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Gegenstand der Erfindung
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Die
Autostereoskope Multi User Fenster 3D Technik betrifft eine Multi
View 3D Darstellungs- und Codier-Einrichtung, bei der 3D Fenster
in einem 2D Display geöffnet werden können, während
die Umgebung weiter im üblichen 2D Betrieb arbeitet, ohne
an Auflösung zu verlieren. Natürlich kann auch
die gesamte Bildfläche im 3D Modus betrieben werden, wenn
gewünscht. Erreicht wird dies durch klein strukturierte
Linsenrasterscheiben, die Pitch-Abstände in der Größenordnung
der gewünschten 2D/3D Pixelgröße haben,
die z. T. direkt auf die Subpixel-Oberfläche fokussieren
mit evtl. zusätzlichen kleinen Prismenraster oder Barriere-Masken.
Um bei einer Multi View 3D Darstellung die Auflösung der
einzelnen Perspektiven, kurz Views genannt, um den Faktor 3 zu erhöhen,
wird eine sog. wahrnehmungsorientierte Subpixel HR Codierung verwendet,
die jedes Subpixel für eine erhöhte Helligkeitsauflösung
nutzt und die korrekten Farb-Komponenten auf die Umgebung eines
jeden Pixels verteilt. Durch die Fokussierung verschiedener Zylinderlinsen
direkt auf die Pixeloberfläche wird erreicht, dass die
optischen Übergangsbereiche von einer Perspektive zur nächsten
möglichst klein gehalten werden können – im
Vergleich zu den Winkelbereichen vor dem Display, in denen genau
eine Perspektive klar sichtbar ist. Bei Verwendung eines Basisdisplays
mit einer QWUXGA Auflösung (3840×2400 Pixel) wird
durch eine vertikal-horizontale Konvertierung der Auflösung
erreicht, dass mit einer vollen HDTV-Auflösung von 1920×1200
insgesamt 12 separate Perspektiven (Views) dargestellt werden können.
Bei Einsatz einer neuen Technologie, wie beispielsweise einer OLED
Technologie, bei der 5 μm schmale Subpixel realisiert werden
können, ist es möglich, über 30 Perspektiven
bei einer HDTV Auflösung für jede Perspektive zu
erzielen. Dies führt zu einer neuen Qualität der
Tiefendarstellung in einem Bild: zu einer stressfreien 3D TV Darstellung.
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Stand der Technik
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Multi
View 3D Darstellungen sind bekannt [1], [2], [3], [5], [6], und
entwickelte Systeme werden seit einigen Jahren gebaut.
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Was
jedoch noch unbefriedigend ist, sind klare Tiefenpositionswahrnehmungen
vor und hinter der Display-Ebene. Dies liegt an zu geringer Auflösung
der einzelnen Views und an zu schlechter Separierung der einzelnen
Views. Auch 2D Displays, die in einen 3D Modus umgeschaltet werden,
sind in unterschiedlichen Versionen bekannt [10], und beispielsweise
von PHILIPS und SeaReal auf Konferenzen und Messen vorgeführt
worden. Eine aufwendige Version besteht darin, dass vor die Linsenrasterscheibe
ein den Brechungsindex schaltbares Flüssigkristall eingebaut
wurde [PHILIPS].
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Auch
autostereoskope Darstellungen, die nur mit zwei Perspektiven, mit
der rechten und der linken arbeiten, sind aus zahlreichen Publikationen
[4], [7], [9], [10] bekannt. Stereoskope Film- und Projektionsverfahren
sind seit Jahren im Einsatz. Meist wird polarisiertes Licht (horizontal/vertikal,
bzw. rechts/links zirkular) benutzt, um das rechte und linke Bild
zu trennen. Mit dem Fortschritt der LCD-Technik wurde es möglich,
die Lichtdurchlässigkeit von Kristallen elektronisch zu
steuern. Dies machte die Entwicklung der Shutter-Technik möglich,
bei der synchron mit der Halbbildfrequenz abwechselnd das rechte
und das linke Brillenglas lichtundurchlässig wird und synchron
dazu rechte und linke Bilder sequentiell auf dem Bildschirm erscheinen.
Dieses Verfahren nutzen auch autostereoskope Shutter-Monitore [10].
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Seit
einigen Jahren sind bereits autostereoskope TFT-Displays im Einsatz
[1], [2], [8], [9], [10], die zwei Ansichten, das rechte und linke
Bild, auf dem Display horizontal gemultiplext darstellen und die
räumlich separierten Ausstrahlrichtungen durch Barrieremasken
oder Zylinderlinsen-Rasterscheiben erzeugen. Darüber hinaus
wurden derartige Monitore auch positionsadaptiv aufgebaut unter
Verwendung von Headtrackern [4], [7], [9], [9], [10], [11], [12],
[13].
