DE20022456U1 - Anordnung zur Darstellung von dreidimensional wahrnehmbaren Bildinhalten - Google Patents
Anordnung zur Darstellung von dreidimensional wahrnehmbaren BildinhaltenInfo
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Description
u.Z.: GM DrehDisp0601 Jena, 27. Juni 2001
4D-Vision GmbH
Löbstedter Straße
07749 Jena
* * * Anordnung zur Darstellung von dreidimensional wahrnehmbaren Bildinhalten
4D-Vision GmbH ·· ···· · ·· ·· ·· ··· Jena, den 27. Juni 2001 u.Z.: GM DrehDisp0601
Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur hilfsmittelfreien Darstellung von dreidimensional wahrnehmbaren Bildinhalten für mehrere Betrachter. Erfindungsgemäße sind Anordnungen derart ausgeprägt, daß sie um eine bestimmte Achse gedreht werden können wobei der räumliche Eindruck dennoch nicht verlorengeht.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Anordnungen zur räumlichen Darstellung bekannt. Beispielsweise bilden Lentikularschirme aus mehreren Ansichten zusammengesetzte Bilder derart in den Betrachtungsraum ab, daß aus verschiedenen Blickwinkeln unterschiedliche Ansichten wahrgenommen werden. Sehen beide Augen eines Betrachters verschiedene Ansichten, kann ein räumlicher Eindruck erzielt werden.
Ähnliche Verfahren auf Basis von Barriereschirmen lassen ebenfalls die Betrachtung verschiedener Bilder aus verschiedenen Betrachtungswinkeln zu.
Ähnliche Verfahren auf Basis von Barriereschirmen lassen ebenfalls die Betrachtung verschiedener Bilder aus verschiedenen Betrachtungswinkeln zu.
In der Patentschrift DE 100 03 326.1 wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches mittels eines Wellenlängenfilterarrays für die Bildelemente eines aus verschiedenen Ansichten zusammengesetzten Bildes in Abhängigkeit der Wellenlänge definierte Ausbreitungsrichtungen vorgibt. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß mehrere Betrachter ohne Hilfsmittel ein brillantes räumliches Bild sehen.
All den vorstehend genannten Verfahren und Anordnungen ist jedoch eigen, daß der bzw. die Betrachter die Bildfläche in etwa in einem bestimmten Winkel -bezogen auf die Verbindungslinie zwischen Betrachterkopf und Bildflächenmitte als Drehachse- anschauen müssen, da sonst die Zuordnung der Ansichten zu den Betrachteraugenpaaren für eine befriedigende räumliche Wahrnehmung nicht mehr notwendigerweise gegeben ist. Eine wünschenswerte Drehung der Bildfläche, etwa zur wahlweisen Darstellung von 3D-Bildern im Hoch- oder Querformat auf beispielsweise 4:3- oder 16:9-Bildflächen, ist im Stand der Technik für die obenstehend genannten Verfahren und Anordnungen nicht bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Weiterentwicklung des Verfahrens nach der Patentschrift DE 100 03 326.1, wobei eine Drehung der Bildfläche derart ermöglicht werden
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4D-Vision GmbH .· .!·· I ·· ·· ·· ··· Jena, den 27. Juni 2001 u.Z.: GM DrehDisp0601
soll, daß die hilfsmittelfreie räumliche Wahrnehmung des oder der Betrachter durch die Drehung der Bildfläche nicht zerstört wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach der Patentschrift DE 100 03 326.1 bestehend aus mindestens einer Recheneinheit, mindestens einem Bildgeber und mindestens einem Wellenlängenfilterarray, welches vor oder hinter dem Bildgeber angeordnet ist, wobei das Wellenlängenfilterarray und der Bildgeber in einer Baugruppe ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß ist nun die Baueinheit bestehend aus Bildgeber und Wellenlängenfilterarray derart ausgeprägt, daß sie an mindestens zwei verschiedenen bevorzugten Drehpositionen bezüglich Drehungen um die Mittelsenkrechte auf der Flächenmitte des Wellenlängenfilterarrays zur Darstellung von ohne Sehhilfen dreidimensional wahrnehmbaren Bildinhalten geeignet ist und die Recheneinheit ist dazu ausgelegt, die auf dem Bildgeber dargestellten Bildinhalte an die jeweilige Drehposition derart anzupassen, daß sie ohne Sehhilfe für mindestens einen Betrachter dreidimensional wahrnehmbar sind.
