. Derartige Schwarz-Matrix-Werkstoffe, welche die Wiedergabeelemente begrenzen, werden in LC-Wiedergabeplatten verwendet zum Verbessern des Kontrastes und auch im Falle von Platten vöm aktiven Matrixtyp zum Abschirmen der Schaltelemente, beispielsweise TFTs. Weil das Material sich vertikal zwischen benachbarten Spalten der Wiedergabeelemente erstreckt, wird es bei einer herkömmlichen Anordnung durch den Linsenschirm abgebildet, was der Zuschauer als schwarze Bänder zwischen benachbarten 2D-Bildern erfährt. Bei der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung wird, weil die Linsenelemente sich nicht parallel zu den Spalten der Wiedergabeelemente erstrecken und folglich parallel zu den vertikalen Streifen des Schwarz-Matrixmaterials zwischen den Spalten, die Sichtbarkeit der schwarzen Maske in der erfahrenen Wiedergabe reduziert.
Obschon die Matrix-Wiedergabeplatte vorzugsweise eine LCD-Platte umfasst, wird beabsichtigt, dass andere Arten von Wiedergabeplatten benutzt werden können, beispielsweise elektrolumineszierende oder Gasplasma-Wiedergabeplatten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist r gleich 2. Das Ausmaß an Überlappung zwischen Bildern wird dadurch minimiert.
Der Mittenabstand zwischen den Linsenelementen braucht nicht eine ganze Anzahl Male der Anzahl Wiedergabepixel in der Reihenrichtung zu entsprechen. Der Mittenabstand zwischen den Linsenelementen soll vorzugsweise wenigstens 1,5mal dem Mittelabstand der Wiedergabepixeln in der Reihenrichtung entsprechen, damit drei oder mehr Bilder erhalten werden. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen entspricht der Mittenabstand zwischen den Linsenelementen dem 2,5fachen oder 3,5fachen Mittenabstand der Wiedergabeelementen in der Reihenrichtung, was ein Fünf-Bilder- bzw. ein Sieben- Bilder-System ergibt. Dadurch wird eine bessere Balance zwischen der Horizontal- und der Vertikal-Auflösung erreicht, während eine angemessene Anzahl Bilder erhalten wird.
Die Linsenelemente können einen Durchmesser haben, der einen Teil eines Kreises umfasst. Solche Linsenelemente lassen sich auf einfache Weise erzeugen. Alternative Formen von Linsenelementen könnten verwendet werden. So können beispielsweise die Linsenelemente aus aneinander grenzenden geraden Linienteilen gebildet werden.
Die autostereoskopische Wiedergabeanordnung kann eine Farbwiedergabeanordnung sein, wobei verschiedene Wiedergabepixel verschiedene Farben erzeugen. Im Falle einer LC-Matrix-Wiedergabeplatte wird beispielsweise eine Farbwiedergabe normalerweise mit Hilfe einer Anordnung von rot-, grün- und blaufarbigen Filtern erreicht, die über die Anordnung von Wiedergabeelementen liegt und gegenüber derselben ausgerichtet ist. Typischerweise werden die Farbfilter als Streifen vorgesehen, die sich parallel zu den Wiedergabeelementspalten erstrecken, so dass drei benachbarte Spalten Wiedergabeelemente den roten, grünen bzw. blauen Filtern zugeordnet werden, wobei das Muster über die Gliederung derart wiederholt wird, dass jede dritte Spalte dieselbe Farbe wiedergibt, beispielsweise Rot. Die Verwendung eines derartigen Farbpixel-Layouts kann zu unerwünschten Wiedergabeartefakten führen, und zwar in Form sichtbarer horizontaler oder diagonaler Farbstreifen. Vorzugsweise werden deshalb zum Reduzieren der Sichtbarkeit derartiger Streifen die Farbpixel derart gegliedert, dass sie Farbpixeltriplets bilden, die je ein rotes, grünes und blaues Wiedergabepixel enthalten, die eine Delta-Konfiguration aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Farbwiedergabeanordnung, wobei eine Farb-Matrix-Wiedergabeplatte verwendet wird, sind alle Wiedergabepixel in einer Reihe derart gegliedert, dass sie dieselbe Farbe wiedergeben und drei aneinander grenzende Reihen Wiedergabepixel je eine betreffende Farbe der Farben Rot, Grün und Blau wiedergeben. Auf diese Weise werden beispielsweise aufeinander folgende Reihen von Pixeln Rot, Grün, Blau, Rot, Grün, Blau usw. wiedergeben. Dadurch werden die oben genannten Probleme mit den sichtbaren Farbstreifen reduziert. In einer LCD-Farbwiedergabeanordnung wird dies auf einfache Art und Weise dadurch erzielt, dass die Farbfilter in Streifen vorgesehen werden, die sich in der Reihenrichtung statt in der Spaltenrichtung, wie üblich, erstrecken.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Farbwiedergabeanordnung, wobei eine Farb-Matrix-Wiedergabeplatte verwendet wird, sind die Wiedergabepixel, die unterhalb eines Linsenelementes liegen, alle von derselben Farbe und die Wiedergabepixel, die unter jedem von drei aneinander grenzenden Linsenelementen liegen, derart vorgesehen, dass sie eine betreffende Farbe der Farben Rot, Grün und Blau wiedergeben. Auf diese Weise umfasst jede Reihe von Wiedergabepixeln aufeinanderfolgende Gruppen von roten, grünen und blauen Wiedergabepixeln, wobei die Wiedergabepixel in jeder Gruppe unterhalb eines betreffenden Linsenelementes liegt. Wegen der Schräge der Linsenelemente gegenüber den Pixelspalten sind die Gruppen von Farbwiedergabepixeln in bestimmten Reihen, beispielsweise jeder dritten Reihe, versetzt in der Reihenrichtung gegenüber den Gruppen in einer benachbarten Reihe. Diese Art von Farbpixel-Layout bietet zwei weitere Vorteile. Erstens werden Farbtriplets, die je aus einem roten, einem grünen und einem blauen Wiedergabepixel bestehen, in aneinander grenzenden Bildern derart gemacht, dass sie sich miteinander verriegeln, so dass an Stellen, wo durch Übersprechen das Auge gleichzeitig zwei Bilder sieht, der Mittelabstand zwischen Farbtriplets im Endeffekt halbiert ist. Zweitens sind die Implementierungen der Farbfilteranordnungen in einer LCD- Farbwiedergabeplatte derart, dass Wiedergabeelemente derselben Farbe zu Gruppen zusammengenommen sind und dass diese Gruppen eine Lockerung in der erforderlichen Ausrichtungsgenauigkeit zwischen der Anordnung schwarzen Maske und der Farbfilteranordnung ermöglicht, was den Fertigungsertrag verbessert, ohne dass dadurch die Apertur des Wiedergabeelementes verringert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform einer autostereoskopischen Wiedergabeanordnung nach der vorliegenden Erfindung, wobei eine Matrix-Wiedergabeplatte verwendet wird,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines typischen Teils der Wiedergabeelementanordnung der Wiedergabeplatte, wobei ein Beispiel einer Anordnung der Linsenelemente dargestellt wird, und zwar in Bezug auf die Wiedergabeelemente zum Schaffen eines Sechs-Bilder-Ausgangs,
