Verfahren zum Herstellen einer autostereoskopischen Darstellung und Anordnung für eine autostereoskopische Darstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer autostereoskopischen Dar- Stellung sowie eine Anordnung für eine autostereoskopische Darstellung.

Hintergrund der Erfindung

Parallax-Panoramagramme, die auch als Grundlagenbilder für Linsenraster-Bilder verwendet werden, können mit direkt vorgelagerten, optisch wirksamen Bauteilen Objekte räumlich wiedergeben. Die wiedergegebenen Objekte können dann ohne weitere Hilfsmittel mit den menschlichen Augen betrachtet werden. Hierbei werden beispielsweise optisch wirksame Bauteile wie Linsenraster, bei denen es sich um eine flächige Anordnung mehrerer optischer Halblinsen oder Halbzylinder handelt, vor dem Parallax-Panoramagramm des darzustellenden Objektes angeordnet. Das Parallax-Panoramagramm wird auf besonderer Art und Weise hierfür aufbereitet. Zusammen mit dem menschlichen Seeapparat entsteht so letztlich ein räumlicher Eindruck. Linsenrasteranordnungen oder -platten bestehen beispielsweise aus Acryl oder Polyethylen.

Nach dem Stand der Technik wird die Abbildung des Objektes (Parallax-Panoramagramm) nach einem so genannten Interlace-Verfahren erstellt. Hierbei werden mehrere Halbbilder des Objektes, bei denen es sich insbesondere um Bilder des Objektes aus verschiedenen Raumpositionen handelt, erstellt, beispielsweise mittels Fotografieren oder Rendern, und dann miteinander verarbeitet. Die mehreren Halbbilder werden hierbei in „dünne Streifen" aufgetrennt, zum Beispiel mittels einer geeigneten Softwareapplikation, und streifenförmig zusammengesetzt. Unter jeder Linse des Linsenrasters befindet sich dann ein vollständiger Streifensatz der verwendeten Halbbilder. Dieses wird üblicherweise mit der Softwareapplikation auf einer Datenverarbeitungseinrichtung umgesetzt. Das auf diese Weise hergestellte, verschachtelte Bild - bei zwei verschachtelten Halbbildern spricht man von Stereogramm, bei mehr als zwei von Parallax-Panoramagramm - wird dann gedruckt, um anschließend die entsprechende Linsenanordnung hierüber zu positionieren. Vom menschlichen Sehapparat wird das geschaffene Linsenrasterbild als räumliche Darstellung des abgebildeten Objektes erfasst. Ohne das vorge-

lagerte Linsenraster erscheint das Stereogramm / Parallax-Panoramagramm für den Betrachter verschwommen.

Bourke veröffentlichte im Dezember 1999 beispielsweise eine ausführliche Beschreibung des Interlace-Verfahrens in der Arbeit: ,^4utostereoscopic Lenticular Images" (http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/projection/lenticular /).

Mit dem Interlace- Verfahren erzeugte Parallax-Panoramagramme oder Stereogramme unterliegen Betrachtungs- und Herstellungsbeschränkungen. In Verbindung mit Linsenrasterbil- dem besteht die stärkste Einschränkung hinsichtlich der vorgegebenen (optimalen) Betrachtungsposition oder den diesbezüglichen Mindestbetrachtungsabständen, da andernfalls das räumliche Bild optisch zerfallen kann oder sich der stereoskopische Effekt sogar verkehrt. Zum anderen werden diese Raumbilder mit vergleichsweise geringer sichtbarer Auflösung dargestellt, da sich diese Auflösung technikbedingt beim Linsenrasterbild im Wesendlichen aus der Feinheit der Halblinsen ergibt (75 lpi « 75 dpi, lpi = Linsen pro Inch). Diese wiederum können, je kleiner sie sind, nur begrenzt Räumlichkeit abbilden. Für Raumsimulationen sind die Halblinsen oder Halbzylinder der Linsenrasterplatte so konstruiert, dass sich ihr Brennpunkt genau auf dem Linsenboden befindet. Daraus ergeben sich aber auch technikimmanente unvermeidbare Qualitätseinbusen. Objektkonturen werden stets treppenartig in hori- zontaler Richtung angezeigt. Zu mindest bei der Lentikulartechnik ergibt sich stets zwischen horizontaler und vertikaler Richtung ein störendes Auflösungsgefälle. Aber auch der Abbildungswechsel zwischen den einzelnen Halbbildstreifen, der so genannte Bildflip ist als Mangel zu werten. Linsenrasterplatten für Animationseffekte weichen von diesem Konstruktionsprinzip ab. Die einzelnen Halblinsen fokussieren nicht so stark. Dadurch verringert sich auch das Auflösungsgefälle innerhalb des Linsenrasterbildes.

