EP2191656A1 - Verfahren zur ausrichtung eines parallaxenbarriereschirms auf einem bildschirm - Google Patents

Verfahren zur ausrichtung eines parallaxenbarriereschirms auf einem bildschirm

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Publication number
EP2191656A1
EP2191656A1 EP07856028A EP07856028A EP2191656A1 EP 2191656 A1 EP2191656 A1 EP 2191656A1 EP 07856028 A EP07856028 A EP 07856028A EP 07856028 A EP07856028 A EP 07856028A EP 2191656 A1 EP2191656 A1 EP 2191656A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screen
image
parallax barrier
camera
monitor
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.)
Withdrawn
Application number
EP07856028A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Schwarz
Lars Bergmann
Stephan Otte
Ferenc Torma
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.)
Wise Vision Holdings Ltd
Original Assignee
Wise Vision Holdings Ltd
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 Wise Vision Holdings Ltd filed Critical Wise Vision Holdings Ltd
Publication of EP2191656A1 publication Critical patent/EP2191656A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H04N13/327—Calibration thereof
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for aligning a parallax barrier screen on a screen.
  • the invention has for its object to provide a way to align a Parallaxenbarriereles on a screen for generating a screen for spatial representation with the simplest possible means, so that a sufficiently accurate alignment is realized in a short time. It should also be possible to produce screens for spatial representation even in rooms with low or high ceiling height, which have a large viewing distance (of a few meters).
  • This object is achieved according to the invention by a method for aligning a parallax barrier screen on a screen with picture elements x (i, j) in a grid of lines i and columns j to produce a screen for spatial display, comprising the following steps:
  • Prerequisite is the pixel-precise representation of the camera image on the monitor.
  • the camera and monitor have an identical resolution and the camera image is displayed in full screen on the monitor. Since assembly halls usually lack the necessary height to position the camera in front of the lying screen, a deflection mirror is preferably on the Ceiling arranged so that the beam path is folded, so that even at low room height greater distances (of a few meters) of the camera to the screen are possible.
  • the alignment step can, in principle, be performed manually by an operator or automatically by a robot or possibly even mixed by an operator and a robot.
  • the index i addresses the rows and the index j addresses the columns on the grid of picture elements x (i, j).
  • the number of six or seven views in the test image allows for efficient test imaging and, on the other hand, produces a sufficiently good test effect for achieving the correct orientation.
  • the parameters for the parallax barrier screen can be easily calculated, for example, with the aid of the two equations (1) and (2) known from the aforementioned Kaplan article. This results in all the necessary relations between the distance s, between the grid of picture elements x (i, j) and the parallax barrier screen, the average human eye distance, the viewing distance, the (horizontal) period length of the transparent sections of the barrier and the stripe width of said transparent sections.
  • some of the documents mentioned at the beginning give further design information for parallax barrier screens, which are well known to the person skilled in the art.
  • a further step of storing the image of the presented test image recorded by the camera can also be carried out, in which case an unambiguous assignment to the physical screen and / or the parallax barrier screen oriented thereon is preferably carried out, for example by the name of the image file to be stored for said image in the form of a serial number of the screen.
  • the picture elements x (ij) respectively correspond to individual color subpixels (R, G or B) or clusters of color subpixels (eg RG, GB or RGBR or other) or full color pixels, with full color pixels both white blending entities of RGB color subpixels, ie RGB triplets, as well as - depending on imaging technology - actual full-color pixels - such as at
  • Projection screens are commonly used - meant.
  • the parallax barrier screen after alignment in front of the screen at a defined distance s permanently attached to the screen. This would then be a permanent conversion.
  • the parallax barrier screen after the step of alignment is not attached to the screen, but that in a further step on the parallax barrier screen and / or on the screen markings are attached, which later alignment of the parallax barrier screen on the Screen allow without having to repeat the entire inventive process at this later date.
  • the screen may preferably be a color LCD screen, a plasma display, a projection screen, an LED-based screen, an OLED-based screen, an SED screen, or a VFD screen.
  • the parallax barrier screen includes inclined, transparent and opaque sections at an angle a from the vertical. It consists of a glass substrate on which the barrier structure is applied on the back.
  • the barrier structure may be, on the one hand, an exposed and developed photographic film which is laminated on the backside of the glass substrate, wherein preferably the emulsion layer of the photographic film faces the glass substrate.
  • the opaque areas of the barrier structure may be formed by ink printed on the glass substrate. The transparent areas are created simply by omitting the color on the corresponding areas.
  • the arrangement of the partial image information of different views A (k) in the presented test image on the grid of picture elements x (i, j) advantageously takes place in a two-dimensional periodic pattern, the period length in the horizontal and vertical directions being preferred, not more as each 32 pixels x (ij). Exceptions to this upper limit of 32 pixels x (i, j) are allowed.
  • the angle which spans the said horizontal and vertical period length of the said two-dimensional periodic pattern as counter and adjacent part should correspond substantially to the angle of inclination a of the transparent sections on the parallax barrier screen with respect to the vertical.
  • the parallax barrier screen contains means for reducing flare reflections, preferably at least one interference-optical anti-reflection layer.
  • the views A (k) respectively correspond to different perspectives of a scene or an object, as in various other 3D rendering methods as well. It is also advantageous if the deflection mirror is arranged at an angle of 45 degrees both to the mid-perpendicular of the image surface of the screen and to the optical axis of the camera. However, depending on local conditions, the camera and deflecting mirrors may take other than the preferred positioning relative to one another.
