DE102008024425A1

DE102008024425A1 - Method and arrangement for three-dimensional representation with high resolution

Info

Publication number: DE102008024425A1
Application number: DE102008024425A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Phys. Klippstein; Stehan Dipl.-Ing. Otte; Ferenc Dipl.-Ing. Torma; Daniel FÜSSEL
Original assignee: Visumotion GmbH
Current assignee: 3D International Europe GmbH
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2009-11-26
Also published as: WO2009140960A3; DE112009001171A5; WO2009140960A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objektes, bei welchem auf einem Raster (1) aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen (i) und Spalten (j) zu jedem Zeitpunkt (t) räumliche Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt gleichzeitig sichtbar gemacht werden, dem Raster (1) aus Bildelementen x(i, j) ein Beleuchtungselement (2) nachgeordnet ist, welches zu jedem Zeitpunkt (t) ein definiertes Beleuchtungsmuster aus im Wesentlichen leuchtenden und nichtleuchtenden Teilflächen dargestellt, wobei zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2 mindestens zwei unterschiedliche Beleuchtungsmuster dargestellt werden, so dass zu jedem Zeitpunkt (t) auf Grund der Positionen der leuchtenden und der nichtleuchtenden Teilflächen auf dem Beleuchtungselement (2) und der Positionen der Bildelemente x(i, j) für das von den Bildelementen x(i, j) transmittierte Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden und die Bildelemente x(i, j) dieses Licht mit den räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt modulieren, so dass ein räumlicher Eindruck entsteht. Es werden ferner erfindungsgemäße Anordnungen angegeben.The invention relates to a method for the spatial representation of a scene or an object, in which on a raster (1) of picture elements x (i, j) with rows (i) and columns (j) at each time point (t) spatial picture part information a (i, j, t) are simultaneously made visible via the scene or the object, the grid (1) of picture elements x (i, j) is followed by an illumination element (2), which at each time point (t) a defined illumination pattern of substantially luminous and non-luminous partial surfaces, wherein at two different times t1 and t2 at least two different illumination patterns are represented, so that at each time point (t) due to the positions of the luminous and non-luminous surfaces on the lighting element (2) and the Positions of the picture elements x (i, j) are predetermined for the light propagation directions transmitted by the picture elements x (i, j) and the picture elements x (i, j) modulate this light with the spatial image part information a (i, j, t) over the scene or the object, so that a spatial impression is created. Furthermore, arrangements according to the invention are specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur dreidimensionalen Darstellung, wobei keine Hilfsmittel wie Brillen für den oder die Betrachter nötig sind.The The invention relates to a method and an arrangement for three-dimensional Illustration, with no aids such as glasses for the or the viewers are needed.

Der Stand der Technik kennt verschiedene Verfahren der eingangs genannten Art. So lehrt die JP 08-331605 (Masutani Takeshi et al) eine Aufteilung der Ansichten auf die RGB-Farbsubpixel, davor befindet sich eine strukturierte Barriere (Stufenbarriere). Nachteilig ist hierbei der hohe Auflösungsverlust, da pro Ansicht lediglich ein N-tel der vorhandenen Bildpunkte auf dem Bildgeber (mit N der Anzahl der dargestellten Ansichten) monokular wahrgenommen wird. Außerdem ist die 3D-Kanaltrennung nicht vollständig, zumindest nicht wenn der Betrachter außerhalb exakt definierter Positionen steht. Weiterhin kommt hier der „optische Sprung” vor, welcher bei seitlicher Betrachterbewegung dann auftritt, wenn der Betrachter zunächst die erste oder letzte und nach der Bewegung die letzte oder die erste Ansicht sieht; das Bild „springt” dann.The prior art knows various methods of the type mentioned. So teaches the JP 08-331605 (Masutani Takeshi et al) a split of the views on the RGB-Farbsubpixel, before it is a structured barrier (step barrier). The disadvantage here is the high loss of resolution, since per view only one nth of the existing pixels on the imager (with N the number of views shown) is perceived monocular. In addition, the 3D channel separation is not complete, at least not if the viewer is outside of exactly defined positions. Furthermore, the "optical jump" occurs here, which then occurs when the observer moves sideways, when the observer first sees the first or last and, after the movement, the last or the first view; the picture then "jumps".

Die US 4,829,365 (Eichenlaub) schlägt ein strukturiertes Backlight mit Lichtventil (Shutter) und Maske zur 3D-Darstellung vor. Auch hier wird nicht die volle (intrinsische Auflösung) des Bildgebers erreicht.The US 4,829,365 (Oak leaves) proposes a structured backlight with light valve (shutter) and mask for 3D presentation. Again, the full (intrinsic resolution) of the imager is not achieved.

In der US 5,036,385 (Eichenlaub) ist ein strukturiertes Backlight mit zeitlich versetzten Anblinkzeiten in Verbindung mit einem Lichtventil (Shutter) beschrieben. Wiederum wird hier nicht die volle (intrinsische Auflösung) des Bildgebers erreicht.In the US 5,036,385 (Oak Leaves) is a structured backlight with temporally offset flash times in conjunction with a light valve (shutter) described. Again, the full (intrinsic resolution) of the imager is not achieved here.

In der Schrift EP 1662808 wird eine Doppel-LCD-Barriere vorgestellt. Nachteilig ist hierbei, dass keine volle Auflösung für die 3D-Darstellung erreicht wird. Außerdem ist die 3D-Kanaltrennung nicht vollständig, wenn sich der Betrachter nicht exakt in bestimmten Positionen aufhält. Ferner tritt der vorgenannte optische Sprung auf.In Scripture EP 1662808 a double LCD barrier is presented. The disadvantage here is that no full resolution for the 3D representation is achieved. In addition, the 3D channel separation is not complete if the viewer is not exactly in certain positions. Furthermore, the aforementioned optical jump occurs.

Weiterhin beschreibt die DE 4228111 C1 (Sombrowsky) ein unter dem Begriff Holotron bekanntes Gerät. Dabei kommt ein Bauelement zur stereoskopischen Wiedergabe mit dynamischem Bildgeber zur Anwendung. Dieses System ist mit einer sehr schnellen Kamera gekoppelt, die die Umsetzung erschwert.Furthermore, the describes DE 4228111 C1 (Sombrowsky) a known by the term Holotron device. A component for stereoscopic reproduction with a dynamic imager is used. This system is coupled with a very fast camera, which complicates the implementation.

In der DE 4123895 (Runge/Just) wird wiederum ein System zur dynamischen 3D-Bildwiedergabe mit hoher Auflösung vorgeschlagen. Auch dieses System ist mit einer sehr schnellen Kamera gekoppelt, um überhaupt 3D-Bilder zu erzeugen.In the DE 4123895 (Runge / Just) again proposed a system for dynamic 3D image reproduction with high resolution. Also, this system is coupled with a very fast camera to even produce 3D images.

Schließlich lehrt die US 2001/028356 (Balogh) Bildelemente, die verschiedene Bildinformationen in verschiedene Raumrichtungen abstrahlen. Die Umsetzung dieser technischen Lehre ist jedoch sehr aufwendig.Finally, that teaches US 2001/028356 (Balogh) Image elements that emit different image information in different spatial directions. The implementation of this technical teaching is very complicated.

Vor diesem Hintergrund des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Verfahren und Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche keinen oder nahezu keinen Auflösungsverlust gegenüber der Auflösung des eingesetzten Bildgebers erleiden, vorzugsweise flach auszubilden sind und deren Ansteuerung mit Bildinhalten über handelsübliche PC-Hardware möglich sein soll. In speziellen Ausgestaltungen soll es möglich sein, den bislang in 3D-Darstellungen bei seitlicher Betrachterbewegung oft vorkommenden „optischen Sprung” zu vermeiden.In front In this background of the prior art, the invention is the Task based, method and arrangement of the aforementioned type indicate which has no or almost no loss of resolution versus the resolution of the imager used suffer, are preferably flat form and their control with image content via standard PC hardware should be possible. In special configurations it should be possible, the so far in 3D representations with lateral Viewer movement often occurring "optical leap" too avoid.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objektes, bei welchem

– auf einem Raster aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen i und Spalten j zu jedem Zeitpunkt t räumliche Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt gleichzeitig sichtbar gemacht werden,
– dem Raster aus Bildelementen x(i, j) im Abstand s ein Beleuchtungselement nachgeordnet ist, welches zu jedem Zeitpunkt t ein definiertes Beleuchtungsmuster aus im Wesentlichen leuchtenden und nichtleuchtenden Teilflächen dargestellt, wobei zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2 mindestens zwei unterschiedliche Beleuchtungsmuster dargestellt werden,
– so dass zu jedem Zeitpunkt t auf Grund der Positionen der leuchtenden und der nichtleuchtenden Teilflächen auf dem Beleuchtungselement und der Positionen der Bildelemente x(i, j) für das von den Bildelementen x(i, j) transmittierte Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, und die Bildelemente x(i, j) dieses Licht mit den räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt modulieren,
– wodurch im zeitlichen Mittel ein oder mehrere Betrachter beim Blick auf das Raster jeweils mit beiden Augen ausschließlich oder im Wesentlichen unterschiedliche Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt sieht bzw. sehen, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht.