Fig. 3 ähnlich wie Fig. 2, zeigt aber eine Anordnung der Linsenelemente in Bezug auf die Wiedergabeelemente zum Schaffen eines Sieben-Bilder-Ausgangs,
Fig. 4A eine Draufsicht, wobei schematisch das Verhältnis zwischen Wiedergabeelementen und Linsenelementen für einen Teil der Wiedergabeelementanordnung dargestellt wird, und zwar in einer Ausführungsform der Anordnung zum Liefern eines Sieben-Bilder-Farbwiedergabeausgangs,
Fig. 4B die Farbpixel, gesehen von nur einem Auge eines Zuschauers bei der Ausführungsform nach Fig. 4A, wenn in einer Position, die einem bestimmten Bild entspricht,
Fig. 4C ein Vektordiagramm, das mehrere Farbpixel-Mittenabstände darstellt, erfahren durch das Auge bei der Anordnung nach den Fig. 4A und 4B,
Fig. 5A das Verhältnis zwischen Wiedergabeelementen und Linsenelementen auf dieselbe Art und Weise wie bei Fig. 4A, in einer anderen Ausführungsform einer Farbwiedergabeanordnung,
Fig. 5B und 5C je ein Diagramm entsprechend den Fig. 4A und 4B im Falle der Ausführungsform nach Fig. 5A;
Fig. 6A das Verhältnis des Wiedergabeelementes zu dem Linsenelement bei einer weiteren Ausführungsform einer Farbwiedergabeanordnung,
Fig. 6B ein Beispiel der Farbpixel, die für das Auge eines Zuschauers sichtbar sind bei einer Ausführungsform nach Fig. 6A zum Vergleich mit den Fig. 4B und 5B, und
Fig. 7 eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine projizierte Wiedergabe erzeugt.
Es dürfte einleuchten, dass die Figuren rein schematisch und nicht maßstabgerecht sind. Insbesondere können bestimmte Abmessungen vergrößert dargestellt sein, während andere Abmessungen reduziert sein können. Es dürfte ebenfalls einleuchten, dass in den Figuren dieselben oder ähnliche Elemente durch dieselben Bezugszeichen angegeben sind.
In Fig. 1 umfasst die Anordnung, die in dieser Ausführungsform vom Direkt-Sicht-Typ ist, eine herkömmliche LC-Matrix-Wiedergabeplatte 10, die als ein räumlicher Lichtmodulator verwendet wird und eine planare Anordnung einzeln adressierbarer und gleichermaßen bemessener Wiedergabeelemente 12 aufweist, die in ausgerichteten Reihen und senkrecht darauf stehenden Spalten gegliedert sind. Die Wiedergabeelemente sind schematisch dargestellt mit relativ wenig Elementen in jeder Reihe und Spalte. In der Praxis aber kann es etwa 800 Spalten (oder 2400 Spalten, wenn Farbtriplets R,G,B verwendet werden zum Schaffen einer Farbwiedergabe) und 600 Reihen mit Wiedergabeelementen geben. Solche Platten sind durchaus bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Kurz gesagt aber hat die LC-Platte zwei in einem Abstand voneinander liegende Transparente Platten, beispielsweise aus Glas, zwischen denen TN-Material oder anderes LC-Material vorgesehen ist, und wobei die Platten an ihren einander zugewandten Flächen Muster transparenter Elektroden, beispielsweise aus ITO tragen, die das Layout und die Form der Wiedergabeelemente bestimmten, wobei jedes Element entgegengesetzte Elektroden an den zwei Platten mit zwischenliegendem LC-Material enthalten. Auf den Außenflächen der Platten sind üblicherweise polarisierende Schichten vorgesehen. Die Wiedergabeelemente 12 sind im wesentlichen rechteckig in ihrer Form und liegen in regelmäßigen Abständen voneinander, wobei die Wiedergabeelemente in zwei benachbarten Spalten durch einen Spalt voneinander getrennt sind, der sich in der vertikalen, Spaltenrichtung erstreckt und wobei die Wiedergabeelemente in zwei benachbarten Reihen durch einen Spalt voneinander getrennt sind, der sich in der horizontalen, Reihenrichtung erstreckt. Vorzugsweise ist die Platte 10 von dem Aktivmatrix-Typ, wobei jedes Wiedergabeelement mit einem Schaltelement assoziiert ist, das beispielsweise einen TFT oder eine Dünnfilmdiode, TFD, aufweist, die sich grenzend an das Wiedergabeelement befindet. Um diese Anordnungen unterzubringen sollen die Wiedergabeelemente nicht völlig rechteckig sein. Üblicherweise sind die Spalte zwischen den Wiedergabeelementen durch eine schwarze Maske bedeckt, die eine Matrix aus das Licht absorbierenden Materials aufweist, das sich auf einer Platte oder auf beiden Platten befindet, welche die Wiedergabeelemente trennt.
Die Wiedergabeplatte 10 wird durch eine Lichtquelle 14 beleuchtet, die in diesem Beispiel ein planares Hintergrundlicht umfasst, das sich über das Gebiet der Wiedergabeelementanordnung erstreckt. Andere Arten von Lichtquellen können auf alternative Weise benutzt werden. Licht von der Lichtquelle 14 wird durch die Platte hindurch gerichtet, wobei die einzelnen Wiedergabeelemente angetrieben werden, und zwar durch eine geeignete Applikation von Steuerspannungen, zum Modulieren dieses Lichtes auf eine herkömmliche Art und Weise zum Erzeugen eines Wiedergabeausgangs. Die Anordnung von Wiedergabepixeln, welche die auf diese Weise erzeugte Wiedergabe bilden, entspricht der Anordnung von Wiedergabeelementen, wobei jedes Wiedergabeelement ein betreffendes Wiedergabepixel liefert.