  • the positioning marks can be crosses, which are preferably predetermined by the diagonals of the screen and / or the monitor.
  • the positioning mark preferably approximately on the center of the image surface of the screen, it is preferred to use a tailor-made template whose outer dimensions approximately correspond to those of the image surface of the screen, wherein the shape of the positioning mark is recessed from the template.
  • FIG. 1 the schematic structure for the implementation of the invention
  • FIG. 4 shows an exemplary structure of a template for a positioning mark for
  • Fig. 1 shows the schematic structure for implementing the method according to the invention.
  • the parallax barrier screen 2 is aligned on a screen 1 with pixels x (i, j) in a grid of rows i and columns j at a distance s, whereby a screen for spatial representation arises.
  • a camera 3 which is generally suitable for taking two-dimensional images and whose output signal is here fed to a computer 4 by way of example by means of a frame grabber card.
  • the computer 4 converts this signal accordingly and allows playback on a monitor 5.
  • the method according to the invention is carried out in the following steps: First, a positioning mark 6a is temporarily applied approximately to the middle or the edges of the image surface of the screen 1.
  • the screen 1 with the positioning mark 6a is now recorded with the camera 3, wherein between the positioning mark 6a via at least one deflection mirror 7, shown in FIG. 1, and wherein the captured by the camera 3 image via the computer 4 on the monitor. 5 is pictured.
  • the positioning mark 6b can be particularly easily generated by the computer 4 and additionally made visible with the image of the screen 1 on the monitor 5.
  • the screen 1 is now aligned until both positioning marks 6a and 6b have been brought to coincide on the monitor 5, so that the left, right, upper or lower edge of the image area of the screen 1 in the image on the monitor 5 parallel to the left, right, upper or lower edge of the image area of the monitor 5 appears.
  • the positioning mark 6a is removed from the image surface of the screen 1 again and the parallax barrier screen 2 is positioned in front of the image surface of the screen 1.
  • the thus generated test image is taken by the parallax barrier screen 2 from a defined distance by means of the camera 3 and is displayed on the monitor 5.
  • the alignment of the parallax barrier screen 2 in front of the screen 1 is based on the image displayed on the monitor 5.
  • the alignment step is performed, for example, manually by an operator.
  • the camera 3 is preferably arranged at a distance in front of the parallax barrier screen 2, which corresponds to a selected 3D viewing distance in front of the screen 1. This is - as is known in the art - regularly by the distance s between the screen 1 and parallax barrier screen 2 in conjunction with other parameters, which are enumerated, for example, in the above-mentioned document by Kaplan set.
  • the deflection mirror 7, as shown in FIG. 1 the beam path is folded, so that even at low room height larger distances (of a few meters) of the camera 3 to the screen 1 are possible.
  • the camera 3 is preferably optically positioned vertically in front of the center of the area of the screen 1 via the deflecting mirror 7. According to FIG. 1, the necessary optical distance from camera 3 to screen 1 is the sum of the distances X and Y.
  • the deflecting mirror 7 is arranged at an angle of 45 degrees both to the perpendicular bisector of the image surface of the screen 1 and to the optical axis of the camera 3, as can be seen in FIG.
  • FIG. 2 shows an exemplary barrier structure of a parallax barrier screen 2 for use in the method according to the invention.
  • the parallax barrier screen 2 includes inclined, transparent and opaque portions at an angle a from the vertical. It consists of a glass substrate on which the barrier structure is applied on the back. Other configurations are possible, such as substrates that are not made of glass (eg plastic).
  • the barrier structure here is, for example, an exposed and developed photographic film laminated on the back side of the glass substrate, wherein preferably the emulsion layer of the photographic film faces the glass substrate.
  • the parallax barrier screen 2 contains means for reducing flare reflections, preferably at least one interference-optical anti-reflection layer.
  • FIG. 3 shows an exemplary image combination of the image part information of different views in the test image, which is displayed on the image elements x (i, j).
  • the arrangement of the partial image information of different views A (k) in the presented test image on the grid of pixels x (ij) advantageously takes place in a two-dimensional periodic pattern.
  • the angle which spans the said horizontal and vertical period length of the said two-dimensional periodic pattern as counter and adjacent part should essentially correspond to the angle of inclination a of the transparent one Corresponding sections on the parallax barrier screen 2 with respect to the vertical.
  • the positioning marks 6a and 6b can be two bars that are perpendicular or oblique, wherein preferably at least one bar runs along a diagonal of the screen 1 and the crossing point is arranged in the middle of the screen, as indicated in FIG.
  • a tailor-made template is preferably used whose outer dimensions approximately correspond to those of the image surface of the screen 1, wherein the shape of the positioning mark is recessed from the stencil.
  • the positioning mark 6b will generally have the same shape, but this is not necessarily so.
  • a further step of storing the image of the presented test image recorded by the camera 3 can also be carried out, whereby an unambiguous assignment to the physical screen 1 and / or the parallax barrier screen 2 aligned thereon is preferably carried out, for example by the Designation of the image file to be stored for the said image in the form of a serial number of the screen 1.
  • the parallax barrier screen 2 is permanently attached to the screen 1 by means of a spacer to maintain the distance s defined above, for example glued or screwed.
  • the screen 1 may preferably be a color LCD screen.