The object is achieved by a method for the spatial representation of a scene or an object, in which

On a grid of picture elements x (i, j) with lines i and columns j, spatial partial picture information a (i, j, t) is simultaneously made visible over the scene or the object at any time t,
- The grid of picture elements x (i, j) at a distance s an illumination element is arranged downstream, which at any time t a defined illumination pattern of substantially luminous and non-luminous sub-areas shown, wherein at two different times t1 and t2 at least two different illumination patterns are displayed .
- So that at any time t due to the positions of the luminous and non-luminous surfaces on the lighting element and the positions of the pixels x (i, j) for the light emitted by the pixels x (i, j) light propagation directions are given, and the Picture elements x (i, j) modulate this light with the spatial picture part information a (i, j, t) over the scene or the object,
- As a result of which one or more observers, when looking at the grid, respectively see or see exclusively or essentially different parts of the picture information a (i, j, t) over the scene or the object when looking at the grid, whereby a spatial visual impression is produced.

Zum einen können die räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt verschiedenen Ansichten A(k) mit k = 1, ..., n und n >= 2 der Szene oder des Objekts entsprechen.To the one can use the spatial image part information a (i, j, t) about the scene or the object different Views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 correspond to the scene or object.

Es ist insbesondere auch möglich, dass die räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt jeweils ein oder mehreren Bildelementen aus einer – möglichst großen – Anzahl verschiedener Ansichten der Szene oder des Objekts entsprechen. Hierdurch wird die Rekonstruktion quasikontinuierlicher Ansichten möglich, und der „optische Sprung” bei seitlicher Betrachterbewegung wird weitestgehend vermieden. Der Betrachter sieht in dieser Ausgestaltung mit (jedem) Auge aus jeder Betrachtungsrichtung denjenigen Bildinhalt, der in dieser Betrachtungsrichtung von der Szene oder dem Objekt sichtbar wäre, nicht aber lediglich einige wenige Ansichten, die bei seitlicher Bewegung aufeinander folgend sichtbar sind und die dann wiederkehren.In particular, it is also possible that the spatial image part information a (i, j, t) via the scene or the object in each case one or more picture elements from a - largest possible - ver different views of the scene or object. As a result, the reconstruction of quasi-continuous views is possible, and the "optical leap" in lateral observer movement is largely avoided. The viewer sees in this embodiment with (every) eye from every viewing direction that image content that would be visible in this viewing direction of the scene or object, but not just a few views that are visible in succession laterally and then return.

Selbstverständlich können hier Maßstabsveränderungen der Szene oder des Objekts auftreten.Of course can scale changes of the Scene or object occur.

Die leuchtenden Teilflächen des definierten Beleuchtungsmusters strahlen bevorzugt im Wesentlichen rotes, grünes, blaues oder weißes Licht ab. Andere Wellenlängenbereiche sind denkbar. Insbesondere könnte auch nicht-sichtbares Licht abgestrahlt werden, welches wiederum durch Phosphoreszenz oder andere Effekte in sichtbares Licht umgewandelt wird, welches wiederum das Beleuchtungsmuster bildet.The luminous partial surfaces of the defined illumination pattern preferably emits substantially red, green, blue or white light off. Other wavelength ranges are conceivable. In particular, could also be non-visible Light emitted, in turn, by phosphorescence or other effects is converted into visible light, which in turn forms the illumination pattern.

Das Beleuchtungselement besteht vorzugsweise aus einer Anordnung von LEDs, und/oder aus einem OLED und/oder einem von hinten beleuchteten Flüssigkristall-Shutter. Andere Ausgestaltungen sind denkbar. Wichtig ist, dass das erfindungsgemäß nötige Beleuchtungsmuster zu definierten Zeittakten exhibiert werden kann.The Lighting element preferably consists of an arrangement of LEDs, and / or from an OLED and / or a backlit Liquid crystal shutter. Other embodiments are conceivable. It is important that the necessary according to the invention Illumination pattern can be exhibited at defined time clocks.

In einer anderen Ausgestaltung wird das Beleuchtungselement als Lichtleiter ausgebildet, welcher so strukturiert ist, dass er von m Lichtquellen gespeist wird (mit m > 1). Je nach Einschalten einer oder mehrerer dieser m Lichtquellen können somit mindestens m verschiedene Beleuchtungsmuster zu verschiedenen Zeiten t dargestellt werden.In In another embodiment, the lighting element is used as a light guide formed, which is structured so that it from m light sources is fed (with m> 1). Depending on the switching on one or more of these m light sources can thus at least m different lighting patterns to different Times t are shown.

Die m Lichtquellen können als verschiedene Lampen oder LEDs realisiert werden. Auch ist es möglich, dass durch optische Mittel getrennte Lichtmengen gleicher Lampen und/oder LEDs als m Lichtquellen genutzt werden. In diesem Falle sollten die optischen Mittel ansteuerbar sein, um die m Lichtquellen separat ansteuern zu können.The m light sources can be used as different lamps or LEDs will be realized. Also it is possible that by optical Medium separate amounts of light of the same lamps and / or LEDs as m Light sources are used. In this case, the optical Means be controlled to control the m light sources separately to be able to.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der als Beleuchtungselement fungierende Lichtleiter verschiedenfarbige Lichtmoden leitet, die chromatisch bedingt an unterschiedlichen Teilflächen Licht auskoppeln, um farbige Beleuchtungsmuster zu erzielen.Farther can be provided that acts as a lighting element Optical fiber conducts different colored light modes, which are caused by chromatic aberration Disconnect light at different subareas, in order to produce colored light To achieve illumination patterns.

Allgemein ist es von Vorteil, wenn die Bildteilinformationen a(i, j, t) verschiedener Ansichten A(k) zu jedem Zeitpunkt t periodisch auf dem Raster angeordnet sind, wobei diese Anordnung der Bildteilinformationen a(i, j, t) bevorzugt als zweidimensionales Muster oder als spaltenweise Kombination ausgebildet ist.Generally it is advantageous if the image part information a (i, j, t) of various Views A (k) at each time t periodically arranged on the grid are, this arrangement of the image part information a (i, j, t) preferably as a two-dimensional pattern or as a column-by-column combination is trained.

Überdies kann vorgesehen sein, dass das Raster auf der dem Beleuchtungselement zugewandten Seite teilverspiegelt ist. Dies erlaubt es, große Winkel (von der Mittelsenkrechten auf die Oberfläche des Beleuchtungselements aus gemessen) auszuschließen. Damit wird die 3D-Kanaltrennung bei dem Verfahren verbessert.moreover can be provided that the grid on the lighting element facing side is partially mirrored. This allows big ones Angle (from the bisector to the surface of the Lighting element from measured) exclude. In order to the 3D channel separation is improved in the process.

Die Bildelemente weisen beliebige Umrisse auf, bevorzugt jedoch vieleckige, besonders bevorzugt rechteckige Umrisse.The Picture elements have any outlines, but preferably polygonal ones, more preferably rectangular outlines.

Ebenso haben die Teilflächen jedes zu irgendeinem Zeitpunkt t dargestellten Beleuchtungsmusters einen beliebigen Umriss, bevorzugt einen vieleckigen, besonders bevorzugt einen rechteckigen Umriss.As well have the faces each at any time t illustrated illumination pattern any outline, preferably a polygonal, more preferably a rectangular outline.

Die einzelnen Teilflächen des Beleuchtungsmusters weisen vorzugsweise eine Breite und/oder eine Höhe auf, die bis auf einen Korrekturfaktor f mit 0,9 < f < 1,1 der Breite und/oder Höhe der Bildelemente x(i, j) entspricht.The individual partial surfaces of the illumination pattern preferably have a width and / or height, except for a correction factor f with 0.9 <f <1.1 of the width and / or height of the picture elements x (i, j).

Die Bildelemente x(i, j) entsprechen Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z. B. RG oder GB) oder Vollfarbpixeln oder Graustufen darstellende Pixel. Sind Farbsubixel (z. B. RGB) vorhanden, so sind diese in Spalten, bevorzugt aber in Zeilen angeordnet.The Image elements x (i, j) correspond to color subpixels (R, G or B) or Clusters of color subpixels (eg RG or GB) or full color pixels or grayscale pixels. Are color sub-pixels (eg RGB) present, they are arranged in columns, but preferably in rows.