Um auch mit Animationslinsen Raumbilder erzeugen zu können, sind dem Abbildungsverhalten der Einzellinsen entsprechende Grundlagenbilder notwendig. Dadurch können die optischen Vorteile dieser Linsen für diese Bilder ausgenutzt werden. Darunter fallen beispielswei- se ein geringeres Auflösungsgefälle, geringere Materialstärke der zum Beispiel Linsenrasterplatten, vergrößerte Abmaße der Einzel linsen (bis etwa 1 cm breite ~ 2 lpi) und damit verbesserte Produzierbar- und Handhabbarkeit, verbesserte Justierung der einzelnen Komponenten eines derart erzeugten autostereoskopischen Bildes.

Es sind weitere Verfahren zur Herstellung von Parallax-Panoramagrammen bekannt. Diese wurden in der Regel in der Photographie entwickelt und werden heutzutage kaum noch eingesetzt. Die Herstellung wird über eine komplexe und stets mehrfache Bildaufnahme durch, z.B. einem direkt dem Photofilm vorgelagertes Linsenrasterelement, bewerkstellingt. Mit dieser Technik ist meist nur die Simulation einer räumlichen Abbildung vor dem so genannten Scheinfenster möglich, dies sowohl für Lentikular- als auch für Intergralbilder. Bei diesen werden beispielsweise kreisförmige Linsenanordnungen auf der Rasterplatte verwendet. Die realistische und überzeugende Wirkung des stereoskopischen Bildes leidet dadurch erheblich. Darüber hinaus ist stets ein enormer Herstellungsaufwand im Vergleich zum Interlace- Verfahren nötig. Die Umsetzung erfordert in der Regel viel Fachwissen (vgl. Roberts et al.: „The History of Integral Print Methods"; http://www.integralresource.org/ Integ- ral_History.pdf).

Vertiefende Ausführungen dazu finden sich beispielsweise bei Roberts et. al., „ The History of Integral Print Methods " (httpV/www.microlens.com/pdfs/history^f lenticular.pdf). Interessant, speziell zu dem hier beschriebenen neuen Verfahren, ist das Dokument WO 95/31795. Es wird die Erstellung eines objekttiefenabhängigen Parallax-Panoramagramms über einen Rechenalgorithmus und virtuellen räumlichen Computerdaten beschrieben. Dieser Mecha- nismus ist allerdings bei komplexen Darstellungen sehr aufwendig und für beispielsweise photorealistische Darstellungen, wie sie heute speziell Renderings produzieren, vergleichsweise schlecht geeignet.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer autostereosko- pischen Darstellung sowie eine verbesserte Anordnung für eine autostereoskopische Darstellung zu schaffen, mit denen das Bereitstellen autostereoskopischer Abbildungen vereinfacht und mit optimierter Qualität ermöglicht ist.

Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer autostereoskopi- schen Darstellung vorgesehen, welche wenigstens ein Objekt zeigt, wobei bei dem Verfahren mittels einer auf einer Datenverarbeitungseinrichtung laufenden Applikation für das wenigs-

tens eine Objekt mit Hilfe einer Strahlenbildkonstruktion in einem virtuellen optischen Abbildungssystem, welches das wenigstens eine Objekt, eine dem wenigstens einen Objekt gegenüberliegend und dieses als Objektbild in eine Bildebene abbildende Abbildungsoptik sowie eine das Objektbild in der Bildebene aufnehmende Aufnahmeeinrichtung aufweist, Bilddaten für ein Parallax-Panoramagramm des Objektbildes in der Aufnahmeeinrichtung erzeugt werden, eine den Bilddaten für das Parallax-Panoramagramm entsprechende Abbildung erzeugt wird und eine autostereoskopische Darstellung erzeugt wird, indem eine transparente, der Abbildungsoptik entsprechende, flächige Anordnung von Abbildungselementen dem Parallax-Panoramagramm vorgelagert wird.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung mit einer autostereoskopi- schen Darstellung geschaffen, bei der eine Abbildung, die Bilddaten eines Parallax- Panoramagramms für ein Objektbild entspricht, auf einer Abbildungsseite eines Trägermaterials aufgebracht ist und der Abbildungsseite vorgelagert ein transparentes Bauteil mit einer transparenten, einer Abbildungsoptik entsprechenden, flächigen Anordnung von Abbildungselementen angeordnet ist, wobei die Bilddaten mittels einer auf einer Datenverarbeitungseinrichtung laufenden Applikation für wenigstens ein Objekt mit Hilfe einer Strahlenbildkonstruktion in einem virtuellen optischen Abbildungssystem, welches das wenigstens eine Objekt, die dem wenigstens einen Objekt gegenüberliegend und dieses als Objektbild in eine Bildebene abbildende Abbildungsoptik sowie eine das Objektbild in der Bildebene aufnehmende Aufnahmeeinrichtung aufweist, für das Parallax-Panoramagramm des Objektbildes in der Aufhahmeeinrichtung erzeugt sind.

Die Erfindung umfasst den Gedanken, beim Herstellen des Parallax-Panoramagramrns die Strahlenbildkonstruktion in einem optischen Abbildungssystem zu nutzen. Das optische Abbildungssystem umfasst das wenigstens eine darzustellende Objekt und eine dem wenigstens einen Objekt gegenüberliegend und dieses als Objektbild in eine Bildebene abbildende Abbildungsoptik. Die Abbildungsoptik ist beispielsweise eine flächige Linsenanordnung, welche auch als ein Linsenraster bezeichnet werden kann, entsprechend ausgeführt. Des weiteren umfasst das optische Abbildungssystem eine Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Kamera, mit der das mittels Strahlenbildkonstruktion in der Bildebene erzeugte Objektbild aufgenommen wird, wobei das Aufnahmebild (Parallax-Panoramagramm) in der Aufhahmeeinrichtung ebenfalls unter Verwendung der Strahlenbildkonstruktion erzeugt wird.

Die Bilddaten für das Aufhahmebild (Parallax-Panoramagramm) werden dann genutzt, um eine entsprechende Abbildung zu erzeugen, sei es mittels einer elektronischen Bilddarstellung, beispielsweise auf einem Display, oder mittels Drucken der Abbildung auf ein Träger- material. Die autostereoskopische Abbildung oder Darstellung entsteht dann, indem eine der Abbildungsoptik des optischen Abbildungssystems entsprechende, zum Beispiel als flächige Linsenanordnung ausgeführte Optik der Abbildung vorgelagert wird. In einer Ausgestaltung, bei der die den Bilddaten des Aufnahmebildes (Parallax-Panoramagramm) entsprechend Abbildung über ein Display ausgegeben werden, kann auch die flächige Linsenanordnung mittels elektronischer Simulation auf dem Display erzeugt werden, um so den räumlichen Eindruck für den menschlichen Sehapparat zu schaffen. Beim Aufbringen der Abbildung auf ein Trägermaterial, zum Beispiel mittels Drucken, wird der Abbildung beispielsweise die flächige Linsenanordnung in Form eines entsprechend ausgestalteten, transparenten, optisch wirksamen Bauteils vorgelagert.