  • the views A (k) respectively correspond to different perspectives of a scene or an object, as in various other 3D rendering methods as well.
  • the inventive method allows the alignment of a parallax barrier screen 2 on a screen 1 to produce a screen for spatial display in a relatively short time. It is also applicable for screens of different sizes, so far very flexible. Moreover, said alignment can be implemented manually, automatically or semi-automatically. It is also possible, as required, to produce screens for spatial representation, even in rooms with a small ceiling, which have a large viewing distance (of a few meters).
  • the invention can be realized with simple and commercially available means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms auf einem Bildschirm mit Bildelementen x(i,,j) in einem Raster aus Zeilen i und Spalten j zur Erzeugung eines Bildschirms zur räumlichen Darstellung. Dabei werden folgende Schritte ausgeführt: temporäres Aufbringen einer Positioniermarke (6a), Beobachtung der Positioniermarke (6a) mittels einer Kamera (3), Relativausrichtung des Bildschirms (1), entfernen der Positioniermarke (6a), positionieren des Parallaxenbarriereschirms (2) vor der Bildfläche des Bildschirms (1), Darbietung eines Testbildes, welches aus verschiedenen Ansichten A(k) mit k = 1,...,n und n = 6 oder n = 7 besteht, auf den Bildelementen x(i,,j) mit Zeilen i und Spalten j, Beobachtung des dargebotenen Testbildes durch den Parallaxenbarriereschirm (2) hindurch mittels der Kamera (3), Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms (2) vor dem Bildschirm (1). Das erfindungsgemäße Verfahren kann rasch ausgeführt werden und ist daher für den industriellen Einsatz zur Herstellung von Bildschirmen zur räumlichen Darstellung geeignet.

Description

Verfahren zur Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms auf einem Bildschirm
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms auf einem Bildschirm.
Seit geraumer Zeit existieren Ansätze zu dem Fachgebiet der Parallaxenbarrieren. Ein Pionier auf diesem Gebiet war Frederic Ives, der in der Schrift GB 190418672 A ein System mit einem „Linienschirm" zur 3D-Darstellung vorstellte. Weiterhin sind in der Schrift von Sam H. Kaplan „Theory of parallax barriers", Journal of SMPTE Vol. 59, No 7, pp 11-21 , JuIy 1952 grundlegende Erkenntnisse zur Verwendung von Barriereschirmen für die 3D-Darstellung beschrieben.
Lange Zeit gelang jedoch keine umfassende Verbreitung von autostereoskopischen Systemen. Erst in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts konnte aufgrund der nunmehr zur Verfügung stehenden Rechenleistung und neuartigen Displaytechnologien eine gewisse Renaissance der 3D-Systeme einsetzen. In den 90er Jahren schnellte die Anzahl von Patentanmeldungen und Veröffentlichungen zu brillenfreien 3D-Visualisierungen förmlich in die Höhe. Herausragende Ergebnisse wurden erzielt von den folgenden Erfindern bzw. Anbietern: In der JP 08331605 AA beschreiben Masutani Takeshi et al. (Sanyo) eine Stufenbarriere, bei der ein transparentes Barriereelement in etwa die Abmaße eines Farbsubpixels (R, G oder B) aufweist. Mit dieser Technik war es erstmals möglich, den bei den meisten autostereoskopischen Systemen aufgrund der Darstellung gleichzeitig mehrerer Ansichten (mindestens zwei, bevorzugt mehr als zwei Ansichten) auftretenden Auflösungsverlust in der horizontalen Richtung teilweise auch auf die vertikale Richtung umzulegen. Nachteilig ist hier wie bei allen Barriereverfahren der hohe Lichtverlust. Außerdem verändert sich der Stereokontrast bei seitlicher Bewegung des Betrachters von nahezu 100% auf etwa 50% und dann wieder ansteigend auf 100%, was eine im Betrachtungsraum schwankende 3D- Bildqualität zur Folge hat.
Mit der DE 100 03 326 C2 gelang Armin Grasnick et al. eine Weiterentwicklung der Barrieretechnologie in Bezug auf zweidimensional strukturierte wellenlängenselektive Filterarrays zur Erzeugung eines 3D-Eindrucks. Nachteilig ist jedoch auch hier die gegenüber einem 2D-Display stark verminderte Helligkeit derartiger 3D-Systeme. Schließlich meldeten Wolfgang Tzschoppe et al. die WO 2004/077839 A1 an, welche eine in der Helligkeit verbesserte Barrieretechnologie betrifft. Basierend auf dem Ansatz einer Stufenbarriere der JP 08331605 AA sowie der DE 100 03 326 C2 wird hier ein spezielles Tastverhältnis der transparenten zu den opaken Barrierefilterelementen vorgestellt, welches größer als 1/n mit n der Anzahl der dargestellten Ansichten ist. Die in dieser Schrift offenbarten Ausgestaltungen und Lehren erzeugen jedoch in aller Regel unangenehme Moire-Effekte und/oder eine stark eingeschränkte Tiefenwahrnehmung, da der Stereokontrast - verglichen mit etwa der Lehre der JP 08-331605 AA - stark herabgesetzt wird. In der US 2006/0051109 A1 (Lim et al.) wird die Herstellung eines 3D-Bildschirms beschrieben, bei welcher ein 3D bildgebendes Gerät (z. B. eine Linse oder ein Barriereschirm) vor einem Bildschirm ausgerichtet wird und dann bei korrekter Ausrichtung eine Klebeverbindung ausgehärtet wird. Dabei wird charakteristisch ein schwarzer Strich dargestellt, der von einem Operator oder einer Kamera beobachtet wird. Nachteilig ist hier insbesondere, dass bei der Ausrichtung anhand lediglich eines schwarzen Striches oder einer schwarzen Fläche nicht notwendigerweise die nötige Korrektheit erreicht wird. Die weiterhin vorgeschlagenen Verfahren, mindestens ein linkes und ein rechtes Bild mit unterschiedlichen Bildinhalten von jeweils einer vollen weißen und einer vollen schwarzen Fläche als Ausrichttestbild zu nutzen, erfordern demgegenüber die Auswertung von zwei disjunkten Teilbildern, nämlich dem linken und dem rechten.