Zu jedem Zeitpunkt (t) stellen bevorzugt durchschnittlich im Wesentlichen gleich viele Bildelemente x(i, j) Bildteilinformationen a(i, j, t) jeweils der verschiedenen Ansichten A(k) dar.To each time point (t) preferably averages substantially the same number of picture elements x (i, j) picture part information a (i, j, t) each of the different views A (k).

Fernerhin kann es von Vorteil sein, wenn die Brechzahlen (für sichtbares Licht) aller Licht transmittierenden Komponenten des Verfahrens sich um maximal 30% voneinander unterscheiden. Dadurch werden unnötige Brechzahlübergänge und damit Strahlversätze oder ungewollte Änderungen der Lichtausbreitungsrichtungen vermieden.henceforth it may be advantageous if the refractive indices (for visible Light) of all light-transmitting components of the process differ by a maximum of 30%. This will be unnecessary Refractive index transitions and thus beam offsets or unwanted changes in the light propagation directions avoided.

Außerdem ist es sinnvoll, dass das Beleuchtungsmuster nur farbige (z. B. rote, grüne und blaue) und nichtleuchtende Teilflächen enthält, wenn auf den Bildelementen x(i, j) des Rasters nur Graustufen dargestellt werden (können). Umgekehrt sollte das Beleuchtungsmuster nur weiß leuchtende und nichtleuchtende Teilflächen enthalten, wenn auf den Bildelementen x(i, j) des Rasters farbige Bildinformationen wiedergegeben werden können. Für ganz spezielle Ausgestaltungen können aber auch sowohl das Beleuchtungsmuster als auch die Bildelemente farbig sein.Furthermore it makes sense that the lighting pattern is only colored (eg red, green and blue) and non-luminous areas contains, if on the picture elements x (i, j) of the grid only grayscale can be displayed (can). Conversely, should the lighting pattern is just white glowing and non-luminous Contain patches when on the picture elements x (i, j) the raster of colored image information can be reproduced. But for very special designs can Also, both the lighting pattern and the picture elements may be colored.

Eine weitere besondere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Raster und dem Beleuchtungselement ein oder mehrere brechzahlvariierende Medien schichtweise angeordnet sind, so dass die Lichtausbreitungsrichtungen des von den leuchtenden Teilflächen herrührenden Lichts durch definierte Brechzahlen pro Zeittakt t beeinflusst werden können. Hier wird gerade der Brechzahlübergang ausgenutzt, um Lichtausbreitungsrichtungen definiert zu beeinflussen. Das oder die brechzahlvariierende(n) Medium/Medien besteht bzw. bestehen beispielweise aus Flüssigkristallen, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Brechzahl ändern.A Another particular embodiment is characterized in that one or more refractive index varying between the grid and the lighting element Media are arranged in layers, so that the light propagation directions of the from the luminous surfaces of originating light can be influenced by defined refractive indices per time t. Here just the refractive index transition is exploited to Lichtausbreitungsrichtungen defined to influence. The one or more refractive index (s) Medium / media consists of, for example, liquid crystals, which change their refractive index when an electrical voltage is applied.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einer Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objektes, umfassend

– ein Raster aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen i und Spalten j, auf welchem zu jedem Zeitpunkt t räumliche Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt gleichzeitig sichtbar gemacht werden,
– ein dem Raster aus Bildelementen x(i, j) im Abstand s nachgeordnetes Beleuchtungselement, welches zu jedem Zeitpunkt t ein definiertes Beleuchtungsmuster aus im Wesentlichen leuchtenden und nichtleuchtenden Teilflächen darstellt, wobei zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2 mindestens zwei unterschiedliche Beleuchtungsmuster dargestellt werden,
– so dass zu jedem Zeitpunkt t auf Grund der Positionen der leuchtenden und der nichtleuchtenden Teilflächen auf dem Beleuchtungselement und der Positionen der Bildelemente x(i, j) für das von den Bildelementen x(i, j) transmittierte Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, und die Bildelemente x(i, j) dieses Licht mit den räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt modulieren,
– wodurch im zeitlichen Mittel ein oder mehrere Betrachter beim Blick auf das Raster jeweils mit beiden Augen ausschließlich oder im Wesentlichen unterschiedliche Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt sieht bzw. sehen, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht.

The object of the invention is also achieved by an arrangement for the spatial representation of a scene or an object, comprising

A grid of picture elements x (i, j) with rows i and columns j, on which t spatial partial image information a (i, j, t) is made visible at the same time over the scene or the object,
A lighting element downstream of the grid of image elements x (i, j) at a distance s, which at each instant t represents a defined illumination pattern of substantially luminous and non-luminous partial surfaces, at least two different illumination patterns being represented at two different times t1 and t2,
- So that at any time t due to the positions of the luminous and non-luminous surfaces on the lighting element and the positions of the pixels x (i, j) for the light emitted by the pixels x (i, j) light propagation directions are given, and the Picture elements x (i, j) modulate this light with the spatial picture part information a (i, j, t) over the scene or the object,
- As a result of which one or more observers, when looking at the grid, respectively see or see exclusively or essentially different parts of the picture information a (i, j, t) over the scene or the object when looking at the grid, whereby a spatial visual impression is produced.

Es ist insbesondere auch möglich, dass die räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt jeweils ein oder mehreren Bildelementen aus einer – möglichst großen – Anzahl verschiedener Ansichten der Szene oder des Objekts entsprechen. Hierdurch wird die Rekonstruktion quasikontinuierlicher Ansichten möglich, und der „optische Sprung” bei seitlicher Betrachterbewegung wird weitestgehend vermieden. Der Betrachter sieht in dieser Ausgestaltung mit (jedem) Auge aus jeder Betrachtungsrichtung denjenigen Bildinhalt, der in dieser Betrachtungsrichtung von der Szene oder dem Objekt sichtbar wäre, nicht aber lediglich einige wenige Ansichten, die bei seitlicher Bewegung aufeinander folgend sichtbar sind und die dann wiederkehren.It In particular, it is also possible that the spatial Image part information a (i, j, t) about the scene or the Object each one or more pixels from one - if possible large - number of different views of the scene or the object. This will be the reconstruction quasi-continuous views possible, and the "optical Jump "with lateral viewer movement is largely avoided. The viewer sees in this embodiment with (each) eye from every viewing direction the image content contained in this Viewing direction of the scene or object would be visible, but not just a few views that are lateral Movement are visible consecutively and then return.

Das Beleuchtungselement besteht vorzugsweise aus einer Anordnung von LEDs, und/oder aus einem OLED und/oder einem von hinten beleuchteter Flüssigkristall-Shutter. Andere Ausgestaltungen sind denkbar. Wichtig ist, dass das erfindungsgemäß nötige Beleuchtungsmuster exhibiert werden kann.The Lighting element preferably consists of an arrangement of LEDs, and / or an OLED and / or a backlit liquid crystal shutter. Other embodiments are conceivable. It is important that the necessary according to the invention Illumination pattern can be exhibiert.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der als Beleuchtungselement fungierende Lichtleiter verschiedenfarbige Lichtmoden leitet, die chromatisch bedingt an unterschiedlichen Teilflächen Licht auskoppeln.Farther can be provided that acts as a lighting element Optical fiber conducts different colored light modes, which are caused by chromatic aberration Disconnect light at different partial surfaces.

Überdies kann vorgesehen sein, dass das Raster auf der dem Beleuchtungselement zugewandten Seite teilverspiegelt ist. Dies ist vorteilhaft, um große Winkel (von der Mittelsenkrechten auf die Oberfläche des Beleuchtungselements aus gemessen) auszuschließen. Damit wird die 3D-Kanaltrennung bei dem Verfahren verbessert.moreover can be provided that the grid on the lighting element facing side is partially mirrored. This is beneficial to large angles (from the mid-perpendicular to the surface the lighting element from measured) exclude. This improves the 3D channel separation in the process.

Die Bildelemente x(i, j) entsprechen Farbsubpixeln (R, G oder B) oder Clustern von Farbsubpixeln (z. B. RG oder GB) oder Vollfarbpixeln oder Graustufenpixeln. Sind Farbsubixel (z. B. RGB) vorhanden, so sind diese in Spalten, bevorzugt aber in Zeilen angeordnet.The Image elements x (i, j) correspond to color subpixels (R, G or B) or Clusters of color subpixels (eg RG or GB) or full color pixels or grayscale pixels. If there are color sub-pixels (eg RGB), then these are arranged in columns, but preferably in rows.