Über die Ausgangsseite der Platte 10 ist eine Linsenplatte 15 vorgesehen, die sich im Wesentlichen parallel zu der Ebene der Wiedergabeplatte erstreckt und eine Anordnung länglicher, paralleler Linsenelemente aufweist, d. h. Linsen, die als optische Ausrichtmittel wirksam sind zum Liefern einzelner Bilder für das linke und rechte Auge des Zuschauers zum Erzeugen einer stereoskopischen Wiedergabe für einen Zuschauer, der derjenigen Seite der Platte 15 zugewandt ist, die von der Platte 10 entfernt ist. Die Linsen der Platte 15 umfassen optisch zylinderförmig konvergierende Linsen, beispielsweise gebildet als konvexe zylinderförmige Linsen oder als zylinderförmige Linsen mit einem Gradientenindex. Eine autostereoskopische Wiedergabeanordnung, bei der Linsenplatten im Zusammenhang mit Matrix-Wiedergabeplatten verwendet werden, sind durchaus bekannt und aus diesem Grund wird ihre Wirkungsweise an dieser Stelle nicht eingehend beschrieben. Beispiele einer derartigen Anordnung und deren Wirkungsweise beim Erzeugen stereoskopischer Bilder sind in der oben genannten Veröffentlichung von C. von Berkel u. a. in GB-A-2196166 und in EP-A-0625 861 beschrieben, deren Beschreibung durch Bezeichnung an dieser Stelle als hierin aufgenommen betrachtet wird. Vorzugsweise wird die Linsenanordnung unmittelbar auf der Außenfläche der Ausgangsseitenplatte der Platte 10 vorgesehen. Anders als bei den Linsen in den bekannten Anordnungen, die sich parallel zu den Wiedergabepixelspalten erstrecken (entsprechend den Wiedergabeelementspalten), sind die Linsen in der Anordnung nach Fig. 1 gegenüber den Spalten der Wiedergabepixel versetzt angeordnet, d. h. deren Hauptlängsachse steht in einem Winkel zu der Spaltenrichtung der Wiedergabeelementanordnung.
Der Mittenabstand der Linsen ist in Bezug auf den Mittenabstand der Wiedergabeelemente in der horizontalen Richtung entsprechend der Anzahl erforderlicher Bilder gewählt worden, wie noch näher beschrieben wird, und jede Linse abgesehen von denen an den Seiten der Wiedergabeelementanordnung, erstreckt sich von oben nach unten der Wiedergabeelementanordnung. Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Anordnung der Linsen, 16, in Kombination mit der Wiedergabeplatte für einen typischen Teil der Wiedergabeplatte. Die Längsachse L der Linsen 16 ist in einem Winkel α gegenüber der Spaltenrichtung Y versetzt. In diesem Beispiel haben die Längsachsen der parallelen Linsen eine derartige Breite gegenüber dem Mittenabstand der Wiedergabeelemente in einer Reihe und sind in einem derartigen Winkel gegenüber den Spalten der Wiedergabeelemente versetzt, dass ein Sechs-Bilder-System geschaffen wird. Die Wiedergabeelemente 12 sind wieder durch einfache Rechtecken angegeben, welche die effektive Apertur der Wiedergabeelemente und folglich die Wiedergabepixel darstellen und die Gebiete zwischen den Wiedergabeelementen sind durch ein schwarzes Maskierungsmaterial 18 in einem Gittermuster bedeckt. Die Größe der Spalte zwischen benachbarten Wiedergabeelementen, dargestellt in Fig. 1 ist weitgehend übertrieben dargestellt. Die Wiedergabeelemente 12 sind entsprechend der Bildnummer, zu der sie gehören, nummeriert. Die einzelnen und im Wesentlichen identischen Linsen 16 der Linsenplatte 15 haben je eine Breite, die etwa drei nebeneinander liegenden Wiedergabeelementen in einer Reihe entspricht, d. h. der Breite von drei Wiedergabeelementen und deren zwischenliegenden Spalten. Wiedergabeelemente der sechs Bilder werden auf diese Weise in Gruppen untergebracht, die Wiedergabeelemente von zwei benachbarten Reihen, drei in jeder Reihe, enthalten.
Die einzeln betreibbaren Wiedergabeelemente werden durch die Zuführung von Wiedergabeinformation auf eine geeignete Art und Weise derart betrieben, dass eine dünne Scheibe eines 2D-Bildes durch selektierte Wiedergabeelemente unterhalb einer zugeordneten Linse wiedergegeben werden. Die durch die Platte erzeugte Wiedergabe umfasst sechs verschachtelte 2D Sub-Bilder, gebildet durch die Ausgänge aus den betreffenden Wiedergabeelementen. Jede Linse 16 erzeugt sechs Ausgangsstrahlen von den zugeordneten darunter liegenden Wiedergabeelementen mit den Bild-Nummern 1 bis 6, deren optische Achsen in untereinander verschiedenen Richtungen zeigen und winkelmäßig um die Längsachse der Linse gestreut sind. Wenn die geeignete 2D Bildinformation den Wiedergabeelementen zugeführt worden ist und wenn die Augen des Zuschauers sich in dem richtigen Abstand befinden zum Empfangen unterschiedlicher Strahlen der Ausgangsstrahlen, dann wird ein 3D Bild erfahren. Wenn der Zuschauer den Kopf in der Reihenrichtung bewegt, dann können fünf stereoskopische Bilder nacheinander gesehen werden. Auf diese Weise würden die beiden Augen des Zuschauers beispielsweise ein Bild sehen, das aus allen Wiedergabeelementen "1" aufgebaut ist und ein Bild, das aus allen Wiedergabeelementen "2" aufgebaut ist. Wenn ein Zuschauer den Kopf bewegt, werden Bilder aufgebaut aus allen Wiedergabeelementen "2" und allen Wiedergabeelementen "3" von den betreffenden Augen wahrgenommen, danach Bilder aufgebaut aus allen Wiedergabeelementen "3" und allen Wiedergabeelementen "4", usw. In einem Anderen Schauabstand, näher an der Platte heran, kann der Zuschauer beispielsweise Bilder "1" und "2" zusammen mit einem Auge sehen und Bilder "3" und "4" zusammen mit dem anderen Auge.
Die Ebene der Wiedergabeelemente 12 trifft mit der Brennebene der Linsen 16 zusammen, wobei die Linsen auf geeignete Weise zu diesem Zweck entworfen und in einem Abstand voneinander sind und folglich entspricht die Position innerhalb der Wiedergabeelementebene dem Sehwinkel. Folglich werden alle Punkte auf der gestrichelten Linie A in Fig. 2 gleichzeitig von einem Zuschauer unter einem speziellen horizontalen (Reihenrichtung) Sehwinkel gesehen, wie auch alle Punkte auf der gestrichelten Linie B in Fig. 2 aus einem anderen Sehwinkel. Die Linie A stellt eine monokulare Sehposition dar, wobei nur Wiedergabeelemente von dem Bild "2" gesehen werden. Die Linie B stellt eine monokulare Sehposition dar, wobei Wiedergabeelemente von dem Bild "2" und dem Bild "3" zusammen gesehen werden. Die Linie C stellt eine Position dar, wobei nur Wiedergabeelemente von dem Bild "3" gesehen werden können. Auf diese Weise wird, wenn der Zuschauer den Kopf bewegt, mit einem Auge geschlossen, aus der Position entsprechend der Linie A bis Linie B und danach Linie C in allmählicher Änderung von dem Bild "2" zu dem Bild "3" erfahren. Wenn das Auge des Zuschauers sich bewegt, springt das erfahrene Bild nicht plötzlich zum nächsten, sondern stattdessen tritt bei einem Übergang zwischen den zwei Bildern ein Verwischungseffekt auf, damit ein mehr glatter Übergang entsteht. Vorausgesetzt, dass die stereoskopische Wiedergabe genügend Bilder enthält, dann wird dieser Effekt die Erfahrung an der Wiedergabeanordnung "fester" Gegenstände schneller als eine Sammlung "springender" Bilder noch verstärken. Für den Zuschauer gibt die allmähliche Änderung in aufeinander folgenden erfahrenen Bildern den Eindruck einer verbesserten kontinuierlichen Parallaxe. Die Umschaltung von dem einen Bild auf ein anderes ist abhängig von dem aktuellen Wiedergabeelement-Layout und dem Aperturverhältnis zwischen dem offenen Wiedergabeelement-Gebiet und dem Schwarzmaskengebiet. Weil die Linsen 16 gegenüber der Platte der Wiedergabeelemente 12 in einem Abstand liegen, wird das Ganze der darunter liegenden Wiedergabeelemente durch die Linse sichtbar sein, sogar obschon einige der Wiedergabeelemente, wie diejenigen, die das Bild 6 bilden, derart erscheinen, als liegen sie an dem Rand zwischen zwei Linsen.