Im Unterschied zum Stand der Technik ist es bei dem vorgeschlagenen Verfahren, welches auch als VLR-Methode (VLR - „Virtual Lenticular Rendering") bezeichnet werden kann, nicht notwendig, mehrere Bilder des darzustellenden Objektes zunächst zu erzeugen und anschließend in Streifen zu zerlegen, um diese dann wieder einer vorbestimmten Ordnung ent- sprechend zusammenzufügen. Vielmehr wird unter Verwendung der Strahlenbildkonstruktion den Parametern des optischen Abbildungssystems entsprechend das Aufnahmebild (Parallax- Panoramagramm) in der Aufnahmeeinrichtung direkt erzeugt, welches sich seinerseits mittels Strahlenbildkonstruktion aus dem Objektbild in der Bildebene ableitet.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer autostereo- skopischen Darstellung geschaffen, welches wenigstens ein Objekt zeigt, wobei bei dem Verfahren eine Interlace-Methode verwendet wird und wobei die bei der Interlace-Methode miteinander verschachtelte Streifen Streifen unterschiedlicher Breite umfassen. Die Streifenbreite leitet sich direkt von den optischen Eigenschaften der anschließend vorgelagerten Anordnung von Abbildungselementen ab. Dabei kann sowohl das einzelne Abbildungselement als auch dessen Lage in der gesamten Anordnung der Abbildungselemente herangezogen werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen einer autostereoskopi- schen Darstellung vor, welches wenigstens ein Objekt zeigt, wobei bei dem Verfahren eine Interlace-Methode verwendet wird und wobei Abstände zwischen Aufnahmepositionen für eine Aufnahmeeinrichtung, mit der im Rahmen der Interlace-Methode Abbildungen des we- nigstens einen Objektes erzeugt werden, sich unterscheidende, nicht äquidistante Abstände umfassen. Diese variablen Abstände werden von den optischen Eigenschaften der anschließend vorgelagerten Anordnung von Abbildungselementen abgeleitet. Hierbei kann die Ausrichtung direkt von der prozentualen Abbildungsfreigabe, beispielsweise einer Halblinse einer Linsenrasterplatte, in Aufnahmeeinrichtungsabstände umgerechnet werden.

Mit Hilfe der unterschiedlichen Aspekte der Erfindung ist es ermöglicht, auf verschiedene Art und Weise die konkrete Oberflächenausbildung und die optischen Eigenschaften der Anordnung von Abbildungselementen, bei der es sich in einer bevorzugten Ausfuhrungsform um eine Linsenrasterplatte handelt, verbessert zu berücksichtigen, um so die Qualität autostereo- skopischer Abbildungen zu optimieren. Insoweit bilden die verschiedenen Aspekte der Erfindung verschiedene Lösungsmöglichkeiten für die hier gestellte Aufgabe.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Aspekte des Verfahrens zum Herstellen von autostereoskopischer Darstellungen beschrieben.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die autostereoskopische Darstellung erzeugt wird, indem die Bilddaten für das Parallax-Panoramagramm über eine Anzeige- flache ausgegeben werden und die der Abbildungsoptik vorgelagerte, Anordnung von Abbildungselementen in Form einer elektronisch simulierten Anordnung von Abbildungselementen auf der Anzeigefläche dargestellt wird. Auf diese Weise können auf beliebigen Anzeigeeinrichtungen autostereoskopische Darstellungen erzeugt werden.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die autostereoskopische Darstellung erzeugt wird, indem auf einem Trägermaterial auf einer Abbil- dungsseite die den Bilddaten für des Parallax-Panoramagramm entsprechende Abbildung erzeugt wird und der Abbildungsseite vorgelagert ein transparentes Bauteil mit der Anordnung von Abbildungselementen angeordnet wird. Als Anordnung von Abbildungselementen können beispielsweise handelsübliche Linsenrasterplatten verwendet werden, die als solche in

verschiedenen Varianten bekannt sind. Zum Beispiel werden solche Linsenrasterplatten aus Acrylat oder Polyethylen zur Verfügung gestellt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das abbildende und optisch wirksame Bauteil in Abhängigkeit des mindestens einen abzubildenden Objekts (Szenerie) vor allem durch eine variable Größe der Einzelelemente spezifisch angepasst wird. Aufgrund einer engen Kopplung von abbildbarer Raumbildtiefe, Linsenoberfläche und Linsengröße könnte durch gesonderte Anpassung jedes Einzelelementes einer Rasterplatte die Abbildungseigenschaften verbessert werden. Eine Linsenrasterplatte beispielsweise könnte dann durch verschiedene Halblinsengrößen optimiert autostereoskopische Darstellungen, objekt- und szeneriespezifisch, wiedergeben.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Parallax-Panorama- gramm auf das Trägermaterial aufgedruckt wird. Beispielsweise erfolgt das Aufdrucken auf Fotopapier mittels eines Printers.

Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass das transparente Bauteil haftend auf der Abbildungsseite angeordnet wird. Zwischen dem Trägermaterial und dem transparenten Bauteil wird hierbei eine haftende Verbindung unter Verwendung eines geeigneten Haftmit- tels hergestellt, beispielsweise eines transparenten Klebers.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beim Erzeugen der Bilddaten für das Objektbild die Strahlenbildkonstruktion in dem virtuellen Abbildungssystem unter Verwendung einer Brechzahl von ungleich 1 ausgeführt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass Linsen der Anordnung von Abbildungselementen auf einer der Abbildung abgewandte Seite eine gekrümmte Oberfläche und auf einer von der Abbildungsseite zugewandten Seite eine im wesentlichen ebene Oberfläche aufweisen. In einer Ausgestaltung der VLR-Methode ist die Oberfläche der virtuellen Anord- nung von Abbildungselementen beim Ermitteln der Bilddaten pro Abbildungselement spie- gelverkehrt zu der Abbildungsoptik des aufgelagerten, transparenten Bauteils angeordnet.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass autostereoskopische Darstellungsdaten auf einem elektronischen Speichermedium gespeichert werden, welche die Bilddaten für das Parallax-Panoramagramm und Informationen über Kenngrößen für die Abbildungsoptik umfassen. Die Parallax-Panoramagrammdaten können dann mittels einer geeigne- ten Software-Applikation von dem elektronischen Speichermedium, bei dem es sich zum Beispiel um eine CD-Rom, eine DVD oder einen Speicherstick handelt, gelesen und verarbeitet werden, um auf eine Anzeigeeinrichtung das gewünschte autostereoskopische Bild des Objektes zu erzeugen. Die Bilddaten, einschließlich der elektronischen Informationen über die Linsenanordnung, können als eine Art codierte Darstellung für die Abbildung des Objektes ange- sehen werden.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Linse aus einer flächigen Linsenanordnung (10 lpi, Animationslinse),

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer flächigen Linsenanordnung mit Abbildungsstrahlen, Fig. 3 eine weitere schematische Darstellung eines Abschnitts einer flächigen

Linsenanordnung mit Abbildungsstrahlen,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer flächigen Linsenanordnung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines optischen Abbildungssystems mit einer als flächige Linsenanordnung ausgeführten Abbildungsoptik, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Objektabbildung in einer Bildebene,

Fig. 7 eine schematische Darstellung zum Vergleich des Verfahrens zum Herstellen eines Linsenrastergrundlagenbildes (Parallax-Panoramagramm) und des Betrachtens des erzeugten Lentikularbildes mit dem menschlichen Sehapparat, Fig. 8 eine schematische Darstellung eines optischen Abbildungssystems beim

Erzeugen eines Linsenrastergrundlagenbildes für vier Würfel,

Fig. 9A bis 9D Bilddarstellungen, die mittels Strahlenbildkonstruktion für die vier Würfel aus Fig. 8 ohne eine flächige Linsenanordnung (Fig. 9A) sowie mit flächi-

ger Linsenanordnung unter Verwendung von Brechungsindizes von 0.97 (Fig. 8B), 0.93 (Fig. 8C) und 0.87 (Fig. 8D), Fig. 10 Diagramm über die Größe eines Abbildungsbereiches unter einer Halblinse eines Linsenrasters in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkels, Fig. 1 1 eine schematische Darstellung mit einem abzubildenden Objekt sowie mehreren Aufnahmepositionen,