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Applikationen
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In
vielen Anwendungsgebieten liegen heute bereits 3-dimenisionale Daten
vor, können in Standard 3D Graphik-Karten in Echtzeit erzeugt
werden oder werden in Stereo-Videokameras aufgenommen. In der Medizintechnik
ist es die Computertomographie oder Stereo-Endoskopie, in der Architektur
Gebäude- und Landschaftsanimationen, in der Computergraphik
sind es Virtuelle Reality Inszenierungen, im Home-Computer Bereich
sind es beispielsweise 3D-Games.
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Problemstellung:
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Der
Wunsch, auf Serienmonitoren 3-dimensionale Fenster definieren und
einstellen zu können, ist bei allen 3D Designern vorhanden.
Die bisherigen Ansätze verschlechtern die 2D Darstellung
zu stark und sind nicht preisgünstig in Serien-Displays
einsetzbar. Deshalb wird nach einer flexiblen Lösung gesucht,
bei der eine installierbare Software das Einschalten von 3D Fenstern
ermöglicht, wenn ein hierfür präparierter
Monitor vorhanden ist oder als Zweitmonitor betrieben werden kann.
Dabei sollen auch Multi-View Darstellungen möglich sein,
die keine feste Position des Betrachters erfordern und auch mehreren
Betrachtern gleichzeitig einen 3D Sicht-Gewinn bringen.
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Prinzip der Erfindung:
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Um
eine Standard 2D Darstellung zu ermöglichen, und dennoch
gleichzeitig mehrere Perspektiven auf Wunsch separieren zu können,
werden vertikale, – bzw. von der vertikalen Richtung etwas
schräg abweichende Zylinderlinsen (2.6), (5.2)
sowie horizontale Zylinderlinsen (2.5), (5.1),
mit einer möglichst großen Apertur so eingestellt,
dass sie genau auf die Oberfläche der Pixel fokussieren
und damit ganz bestimmte Subpixelreihen aus bestimmten Blickrichtungen
treffen. Dabei erscheinen die Farbreihenfolgen der sonst nebeneinander liegenden
Subpixel in vertikaler bzw. in leicht schräger Richtung
abwechselnd aufeinander. Jedoch darf dabei nicht die Auflösung
in vertikaler Richtung reduziert werden. Dies wird erzielt durch
die aus [2] und [3] bereits bekannte wahrnehmungsoptimierte Helligkeits-Farb-Subpixel-Codierung.
(HRC genannt). Um die Übergangsbereiche von einer Perspektive
auf die benachbarte klein zu halten, bzw. um die Perspektiven klar
zu separieren, d. h. nicht zu vermischen, werden zusätzlich
Rasterscheiben (1.5) mit horizontalen Zylinderlinsen eingesetzt – mit
einer Zylinderlinse für jede Pixelreihe. Diese kann ggf.
ersetzt werden durch eine Barrieremaske (6.4) – direkt
auf der Pixeloberfläche. Um Farbmoirés zu vermeiden,
wird die sichtbare Position der Subpixel zeilenweise unterschiedlich
nach rechts, gleich bleibend, bzw. nach links um eine Subpixelposition
optisch geshiftet (versetzt) durch Prismenraster (4.4),
(4.5), (4.6). Bei etwas schräg liegenden
vorderen Zylinderlinsen übernimmt diese abwechselden übereinanderliegenden
Farbreihenfolgen die Schräge der Zylinderlinse, vgl. 5.
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Bei
einem sehr hochauflösenden Basisdisplay (z. B. 3840×2400)
kann man ein 2D/3D Pixel in einem annähernd quadratischen
Bereich von 4 Pixeln, d. h. von 12 Subpixeln zusammenfassen und
so codieren, dass die 4 Pixel die gleiche Information eines 2D Pixels
erhalten oder in 12 Blickrichtungen mit 12 Perspektiven unterteilt
werden. Wie 5 und 6 zeigen,
kann eine vertikal-horizontale Konversion der Auflösung
derart erreicht werden, dass beispielsweise die ungeraden Perspektiven
in ungerade Zeilen kopiert werden und gerade in gerade. Die folgerichtige
Separation wird dann erreicht mittels der Schrägstellung
der vorderen Zylinderlinsen (1.6) und über die
zusätzliche Barriere-Maske (6.4) bzw. hintere
Rasterscheibe (5.1).