In der DE 102 52 830 B3 (Maly-Motta) wird ein autostereoskopischer Adapter für einen Flachbildschirm beschrieben, welcher eine automatische Kalibrierung über einen elektrooptischen Sensor erfährt. Über die dabei zu verwendenden Testbilder wird allerdings nichts ausgesagt, so dass über die Güte der schlussendlichen Kalibrierung keine Aussage getroffen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms auf einem Bildschirm zur Erzeugung eines Bildschirms zur räumlichen Darstellung mit möglichst einfachen Mitteln anzugeben, so dass eine hinreichend exakte Ausrichtung in kurzer Zeit realisiert wird. Dabei soll es auch möglich sein, selbst in Räumen mit geringer oder zu hoher Raumhöhe Bildschirme zur räumlichen Darstellung herzustellen, welche einen großen Betrachtungsabstand (von einigen Metern) aufweisen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms auf einem Bildschirm mit Bildelementen x(i,j) in einem Raster aus Zeilen i und Spalten j zur Erzeugung eines Bildschirms zur räumlichen Darstellung, umfassend die folgenden Schritte:
Temporäres Aufbringen einer Positioniermarke vorzugsweise etwa auf der Mitte der Bildfläche des Bildschirms,
Beobachtung der Positioniermarke mittels einer Kamera, wobei die Positioniermarke über mindestens einen Umlenkspiegel abgebildet wird und wobei das von der Kamera aufgenommene Abbild auf einem Monitor dargestellt wird, der ebenfalls etwa auf der Mitte seiner Bildfläche eine Positioniermarke enthält,
- Relativausrichtung des Bildschirms, so dass im Abbild auf dem Monitor beide Positioniermarken zur Deckung gebracht werden, und so dass der linke, rechte, obere bzw. untere Bildrand der Bildfläche des Bildschirms im Abbild auf dem Monitor parallel zu dem linken, rechten, oberen bzw. unteren Bildrand der Bildfläche des Monitors angeordnet sind, Entfernen der Positioniermarke von der Bildfläche des Bildschirms, Positionieren des Parallaxenbarriereschirms vor der Bildfläche des Bildschirms,
Darbietung eines mittels den Bildelementen x(ij) mit Zeilen i und Spalten j generierten Testbildes, welches aus verschiedenen Ansichten A(k) mit k = 1 ,...,n und n = 6 oder n = 7 besteht,
Beobachtung des dargebotenen Testbildes durch den Parallaxen- barriereschirm hindurch aus einem definierten Abstand mittels der Kamera, wobei das von der Kamera aufgenommene Abbild wiederum auf dem Monitor dargestellt wird,
Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms vor dem Bildschirm anhand des auf dem Monitor dargestellten Abbildes. Voraussetzung ist die pixelgenaue Darstellung des Kamerabildes auf dem Monitor. Vorzugsweise haben Kamera und Monitor eine identische Auflösung und das Kamerabild wird im Vollbildmodus auf dem Monitor dargestellt. Da Montagehallen zu meist die notwendige Höhe fehlt um die Kamera vor dem liegendem Bildschirm zu positionieren wird ein Umlenkspiegel vorzugsweise an der Decke angeordnet, so dass der Strahlengang gefaltet wird, so dass auch bei geringer Raumhöhe größere Abstände (von einigen Metern) der Kamera bis zum Bildschirm ermöglicht werden.
Der Schritt der Ausrichtung kann prinzipiell von Hand durch einen Operator oder automatisch durch einen Roboter oder ggf. sogar gemischt von einem Operator und einem Roboter durchgeführt werden.
Der Index i adressiert die Zeilen und der Index j die Spalten auf dem Raster aus Bildelementen x(i,j).
Die Anzahl von sechs oder sieben Ansichten im Testbild erlaubt zum einen eine effiziente Testbilderstellung und erzeugt andererseits eine hinreichend gute Testwirkung zur Erzielung der korrekten Ausrichtung.
Die Parameter für den Parallaxenbarriereschirm können beispielweise unter Zuhilfenahme der beiden aus dem eingangs genannten Kaplan-Artikel bekannten Gleichungen (1) und (2) einfach berechnet werden. Damit ergeben sich alle notwendigen Relationen zwischen dem Abstand s, zwischen dem Raster aus Bildelementen x(i,j) und dem Parallaxenbarriereschirm, dem beispielhaft zu 65 mm gesetzten durchschnittlichen Augenabstand beim Menschen, dem Betrachtungsabstand, der (horizontalen) Periodenlänge der transparenten Abschnitte der Barriere sowie die Streifenbreite besagter transparenter Abschnitte. Ebenso geben einige der eingangs genannten Schriften weitere Ausgestaltungshinweise für Parallaxenbarriereschirme, die dem Fachmann hinreichend bekannt sind. In den meisten Fällen, aber nicht immer zwingend, wird das nach der Ausrichtung von der Kamera aufgenommene Abbild des dargebotenen Testbildes zu mindestens 40% Bildelemente genau einer der n = 6 oder n = 7 Ansichten A(k) beinhalten.