Durch die schräge Lage der Linsenanordnung ist es ersichtlich, dass eine Anzahl verschiedener Bilder erhalten werden können, nicht aber allein auf Kosten der horizontalen Auflösung, wie bei der bekannten Anordnung, wobei die Linsen sich parallel zu den Wiedergabeelement-Spalten erstrecken. Stattdessen wird die unabwendbare Verringerung in der Auflösung mehr gleichmäßig verteilt zwischen der horizontalen und der vertikalen Auflösung. In der Anordnung mit sechs Bildern nach Fig. 2, wobei beispielsweise ein monochromer Wiedergabeausgang erzeugt wird, wird die horizontale Auflösung um einen Faktor drei reduziert und die vertikale Auflösung wird halbiert. Bei der herkömmlichen Anordnung würde ein Sechs-Bilder-System die horizontale Auflösung um einen Faktor sechs reduzieren, während die vertikale Auflösung nicht beeinflusst würde. Dieser Vorteil wird erreicht ohne dass die Hilfe einer zugeschnittenen Wiedergabeplatte eingerufen wird, die eine unübliche Wiedergabeelementformation hat und die Wiedergabeplatte 10 kann von einem Standardtyp sein, der für andere, übliche Wiedergabeapplikationen verwendet wird, wie für Wiedergabeschirme für Notebook-Computers und dergleichen, und die ganz allgemein käuflich sind.
Ein hinzukommender Vorteil dieser Anordnung ist, dass weil die Linsen sich nicht parallel zu den kontinuierlichen vertikalen Streifen aus Schwarzmaskenmaterial 18 zwischen benachbarten Spalten von Wiedergabeelementen erstrecken, wird die Sichtbarkeit dieser Streifen für einen Zuschauer und die Art der mit herkömmlicher Apparatur erfahrenen Probleme reduziert, wobei solche Streifen, die durch die Linsen als schwarze Bänder abgebildet werden, die aufeinander folgende verschiedene Bilder voneinander trennen, wenn ein Zuschauer den Kopf bewegt, vermieden werden.
Die schräge Linsenanordnung kann für monochrome sowie Farbwiedergabeanordnungen verwendet werden. Wenn nun beispielsweise das Sechs-Bilder-Schema nach Fig. 2 näher betrachtet wird, das auf eine LC-Wiedergabeplatte angewandt wird, wobei eine Farbmikrofilteranordnung mit der Wiedergabeelementanordnung assoziiert ist und derart vorgesehen ist, dass die Farbfilter in horizontalen R-G-B Spaltentriplets laufen (d. h. wobei drei aufeinanderfolgende Spalten Wiedergabeelemente Rot, Grün bzw. Blau wiedergeben), dann werden, wenn die Bild "1" Wiedergabeelemente in der zweiten Reihe rot sind, dann werden die Bild "1" Wiedergabeelemente der vierten Reihe grün sein. Eine ähnliche Situation tritt für die anderen Bilder auf. Folglich wird jedes Bild farbige Reihen haben, was bedeutet, dass für eine Farbwiedergabeanordnung die vertikale Auflösung ein Drittel von der einer monochromen Wiedergabeanordnung ist.
In einer Ausführungsform der Anordnung wurde eine LC-Wiedergabeplatte mit einer Auflösung von 2400 Wiedergabeelementen (800 · 3 Farbtriplets) horizontal und 600 Wiedergabeelementen vertikal verwendet. Der Mittenabstand des horizontalen Triplets betrug 288 um (96 um je Wiedergabeelement) und der vertikale Mittenabstand des Wiedergabeelementes betrug 288 um. Die Breite und der Neigungswinkel der Linsen 16 werden durch die Größe und den Mittenabstand der Wiedergabeelemente und die Anzahl erforderlicher Bilder bestimmt: Für ein Sechs-Bilder-Schema, wie in Fig. 2 dargestellt, wird der Neigungswinkel α der Linsen, d. h. der Winkel zwischen der Längsachse der Linse und der Vertikalen, gegeben durch α = tan&supmin;¹(96/(2 · 288) = 9,46º. Normalerweise würde die Linsenvergrößerung durch die Anforderung bestimmt, dass die Wiedergabeelemente, die benachbarten Bildern entsprechen, in das linke und rechte Auge des Zuschauers projiziert werden. Wenn nun ein intra-okularer Abstand von 65 mm vorausgesetzt wird, dann sollte die erforderliche Vergrößerung m 1354 sein. Es gibt aber einen minimalen Abstand L zwischen den Linsen und den Wiedergabeelementen, der durch die Dicke t der Glasplatte (einschließlich der Polarisationsschicht) der Platte bestimmt wird. Wenn nun vorausgesetzt wird, dass dieser Abstand etwa 1,5 mm beträgt und dass die Brechzahl n der Glasplatte 1,52 ist, dann wäre der Arbeitsabstand D, d. h. der Abstand eines Auges des Zuschauers von der Linsenplatte und gegeben durch m·t/n, etwa 1,34 m, was unerwünscht groß ist. Aus diesem Grund wurde eine Anforderung, dass nur die nächsten benachbarten Bilder zu dem interokularen Abstand vergrößert werden, gewählt, wobei die Vergrößerung von 1354 auf 677 halbiert wird. Dadurch wurde der Arbeitsabstand D auf 67 cm reduziert. Der Mittenabstand up der Linsen senkrecht zu deren Längsachse, d. h. der Mittenabstand, bei dem die Form geschnitten werden soll, führt zu = 283,66 um. Die Brennweite der Linse f (gegeben durch D/(m + 1)) ist dann 0,99 mm und der Krümmungsradius R, gegeben (in der paraxialen Annäherung) durch R = f·(n-1), wird 0,48 mm, wobei ein Brechzahlwert von 1,483 verwendet wird.
Die für jedes Bild in dem Sechs-Bild-Schema erhaltene Auflösung unter Verwendung einer 800 (Triplet) zu 600 Wiedergabeelementanordnung ist 800 horizontal und 600 vertikal. Dies entspricht eine Auflösung von 133 horizontale und 600 vertikal je Bild, erhalten in einer herkömmlichen Anordnung unter Verwendung der gleichen Wiedergabeplatte zusammen mit Linsen, die sich parallel zu den Wiedergabeelementspalten erstrecken.