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Detaillierte Beschreibung unterschiedlicher
Ausführungsformen
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2
View Fenster Technik: Die Autostereoskope Muli-User 2D/3D Fenster
Technologie wird im folgenden anhand von 2, 3, 4, 12 und einer 32
View Version mit Hilfe von 7 Zeichnungen (1 bis 7)
näher beschrieben. 1 zeigt
eine Display-Anordnung mit den Strahlengängen zu den Augenpositionen
(1.8, 1.9) bei zwei Perspektiven. Bildteil A ist
ein waagerechter Schnitt – jeweils durch die Pixelzeile
i, i + 1 und i + 2, während B einen Schnitt mit dem Strahlengang
in senkrechter Ebene darstellt. Zum Basis-TFT-Display gehören:
Hintergrundbeleuchtung (1.1), Aktivmatrix zur Ansteuerung
der Farbsubpixel, hinterer und, dazu senkrechter, vorderer Polarisationsfilter
(1.3) und die Flüssigkristallschicht der analog
angesteuerten Subpixel (1.4). Davor sind μm-genau
angebracht: die hintere Linsenrasterscheibe (1.5) mit horizontalen
Zylinderlinsen und die vordere Linsenrasterscheibe (1.6)
mit vertikalen Zylinderlinsen. Die horizontalen Zylinderlinsen haben
einen Pitch, d. h. eine Distanz vom Beginn einer Zylinderlinse bis
zum Beginn der nächsten, die einer Pixelhöhe entspricht, während
die vorderen senkrechten Zylinderlinsen einen Pitch aufweisen, der
der Breite zweier Subpixel entspricht. Beide Zylinderlinsen (1.11, 1.13)
fokussieren auf die Oberfläche der Pixel. Auf der Rückseite
der vorderen Linsenrasterscheibe (1.6) sind Prismenraster
angebracht, deren Höhe etwa einem Pixel entspricht und deren
Breite etwa über zwei Subpixel reicht, also die Breite
und Position einer vertikalen Zylinderlinse aufweisen. In benachbarten
Pixelzeilen i, i + 1 und i + 2 treten drei unterschiedliche Prismenstrukturen
auf: in Zeile i befinden sich nach links geöffnete Prismen
(1.12), die einen optischen Linksshift um ein Subpixel
bewirken. In Zeile i + 1 sind keine oder gleichmäßig
tiefe rechteckige Aussparungen vorhanden und in Zeile i + 2 treten
die nach rechts geöffneten Prismen, die einen Rechtsshift
um ein Subpixel bewirken. Dimensionierungsbeispiele für
Prismenschrägen und -tiefen, Dicken von Linsenrasterscheiben
und Radien der Linsen werden für verschiedene Ausführungsformen
später in Tabellen angegeben.
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Die
Strahlengänge (1.10) vom linken Auge (1.8)
bzw. vom rechtem Auge (1.9) zeigen, dass sie auf die Mitte
jeweils benachbarter Subpixel führen, die dann mit HR codiererten
linken bzw. rechten Bildern angesteuert werden für eine
3D Darstellung im gekennzeichneten Fenster. Da die vertikalen Linsen
schmaler sind als ein Pixel, wird auch eine 2D Sicht kaum verändert.
Durch eine genaue Fokussierung der Zylinderlinsen auf die Pixel-Oberfläche
wird erreicht, dass eine kleine Bewegungsfreiheit des Betrachters
innerhalb des Fensters (1.16) möglich ist – bei
korrekter 3D Sicht. Neben der zentralen Position gibt es auch noch
eine rechte und linke Seitenposition mit geringer Bewegungsfreiheit
für korrekte 3D Wahrnehmung.
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4
View Fenster Technik, vgl. 2: Das gleiche
Prinzip, wie es für die 2 View Darstellung erläutert
wurde, kann auf eine 4 View Darstellung übertragen werden:
Statt 2 Subpixel sind 4 Subpixel unter einer vertikalen Zylinderlinse
(2.11) angeordnet. Die Prismenraster (2.12) reichen
auch über 4 Subpixel.
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Wie 2 zeigt,
sind jetzt 3 zentrale optimale Betrachterzonen mit Bewegungsfreiräumen
(2.14) vorhanden: die mittlere optimale Position sowie
die linke optimale Kopfposition (2.8) und die rechte optimale
Kopfposition (2.9). Die Übergangspositionen, in
denen sich zwei Views vermischen und gewisse Unschärfen
an Kanten entstehen, die außerhalb der Display-Ebene dargestellt
werden, sind dabei sehr klein und tolerierbar, so dass auch Bewegungsfreiräume
im Abstand zum Display entstehen. Neben dem gekennzeichneten zentralen Öffnungswinkel
(Apertur) treten dann auch noch zwei seitliche gültige
Bereiche auf. Die Übergänge vom zentralen Apertur-Bereich
zu den seitlichen Bereichen sollten für 3D Wahrnehmung
gemieden werden, da dort Tiefenpositionen verfälscht werden.
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Naturgemäß verringert
sich die horizontale Auflösung per View mit deren Anzahl.