Um das erfindungsgemäße Verfahren für den industriellen Einsatz noch günstiger zu gestalten, sind in mindestens einer - bevorzugt in allen - der n = 6 oder n = 7 Ansichten A(k) alphanumerische Zeichen, bevorzugt Modell- bzw. Seriennummern und/oder ldentifikationsmarken/-objekte enthalten. Damit wird sichergestellt, dass für ein bestimmtes Bildschirmmodell auch das richtige Testbild verwendet wird, etwa wenn im Bild die Modellnummer zu sehen ist und der Operator bzw. Roboter diese Modellnummer stets mit der des aktuell in Arbeit befindlichen Bildschirms vergleicht. Nach der Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms kann außerdem ein weiterer Schritt der Abspeicherung des von der Kamera aufgenommenen Abbildes des dargebotenen Testbildes durchgeführt werden, wobei bevorzugt eine eindeutige Zuordnung zu dem physischen Bildschirm und/oder dem darauf ausgerichteten Parallaxenbarriereschirm vorgenommen wird, beispielsweise durch die Benennung der abzuspeichernden Bilddatei für das besagte Abbild in Form einer Seriennummer des Bildschirms. Hierdurch kann später zweifelsfrei nachgewiesen werden, dass ein bestimmter Bildschirm durch Anbringung respektive Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms ordnungsgemäß in den 3D-Zustand überführt worden ist.
Fernerhin entsprechen die Bildelemente x(ij) jeweils einzelnen Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z. B. RG, GB oder RGBR oder sonstige) oder Vollfarbpixeln, wobei mit Vollfarbpixeln sowohl weißmischende Gebilde aus RGB-Farbsubpixeln, also RGB-Tripletts, als auch -je nach Bilderzeugungstechnologie - tatsächliche Vollfarbpixel - wie etwa bei
Projektionsbildschirmen häufig verbreitet - gemeint sind.
Prinzipiell kann der Parallaxenbarriereschirm nach der Ausrichtung vor dem Bildschirm in einem definierten Abstand s dauerhaft an dem Bildschirm angebracht werden. Hier würde es sich dann um eine permanente Umrüstung handeln.
Demgegenüber ist es aber auch möglich, dass der Parallaxenbarriereschirm nach dem Schritt der Ausrichtung nicht an dem Bildschirm angebracht wird, sondern dass in einem weiteren Schritt auf dem Parallaxenbarriereschirm und/oder auf dem Bildschirm Markierungen angebracht werden, welche eine spätere ausgerichtete Anbringung des Parallaxenbarriereschirm an dem Bildschirm gestatten, ohne zu diesem späteren Zeitpunkt das gesamte erfindungsgemäße Verfahren wiederholen zu müssen.
Der Bildschirm kann bevorzugt ein Farb-LCD-Bildschirm, ein Plasma-Display, ein Projektionsschirm, ein LED-basierter Bildschirm, ein OLED-basierter Bildschirm, ein SED-Bildschirm oder ein VFD-Bildschirm sein. Der Parallaxenbarriereschirm umfasst unter einem Winkel a gegenüber der Vertikalen geneigte, transparente und opake Abschnitte. Er besteht aus einem Glassubstrat, auf welches an der Rückseite die Barrierestruktur aufgebracht ist. Die Barrierestruktur kann zum einen ein belichteter und entwickelter fotografischer Film sein, der rückseitig auf das Glassubstrat auflaminiert ist, wobei bevorzugt die Emulsionsschicht des fotografisches Films zum Glassubstrat zeigt. Alternativ können die opaken Bereiche der Barrierestruktur durch auf das Glassubstrat aufgedruckte Farbe gebildet werden. Die transparenten Bereiche entstehen dabei einfach durch das Weglassen der Farbe auf den entsprechenden Bereichen.
Weitere Herstellungsverfahren sind im Stand der Technik bekannt und bedürfen hier keiner weiteren Erläuterung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Anordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) im dargebotenen Testbild auf dem Raster aus Bildelementen x(i,j) vorteilhaft in einem zweidimensionalen periodischen Muster, wobei die Periodenlänge in der horizontalen und der vertikalen Richtung bevorzugt, nicht mehr als jeweils 32 Bildelemente x(ij) umfasst. Ausnahmen von dieser Obergrenze von jeweils 32 Bildelementen x(i,j) sind zulässig.
Regelhaft sollte der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, im Wesentlichen dem Neigungswinkel a der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm gegenüber der Vertikalen entsprechen.
Vorteilhaft enthält der Parallaxenbarriereschirm Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht.
Bei der späteren 3D-Darstellung auf dem Bildschirm mit dem ausgerichteten Parallaxenbarriereschirm entsprechen die Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines Gegenstandes, wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch. Außerdem ist es günstig, wenn der Umlenkspiegel in einem Winkel von jeweils 45 Grad sowohl zur Mittelsenkrechten der Bildfläche des Bildschirms als auch zur optischen Achse der Kamera angeordnet ist. Entsprechend den örtlichen Bedingungen können Kamera und Umlenkspiegel jedoch auch andere als die bevorzugte Positionierung zueinander einnehmen.