Fig. 12 Halbbildüberlagerung von Halbbildern aus Fig. 1 1,

Fig. 13 eine schematische Darstellung zum Erläutern einer Verschachtelung von

Streifenelementen bei einer angepassten Interlace-Methode mit variablen Streifenbreiten,

Fig. 14 eine schematische Darstellung mit einem abzubildenden Objekt sowie mehreren nicht äquidistanten Aufnahmepositionen, Fig. 15 Halbbildüberlagerung von Halbbildern gemäß der Anordnung in Fig. 14, und Fig. 16 eine schematische Darstellung zum Erläutern der Interlace-Methode unter

Verwendung von Halbbildern, die durch nicht-äquidistante Aufnahmepositionen erstellt wurden, und Fig. 17 Vergleich von Ausfuhrungsformen zum Verbessern von autostereoskopi- schen Darstellungen. Fig. 18 A bis 18C Bilddarstellungen, die mittels Strahlenbildkonstruktion für einen Würfel aus Fig. 8 mit flächiger Linsenanordnung zum einen mit kreisrunden Einzelelementen unter Verwendung von Brechungsindizies von 0.9 (Fig. 18 A) und 0.95 (Fig. 18B) sowie unter Verwendung einer nicht kreisrunden Linsenoberfläche (zwei gekreuzte Linsenrasterplatten mit jeweils gleich gro- ßen Halblinsen) und dem Brechungsindex von 0.9 (Fig. 18C) erzeugt wurden, und

Fig. 19 Bilddarstellung, die eine mittels Strahlenbildkonstruktion erzeugte Abbildung eines Würfels zeigt, der spezifisch auf Grundlage einer zur Verfügung stehenden Formglasplatte erstellt wurde.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Linse 2a, wie sie in der flächigen Linsenanordnung 2 Verwendung findet. Es ergibt sich, dass sich ein Abbildungsbereich in der Linse 2a stetig nach dem Betrachtungswinkel ändert. Hierbei ist der Abbildungsbereich in der Mitte

eines Linsenbodens (Fig. 2, Betrachuntungswinkel = 0°) am größten und verkleinert sich zu den Linsenrändern (Fig. 3, Betrachtungswinkel = 24°). Lage und Dimension der Abbildungsbereiche ändern sich somit zusammenhängend nach dem Betrachtungswinkel. Fig. 4 zeigt diese kontinuierliche Veränderung in der übersicht anhand einer Linsenrasterplatte.

Fig. 10 zeigt eine Darstellung der Abbildungsfreigabe am Linsenboden eines Linsenelementes als Diagramm. Dargestellt ist beispielhaft das Abbildungsverhalten für eine Animationslinse mit lOlpi. Es ist der Verlauf der äußeren Lichtstrahlen an den Linsenecken für eine kontinuierliche Betrachtungswinkeländerung eingetragen. Es ergibt sich: Je stärker sich der Betrach- tungswinkel einem Grenzwinkel annähert, umso geringer ist die Ausdehnung des verfügbaren Abbildungsbereiches, also sichtbarer Bildpixel. Für einen negativen Betrachtungswinkel gilt dieses ebenfalls. Die möglichen sichtbaren Pixel bei einer Druckauflösung von 600dpi sind seitlich angeführt.

Fig. 10 beschreibt die Ergebnisse einer Strahlenverfolgung von einem Betrachtungsstandort aus durch die Animationslinse hindurch, hin zum Linsenboden. Vorzugsweise ist der zur Berechnung verwendete Betrachtungsstandort der, der der späteren realen Betrachtungsposition einer Person entspricht. Die Strahlenkonstruktion kann beispielsweise über Lichtstrahlen zu den äußeren Rändern der Einzellinse bewerkstelligt werden. Nach der Lichtbrechung an die- sen Stellen ergibt sich der Bereich am Linsenboden, der vom Betrachter an der Linsenoberfläche gesehen werden kann. Dieser Bereich wird in das Verhältnis zur Gesamtbreite der Einzellinse gesetzt und im Diagramm abgetragen.