Bei einer anderen Ausführungsform, die ein 8-Bilder-System schafft, und wobei die gleiche Wiedergabeplatte verwendet wird, liegen die Linsen in demselben Winkel schräg wie oben (d. h. 9,46º), haben hier aber einen Mittenabstand, der um 33¹/&sub3;% größer ist und vier Wiedergabeelemente in jeder Reihe bedeckt. Wiedergabeelemente der 8 Bilder liegen folglich in Gruppen mit Wiedergabeelementen von zwei benachbarten Reihen, vier in jeder Reihe. Jede Linse 16 schafft in diesem Fall acht Ausgangsstrahlen von den darunter liegenden Wiedergabeelementen, deren optische Achsen in untereinander verschiedenen Richtungen liegen und winkelmäßig gestreut sind um die Längsachse der Linse. Die Auflösung für jedes Bild, erhalten in dieser 8-Bilder-Anordnung ist dann 400 horizontal und 150 vertikal, im Vergleich zu 100 horizontal und 600 vertikal bei der herkömmlichen Anordnung.
Während bei den 6- und 8-Bilder-Anordnungen die horizontale Auflösung wesentlich gesteigert wurde, ist die vertikale Auflösung ziemlich gering. Diese Situation kann aber auf die nachfolgende Art und Weise wesentlich verbessert werden. Jede Linse braucht nicht über eine ganze Anzahlbenachbarter Wiedergabeelemente in einer Reihe zu liegen und optisch damit zusammenzuarbeiten. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, wobei wieder die gleiche Wiedergabeplatte verwendet wird, sind die Linsen derart entworfen, dass sie stattdessen, dass sie 3 oder 4 Wiedergabeelemente in jeder Reihe bedecken, wie bei den oben beschriebenen Anordnungen, 2%z oder 3%z Wiedergabeelemente bedecken, d. h. der Mittenabstand der Linsenelemente entspricht dem 2%Z oder 3¹/&sub2;fachen Mittenabstand der Wiedergabeelemente in der Reihenrichtung, zum Schaffen eines 5- Bilder- bzw. eines 7-Bilder-Systems. Hierbei haben die Ausgangsstrahlen, S oder 7, geliefert von jeder Linse von den darunter liegenden Wiedergabeelementen je eine optische Achse, die sich alle in einer anderen Richtung erstrecken und winkelmäßig um die Längsachse der Linse gestreut sind. Die Anordnung für das Sieben-Bilder-System ist in Fig. 3 dargestellt. Wie oben sind die Wiedergabeelemente entsprechend der Bildnummer, zu der sie gehören nummeriert und die gestrichelten Linien A, B und C geben Punkte an, die für die betreffenden verschiedenen horizontalen Sehwinkel gleichzeitig gesehen werden. Wie ersichtlich, werden die Bildnummern unter jeder Linse 16 längs der Wiedergabereihe nicht wiederholt (wie dies bei der Anordnung nach Fig. 2 der Fall war), sondern sind um eine Reihe zwischen benachbarten Linsen versetzt. Diese Art von Anordnung schafft eine bessere Balance zwischen der resultierenden horizontalen und vertikalen Auflösung. Dieses Prinzip könnte auf Linsen erweitert werden, die beispielsweise 21/s oder 2¹/&sub4; Wiedergabeelemente bedecken und zurück zu einem Minimum von 1%2 Wiedergabeelemente, was 3 Bilder ergibt.
Wenn wieder eine 800 zu 600 Wiedergabeplatte verwendet wird, wobei die Wiedergabeelemente in ausgerichteten Reihen und Spalten gegliedert sind, wäre die je Bild in dem oben beschriebenen Fünf und Sieben-Bilder-Schema erhaltene Auflösung 480 zu 200 bzw. 342 zu 200. Dies wird nun verglichen mit 160 zu 600 bzw. 114 zu 600, wobei die gleiche Platte verwendet wurde, wobei aber die Linsen auf herkömmliche Art und Weise parallel zu den Spalten angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine wesentliche Verbesserung in der horizontalen Auflösung erreicht, während dennoch eine ziemlich hohe vertikale Auflösung beibehalten wird.
In den obenstehenden Beispielen ist der Neigungswinkel α der Linsen derselbe, und zwar 9,46º, und die Anzahl Wiedergabeelementreihen, r, die in jeder Gruppe Wiedergabeelemente verwendet wird beträgt zwei. Der Neigungswinkel kann aber variiert werden. Dieser Winkel wird bestimmt durch den Ausdruck: α - arctan ((HW(VP·r)), wobei Vp und Hp der vertikale bzw. der horizontale Mittenabstand der Wiedergabeelemente in der Wiedergabeplatte ist. Wenn nun ihre Wert, wie oben beschrieben, vorausgesetzt werden, dann wird für r gleich 3 oder 4 der Neigungswinkel α 6,34º bzw. 4,76º. Wenn aber der Neigungswinkel abnimmt, wird die Überlappung zwischen den Bildern größer.
Farb-LC-Wiedergabeplatten für datengraphische Wiedergabeapplikationen benutzen üblicherweise ein Farbpixel-Layout, wobei jedes Farbpixel drei (Rot, R, Grün, G, und Blau, B) benachbarte (Sub-)Pixel in einer Reihe aufweise, die ein horizontales RGB- Triplet bilden. Ein derartiges Farbpixel-Layout wird gebildet unter Verwendung von vertikalen Farbfilterstreifen, so dass die Wiedergabeelemente der Platte auf eine sich wiederholende Weise in R-, G- bzw. B-Spalten vorgesehen werden. Wenn eine geneigte Linsenanordnung mit einer Farbwiedergabeanordnung verwendet wird, wobei die Pixel auf diese Weise in Farbtriplets gegliedert sind, kann das Layout der Farbpixeltriplets, welches das Auge in jedem Bild erfährt, derart sein, dass der Pixel-Mittenabstand in einer Richtung, beispielsweise horizontal, viel größer ist als der Pixel-Mittenabstand in der senkrecht darauf stehenden, d. h. vertikalen, Richtung und dies kann zu sichtbaren Farbstreifen führen, die im Falle beispielsweise eines 5- oder 7-Bildersystems sich diagonal erstrecken oder im Falle beispielsweise des 6-Bilder-Systems, sich horizontal über die Wiedergabeanordnung erstrecken.
Fig. 4A zeigt ein 7-Bilder-System, entsprechend dem aus Fig. 3, wobei diese übliche Farb-LC-Wiedergabeplatte verwendet wird, wobei die Wiedergabe-(Sub-)elemente 12 und folglich Wiedergabepixel in Spalten einer betreffenden Farbe gegliedert sind. Wie oben, geben die geneigten Linien die Begrenzungen zwischen benachbarten Linsen 16 an. Einzelne Pixel, dargestellt als Rechtecken, sind auf einem quadratischen Gitter in horizontalen Triplets vorgesehen, wobei jedes derartige quadratische Triplet drei benachbarte rote, r, grüne, g, und blaue, b (Sub-)Pixel aufweist, die ein Farbpixel bilden. Die Nummern (1 bis 7) und die Buchstaben r, g, b bezeichnen die Bildnummer und die Farbe für jedes Pixel. Die Anordnung von Linsen liegt etwa 1,5 mm über der ebenen Fläche der LC-Zelle. Es wird nun vorausgesetzt, dass beispielsweise eine SVGA-LC-Farbwiedergabeplatte von 11,4 Zoll verwendet wird, dann wird der horizontale Pixel-Mittenabstand etwa 96 um betragen und der vertikale Mittenabstand wird etwa 288 um betragen.