Vorteilhaft können die Positioniermarken Kreuze sein, die bevorzugt durch die Diagonalen des Bildschirmes und/oder des Monitors vorgegeben werden. Für das temporäre Aufbringen der Positioniermarke, vorzugsweise etwa auf der Mitte der Bildfläche des Bildschirms, wird bevorzugt, eine passgenaue Schablone verwendet, deren äußere Abmaße in etwa denen der Bildfläche des Bildschirms entsprechen, wobei die Form der Positioniermarke aus der Schablone ausgespart ist.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau zur Umsetzung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, Fig. 2 eine beispielhafte Barrierestruktur eines Parallaxenbarriereschirms zur
Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten im Testbild,
Fig. 4 eine beispielhafte Struktur eine Schablone für eine Positioniermarke zur
Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren,
Sämtliche Zeichnungen sind nicht maßstäblich. Dies betrifft insbesondere auch Winkelmaße.
Die Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird der Parallaxenbarriereschirm 2 auf einem Bildschirm 1 mit Bildelementen x(i,j) in einem Raster aus Zeilen i und Spalten j im Abstand s ausgerichtet, wodurch ein Bildschirm zur räumlichen Darstellung entsteht. Weiterhin zu sehen, ist eine im Allgemeinen zur Aufnahme zweidimensionaler Bilder geeignete Kamera 3, deren Ausgangssignal hier beispielhaft mittels einer Frame-Grabber-Karte in einen Computer 4 eingespeist wird. Der Computer 4 wandelt dieses Signal entsprechend um und ermöglicht die Wiedergabe auf einem Monitor 5. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in folgenden Schritten ausgeführt: Zunächst wird eine Positioniermarke 6a etwa auf die Mitte oder die Ränder der Bildfläche des Bildschirmes 1 temporär aufgebracht. Der Bildschirm 1 mit der Positioniermarke 6a wird nun mit der Kamera 3 aufgezeichnet, wobei zwischen die Positioniermarke 6a über mindestens einen Umlenkspiegel 7, gemäß Fig. 1 , abgebildet wird und wobei das von der Kamera 3 aufgenommene Abbild über den Computer 4 auf dem Monitor 5 dargestellt wird. Auf der Mitte der Bildfläche des Monitors 5 ist ebenfalls vorzugsweise eine gleichgestaltete Positioniermarke 6b aufgebracht. Die Positioniermarke 6b kann dabei besonders einfach durch den Computer 4 erzeugt werden und zusätzlich mit dem Abbild des Bildschirmes 1 mit auf dem Monitor 5 sichtbar gemacht werden. Der Bildschirm 1 wird nun solange ausgerichtet bis beide Positioniermarken 6a und 6b auf dem Monitor 5 zur Deckung gebracht wurden, so dass der linke, rechte, obere bzw. untere Bildrand der Bildfläche des Bildschirms 1 im Abbild auf dem Monitor 5 parallel zu dem linken, rechten, oberen bzw. unteren Bildrand der Bildfläche des Monitors 5 erscheint. Nun wird die Positioniermarke 6a von der Bildfläche des Bildschirms 1 wieder entfernt und der Parallaxenbarriereschirms 2 wird vor die Bildfläche des Bildschirms 1 positioniert. Im folgenden wird ein Testbild mittels den Bildelementen x(ij) mit Zeilen i und Spalten j erzeugt, welches aus verschiedenen Ansichten A(k) mit k = 1 ,...,n und n = 6 oder n = 7 besteht. Das so generierte Testbild wird durch den Parallaxenbarriereschirm 2 hindurch aus einem definierten Abstand mittels der Kamera 3 aufgenommen und wird auf dem Monitor 5 wiedergegeben. Die Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms 2 vor dem Bildschirm 1 erfolgt anhand des auf dem Monitor 5 dargestellten Abbildes.
Der Schritt der Ausrichtung wird beispielsweise von Hand durch einen Operator durchgeführt.
Die Kamera 3 ist bevorzugt in einem Abstand vor dem Parallaxenbarriereschirm 2 angeordnet, welcher einem ausgewählten 3D-Betrachtungsabstand vor dem Bildschirm 1 entspricht. Dieser wird - wie dem Fachmann bekannt ist - regelhaft durch den Abstand s zwischen Bildschirm 1 und Parallaxenbarriereschirm 2 in Verbindung mit weiteren Parametern, die beispielsweise in der eingangs genannten Schrift von Kaplan aufgezählt sind, festgelegt. Durch den Umlenkspiegel 7, gemäß Fig. 1 , wird der Strahlengang gefaltet, so dass auch bei geringer Raumhöhe größere Abstände (von einigen Metern) der Kamera 3 bis zum Bildschirm 1 ermöglicht werden. Bevorzugt ist die Kamera 3 dabei über den Umlenkspiegel 7 optisch senkrecht vor dem Flächenmittelpunkt des Bildschirms 1 positioniert. Gemäß Fig. 1 ist dabei der notwendige optische Abstand von Kamera 3 zum Bildschirm 1 die Summe aus den Abständen X und Y.
Außerdem ist es günstig, wenn der Umlenkspiegel 7 in einem Winkel von jeweils 45 Grad sowohl zur Mittelsenkrechten der Bildfläche des Bildschirms 1 als auch zur optischen Achse der Kamera 3 angeordnet wird, wie aus Fig. 1 auch entnehmbar.