Zu jedem Zeitpunkt t stellen bevorzugt durchschnittlich im Wesentlichen gleich viele Bildelemente x(i, j) Bildteilinformationen a(i, j, t) jeweils der verschiedenen Ansichten A(k) dar. Andere Ausgestaltungen sind möglich.To At each point in time, t preferably averages substantially the same number of picture elements x (i, j) picture part information a (i, j, t) each of the different views A (k) dar. Other embodiments are possible.

Fernerhin kann es von Vorteil sein, wenn die Brechzahlen (für sichtbares Licht) aller Licht transmittierenden Komponenten des Verfahrens sich um maximal 30% voneinander unterscheiden. Dadurch werden unnötige Brechzahlübergänge und damit Strahlversätze oder Änderungen der Lichtausbreitungsrichtungen vermieden.henceforth it may be advantageous if the refractive indices (for visible Light) of all light-transmitting components of the process differ by a maximum of 30%. This will be unnecessary Refractive index transitions and thus beam offsets or changes in the light propagation directions avoided.

Eine weitere besondere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Raster und dem Beleuchtungselement ein oder mehrere brechzahlvariierende Medien schichtweise oder in einer Schicht angeordnet sind, so dass die Lichtausbreitungsrichtungen des von den leuchtenden Teilflächen herrührenden Lichts durch definierte Brechzahlen pro Zeittakt t beeinflusst werden können. Hier wird gerade der Brechzahlübergang ausgenutzt, um Lichtausbreitungsrichtungen definiert zu beeinflussen. Das oder die brechzahlvariierende(n) Medium/Medien besteht bzw. bestehen beispielweise aus Flüssigkristallen, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Brechzahl ändern.A Another particular embodiment is characterized in that one or more refractive index varying between the grid and the lighting element Media are arranged in layers or in a layer, so that the light propagation directions of the luminous faces originating light by defined refractive indices per time cycle t can be influenced. Here is just the refractive index transition exploited to influence light propagation directions defined. The or the number of refraction varying medium / media is or For example, consist of liquid crystals, the Apply an electrical voltage to change their refractive index.

Vorzugsweise ist das Raster ein Farb-LCD-Bildschirm, ein Graustufen darstellender Flüssigkristall-Shutter oder ein anderer transmissiver Bildgeber. Es sollten möglichst schnelle Bildgeber, wie ferroelektrische LCDs oder Shutter zum Einsatz kommen.Preferably the grid is a color LCD screen, a grayscale liquid crystal shutter or another transmissive imager. It should be possible fast imagers, such as ferroelectric LCDs or shutters are used.

Falls n Ansichten A(k) mit k = 1..n dargestellt werden, so ist der Wert von n größer gleich 2, beispielweise 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 und bevorzugt kleiner gleich 16.If n views A (k) are represented with k = 1..n, so is the value of n is greater than or equal to 2, for example 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9 and preferably less than or equal to 16.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Anordnung auch so ausgebildet sein, dass das Raster Mittel zur Verminderung von Störlichtreflexen enthält, bevorzugt mindestens eine interferenzoptische Entspiegelungsschicht.Farther The arrangement according to the invention can also be designed in this way be that the grid means for reducing stray light reflections contains, preferably at least one optical interference Antireflection coating.

Um eine besonders helle zweidimensionale Darstellung zu erzielen, sollten möglichst viele, bevorzugt alle, Teilflächen leuchtend geschaltet werden. In besonderen Ausgestaltungen werden alle oder eine Vielzahl von Teilflächen gedimmt leuchtend geschaltet. Dadurch wird die Helligkeit für eine 2D-Darstellung gleich hoch wie für die 3D-Darstellung.Around to achieve a particularly bright two-dimensional representation as many as possible, preferably all, partial surfaces luminous be switched. In particular embodiments, all or a variety of sub-areas dimmed lit up. As a result, the brightness for a 2D representation is the same high as for the 3D presentation.

Beispielsweise gelangen in einer erfindungsgemäßen Anordnung Bildteilinformationen von n = 4 Ansichten zur Darstellung, wobei jeweils pro Zeittakt t eine Spalte von Bildelementen x(i, j) genau Bildteilinformationen einer Ansicht zeigt. In jedem Zeittakt findet eine Permutation der 4 Ansichten innerhalb der Spalten statt. Das Beleuchtungsmuster besteht horizontal periodisch aus weiß leuchtenden, spaltenförmigen Teilflächen und aus nichtleuchtenden Teilflächen, die jeweils dreimal so breit wie die leuchtenden Teilflächen sind. Schließlich wird dieses Beleuchtungsmuster auch entsprechend zeitlich durchgetaktet.For example arrive in an arrangement according to the invention Image part information of n = 4 views for display, where each time clock t a column of picture elements x (i, j) exactly Shows partial image information of a view. Every time clock finds a permutation of the 4 views takes place within the columns. The Illumination pattern consists horizontally of periodically white, columnar faces and non-luminous Partial surfaces, each three times as wide as the luminous faces are. Finally, this illumination pattern also becomes corresponding timed through.

Eine weitere Ausgestaltung der erfinderischen Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Beleuchtungselement 2 gebildet ist aus einer Vielzahl von Wellenleitern, deren Licht auskoppelnde Endstücken flächenhaft so angeordnet sind, dass zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2 mindestens zwei unterschiedliche Beleuchtungsmuster dargestellt werden können, indem zu den Zeitpunkten t1 und t2 in unterschiedliche Gruppen von Lichtwellenleitern Licht eingekoppelt wird. Die Lichtleiter können in dem Fall beispielsweise Fasern sein, die an einem Ende in einer Matrix angeordnet sind (d. h., die Licht auskoppelnden Endstücken), während die anderen Enden für die zeitlich sequentielle Lichteinkopplung verwendet werden, z. B. unter Nutzung von LEDs oder anderen Leuchtmitteln.A further embodiment of the inventive arrangement is characterized in that the lighting element 2 is formed of a plurality of waveguides whose light-coupling end pieces are arranged areally so that at two different times t1 and t2 mindes At least two different illumination patterns can be represented by light being coupled into different groups of optical waveguides at the times t1 and t2. The optical fibers may in this case be, for example, fibers arranged at one end in a matrix (ie, the light-coupling outlets), while the other ends are used for time-sequential light coupling, e.g. B. using LEDs or other bulbs.

Alternativ kann das Beleuchtungselement (2) gebildet werden aus einer Vielzahl von streifenförmigen, bevorzugt keilförmigen Wellenleitern, deren Licht auskoppelnde Oberflächen flächenhaft so angeordnet sind, dass zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2 mindestens zwei unterschiedliche Beleuchtungsmuster dargestellt werden können, indem zu den Zeitpunkten t1 und t2 in unterschiedliche Gruppen von Lichtwellenleitern Licht eingekoppelt wird. Eine solche Vielzahl von Lichtleitern kann z. B. durch streifenförmiges Zerschneiden von (üblicherweise keilförmigen) Lichtleitern herstellt werden. Auch hier sind wieder Leuchtmittel zur sequentiellen Beleuchtung vorgesehen.Alternatively, the lighting element ( 2 ) are formed from a plurality of strip-shaped, preferably wedge-shaped waveguides, the light-coupling surfaces are arranged such that at two different times t1 and t2 at least two different illumination patterns can be represented by at the times t1 and t2 in different groups of optical fibers Light is coupled. Such a plurality of optical fibers may, for. B. by strip-shaped cutting of (usually wedge-shaped) optical fibers are produced. Again, bulbs are provided for sequential lighting.

Schließlich kann das Beleuchtungselement (2) gebildet werden aus einer Matrix mit einer Vielzahl von LED-Bildelementen oder OLED-Bildelementen, die in einem zeitlichen Regime angesteuert werden.Finally, the lighting element ( 2 ) are formed of a matrix having a plurality of LED picture elements or OLED picture elements which are driven in a temporal regime.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Zeichnungen illustriert.The The invention is illustrated below with reference to drawings.