Bei Anwendung der wahrnehmungsorientierten HR Codierung kann die
Auflösung per View in der 3D Darstellung erhalten bleiben (vgl. 3),
während sie bei 4 Views auf ¾ zurück
geht. Beispielsweise erreicht man mit einem WUXGA Basisdisplay mit
1920×1200 Pixel eine 3D Auflösung von 4×1440×1200
(Anzahl Views, horizontale Pixel, vertikale Pixel).
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3
View Fenstertechnik, vgl. 3: Eine
natürliche 2D/3D Technik erzielt man auf der Basis von
TFT Displays mit 3 Views, da dabei beide Zylinderlinsen die Breite
eines Pixels haben und Pixelgrößen damit erhalten
bleiben. Auch die regelmäßige sichtbare Farbpixelanordnung,
(vgl. 3B) zeigt, dass sowohl in horizontaler
als auch in vertikaler Richtung die Reihenfolgen R, G, B (Rot, Grün,
Blau) auftreten.
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Die
genaue Anordnung der Rasterscheiben vor dem Display ist in 4 dargestellt
mittels der horizontalen Schnitte durch 3 benachbarte Pixelreihen:
Zeile i im Schnitt C–D, Zeile 1 + 1 im Schnitt E–F
und Zeile i + 2 im Schnitt G–H. Weiterhin verdeutlicht
der senkrechte Schnitt I–J die vertikale Zuordnung der
Prismenpositionen. Weiter hinten wird auch hierfür in einer
Tabelle ein Dimensionierungsbeispiel angegeben.
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Als
3D taugliche Betrachterpositionen kommen auch zentrale nähere
Abstände vom Display in Frage, bei denen die Augen die
Views 1 und 3 sehen, oder entferntere, in denen die Augen die Views
1 und 2 bzw. 2 und 3 sehen. Daneben sind auch die beiden Seitenbereiche
nutzbar.
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12
View Fenster Technik, vgl. 5. Die Vielzahl
von 12 Views bewirkt eine deutliche Auflösungsreduktion.
Um dennoch eine hohe Auflösung per View zu erzielen bietet
es sich an, ein Basisdisplay mit einer QWUXGA-Auflösung
zu verwenden (3840×2400 Pixel). Um auch quadratische 3D
Pixel zu erhalten, wird eine Auflösungskonversion von der
vertikalen Richtung in die horizontale Richtung durchgeführt.
Die Reduktion der Auflösung in vertikaler Richtung von
2400 auf 1200 bewirkt, dass horizontal 2×3480 Pixel oder
12×1920 Subpixel verfügbar sind. Beim Einsatz
der HR Codierung erzielt man somit 12 Views mit je einer Auflösung
von 1920×1200 Pixel. Das führt zu einer vollen
3D HDTV Qualitat. Für Echtzeit-Darstellungen und Übertragungen ist
hierfür noch Spezial-Hardware erforderlich, was aber heute
durchaus machbar ist.
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Für
die vertikal/horizontale Konversion bietet es sich an, anstelle
von Prismenrastern eine leichte Schrägstellung der vorderen
Linsen im Verhältnis 1:6 (h:v) vorzunehmen. Ein 2D/3D Pixel
bekommt dann die Form einer Raute (5.3). Für die
Verteilung der Views können auf dem Basis-Display die ungeraden
Views (1, 3, 5, 7, 9, 11) in die ungeraden Zeilen (1, 3, 5, ...,
2399) geschrieben werden und die geraden Views (2, 4, 6, 8, 10,
12) in die geraden Zeilen (2, 4, 6, ..., 2400). Zwischen den einzelnen
Subpixel auf dem Display ist ein trennender schwarzer Zwischenraum
vorhanden. Durch die Fokussierung der beiden Zylinderlinsen auf
einen Punkt auf der Pixeloberfläche kann dieser Zwischenraum
genutzt werden für vertikal/horizontale Konversion. Aus
den ungeraden Blickrichtungen (5.11) sind dann nur die
Subpixel der ungerade Zeilen (1, 3, 5, 2399) sichtbar und auf den
dazwischen liegenden geraden Blickrichtungen (2, 4, 6, ..., 12)
sind dann nur die Subpixel der geraden Zeilen (2, 4, 6, ..., 2400)
sichtbar.
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Die
12 Subpixel auf den aneinander grenzenden 2D/3D Pixeln, von denen
es 1920×1200 gibt, werden dann HR codiert per Software
positonsgerecht verkämmt mit den Pixeln der 12 Views, wobei
die Schrägstellung der vorderen Linsen entsprechend kompensiert
wird.
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Eine
vergleichbare 12 View Qualität erzielt man, wenn man anstatt
der hinteren Linsenrasterscheibe mit den horizontalen Zylinderlinsen
zeilenweise versetzte Barrierenstreifen der Maske (6.4)
direkt auf der Pixeloberfläche verwendet, die in der gleichen
Schrägrichtung 1:6 orientiert sind, vgl. 6.