Fig. 4B zeigt, was ein einziges Auge eines Zuschauers mit dieser Anordnung sehen würde, in einer Position entsprechend beispielsweise dem Bild 4, für einen typischen Teil der Wiedergabeanordnung. Aus diese Position scheint es, dass die durch "4" gemerkten Pixel in Fig. 4 das Ganze der darüber liegenden Linse 16 füllen würden und die Linsenteile, die über Gruppen von Pixeln für die geradzahligen (0, 2, 4, 6) Bilder liegen, erscheinen schwarz oder matt. Wie aus Fig. 4B ersichtlich, sind die Sub-Pixel in dem Bild "4" in Farbpixel vorgesehen, die je ein Triplet von drei benachbarten andersfarbigen Sub-Pixel enthalten, die sich diagonal über den Schirm erstrecken, wobei zwei derartiger Triplets durch die gestrichelten Linien angegeben sind. Fig. 4C ist ein Vektordiagramm, das mehrere Mittenabstände darstellt, wie diese in diesem Fall dem Auge angeboten werden. Der Farbpixel(triplet)mittenabstand senkrecht zu den Farbfilterstreifen, angegeben durch P 1 in Fig. 4C, ist 1440 um und der Farbpixelmittenabstand parallel zu den Farbstreifen, P in Fig. 4C ist 403 um. Die Farbpixelmittenabstände Ph und Pv in der horizontalen bzw. vertikalen Richtung sind 672 um bzw. 864 um, was einen Pixelbetrag von 343 · 200 in jedem Bild gibt. Das Aussehen der Wiedergabe wird aber überherrscht durch den relativ großen Mittenabstand P , oder, andererseits einen relativ kleinen Mittenabstand P , wobei erwähnt wird, dass das Produkt aus Pv und Ph dem Produkt aus P und P entspricht. Dieser Mittenabstandsunterschied manifestiert sich als sich diagonal erstreckende Farbstreifen. Ein ähnlicher Effekt erscheint in beispielsweise einem Fünf-Bilder-System, während für ein Sechs-Bilder-System der relativ große senkrechte Mittenabstand sich als sich horizontal erstreckende Farbstreifen manifestiert.
Das Problem kann durch eine Neugliederung der Farbfilter und folglich des Farb-Subpixel-Layouts, vermieden werden. Beispiele von Anordnungen mit auf geeignete Weise neu gegliederten Farbfiltern werden nachstehend in Bezug auf wieder ein Sieben- Bilder-System, wie oben erwähnt, beschrieben. Es dürfte aber einleuchten, dass die Grundsätze auf gleiche Weise anwendbar sind auf die Ausführungsformen, die eine andere Anzahl Bilder schaffen.
Eine einfache Annäherung zur Vermeidung der oben genannten Probleme ist die Neugliederung der Farbfilterstreifen, und zwar derart, dass sie sich in der Reihenrichtung statt in der Spaltenrichtung erstrecken. Die Form und die Anzahl einzelner Subpixel braucht nicht geändert zu werden. Die Wiedergabeelemente in einer Reihe der Anordnung der LC-Wiedergabeplatte geben dann alle dieselbe Farbe wieder, wobei dreibenachbarte Wiedergabeelementreihen R, G bzw. B wiedergeben, wobei diese Farbsequenz in aufeinander folgenden Gruppen von Wiedergabeelementreihen wiederholt wird. Eine Wiedergabeplatte, wobei die Farbpixel auf diese Weise neu gegliedert sind, ist in der Fig. 5A im Falle eines 7-Bilder-Systems, wie das aus Fig. 4A dargestellt. Fig. 5B zeigt zum Vergleich mit Fig. 4B, was ein Zuschauer mit einem Auge erfährt, wenn dies sich einer Position zum Sehen des Bildes "4" befindet. Wie ersichtlich, schafft die reihenweise Konfiguration des Farbfilters Farbpixeltriplets mit einer Delta-artigen Konfiguration und vertikal organisiert, in den Bildern. Drei solcher Farbpixeltriplets in einer Reihe sind gestrichelt in der oberen Hälfte der Fig. 5B dargestellt. Die horizontalen und vertikalen Mittenabstände Ph bzw. Pv, angegeben durch die Fig. 5C, sind wieder 672 um und 864 um, was eine Auflösung von 343 · 200 für jedes Bild ergibt. Weil in dieser Ausführungsform die Triplets von einer Delta-Konfiguration statt von einer länglichen Konfiguration sind, liegen die Farbanteile des R,G,B Triplets näher beisammen und bilden eine festere Gruppe. Die einzelnen Pixel lassen sich auf diese Weise weniger voneinander unterscheiden und unerwünschte sichtbare Wiedergabeartefakte in Form diagonaler Farbstreifen werden reduziert.
Das Erscheinen der Pixel in dem Bild "5" ist unten im Bild 5B durch die gestrichenen Buchstaben r', g' und b' angegeben. An den Stellen, wodurch optisches Übersprechen die beiden Bilder gleichzeitig mit einem einzigen Auge gesehen werden, werden die Farbpixeltriplets aus r, g und b und b Subpixeln zusammengesetzt, die unmittelbar unter einander in der Spaltenrichtung liegen (wobei ein derartiges Triplet in der unteren Hälfte der Fig. 5B gestrichelt angegeben ist) und der horizontale Mittenabstand ist dann effektiv von 672 um zu 336 um halbiert.
Die Situation für die anderen erhaltenen Bilder ist die gleiche.
Die Verwendung eines derartigen Farbpixel-Layouts in beispielsweise der Sechs-Bilder-Anordnung nach Fig. 2 wird einen im Allgemeinen ähnlichen Effekt beim Entfernen unerwünschter Farbstreifen haben.
Eine andere Art und Weise einer Neugliederung der Farbfilter zum Vermeiden der oben genannten Probleme mit Farbstreifen ist in Fig. 6 dargestellt, wobei wieder ein 7-Bilder-System als Beispiel verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Wiedergabeelemente, die entweder komplett oder von denen wenigstens ein Hauptteil unter einer betreffenden Linse 16 liegen, alle aus derselben Farbe gemacht und drei nebeneinander liegende Linsen sind mit Elementen betreffender verschiedener Farben (R, G und B) assoziiert, wobei das Muster für andere Gruppen über die Anordnung wiederholt wird. Auf diese Weise besteht jede Reihe von Wiedergabeelementen aus einer Reihe von Gruppen benachbarter Wiedergabeelemente derselben Farbe, wobei in diesem Fall, wobei 7 Bilder erhalten werden, die Anzahl in jeder Gruppe zwischen 3 und 4 wechselt, wobei die Anzahl Elemente in 2 benachbarten Gruppen der Anzahl Bilder entspricht. Fig. 6B zeigt die Farbpixel, gesehen von dem Auge eines Zuschauers, wenn dieses sich in einer Position befindet zum Sehen des Bildes "4" zum Vergleich mit der Fig. 4B und Fig. 5B. Wie in Fig. 5B werden Delta-förmige Farbtriplets erzeugt, wobei aber in diesem Fall die Delta-förmigen Triplets, die in dem Bild "4" erscheinen, im Vergleich zu denen aus Fig. 5B gedreht werden und die Triplets sind nun horizontal statt vertikal organisiert und wobei benachbarte Triplets in der Reihenrichtung gegenüber einander invertiert werden. Vier solcher Triplets sind in Fig. 6B gestrichelt dargestellt. Auch wie in Fig. 5B ist das Erscheinen der Pixel in dem Bild "5" in der unteren Hälfte der Figur durch r', g' und b' angegeben.