Es zeigt:It shows:

1 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Zeittakt t1, 1 the schematic diagram of the method according to the invention at a time t1,

2 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Zeittakt t2, 2 the schematic diagram of the method according to the invention at a time t2,

3 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu irgendeinem Zeittakt, wobei zusätzlich ein brechzahlveränderndes Medium vorgesehen ist, 3 the schematic diagram of the method according to the invention at any time interval, wherein additionally a refractive index-changing medium is provided,

4 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Zeittakt t1, wobei zusätzlich eine rückseitige Teilverspiegelung des Rasters vorgesehen ist, 4 the schematic diagram of the method according to the invention at a timing t1, wherein additionally a back-side partial mirroring of the grid is provided,

5 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei als Beleuchtungselement ein Lichtleiter genutzt wird, 5 the schematic diagram of the method according to the invention, wherein a light guide is used as the lighting element,

6 Details zur Lichteinkopplung in den Lichtleiter, 6 Details for light coupling into the light guide,

7 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Zeittakt t1, wenn als Beleuchtungselement ein Lichtleiter genutzt wird, 7 the schematic diagram of the method according to the invention at a time t1, when a light guide is used as the lighting element,

8 die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Zeittakt t2, wenn als Beleuchtungselement ein Lichtleiter genutzt wird, 8th the schematic diagram of the method according to the invention at a time t2, when a light guide is used as the lighting element,

9 eine Detailvergrößerung des Verfahrens zum Zeittakt t1, insofern 4 Ansichten dargestellt werden, 9 an enlarged detail of the method at the time t1, as far as 4 views are shown,

10 eine Detailvergrößerung des Verfahrens zum Zeittakt t2, insofern 4 Ansichten dargestellt werden, 10 an enlarged detail of the method at the time t2, as far as 4 views are shown,

11 eine Detailvergrößerung des Verfahrens zum Zeittakt t1, insofern eine Vielzahl von Ansichten dargestellt wird, 11 an enlarged detail of the method at the time t1, in so far as a plurality of views is shown,

12 eine Detailvergrößerung des Verfahrens zum Zeittakt t1, insofern eine Vielzahl von Ansichten dargestellt wird, 12 an enlarged detail of the method at the time t1, in so far as a plurality of views is shown,

13 ein beispielhaftes Beleuchtungsmuster, 13 an exemplary lighting pattern,

13a die Ausgestaltung des Rasters als LCD und dessen Belegung mit 4 Ansichten, 13a the design of the grid as LCD and its occupancy with 4 views,

13b die im Zeittakt t1 sichtbaren Farbsubpixel bei Ausgestaltung nach 15a, 13b the color subpixels visible at time t1 after refinement 15a .

13c die im Zeittakt t2 sichtbaren Farbsubpixel bei Ausgestaltung nach 15a, 13c the color subpixels visible in time t2 after refinement 15a .

14 ein weiteres beispielhaftes Beleuchtungsmuster, 14 another exemplary lighting pattern,

15 die Ausgestaltung des Rasters als Grauenstufen darstellenden Shutter und dessen Belegung mit 4 Ansichten zum Takt t1, 15 the configuration of the grid as a gray stage performing shutter and its assignment with 4 views of the clock t1,

15a das im Zeittakt t1 auf dem Beleuchtungselement 2 dargestellte Beleuchtungsmuster bei Ausgestaltung nach 15, sowie 15a at the time t1 on the lighting element 2 illustrated illumination pattern in accordance with embodiment 15 , such as

15b das im Zeittakt t2 auf dem Beleuchtungselement 2 dargestellte Beleuchtungsmuster bei Ausgestaltung nach 15. 15b at the time t2 on the lighting element 2 illustrated illumination pattern in accordance with embodiment 15 ,

In 1 ist also die Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zur räumlichen Darstellung einer Szene oder eines Objektes zu einem Zeittakt t1 zu sehen.In 1 Thus, the schematic diagram of the method according to the invention for the spatial representation of a scene or an object at a time t1 is to be seen.

Deutlich zu sehen ist das Raster 1 aus Bildelementen x(i, j) mit Zeilen i und Spalten j, auf welchem zu jedem Zeitpunkt t räumliche Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt gleichzeitig sichtbar gemacht werden.Clearly visible is the grid 1 of picture elements x (i, j) with rows i and columns j, on which at each time point t spatial picture part information a (i, j, t) about the scene or the object is the same be made visible in time.

Dem Raster 1 aus Bildelementen x(i, j) ist im Abstand s ein Beleuchtungselement 2 nachgeordnet, welches zu jedem Zeitpunkt t ein definiertes Beleuchtungsmuster aus im Wesentlichen leuchtenden und nichtleuchtenden Teilflächen dargestellt, wobei zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2 mindestens zwei unterschiedliche Beleuchtungsmuster dargestellt werden. 1 zeigt den Zeittakt t1, 2 zeigt die Verhältnisse für den Zeittakt t2. Das Beleuchtungsmuster enthält hier nur weiß leuchtende Teilflächen 5a und nicht leuchtende Teilflächen 5b. Dadurch werden zu jedem Zeitpunkt t1, t2, ... auf Grund der Positionen der leuchtenden und der nichtleuchtenden Teilflächen 5a, 5b auf dem Beleuchtungselement 2 und der Positionen der Bildelemente x(i, j) für das von den Bildelementen x(i, j) transmittierte Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, und die Bildelemente x(i, j) modulieren dieses Licht mit den räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt. Die besagten Lichtausbreitungsrichtungen sind durch die gestrichelten Linien schematisch angedeutet.The grid 1 from picture elements x (i, j) is an illumination element at a distance s 2 which at each instant t represents a defined illumination pattern of substantially luminous and non-luminous subareas, wherein at least two different illumination patterns are displayed at two different times t1 and t2. 1 shows the timing t1, 2 shows the conditions for the clock t2. The illumination pattern here contains only white glowing partial surfaces 5a and non-luminous surfaces 5b , As a result, t1, t2,... Become due to the positions of the luminous and non-luminous patches at each instant 5a . 5b on the lighting element 2 and the positions of the picture elements x (i, j) are given to the light propagation directions transmitted by the picture elements x (i, j), and the picture elements x (i, j) modulate this light with the spatial picture part information a (i, j, t) about the scene or the object. The said light propagation directions are schematically indicated by the dashed lines.

Durch die zeitliche Veränderung des Beleuchtungsmusters im Zusammenspiel mit der entsprechend pro Zeittakt (jeweils anderen) definierten Darstellung der räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt, wird erreicht, dass im zeitlichen Mittel ein oder mehrere Betrachter 3 beim Blick auf das Raster 1 jeweils mit beiden Augen ausschließlich oder im Wesentlichen unterschiedliche Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt sieht bzw. sehen, wodurch ein räumlicher Seheindruck entsteht.Due to the temporal change of the illumination pattern in interaction with the representation of the spatial image part information a (i, j, t) via the scene or the object defined correspondingly per time cycle (respectively different), it is achieved that on average one or more observers 3 looking at the grid 1 in each case with both eyes exclusively or substantially different image part information a (i, j, t) over the scene or the object sees or see, whereby a spatial visual impression is created.

Eine weitere besondere Ausgestaltung gemäß 3 zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Raster 1 und dem Beleuchtungselement 2 ein oder mehrere brechzahlvariierende Medien 4 schichtweise angeordnet sind, so dass die Lichtausbreitungsrichtungen des von den leuchtenden Teilflächen 5a herrührenden Lichts durch definierte Brechzahlen pro Zeittakt t beeinflusst werden können. Hier wird der Brechzahlübergang gerade dazu ausgenutzt, Lichtausbreitungsrichtungen definiert zu beeinflussen. Das oder die brechzahlvariierende(n) Medium/Medien 4 besteht beispielweise aus Flüssigkristallen, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Brechzahl ändern.Another particular embodiment according to 3 is characterized by the fact that between the grid 1 and the lighting element 2 one or more refractive index varying media 4 are arranged in layers, so that the light propagation directions of the luminous faces 5a originating light can be influenced by defined refractive indices per time t. Here, the refractive index transition is exploited precisely to influence light propagation directions defined. The refractive index varying medium (s) 4 For example, it consists of liquid crystals that change their refractive index when an electrical voltage is applied.

Überdies kann – wie in 4 angedeutet – vorgesehen sein, dass das Raster 1 auf der dem Beleuchtungselement 2 zugewandten Seite teilverspiegelt ist. Dies ist vorteilhaft, um große Winkel der Lichtausbreitungsrichtungen (von der Mittelsenkrechten auf die Oberfläche des Beleuchtungselements aus gemessen) optisch auszuschließen, wie etwa die durch die durchgezogenen Linien indizierten Lichtausbreitungsrichtungen. Damit wird die 3D-Kanaltrennung bei dem Verfahren verbessert.Moreover - as in 4 indicated - be provided that the grid 1 on the lighting element 2 facing side is partially mirrored. This is advantageous for optically excluding large angles of the light propagation directions (measured from the mid-perpendicular to the surface of the illumination element), such as the light propagation directions indicated by the solid lines. This improves the 3D channel separation in the process.