Weiterhin ist die Baueinheit bestehend aus Wellenlängenfilterarray und Bildgeber erfindungsgemäß derart drehbar gelagert, daß sie um die Mittelsenkrechte auf der Flächenmitte des Wellenlängenfilterarrays gedreht werden kann.
Weiterhin ist die Baueinheit bestehend aus Wellenlängenfilterarray und Bildgeber erfindungsgemäß derart drehbar gelagert, daß sie um die Mittelsenkrechte auf der Flächenmitte des Wellenlängenfilterarrays gedreht werden kann.
Selbstverständlich sind auch andere Drehachsen denkbar als die Mittelsenkrechte auf der FJächenmitte des Wellenlängenfilterarrays.
Die Fig. 7 illustriert schematisch, wie die Drehung besagter Baueinheit vor sich geht.
Mit einer Anordnung dieser Art kann die Bildfläche, die hier aus der Baueinheit bestehend aus Bildgeber und Wellenlängenfilterarray bewirkt wird, gedreht werden, ohne daß der räumliche Eindruck notwendigerweise verlorengeht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung existieren zwei bevorzugte Drehpositionen, wobei diese Drehpositionen um 90 DEG gegeneinander versetzt sind. Mit diesen Drehpositionen werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung das Hoch- und das Querformat der wahrnehmbaren Bildfläche eingestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Baueinheit bestehend aus Bildgeber und Wellenlängenfilterarray mit der Recheneinheit derart elektronisch, optisch oder
4D-Vision GmbH ·· ···· · ·· ·· ·· ··· Jena, den 27. Juni 2001
u.Z.:GMDrehPisp0601
mechanisch gekoppelt, daß die Recheneinheit zu jedem Zeitpunkt die genaue Drehposition der besagten Baugruppe abrufen kann. Auf diese Weise wird es ermöglicht, daß die Recheneinheit den Bildinhalt fortlaufend an die Drehposition anpaßt. Damit geht der räumliche Eindruck für den oder die Betrachter auch nach einer Drehung der Bildfläche (an eine andere bevorzugte Drehposition) nicht verloren.
Als Bildgeber kommen beispielsweise TFT-Displays, Plasma-Displays, LED-Displays oder OLED-Displays in Frage, wobei natürlich weitere Ausgestaltungsformen zur Anwendung kommen können.
Wie die Lehre der Schrift DE 100 03 326.1 offenbart, ist die Form der Filter des Wellenlängenfilterarrays bevorzugt vieleckig, besonders bevorzugt rechteckig.
Beispielhaft sind die Filter des Wellenlängenfilterarrays durchlässig für rotes, grünes oder blaues Licht oder opak für alle sichtbaren Wellenlängenbereiche.
Andere Ausgestaltungsvarianten der Filterarrays sehen Filter vor, die für alle sichtbaren Wellenlängenbereiche entweder komplett transparent oder komplett opak sind.
In einer besonderen Ausgestaltung wird die Baueinheit bestehend aus Bildgeber und Wellenlängenfilterarray zusammen mit der Recheneinheit in einem Gehäuse ausgebildet ist. Damit wird der Umgang des Nutzers stark erleichtert: Er schließt die Anordnung einfach an eine räumliche Datenquelle an -genauer gesagt verbindet er die Recheneinrichtung mit besagter Datenquelle- und kann die bereitgestellten räumlichen Daten je nach Wunsch beispielsweise im Hoch- oder Querformat ansehen, ohne daß zusätzlich zu der räumlichen Datenquelle noch die Recheneinheit als gesonderter Bestandteil installiert werden muß.