Der horizontale und vertikale Mittenabstand der Farbtriplets bei dieser Ausführungsform beträgt 1008 um bzw. 576 um, und die Bildauflösung beträgt 228 (horizontal) zu 300 (vertikal). An den Übersprechstellen, beispielsweise zwischen den Bildern 4 und 5, wird der vertikale Mittenabstand auf 228 um halbiert.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, lassen sich dann, weil die Triplets von Delta-förmiger Konfiguration sind, wobei deren Farbanteile eine festere Gruppe bilden, einzelne Pixel weniger gut unterscheiden und die Sichtbarkeit von Farbstreifen in der Wiedergabe wird reduziert.
Beim Halbieren des Mittenabstandes der Farbtriplets an Stellen, wo durch Übersprechen das Auge zwei Bilder gleichzeitig sieht, wie im Falle der Ausführungsformen der Fig. 5A und 5B und in den Fig. 6A und 6B, wobei dann dadurch, dass die Farbfilter auf geeignete Art und Weise vorgesehen sind, so dass die Farbtriplets in benachbarten Bildern an diesen Stellen verriegelt werden, wird die Sichtbarkeit der R-, G-, B-Farbanteile einzeln weiter reduziert, so dass das Problem von Farbstreifen, die für einen Zuschauer als diagonal oder horizontal durch die Wiedergabe gehend erscheinen, weiter verringert wird.
Ein weiterer Vorteil einer geeigneten Anordnung der Farbfilter auf die Art und Weise, wie in den Fig. 5A und 6A dargestellt, ist, dass die Neugliederungen in einer Art und Weise implementiert werden, wobei die roten, grünen und blauen Subelemente in der LC-Wiedergabeplatte zusammen in Gruppen arrangiert werden. Wen zwischen benachbarten Gruppen größere Zwischenräume vorgesehen werden, ermöglicht dieses Gruppieren eine Erleichterung der Ausrichtungsgenauigkeit zwischen der schwarzen Maske, die in der LC-Wiedergabeplatte verwendet wird, und der Farbfilteranordnung, die bessere Herstellungsresultate bietet, ohne dass dabei die Apertur einzelner Wiedergabe(Sub-)elemente verringert wird.
Während die Matrixwiedergabeplatte in den oben beschriebenen Ausführungsformen eine LC-Wiedergabeplatte aufweist, dürfte es einleuchten, dass andere Arten elektrooptischer räumlicher Lichtmodulatoren und Flachbildwiedergabeanordnungen, wie elektrolumineszierende oder Plasma-Wiedergabeplatten benutzt werden könnten.
Auch während die Linsenelemente, assoziiert mit den Wiedergabeelementen in Form einer Linsenplatte vorhanden sind, dürfte es einleuchten, dass sie auch auf andere Art und Weise vorgesehen werden können. So könnten beispielsweise die Elemente in der Glasplatte der Wiedergabeplatte selber geformt sein.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen schaffen eine Direkt-Sicht- Wiedergabeanordnung. Aber die autostereoskopische Wiedergabeanordnung kann stattdessen auch eine Projektionswiedergabeanordnung enthalten. Eine Ausführungsform einer derartigen Anordnung mit einer Rück-Projektionsanordnung ist in Fig. 7 dargestellt. In dieser Anordnung wird ein erzeugtes Bild mithilfe einer Projektionslinse 30 auf die Rückwand eines Projektionsschirms 32 projiziert. Über die Frontseite des Schirms 32, d. h. die Seite, die dem Zuschauer zugewandt ist, ist eine Linsenplatte 35 mit einer Anordnung paralleler länglicher Linsenelemente vorgesehen. Das auf den Schirm projizierte Bild wird in diesem Beispiel durch eine Matrix-LC-Wiedergabeplatte 10 ähnlich der oben beschriebenen Platte erzeugt, die mit Licht aus einer Lichtquelle 33 über eine Kondenserlinse beleuchtet wird. Die Projektionslinse projiziert Bilder der Wiedergabeelemente der Wiedergabeplatte 10 auf den Schirm 32, so dass ein vergrößertes Bild der Reihen- und Spaltenwiedergabeelementanordnung, zusammengesetzt aus Wiedergabepixeln mit vergrößerten Bildern der Wiedergabeelemente in einer entsprechenden Anordnung am Schirm erzeugt wird. Dieses Wiedergabebild, das aus Wiedergabepixeln besteht, die je durch ein projiziertes Bild eines Wiedergabeelementes gebildet sind, wird durch die Linsenplatte 35 hindurch gesehen. Die Linsenelemente der Linsenplatte 35 sind gegenüber den Wiedergabepixeln vorgesehen, d. h. die Bilder der Wiedergabeelemente an dem Schirm, wie oben beschrieben, beispielsweise wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, in versetztem Verhältnis zu den Spalten der Wiedergabeelementbilder am Schirm, wobei die rechtwinklichen Blöcke in den Fig. 2 und 3 nun selbstverständlich die Bilder der Wiedergabeelemente am Schirm darstellen.
Wiedergabeanordnungen anders als eine LC-Wiedergabeplatte, beispielsweise eine Elektronenstrahlröhre, könnten stattdessen verwendet werden zum Schaffen des projizierten Wiedergabebildes mit Reihen und Spalten von Wiedergabepixeln am Schirm.
Zusammenfassend lässt sich folglich sagen, dass eine autostereoskopische Wiedergabeanordnung mit Mitteln zum Erzeugen einer Wiedergabe geschrieben worden ist, bestehend beispielsweise aus Wiedergabepixeln in Reihen und Spalten, wobei eine LC- Matrixwiedergabeplatte eine Reihen- und Spaltenanordnung von Wiedergabeelementen aufweist und wobei eine Anordnung paralleler Linsenelemente über die Wiedergabeanordnung liegt, wobei die Linsenelemente gegenüber den Wiedergabepixelspalten versetzt sind. Die Reduktion in der in einer derartigen Anordnung erfahrenen Wiedergabeauflösung, insbesondere im Falle einer Wiedergabeanordnung vom Mehrfachbild-Typ, wird dann zwischen der horizontalen und vertikalen Auflösung aufgeteilt.
Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung dürften dem Fachmann andere Abwandlungen einfallen. Solche Abwandlungen können andere Merkmale betreffen, die im Bereich der autostereoskopischen Wiedergabeanordnung und Teile derselben bereits bekannt und statt der oder zusätzlich zu den hier bereits beschriebenen Merkmalen verwendbar sind.