Da Position und Größe des Abbildungsbereiches vom Betrachtungswinkel abhängig ist, wird nun Schrittweise der Betrachtungsstandort parallel zur Linsenrasterplatte, also seitlich verschoben, im Diagramm nach Fig. 10 jeweils um 0,1°. Es entsteht so nach und nach das gezeigte Diagramm mit der winkelabhängigen Abbildungsfreigabe am Linsenboden. 0° Betrachtungswinkel entspricht bei der vorliegenden Berechnung einer Betrachtungsposition genau gegenüber dem Linsenmittelpunkt.

Aufgrund der optischen Eigenschaften der Linse kann zum Erstellen des Diagramms es ebenfalls sinnvoll sein, nicht nur die Lichtstrahlen an den äußeren Enden der Linsenwölbung zu betrachten, sondern die gesamte Linsenoberfläche vom Betrachtungsstandort ausgehend

Schrittweise abzutasten. Aufgrund der sphärischen Aberration geben die Lichtstahlen an den äußersten Enden der Linsenwölbung nicht zwangsläufig den größtmöglichen Abbildungsbereich an. Lichtstrahlen die weiter zur Linsenmitte hin lokalisiert sind, können im Vergleich dazu, speziell bei erhöhten Betrachtungswinkeln, größere Bereiche am Linsenboden zeigen. Das Diagramm würde sich damit entsprechend ändert.

Eine stufenweise änderung des Betrachtungswinkels ist ebenfalls denkbar. Wenn man davon ausgeht, das bei senkrechter Betrachtung (Betrachtungswinkel 0°) beispielsweise 20 Prozent des Linsenbodens freigegeben werden, wird erst wieder der Betrachtungswinkel betrachtet, der den daneben anschließenden Abbildungsbereich sichtbar werden lässt.

Bei diesem Betrachtungswinkel ist der Abbildungsbereich dann kleiner als der erste, z.B. 15 Prozent. Dies wird so weit vorangetrieben bis die vollständige Linsenbreite der Einzellinse erfasst ist. Daraus würde sich ein Diagram von wenigen Punkten ergeben. Diese könnten aber direkt in Streifenbreiten (20, 15, .. Prozent) überführt werden und die Anzahl der Punkte stellt vermutlich die optimale zu verarbeitenden Halbbildanzahl für dieses Linsenraster dar.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Abbildungssystems zur Erläuterung des VLR-Verfahrens zum Herstellen eines Linsenrastergrundlagenbildes.

Das optische Abbildungssystem umfasst ein Objekt 1, welches abzubilden ist. Dem Objekt 1 gegenüberliegend ist eine flächige Linsenanordnung 2 mit mehreren Linsenelementen 2a in Form eines Linsenrasters angeordnet, wobei gekrümmte Oberflächen 3 auf einer dem Objekt 1 zugewandten Seite und ebene Oberflächen 4 auf einer dem Objekt 1 abgewandten Seite gebildet sind. Mittels Konstruktionsstrahlen 5 entstehen unter Beachtung der optischen Eigenschaften der flächigen Linsenanordnung 2, insbesondere der Strahlenbrechung an den Grenzflächen, mehrere Objektbilder 6a, 6b des Objektes 1 in einer Bildebene 7. Der flächigen Linsenanordnung 2 nachgelagert ist eine Kamera 8. Mit Hilfe der dargestellten Strahlenbildkon- struktion wird in der Kamera 8 ein Aufnahmebild (Parallax-Panoramagramm) für die mehre- ren Objektbilder 6a, 6b in der Bildebene 7 erzeugt, welche in anderen Ausführungsformen auch näher zu oder entfernter von der gekrümmten Oberfläche 3 gebildet sein kann. Die auf diese Weise erzeugten Bilddaten für das Aufnahmebild (Parallax-Panoramagramm) stellen eine Art Grundlagenbild für die Lentikularbilderstellung dar. Sie können anschließend dazu