In einer Ausgestaltung gemäß 5 wird das Beleuchtungselement 2 als Lichtleiter 2a ausgebildet, welcher so strukturiert ist, dass er von m Lichtquellen gespeist wird (hier beispielsweise mit m = 4). Diese m = 4 Lichtquellen sind in einer Einheit 2b untergebracht. 6 illustriert, dass das Licht der Lichtquellen 6 zum Beispiel über Lichtleitfasern in den Lichtleiter 2a angekoppelt werden kann, um in selbigem entsprechende Moden (der Lichtausbreitung) zu nutzen.In an embodiment according to 5 becomes the lighting element 2 as a light guide 2a formed, which is structured so that it is fed by m light sources (here, for example, m = 4). These m = 4 light sources are in one unit 2 B accommodated. 6 illustrates that the light of the light sources 6 for example via optical fibers in the light guide 2a can be coupled in order to use in the same corresponding modes (the light propagation).

Je nach Einschalten einer oder mehrerer dieser m = 4 Lichtquellen 6 können somit mindestens m verschiedene Beleuchtungsmuster zu verschiedenen Zeiten t dargestellt werden.Depending on the switching on of one or more of these m = 4 light sources 6 Thus, at least m different illumination patterns can be displayed at different times t.

Die Lichtquellen 6 können als verschiedene Lampen oder LEDs realisiert werden. Die besondere Funktionsweise des Lichtleiters 2a ist in 7 und 8 abgebildet: Der als Beleuchtungselement 2 fungierende Lichtleiter 2a leitet je nach Lichteeinkopplung durch die Einheit 2b verschiedene Lichtmoden, die bedingt durch die Struktur des Lichtleiters 2a an unterschiedlichen Teilflächen Licht auskoppeln. Dadurch wird erreicht, dass pro Zeittakt t1, t2, .. jeweils andere Beleuchtungsmuster erzeugt werden. In 7 ist angedeutet, wie zum Zeittakt t1 an bestimmten Positionen die leuchtenden Teilflächen 5a vorhanden sind. 8 hingegen zeigt, wie zu einem zweiten Takt t2 diese Positionen der leuchtenden Teilflächen 5a und damit auch der nichtleuchtenden Teilflächen 5b verschoben wurden. Entsprechend muss auch die Bildinformation auf dem Raster 1 pro Zeittakt angeordnet werden.The light sources 6 can be realized as different lamps or LEDs. The special function of the light guide 2a is in 7 and 8th Pictured: The as a lighting element 2 acting light guides 2a leads through the unit depending on the light input 2 B different light modes, due to the structure of the light guide 2a Disconnect light at different partial surfaces. This ensures that each time clock t1, t2, .. each other illumination patterns are generated. In 7 is indicated, as at the time t1 at certain positions, the luminous faces 5a available. 8th on the other hand, as at a second clock t2, these positions of the luminous faces are shown 5a and thus also the non-luminous surfaces 5b have been moved. Accordingly, the image information on the grid must 1 be arranged per time cycle.

Diesbezüglich ist in 9 beispielhaft eine Detailvergrößerung des Verfahrens zum Zeittakt t1 gezeigt, wobei n = 4 Ansichten dargestellt werden. Zum Zeittakt t2 sind dann z. B. die Ansichten um einen Farbsubpixel nach rechts verschoben, wie in 10 gezeigt. Im nächsten und übernächsten Zeittakt t3 und t4 (nicht zeichnerisch dargestellt) würden die Ansichten jeweils um einen weiteren Subpixel nach rechts wandern, so dass zum Zeittakt t5 wieder die Verhältnisse vom Takt t1 herrschen. Für den Betrachter heißt dies, dass er über das zeitliche Mittel von jeder Ansicht die volle Auflösung des Rasters 1 sieht.In this regard, is in 9 shows an example of an enlarged detail of the method at the time t1, wherein n = 4 views are shown. At the time t2 then z. For example, the views are shifted to the right by one color subpixel, as in 10 shown. In the next and the second time clock t3 and t4 (not shown in the drawing), the views would each move to the right by a further subpixel, so that at the time t5 the conditions prevail again from the clock t1. For the viewer, this means that he has the full resolution of the grid over the time average of each view 1 sees.

Allgemein ist es von Vorteil, wenn die Bildteilinformationen a(i, j, t) verschiedener Ansichten A(k) zu jedem Zeitpunkt t periodisch auf dem Raster angeordnet sind, wobei diese Anordnung der Bildteilinformationen a(i, j, t) bevorzugt als zweidimensionales Muster oder als spaltenweise Kombination ausgebildet ist.In general, it is advantageous if the image part information a (i, j, t) of different views A (k) is periodically on the grid at each time t are arranged, this arrangement of the image part information a (i, j, t) is preferably formed as a two-dimensional pattern or as a column-wise combination.

In den 9 und 10 sind jeweils nur zeilenweise Ausschnitte dieser Muster bzw. Ansichtenkombinationen dargestellt.In the 9 and 10 In each case, only line by line sections of these patterns or combinations of views are shown.

Es ist insbesondere auch möglich, dass die räumlichen Bildteilinformationen a(i, j, t) über die Szene oder das Objekt jeweils ein oder mehreren Bildelementen aus einer – möglichst großen – Anzahl verschiedener Ansichten der Szene oder des Objekts entsprechen. Hierdurch wird die Rekonstruktion quasikontinuierlicher Ansichten möglich, und der „optische Sprung” bei seitlicher Betrachterbewegung wird weitestgehend vermieden.It In particular, it is also possible that the spatial Image part information a (i, j, t) about the scene or the Object each one or more pixels from one - if possible large - number of different views of the scene or the object. This will be the reconstruction quasi-continuous views possible, and the "optical Jump "with lateral viewer movement is largely avoided.

Hierzu zeigt 11 beispielhaft eine Detailvergrößerung des entsprechend ausgestalteten Verfahrens zum Zeittakt t1. Der Betrachter sieht in dieser Ausgestaltung mit (jedem) Auge aus jeder Betrachtungsrichtung denjenigen Bildinhalt, der in dieser Betrachtungsrichtung von der Szene oder dem Objekt sichtbar wäre, nicht aber lediglich einige wenige Ansichten, die bei seitlicher Bewegung aufeinander folgend sichtbar sind und die dann wiederkehren. Dies ist durch die Zahlen 1 bis 12 als Bildinhalt für die Subpixel ROB angedeutet. Zum nächsten Takt würden dann wieder andere Inhalte gezeigt, wie in 12 angedeutet. Auf Grund des sich zeitlich verändernden Beleuchtungsmusters des Beleuchtungselements 2 in Verbindung mit dem zeitlich veränderlichen Bildinhalt sieht der Betrachter wiederum im zeitlichen Mittel ein 3D-Bild, welches im Wesentlichen der vollen Auflösung des bilddarstellenden Rasters 1 entspricht.This shows 11 by way of example, an enlarged detail of the correspondingly configured method at the time t1. The observer sees in this embodiment with (every) eye from every viewing direction that image content that would be visible in this viewing direction of the scene or object, but not just a few views that are visible consecutively when moving laterally and then return. This is indicated by the numbers 1 to 12 as image content for the subpixels ROB. For the next measure then other contents would be shown again, as in 12 indicated. Due to the time-varying illumination pattern of the lighting element 2 in conjunction with the temporally variable image content, the viewer again sees, on a temporal average, a 3D image which essentially corresponds to the full resolution of the image-representing grid 1 equivalent.

Die für diesen Fall ohne optischen Sprung darzustellenden Bildinhalte lassen sich auch noch anders beschreiben. So könnte zu einem beliebigen Zeittakt t eine Spalte des Rasters, z. B. eine rote Farbsubpixelspalte, diejenige Bildinformation zeigen, die entsteht, wenn man die Szene oder das Objekt durch ein geschwärztes Fenster ansieht, und lediglich eine schmalen vertikalen Streifen transparent, also lichtdurchlässig, gestaltet, wobei hiervon wegen der roten Subpixelspalte noch der rote Anteil zu extrahieren wäre. Die zu dieser roten Spalte benachbarte grüne oder blau Farbsubpixelspalte würde dann diejenige Bildinformation zeigen, die entsteht, wenn bei Betrachtung der Szene oder des Objektes durch dasselbe geschwärzte Fenster mit dem gleichen transparenten vertikalen Streifen die Betrachtungsposition relativ zu Szene des Objekts leicht nach rechts oder links versetzt würde, usw. Bezüglich eines anderen Zeittaktes t, bei welchem das Beleuchtungsmuster verändert ist, würde in dem besagten Modell vom geschwärzten Fenster der transparente Streifen horizontal verschoben werden.The for this case without visual jump to be displayed image content can also be described differently. So could any time t a column of the grid, z. Legs red color subpixel columns showing the image information that arises if you blacken the scene or the object through a Window looks, and only a narrow vertical stripes transparent, so translucent, designed, of which because of the red subpixel column still extract the red portion would. The green adjacent to this red column or blue color subpixel column would then be that image information show that arises when looking at the scene or the object through the same blackened window with the same transparent vertical stripes the viewing position relative to scene of the Object would be slightly offset to the right or left, etc. With respect to another time clock t at which the illumination pattern changed in the said model of blackened window the transparent strip horizontal be moved.