In Fig. 2 ist eine beispielhafte Barrierestruktur eines Parallaxenbarriereschirms 2 zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Der Parallaxenbarriereschirm 2 umfasst unter einem Winkel a gegenüber der Vertikalen geneigte, transparente und opake Abschnitte. Er besteht aus einem Glassubstrat, auf welches an der Rückseite die Barrierestruktur aufgebracht ist. Andere Ausgestaltungen sind möglich, wie etwa Substrate, die nicht aus Glas bestehen (z. B. aus Kunststoff).
Die Barrierestruktur ist hier zum Beispiel ein belichteter und entwickelter fotografischer Film, der rückseitig auf das Glassubstrat auflaminiert ist, wobei bevorzugt die Emulsionsschicht des fotografischen Films zum Glassubstrat zeigt. Vorteilhaft enthält der Parallaxenbarriereschirm 2 Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht.
Ferner gibt Fig. 3 eine beispielhafte Bildkombination der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten im Testbild wieder, welche auf den Bildelementen x(i,j) dargestellt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Anordnung der Bildteilinformationen verschiedener Ansichten A(k) im dargebotenen Testbild auf dem Raster aus Bildelementen x(ij) vorteilhaft in einem zweidimensionalen periodischen Muster.
Regelhaft sollte der Winkel, welcher die besagte horizontale und vertikale Periodenlänge des besagten zweidimensionalen periodischen Musters als Gegen- und Ankathete aufspannt, im Wesentlichen dem Neigungswinkel a der transparenten Abschnitte auf dem Parallaxenbarriereschirm 2 gegenüber der Vertikalen entsprechen.
Vorteilhaft können die Positioniermarken 6a und 6b zwei sich rechtwinklig oder schräg schneidende Balken sein, wobei vorzugsweise mindestens ein Balken entlang einer Diagonalen des Bildschirmes 1 verläuft und der Kreuzungspunkt in der Mitte des Bildschirmes angeordnet wird, wie in Fig.4 angedeutet. Für das temporäre Aufbringen der Positioniermarke 6a etwa auf der Mitte der Bildfläche des Bildschirms 1 wird bevorzugt eine passgenaue Schablone verwendet, deren äußere Abmaße in etwa denen der Bildfläche des Bildschirms 1 entsprechen, wobei die Form der Positioniermarke aus der Schablone ausgespart ist. Die Positioniermarke 6b wird im Allgemeinen die selbe Gestalt aufweisen, was jedoch nicht zwingend so sein muss.
Um das erfindungsgemäße Verfahren für den industriellen Einsatz noch günstiger zu gestalten, sind in mindestens einer - bevorzugt in allen - der n = 6 Ansichten A(k) alphanumerische Zeichen, bevorzugt Modell- bzw. Seriennummern und/oder IdentifikationsmarkenAobjekte enthalten. Damit wird sichergestellt, dass für ein bestimmtes Bildschirmmodell auch das richtige Testbild verwendet wird.
Nach der Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms 2 kann außerdem ein weiterer Schritt der Abspeicherung des von der Kamera 3 aufgenommenen Abbildes des dargebotenen Testbildes durchgeführt werden, wobei bevorzugt eine eindeutige Zuordnung zu dem physischen Bildschirm 1 und/oder dem darauf ausgerichteten Parallaxenbarriereschirm 2 vorgenommen wird, beispielsweise durch die Benennung der abzuspeichernden Bilddatei für das besagte Abbild in Form einer Seriennummer des Bildschirms 1.
In dem Ausgestaltungsbeispiel wird der Parallaxenbarriereschirm 2 mittels eines Abstandshalters zur Wahrung des weiter oben definierten Abstandes s dauerhaft an dem Bildschirm 1 angebracht, beispielsweise angeklebt oder angeschraubt.
Der Bildschirm 1 kann bevorzugt ein Farb-LCD-Bildschirm sein. Bei der späteren 3D-Darstellung auf dem Bildschirm 1 mit dem ausgerichteten Parallaxenbarriereschirm 2 entsprechen die Ansichten A(k) jeweils verschiedenen Perspektiven einer Szene oder eines Gegenstandes, wie bei verschiedenen anderen 3D-Wiedergabeverfahren auch.
Zur weiteren Illustration möglicher Umsetzungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden weitere beispielhafte Details und Parameter benannt.