Die Erfindung bietet verschiedene Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. So wird es beispielsweise ermöglicht, auf ein- und derselben Anordnung zur hilfsmittelfreien räumlichen Darstellung für mehrere Betrachter räumliche Bilder in verschiedenen Formaten (hoch oder quer) zu betrachten. Dies war bislang nur bei recht aufwendigen oder für dynamische Bildgebung wenig geeigneten räumlichen Darstellungsverfahren, z.B. der Holographie oder der Integralphotographie, möglich.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigt
Es zeigt
4D-Vision GmbH ·· ·· Jena, den 27. Juni 2001
u.Z.:GMDrehDisp0601
Fig. 1 eine Möglichkeit der Bildkombination von 8 Ansichten nach dem Stand der Technik
(s. Patentschrift DE 100 03 326.1),
Fig. 2 eine Variante eines Wellenlängenfilterarrays nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 die Bildzuordnung nach Fig. 1, wenn der Bildgeber (respektive das Filterarray) um 90
Fig. 3 die Bildzuordnung nach Fig. 1, wenn der Bildgeber (respektive das Filterarray) um 90
DEG im Uhrzeigersinn gedreht worden sind,
Fig. 4 eine Ansicht des Filterarrays, wenn der Bildgeber (respektive das Filterarray) um 90
Fig. 4 eine Ansicht des Filterarrays, wenn der Bildgeber (respektive das Filterarray) um 90
DEG im Uhrzeigersinn gedreht worden sind, hierin sind X' und Y' die horizontale
bzw. vertikale Richtung nach der Drehung,
Fig. 5 eine erfindungsgemäß korrigierte Bildzuordnung für den Fall, daß der Bildgeber (respektive das Filterarray) um 90 DEG im Uhrzeigersinn gedreht worden sind, hierin sind ebenfalls X' und Y' die horizontale bzw. vertikale Richtung nach der Drehung,
Fig. 5 eine erfindungsgemäß korrigierte Bildzuordnung für den Fall, daß der Bildgeber (respektive das Filterarray) um 90 DEG im Uhrzeigersinn gedreht worden sind, hierin sind ebenfalls X' und Y' die horizontale bzw. vertikale Richtung nach der Drehung,
und
Fig. 6 eine weitere Ausführung des Filterarrays mit ausschließlich opaken und transparenten
Fig. 6 eine weitere Ausführung des Filterarrays mit ausschließlich opaken und transparenten
Filterelementen, wenn der Bildgeber (respektive das Filterarray) um 90 DEG im Uhrzeigersinn gedreht worden sind, hierin sind X' und Y' die horizontale bzw. vertikale Richtung nach der Drehung.
Die Fig. 1 zeigt eine vorteilhafte eine Möglichkeit der Bildkombination von 8 Ansichten nach dem Stand der Technik (s. Patentschrift DE 100 03 326.1). Die zahlen geben die Ansichten wieder, aus denen das jeweilige Bildelement aus den entsprechenden Positionen entnommen werden muß. R, G und B stehen für die jeweiligen Farben der Subpixelspalten (bzw. nach der Drehung Subpixelzeilen). Ein zur räumlichen Darstellung hierzu geeignetes Wellenlängenfilterarray ist in Fig. 2 gezeigt, wobei S für ein opakes, R' für ein rotes, G' für ein grünes und B' für ein blaues Filterelement steht. Fig. 1 und 2 zeigen jeweils nur Ausschnitte der aus Ansichten kombinierten Bilder bzw. Filterarrays.
Wird nun, wie in Fig. 3 angedeutet, eine Anordnung nach dem Stand der Technik basierend auf den Parametern aus Fig. 1 und Fig. 2 um 90 DEG im Uhrzeigersinn gedreht und der Bildinhalt nicht mit verändert, so werden aus den querdisparaten Daten längsdisparate (s. X-Y-Richtungsindikator), so daß eine räumliche Wahrnehmung mit einem horizontal angeordneten Augenpaar quasi verhindert wird. Vergleichbares würde beim Einsatz eines Lentikularbildes mit senkrecht verschachtelten Ansichten geschehen: An Stelle einer Querdisparation entstünde bei der vergleichbaren Drehung besagten Bildes um 90 DEG eine Längsdisparation, bei der man in einer etwa horizontalen Linie mit beiden Augen im wesentlichen die gleiche Ansicht -auch um 90 DEG gedreht- sehen würde.
4D-Vision GmbH ·· ..... ·. ·. ·· ... Jena, den 27. Juni 2001
u.Z.:GMDrehDisp0601
Die Fig. 4 zeigt das Filterarray aus Fig. 2, für den Fall daß es um 90 DEG im Uhrzeigersinn gedreht worden sind. Hierin sind X' und Y' die horizontale bzw. vertikale Richtung nach der Drehung.