Dieser gedankliche Ansatz erläutert, wie die Bildinhalte zur Vermeidung optischer Sprünge erstellt werden sollen. Er ließe sich dahingehend weiterentwickeln, dass der schmale transparente Streifen des geschwärzten Fensters punktförmig ist; dann müssten auch im Beleuchtungsmuster des Beleuchtungselements 2 punktförmige leuchtende Teilflächen vorhanden sein, oder aber auf andere Formen der besagten transparenten Streifen, wie etwa geneigte, runde oder treppenartige Formen.This mental approach explains how to create the image content to avoid optical jumps. It could be further developed so that the narrow transparent strip of the blackened window is punctiform; then also in the lighting pattern of the lighting element would have 2 point-like luminous surfaces, or other shapes of the said transparent strips, such as inclined, round or staircase-like shapes.

Weiterhin zeigt 13 ein beispielhaftes Beleuchtungsmuster, welches zu einem Zeittakt durch das Beleuchtungselement 2 dargestellt werden kann. Es handelt sich hierbei um nichtleuchtende und weiß leuchtende Teilflächen, die als vertikale Spalten ausgebildet sind. Um schlussendlich farbige 3D-Bilder darzustellen, verfügt deshalb das Raster 1 über farbige Bildelementzeilen, konkret über RGB-Farbsubpixelzeilen, wie häufig bei Farb-LC-Displays verbreitet. Dies ist in 13a links gezeigt, wie auch in der rechten Bildhälfte die Belegung des Rasters 1 mit 4 Ansichten zu einem Zeittakt t. Diese Ansichtenbelegung ist wie vorstehend schon beschrieben auch zeitlich variabel.Further shows 13 an exemplary illumination pattern, which at a timing by the lighting element 2 can be represented. These are non-luminous and white luminous surfaces, which are formed as vertical columns. That is why the grid is used to display colored 3D images 1 on color pixel lines, specifically on RGB color subpixel lines, as common in color LC displays. This is in 13a shown on the left, as well as in the right half of the screen the assignment of the grid 1 with 4 views at a time t. This view assignment is as described above also variable in time.

Auf Grund der verfahrensgemäßen Wirkungen würde dann z. B. ein Betrachter mit einem Auge aus einer Ansicht zum Zeittakt t1 die in 13b dargestellten Farbsubpixelspalten RGB sehen. Aus vielen anderen Richtungen wären konsequenterweise andere Spalten sichtbar. In 13c ist gezeigt, welche Spalten das Betrachterauge zum Zeittakt t2 beispielhaft sehen würde.Due to the procedural effects would then z. B. a viewer with an eye from a view at time t1 in 13b see color subpixel columns RGB. From many other directions, consequently, other columns would be visible. In 13c it is shown which columns the viewer eye would see as an example at the time t2.

Damit wird ersichtlich, wie über das zeitliche Mittel ein Betrachterauge die volle Auflösung des Rasters 1 wahrnimmt.This makes it clear how, over time, a viewer's eye can see the full resolution of the grid 1 perceives.

Darüber hinaus stellt 14 ein weiteres beispielhaftes Beleuchtungsmuster für das Beleuchtungselement 2 zu einem Zeitpunkt dar. Die Kombination der – in diesem Falle ebenfalls 4 – Ansichten muss dann auch in entsprechender Weise pro Zeittakt erfolgen.In addition, it presents 14 another exemplary illumination pattern for the lighting element 2 at one point in time. The combination of - in this case also 4 - views must then also be carried out in a corresponding manner per time cycle.

Schließlich zeigt 15 den Fall, dass das Raster 1 nur Grauenstufen darstellt (z. B. wenn das Raster 1 ein Flüssigkristallshutter ist). Ferner ist dort in der rechten bildhälfte dessen Belegung mit 4 Ansichten zum Takt t1 dargestellt.Finally shows 15 the case that the grid 1 represents only gray levels (for example, if the grid 1 a liquid crystal shutter). Furthermore, there is shown in the right half of its image assignment with 4 views to the clock t1.

Um nun zu einem 3D-Farbbild zu gelangen, muss das Beleuchtungsmuster des Beleuchtungselements 2 farbig sein, beispielsweise als RGB-Zeilen ausgebildet. Diesbezüglich zeigt 15a das im Zeittakt t1 auf dem Beleuchtungselement 2 dargestellte Beleuchtungsmuster, sowie 15b das im Zeittakt t2 auf dem Beleuchtungselement 2 dargestellte Beleuchtungsmuster.In order to arrive at a 3D color image, the lighting pattern of the lighting element must 2 be colored, formed for example as RGB lines. In this regard shows 15a at the time t1 on the lighting element 2 illustrated illumination pattern, as well 15b the im Timing t2 on the lighting element 2 illustrated illumination pattern.

Das Beleuchtungselement 2 besteht in dieser Ausgestaltung vorzugsweise aus einer Anordnung von LEDs, und/oder aus einem OLED und/oder einem von hinten beleuchteten Flüssigkristall-Shutter. Andere Ausgestaltungen sind denkbar.The lighting element 2 in this embodiment, preferably consists of an array of LEDs, and / or an OLED and / or a back-lit liquid crystal shutter. Other embodiments are conceivable.

Die Vorteile der Erfindung sind vielseitig. So wird eine 3D-Darstellung ermöglicht, die keinen oder nahezu keinen Auflösungsverlust gegenüber der Auflösung des eingesetzten Bildgebers erleidet. Damit können gleichzeitig 2D-Bilder und 3D-Bilder in gleicher Auflösung dargestellt werden, eine Umschaltbarkeit zwischen 2D- und 3D-Darstellung ist nicht mehr nötig.The Advantages of the invention are versatile. This is how a 3D rendering becomes allows for no or almost no loss of resolution versus the resolution of the imager used suffers. This allows simultaneous 2D images and 3D images be displayed in the same resolution, a switchability between 2D and 3D presentation is no longer necessary.

Erfindungsgemäße Verfahren und Anordnungen sind darüber hinaus flach auszubilden und die Ansteuerung mit Bildinhalten ist über handelsübliche PC-Hardware möglich. In speziellen Ausgestaltungen kann sogar der bislang in 3D-Darstellungen bei seitlicher Betrachterbewegung oft vorkommende „optische Sprung” vermieden werden.invention In addition, methods and arrangements are to be made flat and the control with image content is about commercially available PC hardware possible. In special embodiments can even so far in 3D representations with lateral viewer movement often occurring "optical leap" can be avoided.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims

Method for the spatial representation of a scene or an object, in which - on a grid ( 1 ) from image elements x (i, j) with lines (i) and columns (j) at each time point (t), spatial image part information a (i, j, t) is made visible simultaneously over the scene or the object, 1 ) from picture elements x (i, j) at a distance (s) an illumination element ( 2 ), which at each time point (t) represents a defined illumination pattern of substantially luminous and non - luminous subareas, wherein at least two different illumination patterns are displayed at two different times t1 and t2, so that at each time point (t) due to Positions of luminous and non-luminous surfaces on the lighting element ( 2 ) and the positions of the picture elements x (i, j) for the light propagation directions transmitted by the picture elements x (i, j), and the picture elements x (i, j) of this light with the spatial picture part information a (i, j, t) modulate over the scene or the object, whereby on average one or more observers ( 3 ) looking at the grid ( 1 ) each with two eyes exclusively or substantially different image part information a (i, j, t) on the scene or the object sees or see, creating a spatial visual impression is created.

Method according to claim 1, characterized in that that the spatial image part information a (i, j, t) via the scene or the object different views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 match the scene or object.

Method according to claim 1, characterized in that that the spatial image part information a (i, j, t) via the scene or object each one or more picture elements from a number of different views of the scene or object.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the luminous faces the defined illumination pattern is essentially red, green, emit blue or white light.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting element ( 2 ) consists of LEDs and / or an OLED and / or a back-lit liquid crystal shutter.

Method according to one of claims 1-4, characterized in that the lighting element ( 2 ) consists of a light guide, which is structured so that it is fed by (m) light sources, with m> 1, so that depending on switching one or more of these (m) light sources at least (m) different illumination patterns at different times (t ) can be displayed.