Es wird damit jeweils der Teil eines Subpixels verdeckt, der aus
den gerade bzw. ungeraden Richtungen nicht sichtbar sein soll. Allerdings
muss man dabei in Kauf nehmen, dass etwas Helligkeit durch die Teilverdeckung
verloren geht.
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Die
in der Vergrößerung der Subpixel gezeigten schwarzen
Zwischenräume sind für das menschliche Auge nicht
sichtbar, wenn der richtige Betrachtungsabstand eingehalten wird.
In erster Näherung kann man die Auflösungsgrenze
der Augen mit 0,02°×0,02° angeben. Kleinere
Strukturen sind nicht mehr erkennbar. Das ist etwa ein Verhältnis
von 1:3000 bezogen auf Pixelgröße zu Betrachtungsabstand.
Bei einem 24 inch Monitor mit 1920 horizontalen Pixeln führt
das auf einen minimalen Betrachtungsabstand von etwa 80 cm.
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32
View Fenster Technik, vgl. 7: Möchte
man auf gute Bildauflösung nicht verzichten, so ist für eine
32 View Fenster Technik die TFT Technologie überfordert.
Nutzt man aber die Möglichkeiten, die eine neue OLED Technologie
bieten, so kann man von vornherein neue Wege in der Gestaltung von
Pixeln gehen und solche Strukturen wählen, wie sie für
eine 3D Darstellung ideal sind. Wie in Teststrukturen gezeigt wurde, kann
die Pixelbreite bis auf 5 μm herunter realisiert werden.
Auch Schaltgeschwindigkeiten im μs-Bereich sind erzielbar.
Dies führt auf eine realistische 3D Pixelgröße
von 0,16 mm×0,16 mm In 7 ist ein
solcher Entwurf für ein 2D/3D Pixel (7.1) für
32 Views gezeigt, wie er sich für eine stressfreie 3D Darstellung
eignet. Um eine wahrnehmungsnahe Bildqualität zu erzielen,
wird neben den Farben Rot (R, 7.2), Grün (G, 7.4)
und Blau (B, 7.5) auch Weiß (W, 7.3)
benutzt, was auch zu einer besseren Lichtausbeute beiträgt.
Für jede Perspektive (7.6) steht beispielsweise
ein 5 μm schmales und 160 μm hohes Pixel mit der
Farbreihenfolge R, W, G, W, B, W zur Verfügung. Das Bild
B zeigt im waagerechten Schnitt, wie der Strahlengang aus Blickrichtung
5 (7.9) auf die Subpixelspalte 5 (7.10) fokussiert
wird – über die vertikale Zylinderlinse (7.8).
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Einige
100 View Testbilder mit dieser Subpixelgröße und
einer Auflösung von 1600×1200, bei denen anstatt
des OLED Displays ein Film benutzt wurde, ist auf Ausstellungen
und Messen gezeigt worden.
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Dimensionierungsbeispiele
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In
den folgenden beiden Tabellen (Tab. 1) und (Tab. 2) werden Dimensionierungsbeispiele
angegeben, die die wichtigsten Größen zum Aufbau
der 3D Fenstertechnik enthalten, wie Dicke der Linsenrasterscheiben, Linsen-Pitch
und Radius, Prismen-Pitch und Tiefe, Pixel- und Bildschirm-Größe,
Betrachter-Winkel und optimaler Betrachterabstand.
| # | Bezeichnung/Parameter | 1 | 2 | Bern |
| 1 | Name | 12
View TV | 3
View TV | |
| 2 | Bildschirm-Diagonale | 22'' | 40'' | |
| 3 | Bidschirm-Größe
(B×H in mm) | 474×296 | 885×494 | |
| 4 | Auflösung
Basis TFT Display (B×H) | 3840×2400 | 1366×768 | |
| 5 | Auflösung
2/3D Display (V×B×H) | 12×1920×1200 | 3×1369×768 | HRC |
| 6 | Pixelgröße
2/3D (h×v in mm) | 0,2468×0,2468 | 0,647×0,647 | |
| 7 | Betrachter-Winkel
(horiz. Apertur) | 28° | 14° | Zykl. |
| 8 | Optimaler
Betrachtungsabstand [mm] | 1000 | 1200 | |
| 9 | Linsenraster-Pitch
(verti, hor. LRS) | 0,2468;
0,1234 | 0,647;
0,647 | |
| 10 | LSR
Dicke (v, h Linsenraster) [mm] | 0,49;
0,26 | 2,78
; 1,38 | |
| 11 | Linsen-Radius
(v, h Zyl. Linsen) | 0,25;
0,095 | 1,39
; 0,50 | |
| 12 | Shift-Prismenhöhe | - | 0,32 | |
| 13 | Linsen-Schräge | 1:6 | 0 | |
| 14 | Zeichnungsblatt | Fig.