Erfindungsgemäß wird nun über die oben beschriebene Anordnung der Bildinhalt derart angepaßt, daß der räumliche Eindruck weiterhin bestehen bleibt. Hierzu errechnet die Recheneinrichtung auf Basis der Information über die aktuelle Drehposition und auf Basis des 3D-Datenmateriales das neue anzuzeigende Bild. Dieses wird derart zusammengesetzt, daß es in Zusammenhang mit der aktuellen Filterstruktur bzw. deren Drehposition eine räumliche Darstellung nach Pat. DE 100 03 326.1 ermöglicht. Beispielhaft ist in Fig. 5 eine Bildkombinationsstruktur (Bildzuordnungsvorschrift) gezeigt, die für eine (gedrehte) Filterarraystruktur nach Fig. 4 geeignet ist.
Prinzipiell kann bei der beschriebenen Drehung des Bildgebers bzw. Filterarrays das SD-Datenmaterial wahlweise als mitgedreht oder als achsenfest angesehen werden; entscheidend ist nur, daß die nun gültige Bildzuordnungsvorschrift nach Fig. 5 auf das Datenmaterial derart angewandt wird, daß auch die Achsrichtung X' bzw. Y' horizontal bzw. vertikal interpretiert wird, d.h. daß die verschiedenen im Kombinationsbild eingesetzten Ansichten mit querdisparaten Bildinformationen erzeugt werden.
Zu beachten ist generell die physische Pixelstruktur nach der Drehung: wie Fig. 3 und Fig. 5 zeigen, existieren beispielsweise nach einer 90 DEG - Drehung RGB-Zeilen an Stelle von RGB-Spalten.
Eine weitere Filterstruktur, die beispielhaft nach der Drehung um 90 DEG um ihre Mittelsenkrechte erreicht werden kann, ist in Fig. 6 gezeigt. Hierin bezeichnet T ein für alle Wellenlängen transparentes Filter, während S ein opakes Filterelement bezeichnet.
Die Erfindung kann selbstverständlich auch für bewegte Bilder eingesetzt werden.
Claims (8)
1. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung bestehend aus mindestens einer Recheneinheit, mindestens einem Bildgeber und mindestens einem Wellenlängenfilterarray, welches vor oder hinter dem Bildgeber angeordnet ist, wobei das Wellenlängenfilterarray und der Bildgeber in einer Baugruppe ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Baueinheit bestehend aus Bildgeber und Wellenlängenfilterarray derart ausgeprägt ist, daß sie an mindestens zwei verschiedenen bevorzugten Drehpositionen bezüglich Drehungen um die Mittelsenkrechte auf der Flächenmitte des Wellenlängenfilterarrays zur Darstellung von ohne Sehhilfen dreidimensional wahrnehmbaren Bildinhalten geeignet ist,
- die Recheneinheit dazu ausgelegt ist, die auf dem Bildgeber dargestellten Bildinhalte an die jeweilige Drehposition derart anzupassen, daß sie ohne Sehhilfe für mindestens einen Betrachter dreidimensional wahrnehmbar sind und
- die Baueinheit bestehend aus Wellenlängenfilterarray und Bildgeber derart drehbar gelagert ist, daß sie um die Mittelsenkrechte auf der Flächenmitte des Wellenlängenfilterarrays gedreht werden kann.
2. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bevorzugte Drehpositionen existieren und diese Drehpositionen um 90 DEG gegeneinander versetzt sind.
3. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit bestehend aus Bildgeber und Wellenlängenfilterarray mit der Recheneinheit derart elektronisch, optisch oder mechanisch gekoppelt ist, daß die Recheneinheit zu jedem Zeitpunkt die genaue Drehposition der besagten Baugruppe abrufen kann.
4. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildgeber ein TFT-Display, ein Plasma-Display, ein LED- Display oder ein OLED-Display ist.
5. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Filter des Wellenlängenfilterarrays bevorzugt vieleckig, besonders bevorzugt rechteckig ist.
6. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter des Wellenlängenfilterarrays durchlässig für rotes, grünes oder blaues Licht oder opak für alle sichtbaren Wellenlängenbereiche sind.
7. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter des Wellenlängenfilterarrays für alle sichtbaren Wellenlängenbereiche entweder komplett transparent oder komplett opak sind.
8. Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit bestehend aus Bildgeber und Wellenlängenfilterarray zusammen mit der Recheneinheit in einem Gehäuse ausgebildet ist.
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Family Applications (1)
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| DE20022456U Expired - Lifetime DE20022456U1 (de) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | Anordnung zur Darstellung von dreidimensional wahrnehmbaren Bildinhalten |
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