Method according to Claim 6, characterized that the (m) light sources realized as different lamps or LEDs become.

Method according to Claim 6, characterized that by optical means separate amounts of light same lamps and / or LEDs are used as (m) light sources.

Method according to one of claims 6-8, characterized in that the lighting element ( 2 ) acting light guide conducts different colored light modes, the decoupling chromatically decouple at different partial surfaces light out.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the image part information a (i, j, t) of different views A (k) at each time (t) periodically on the grid ( 1 ), wherein this arrangement of the image part information a (i, j, t) is preferably formed as a two-dimensional pattern or as a column-by-column combination.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the picture elements arbitrary outlines preferably polygonal, more preferably rectangular Outlines.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the grid ( 1 ) on the lighting element ( 2 ) facing side is partially mirrored.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the faces each to any Time (t) illustrated illumination pattern any Outline, preferably a polygonal, particularly preferred a rectangular outline.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the individual partial surfaces of the illumination pattern has a width and / or a height have, except for a correction factor f with 0.9 <f <1.1 of the width and / or height of the picture elements x (i, j).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the picture elements x (i, j) color subpixels (R, G or B) or clusters of color subpixels (eg RG or GB) or full match color pixels or grayscale pixels.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at each time point (t) on average essentially the same number of picture elements x (i, j) picture part information represent a (i, j, t) respectively of the different views A (k).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the refractive indices (for visible Light) of all light-transmitting components of the process differ by a maximum of 30%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination pattern contains only colored (eg red, green and blue) and non-luminous sub-areas, if on the picture elements x (i, j) of the grid ( 1 ) only gray levels can be represented, and that the illumination pattern contains only white and non-luminous partial areas, if on the picture elements x (i, j) of the grid ( 1 ) colored picture information can be reproduced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that between the grid ( 1 ) and the lighting element ( 2 ) one or more refractive index-varying media are arranged in layers, so that the directions of light propagation of the light originating from the illuminating sub-areas can be influenced by defined refractive indices per time cycle (t).

Method according to claim 19, characterized that the refractive index varying medium (s) are liquid crystals exists that change their refractive index when an electrical voltage is applied.

Arrangement for the spatial representation of a scene or an object, comprising - a grid ( 1 ) of picture elements x (i, j) with lines (i) and columns (j) on which spatial picture part information a (i, j, t) is simultaneously made visible over the scene or the object at each point in time (t), a grid ( 1 ) of picture elements x (i, j) at a distance (s) downstream lighting element ( 2 ), which at each instant (t) a defined illumination pattern of substantially luminous and non-luminous sub-areas are shown, wherein at two different times t1 and t2 at least two different illumination patterns are represented - so that at each time point (t) due to the positions of luminous and non-luminous surfaces on the lighting element ( 2 ) and the positions of the picture elements x (i, j) for the light propagation directions transmitted by the picture elements x (i, j), and the picture elements x (i, j) of this light with the spatial picture part information a (i, j, t) modulate over the scene or the object, whereby on average one or more observers ( 3 ) looking at the grid ( 1 ) each with two eyes exclusively or substantially different image part information a (i, j, t) on the scene or the object sees or see, creating a spatial visual impression is created.

Arrangement according to claim 21, characterized that the spatial image part information a (i, j, t) via the scene or the object different views A (k) with k = 1, ..., n and n> = 2 match the scene or object.

Arrangement according to claim 21, characterized that the spatial image part information a (i, j, t) via the scene or object each one or more picture elements from a number of different views of the scene or object.

Arrangement according to one of claims 21-23, characterized in that the luminous faces the defined illumination pattern is essentially red, green, emit blue or white light.

Arrangement according to one of claims 21-24, characterized in that the lighting element ( 2 ) consists of LEDs and / or an OLED and / or a back-lit liquid crystal shutter.

Arrangement according to one of claims 21-24, characterized in that the lighting element ( 2 ) consists of a light guide, which is structured so that it is fed by (m) light sources, with m> 1, so that depending on switching one or more of these (m) light sources at least (m) different illumination patterns at different times (t ) can be displayed.

Arrangement according to claim 26, characterized that the (m) light sources realized as different lamps or LEDs become.

Arrangement according to claim 26, characterized that by optical means separate amounts of light same lamps and / or LEDs are used as (m) light sources.

Arrangement according to one of claims 26-28, characterized in that the lighting element ( 2 ) acting light guide conducts different colored light modes, the decoupling chromatically decouple at different partial surfaces light out.

Arrangement according to one of claims 21-29, characterized in that the image part information a (i, j, t) of different views A (k) at each time (t) periodically on the grid ( 1 ), wherein this arrangement of the image part information a (i, j, t) is preferably formed as a two-dimensional pattern or as a column-by-column combination.

Arrangement according to one of claims 21-30, characterized in that the picture elements arbitrary outlines preferably polygonal, more preferably rectangular Outlines.

Arrangement according to one of claims 21-31, characterized in that the grid ( 1 ) on the lighting element ( 2 ) facing side is partially mirrored.

Arrangement according to one of claims 21-32 characterized in that the faces each to any Time (t) illustrated illumination pattern any Outline, preferably a polygonal, particularly preferred a rectangular outline.

Arrangement according to one of claims 21-33, characterized in that the individual partial surfaces of the illumination pattern has a width and / or a height have, except for a correction factor f with 0.9 <f <1.1 of the width and / or height of the picture elements x (i, j).

Arrangement according to one of claims 21-34 characterized in that the picture elements x (i, j) are color subpixels (R, G or B) or clusters of color subpixels (eg RG or GB) or full color pixels or grayscale pixels.

Arrangement according to one of claims 21-34 characterized in that at each time point (t) on average essentially the same number of picture elements x (i, j) picture part information represent a (i, j, t) respectively of the different views A (k).

Arrangement according to one of claims 21-36, characterized in that the refractive indices (for visible Light) of all light-transmitting components of the process differ by a maximum of 30%.

Arrangement according to one of Claims 21-37, characterized in that the illumination pattern contains only colored (eg red, green and blue) and non-luminous subareas if, on the picture elements x (i, j) of the raster ( 1 ) only gray levels can be represented, and that the illumination pattern contains only white and non-luminous partial areas, if on the picture elements x (i, j) of the grid ( 1 ) colored picture information can be reproduced.

Arrangement according to one of claims 21-38, characterized in that between the grid ( 1 ) and the lighting element ( 2 ) one or more refractive index-varying media are arranged in layers, so that the directions of light propagation of the light originating from the illuminating sub-areas can be influenced by defined refractive indices per time cycle (t).

Arrangement according to claim 39, characterized that the refractive index varying medium (s) are liquid crystals exists that change their refractive index when an electrical voltage is applied.

Arrangement according to one of claims 21-40, characterized in that the grid ( 1 ) is a color LCD screen or a greyscale liquid crystal shutter.

Arrangement according to one of claims 21-41 characterized in that in the case of n views shown A (k) with k = 1..n, the value of n is greater than or equal to 2 and less than or equal to 16.

Arrangement according to one of claims 21-42, characterized in that the grid ( 1 ) Contains means for reducing flare reflections, preferably at least one interference-optical anti-reflection coating.

Arrangement according to one of claims 21-43 characterized in that that for a particularly bright two-dimensional representation as many as possible, preferably all, sub-areas are lit, and in particular Embodiments a variety of sub-areas dimmed bright be switched.

Arrangement according to one of claims 21-44 characterized in that image part information of n = 4 views come to the presentation, each time t t a column of picture elements x (i, j) exactly image part information of a view shows, in each time clock, a permutation of the 4 views within the columns takes place and the illumination pattern is horizontal periodically consists of white luminous, columnar Partial surfaces and non-luminous partial surfaces, each three times as wide as the luminous surface and, finally, this lighting pattern as well is timed accordingly.

Arrangement according to one of claims 21-45, characterized in that the lighting element ( 2 ) Is formed from a plurality of waveguides whose light-coupling end pieces are arranged areally so that ver to two ver At least two different illumination patterns can be represented at different times t1 and t2 by light being coupled into different groups of optical waveguides at the times t1 and t2.

Arrangement according to one of claims 21-45, characterized in that the lighting element ( 2 ) is formed from a plurality of strip-shaped, preferably wedge-shaped, waveguides whose light-coupling surfaces are planar arranged so that at two different times t1 and t2 at least two different illumination patterns can be represented by at the times t1 and t2 in different groups of Optical fibers light is coupled.

Arrangement according to one of claims 21-45, characterized in that the lighting element ( 2 ) is formed of a matrix having a plurality of LED picture elements or OLED picture elements.