5, (bzw. Fig. 6) | Fig.
4 | |
Tab.
1: Dimensionierung zum Aufbau einer 3D Fenstertechnik auf verfügbare
TFT Basisdisplays für ein 12 View TV mit höchster
HDTV Qualität und ein 3 View TV mit 16:9 HQ.
| # | Bezeichnung/Parameter | 3 | 4 | Bern |
| 1 | Name | 3
View Monitor | 4
View Laptop | |
| 2 | Bildschirm-Diagonale | 24'' | 17'' | |
| 3 | Bidschirm-Größe
(B×H in mm) | 517×323 | 366×228 | |
| 4 | Auflösung
Basis TFT Display (B×H) | 1920×1200 | 1920×1200 | |
| 5 | Auflösung
2/3D Display (V×B×H) | 3×1920×1200 | 4×1440×1200 | HRC |
| 6 | Pixelgröße
2/3D (h×v in mm) | 0,258×0,258 | 0,254×0,191 | |
| 7 | Betrachter-Winkel
(horiz. Apertur) | 23° | 28° | Zykl. |
| 8 | Optimaler
Betrachtungsabstand [mm] | 700 | 700 | |
| 9 | Linsenraster-Pitch
(verti,, hor. LRS) | 0,269;
0,269 | 0,254;
0,191 | |
| 10 | LSR
Dicke (v, h Linsenraster) [mm] | 0,432;
0,575 | 0,353;
0,407 | |
| 11 | Linsen-Radius
(v, h Zyl. Linsen) | 0,335;
0,258 | 0,253;
0,147 | |
| 12 | Shift-Prismenhöhe | 0,135 | 0,127 | |
| 13 | Linsen-Schräge | 0 | 0 | |
| 14 | Zeichnungsblatt | Fig.
4, | Fig.
2 | |
Tab.
2: Dimensionierung zum Aufbau einer 3D Fenstertechnik auf verfügbare
24'' TFT Monitore mit WUXGA-Auflösung für einen
3 View 3D-Monitor und ein 4 View 3D Laptop.
- [1] S. Hentschke: Autostereoskope Multi-View
Subpixel Render-Methode für Echtzeit-3D. Anm. Nr. 10 2005 036
744.5, (2005), bzw. PCT/DE
2006/001365 .
- [2] S. Hentschke: Autostereoskopisches Wiedergabesystem für
3D Displays (PARSC II), Anm. Nr. WO2004/081
863 , PCT (2004).
- [3] S. Hentschke: Positionsadaptiver, autostereoskoper hochauflösender
Subpixel-Coder (PARSC I), Anm. Nr. DE
103 11 389.4 (2003).
- [4] S. Hentschke: Position-adaptive autostereoscopic monitor
(PAM) vom 23.10.2001, US
6, 307,585 B1 .
- [5] S. Hentschke: 3D-Display including cylindrical lenses and
binary ED Micro fields, vom 03.04.2001, US 6,212.007 B1 .
- [6] 4 Division Patent: Wellenlängenselektives Filter
Array für Multi User 3D, Patentanmeldung DE 100 03 326.1 , (1999).
- [7] Großman: Patentanmeldung DE 19827590 A1 vom 23.12.1999.
- [8] Van Berkel: Image Preparation for 3D-LCD, Philips
Research Laborstories, UK, SPIE Vol. 3639 (1999), S. 84–91.
- [9] Schwerdtner. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung
von Informationen, Offenlegungsschrift DE 198 22 342 A1 , (1998).
- [10] S. Hentschke: Observer-adaptive autostereoscopic shutter
Monitor, US 5,771,121
B1 .
- [11] Jong-man Kim: Liquid crystal display device where in each
scanning electrode includes three gate line corresponding separate
Pixels for displaying three dimensional image, Samsung Electronics
Co., Ltd., Korea, Patent Nr. 5.850.69 (1998).
- [12] Andiel, Hentschke u. a.: Eye-Tracking for Autostereoscopic
Displays using Web Cams; SPIE, Bd. 4660 (2002), S. 200–206.
- [13] Andiel, Hentschke: Position and Velocity Degending
Subpixel Correction for Spatial-Multiplexed Autostereoscopic Displays;
veröffentlicht in SPIE, Bd. 5006, (2003).
- [14] S. Hentschke: Stereoskoper Bildschirm. Patentanmeldung
P 41 14 023.0 (1991).