Die Vorteile der Erfindung sind vielseitig. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms 2 auf einem Bildschirm 1 zur Erzeugung eines Bildschirms zur räumlichen Darstellung in verhältnismäßig kurzer Zeit. Es ist fernerhin für verschieden große Bildschirme anwendbar, insofern also sehr flexibel. Überdies kann die besagte Ausrichtung manuell, automatisch oder semiautomatisch umgesetzt werden. Es ist außerdem wie gefordert möglich, selbst in Räumen mit geringer Raumhöhe Bildschirme zur räumlichen Darstellung herzustellen, welche einen großen Betrachtungsabstand (von einigen Metern) aufweisen. Die Erfindung kann mit einfachen und handelsüblichen Mitteln realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms (2) auf einem Bildschirm (1) mit Bildelementen x(ij) in einem Raster aus Zeilen i und Spalten j zur Erzeugung eines Bildschirms zur räumlichen Darstellung, umfassend die folgenden Schritte:
- Temporäres Aufbringen einer Positioniermarke (6a) etwa auf der Bildfläche des Bildschirms (1),
Beobachtung der Positioniermarke (6a) mittels einer Kamera (3), wobei die Positioniermarke (6a) über mindestens einen Umlenkspiegel (7) abgebildet wird und wobei das von der Kamera (3) aufgenommene Abbild auf einem
Monitor (5) dargestellt wird, der ebenfalls etwa auf der Mitte seiner Bildfläche eine Positioniermarke (6b) enthält,
Relativausrichtung des Bildschirms (1), so dass im Abbild auf dem Monitor (5) beide Positioniermarken (6a, 6b) zur Deckung gebracht werden und ferner die begrenzenden Kanten der Bildfläche des Bildschirms (1) im Abbild auf dem Monitor (5) parallel zu den begrenzenden Kanten der Bildfläche des
Monitors (5) erscheinen,
Entfernen der Positioniermarke (6a) von der Bildfläche des Bildschirms (1), - Positionieren des Parallaxenbarriereschirms (2) vor der Bildfläche des
Bildschirms (1),
Darbietung eines Testbildes mittels den Bildelementen x(i,j) mit Zeilen i und
Spalten j, welches aus verschiedenen Ansichten A(k) mit k = 1 ,...,n und n = 6 oder n = 7 besteht, - Beobachtung des dargebotenen Testbildes durch den Parallaxen- barriereschirm (2) hindurch aus einem definierten Abstand mittels der Kamera
(3), wobei das von der Kamera (3) aufgenommene Abbild wiederum auf dem
Monitor (5) dargestellt wird,
- Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms (2) vor dem Bildschirm (1) anhand des auf dem Monitor (5) wiedergegebenen Abbildes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nach der Ausrichtung von der Kamera (3) aufgenommene Abbild des dargebotenen Testbildes zu mindestens 40% Bildelemente genau einer der n = 6 oder n = 7 Ansichten A(k) beinhaltet.
3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer - bevorzugt in allen - der n = 6 oder n = 7 Ansichten A(k) alphanumerische Zeichen, wie Modell- bzw. Seriennummern und/oder ldentifikationsmarken/-objekte eingearbeitet werden.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ausrichtung des Parallaxenbarriereschirms (2) ein weiterer Schritt der Abspeicherung des von der Kamera (3) aufgenommenen Abbildes des dargebotenen Testbildes durchgeführt wird, wobei bevorzugt eine eindeutige
Zuordnung zu dem physischen Bildschirm (1) und/oder dem darauf ausgerichteten Parallaxenbarriereschirm (2) vorgenommen wird, beispielsweise durch die Benennung der abzuspeichernden Bilddatei für das besagte Abbild in Form einer Seriennummer des Bildschirms (1).
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildelemente x(i,j) Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z. B. RG oder GB) oder Vollfarbpixeln entsprechen.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallaxenbarriereschirm (2) nach der Ausrichtung vor dem Bildschirm (1) in einem definierten Abstand s dauerhaft an dem Bildschirm (1) angebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallaxenbarriereschirm (2) nach dem Schritt der Ausrichtung nicht an dem Bildschirm (1) angebracht wird, sondern dass in einem weiteren Schritt auf dem Parallaxenbarriereschirm (2) und/oder auf dem Bildschirm (1) Markierungen angebracht werden, so dass eine spätere ausgerichtete Anbringung des Parallaxenbarriereschirm (2) an dem Bildschirm (1) ermöglicht wird.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bildschirm (1) ein Farb-LCD-Bildschirm, ein Plasma-Display, ein
Projektionsschirm, ein LED-basierter Bildschirm, ein OLED-basierter Bildschirm, ein SED-Bildschirm oder ein VFD-Bildschirm verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallaxenbarriereschirm (2) unter einem Winkel a gegenüber der
Vertikalen geneigte, transparente und opake Abschnitte umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallaxenbarriereschirm (2) aus einem Glassubstrat besteht, auf welches an der Rückseite die Barrierestruktur aufgebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrierestruktur ein belichteter und entwickelter fotografischer Film ist, der rückseitig auf das Glassubstrat auflaminiert wird, wobei bevorzugt die Emulsionsschicht des fotografisches Films zum Glassubstrat zeigt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die opaken Bereiche der Barrierestruktur durch auf das Glassubstrat aufgedruckte Farbe gebildet werden.
13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallaxenbarriereschirm (2) Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht, enthält.
14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniermarken (6a, 6b) aus zwei sich rechtwinklig oder schräg schneidende Balken gebildet werden, wobei mindestens ein Balken entlang einer Diagonalen des Bildschirmes (1) verläuft und die Kreuzungspunkte jeweils in die Mitte des Bildschirmes (1) bzw. des Monitors (5) angeordnet werden.
15. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkspiegel (7) in einem Winkel von jeweils 45 Grad sowohl zur
Mittelsenkrechten der Bildfläche des Bildschirms (1) als auch zur optischen Achse der Kamera (3) angeordnet ist.
16. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das temporäre Aufbringen der Positioniermarke (6a) etwa auf der Mitte der Bildfläche des Bildschirms (1) eine passgenaue Schablone verwendet wird, deren äußere Abmaße in etwa denen der Bildfläche des Bildschirms (1) entsprechen, wobei die Form der Positioniermarke (6a) aus der Schablone ausgespart ist.
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