Claims

1. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung mit Wiedergabemitteln (10), die eine Anordnung von Wiedergabeelementen (12) aufweisen, die in Reihen und Spalten gegliedert sind, wobei die Spalten sich im Wesentlichen senkrecht zu den Reihen erstrecken, wobei die Wiedergabemittel einen Wiedergabeausgang liefern mit Wiedergabepixeln, die den Wiedergabeelementen entsprechen, und wobei eine Anordnung (15) länglicher Linsenelemente (16), die sich parallel zueinander erstrecken, über die Wiedergabepixelanordnung liegt und durch die hindurch die Wiedergabepixel gesehen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenelemente (16) in einem Winkel zu den Wiedergabepixelspalten versetzt liegen, damit sich wiederholende Gruppen von Wiedergabeelementen definiert werden, wobei jede der Gruppen durch benachbarte Wiedergabepixel in r aneinander grenzenden Reihen gebildet werden, wobei r eine Zahl größer als eins ist und wobei der Neigungswinkel der Linsenelemente im Wesentlichen gleich tan&supmin;¹(Hp/(Vp·r)) ist, wobei HP und Vp die Mittenabstände der Wiedergabepixel in der Reihen- bzw. Spaltenrichtung sind.

2. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (15) von Linsenelementen über die Ausgangsseite der Anordnung von Wiedergabeelementen (12) vorgesehen ist.

3. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Projektionslinse (30) umfasst zum Projizieren der Bilder der Wiedergabeelemente (12) auf einen Wiedergabeschirm (32) und dass die Anordnung von Linsenelementen über die Sichtseite des Wiedergabeschirms vorgesehen ist.

4. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabeelemente der Wiedergabemittel Flüssigkristall-Wiedergabeelemente enthalten.

5. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl r gleich 2 ist.

6. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand der Linsenelemente wenigstens dem 1,5fachen Mittenabstand der Wiedergabepixel in der Reihenrichtung entspricht.

7. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand der Linsenelemente dem 2,5fachen Mittenabstand der Wiedergabepixel in der Reihenrichtung entspricht.

8. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand der Linsenelemente dem 3,5fachen Mittenabstand der Wiedergabepixel in der Reihenrichtung entspricht.

9. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenelemente einen Querschnitt haben, der ein Teil eines Kreises ist.

10. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabemittel Farbwiedergabemittel aufweisen, in denen verschiedene Wiedergabeelemente und deren entsprechende Wiedergabepixel von verschiedenen Farben sind.

11. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbwiedergabepixel der Anordnung als Farbpixeltriplets gegliedert sind, die je ein rotes, grünes und blaues Wiedergabepixel mit einer Delta-Konfiguration haben.

12. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabepixel in einer Reihe von derselben Farbe sind und drei benachbarte Reihen Wiedergabepixel je eine betreffende und eine andere Farbe der drei Primärfarben wiedergeben.

13. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenz der Farben der drei benachbarten Reihen mit Pixeln in allen Reihen mit Pixeln in der Anordnung wiederholt wird.

14. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabepixel, die wenigstens zu einem wesentlichen Teil unterhalb eines betreffenden Linsenelementes liegen, von derselben Farbe sind und die Wiedergabepixel, die mit jedem der drei benachbarten Linsenelemente assoziiert sind, von einer betreffenden und einer anderen Farbe der drei Primärfarben sind.

15. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenz von Farben, assoziiert mit den drei benachbarten Linsenelementen, für alle Linsenelemente über die Wiedergabepixelanordnung wiederholt wird.

16. Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabemittel eine Farb-Flüssigkristall- Matrixwiedergabeplatte mit einer Anordnung von Farbfilterelementen aufweisen, die mit der Wiedergabeelementanordnung assoziiert ist.