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Bildunterschriften und Zeichnungserklärungen
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1:
Display-Anordnung mit Strahlengang zur Betrachterposition; 3D Fenster-Technik
mit zwei Perspektiven. A) Schnitt in waagerechten Ebene – durch
Zeile i, i + 1 und i + 2; B) Schnitt in senkrechter Ebene.
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- 1.1
- Hintergrundbeleuchtung
- 1.2
- Ansteuerung
Aktivmatrix
- 1.3
- Hinterer
bzw. vorderer Polarisator
- 1.4
- Flüssigkristall
und Farbfilter
- 1.5
- Hintere
Linsenrasterscheibe mit horizontalen Zylinderlinsen
- 1.6
- Vordere
Linsenrasterscheibe mit senkrechten bzw. schrägen Zylinderlinsen
- 1.7
- R,
G, B Subpixel
- 1.8
- Linkes
Auge
- 1.9
- Rechtes
Auge
- 1.10
- Waagerechter
Strahlengang in horizontaler Richtung vom linken bzw. rechten Auge
auf die Subpixel-Oberfläche
- 1.11
- Vordere
vertikale Zylinderlinsen
- 1.12
- Prismenraster
- 1.13
- Hintere
horizontale Zylinderlinsen
Strahlengang zur Displayoberfläche
in senkrechter Ebene
- 1.15
- Zentraler
Bewegungsfreiraum der Betrachter-Augen für optimale 3D
Sicht
- 1.16
- Zentrales
3D Sichtfenster
- 1.17
- Rechtes
seitliches 3D Sichtfenste
- 1.18
- Linkes
seitliches 3D Sichtfenster
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2:
Display-Anordnung mit Strahlengang zur Betrachterposition; 3D Fenster-Technik
mit vier Perspektiven. A) Schnitt in waagerechter Ebene mit Augenpositionen;
B) Schnitt in senkrechter Ebene.
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- 2.1
- Hintergrundbeleuchtung
- 2.2
- Ansteuerung
Aktivmatrix
- 2.3
- Hinterer
bzw. vorderer Polarisator
- 2.4
- Flüssigkristall
und Farbfilter
- 2.5
- Hintere
Linsenrasterscheibe mit horizontalen Zylinderlinsen
- 2.6
- Vordere
Linsenrasterscheibe mit senkrechten bzw. schrägen Zylinderlinsen
- 2.7
- Schutzfolie
- 2.8
- Linke
optimale Kopfposition
- 2.9
- Rechte
optimale Kopfposition
- 2.10
- Strahlengang
von der rechten Sichtposition auf die Oberfläche der Subpixel
- 2.11
- Vordere
vertikale Zylinderlinsen
- 2.12
- Prismenraster
- 2.13
- Hintere
horizontale Zylinderlinsen
- 2.14
- Waagerechter
Bewegungsfreiraum der Betrachteraugen für korrekte 3D Sicht
- 2.15
- Vertikaler
Bewegungsfreiraum
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3:
Sichtbare Subpixelanordnung vor den Zylinderlinsen und Prismenraster
aus gekennzeichneter „senkrechter" Blickrichtung. A) Waagerechter
Schnitt durch Display in Pixeizeile i. B) Anordnung der durch Zylinderlinsen
vergrößerten Subpixel.
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- 3.1
- Hintergrundbeleuchtung
- 3.2
- Ansteuerung
Aktivmatrix
- 3.3
- Hinterer
bzw. vorderer Polarisator
- 3.4
- Flüssigkristall
und Farbfilter
- 3.5
- Hintere
Linsenrasterscheibe mit horizontalen Zylinderlinsen
- 3.6
- Vordere
Linsenrasterscheibe mit senkrechten Zylinderlinsen
- 3.7
- Blickrichtung
auf das Display mit Rasterscheiben
- 3.9
- Sichtbare
Pixeizeile i
- 3.8
- Sichtbare
Pixeizeile i + 1
- 3.10
- Sichtbare
Pixeizeile i + 2
-
4:
Anordnung der Linsenrasterscheiben vor den RGB Subpixeln – für
3 Views. Die Rasterlinsen haben die Breite eines Pixels, so dass
bei einer 2D Standardansteuerung die gewohnte Bildqualität
nahezu erhalten bleibt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die
einzelnen Layer aufgeteilt und in senkrechten Schnitten dargestellt.
-
- 4.1
- RGB
Pixel auf TFT Bildschirm
- 4.2
- Horizontale
Linsenrasterscheibe (LRS)
- 4.3
- Vertikale
Linsenrasterscheibe
- 4.4
- Prismenraster
für Rechtsshift
- 4.5
- Shiftfreies
Aussparungsraster
- 4.6
- Prismenraster
für Linksshift
- 4.a
- Vorderansicht
der Display-Teilfläche
- 4.b
- Schnitt
durch senkrechte Ebene I–J
- 4.c
- Schnitt
durch waagerechte Ebene C–D
- 4.d
- Schnitt
durch waagerechte Ebene C–D in Pixelzeile i
- 4.e
- Schnitt
durch waagerechte Ebene E–F in Pixelzeile i + 1
- 4.f
- Schnitt
durch waagerechte Ebene G–H in Pixelzeile i + 2
-
5:
2D/3D Pixel (3) für eine 12 View Darstellung in einer full
HDTV Auflösung von 1920×1200 Pixel per View – mit
einem QWUXGA TFT Display als Basis, einer 1:6 schrägen
Linsenrasterscheibe (1), einer horizontalen Linsenrasterscheibe
(2) und mit HR-Subpixel-Codierung. 5.1
-
- 5.1
- Hintere
Linsenrasterscheibe mit horizontalen Zylinderlinsen.
- 5.2
- Vordere
Linsenrasterscheibe mit aus der vertikalen Richtung schwach geneigten,
1:6 schrägen Zylinderlinsen.
- 5.3
- 2/3D
Pixel mit bis zu 12 Views
- 5.4
- TFT
Basispixel (RGB)
- 5.5
- Zylinderlinsen-Brennlinie
für View Nr. 1 am linken Rand des 2/3D Pixels
- 5.6
- Zylinderlinsen-Brennlinie
für View Nr. 12 am rechten Rand des 2/3D Pixels
- 5.7
- Dicke
der vorderen Linsenrasterscheibe DvL mit
Brennlinie auf RGP Pixel-Oberfläche
- 5.8
- Dicke
der hinteren Linsenrasterscheibe DhL mit
Brennlinie auf RGP Pixel-Oberfläche
- 5.9
- Radius
der vorderen Zylinderlinse RvL
- 5.10
- Radius
der hinterren Zylinderlinie RnL
- 5.11
- Blickrichtungen
-
6:
2D/3D Pixel für eine 12 View Darstellung in einer full
HDTV Auflösung von 1920×1200 Pixel per View – mit
einem QWUXGA TFT Display als Basis, einer 1:6 schrägen
Linsenrasterscheibe und einer v/h Konvertierungs-Barrieren-Maske
bei Subpixel-HR-Codierung.
-
- 6.1
- 2/3D
Pixel mit bis zu 12 Views über eine 1:6 schräge
Zylinderlinse und über zwei Basispixel-Reihen.
- 6.2
- Brennlinie
auf TFT Pixel-Oberfläche für View Nr. 1 am linken
Rand des 2/3D Pixels
- 6.3
- Brennlinie
auf TFT Pixel-Oberfläche für View Nr. 12 am rechten
Rand des 2/3D Pixels
- 6.4
- Barrieren-Masken-Struktur
für vertikal-horizontale Konvertierung
- 6.5
- Barrierenmaske
im waagerechten Schnitt
- 6.6
- Linsenrasterscheibe
1:6 mit Brennlinien auf Pixel-Oberfläche
-
7:
2D/3D Pixel für 32 Views mit 6×32 (OLED-)Subpixeln
in den Farben Rot, Weiß, Grün und Blau mit 4×32
separaten Matrix-Ansteuerungen. A) Vorderansicht eines 3D OLED Pixels.
B) Waagerechter Schnitt durch Pixel mit Zylinderlinse.
-
- 7.1
- 3D(OLED-)Pixel
mit 32 Views
- 7.2
- Rote
Subpixel-Reihe
- 7.3
- Weiße
Subpixel-Reihe
- 7.4
- Grüne
Subpixel-Reihe
- 7.5
- Blaue
Subpixel-Reihe
- 7.6
- Nummern
der Views 1–32
- 7.7
- Schnitt
durch einen emittierenden Subpixel
- 7.8
- Vertikale
Zylinderlinse
- 7.9
- Blickrichtung
5
- 7.10
- Fokus
für Blickrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2006/001365 [0025]
- - WO 2004/081863 [0025]
- - DE 10311389 [0025]
- - US 6307585 B1 [0025]
- - US 6212007 B1 [0025]
- - DE 10003326 [0025]
- - DE 19827590 A1 [0025]
- - DE 19822342 A1 [0025]
- - US 5771121 B1 [0025]
- - KR 585069 [0025]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Van Berkel:
Image Preparation for 3D-LCD, Philips Research Laborstories, UK,
SPIE Vol. 3639 (1999), S. 84–91 [0025]
- - Andiel, Hentschke u. a.: Eye-Tracking for Autostereoscopic
Displays using Web Cams; SPIE, Bd. 4660 (2002), S. 200–206 [0025]
- - Andiel, Hentschke: Position and Velocity Degending Subpixel
Correction for Spatial-Multiplexed Autostereoscopic Displays; veröffentlicht
in SPIE, Bd. 5006, (2003) [0025]