verwendet werden, das Grundlagenbild auf einem Display auszugeben oder auf ein Photopapier aufzudrucken. Das beschriebene Verfahren, was auch als VLR-Methode bezeichnet werden kann, wird zweckmäßig mittels einer geeigneten Software-Applikation ausgeführt, die auf einer Datenverarbeitungseinrichtung lauffähig implementiert ist. Das optische Abbildungssys- tem ist mittels der Applikation virtuell gebildet und zur Strahlenbildkonstruktion verwendet. Software-Applikationen, mit denen eine solche Strahlenbildkonstruktion entsprechend den physikalischen Parametern einer optischen Abbildung in einem gegebenen Abbildungssystem ausgeführt werden kann, stehen in verschiedenen Ausführungen als solche zur Verfügung, weshalb hierauf nicht weiter eingegangen wird. Die Bilddaten des Parallax-Panoramagramms liegen dann schließlich als elektronischen Daten vor, die einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden können, beispielsweise einer Ausgabe über ein Display oder zur Verarbeitung in einem Drucker.

Fig. 6 zeigt einen Blick auf die Bildebene 7 mit den mehreren Objektbildern 6a, 6b.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung zum Vergleich des Verfahrens zum Herstellen eines Linsenrastergrundlagenbildes und des Betrachtens des erzeugten Lentikularbildes mit dem menschlichen Sehapparat. Auf der linken Seite ist im wesentlichen wieder die Situation aus Fig. 5 dargestellt. Für gleiche Merkmale werden dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 5 verwendet. Auf der rechten Seite ist in Fig. 7 nun die Situation bei Betrachtung des erzeugten Linsenrastergrundlagenbildes 20 (vgl. 2) mit den menschlichen Augen 30, 31 durch ein flächiges, transparentes, optisch wirksames Bauteil 32, ausgeführt als Linsenrasterplatte, darstellt. Es ergibt sich, dass bei der Betrachtung des Linsenrastergrundlagenbildes 20 mit dem menschlichen Sehapparat nun gekrümmte Flächen 33 der Linsenrasterplatte den menschli- chen Augen 30, 31 zugewandt sind. Bei der Betrachtung entsteht ein räumlicher Eindruck für ein virtuelles Objekt 34.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Abbildungssystems beim Erzeugen eines Lentikularbildes für vier Würfel 40, ..., 43.

Fig. 9A bis 9D zeigen Bilddarstellungen, die mittels Strahlenbildkonstruktion für die vier Würfel 40, ..., 43 aus Fig. 8 ohne eine flächige Linsenanordnung (Fig. 9A) sowie mit flächiger Linsenanordnung unter Verwendung von Brechungsindizes von 0.97 (Fig. 9B), 0.93 (Fig.

9C) und 0.87 (Fig. 9D) erzeugt wurden. Bei Betrachtung der Fig. 9B bis 9C durch eine Lin- senrasterplatte entsteht der Raumbildeindruck in verschiedenen Tiefenausprägungen.

Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Verwendung einer Interlace-Methode be- schrieben. Die Interlace-Methode als solche ist bekannt. Beispielhaft wird auf die Beschreibung in Bourke, ,^4utostereoscopic Lenticular Images" (http://local.wasp.uwa.edu.au/- -pbourke/projection/lenticular/), Dezember 1999, verwiesen.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 1 bis 13 ein Verfahren zum Herstellen eines Parallax-Panoramagramms unter Verwendung der Interlace-Methode beschrieben, wobei bei der hier beschriebenen Interlace-Methode Streifenelemente unterschiedlicher Breite miteinander verschachtelt werden.

Bei dem Verfahren werden zunächst in herkömmlicher Art und Weise Stereobildaufnahmen des abzubildenden Objektes mittels einer Aufnahmeeinrichtung, insbesondere einer Kamera, oder virtuell erzeugt, nämlich mittels einer auf einem Computer installierten Software- Applikation, die zur Bildkonstruktion geeignet ist. Die Abstände zwischen Aufnahmepositionen, in welchen die Aufnahmeeinrichtung real oder virtuell angeordnet wird, sind äquidistant gewählt (vgl. Fig. 1 1). Auf diese Weise wird eine Folge von einzelnen Halbbildern des Objektes er- zeugt. Anschließend werden die einzelnen Halbbildern zueinander justiert. Ein eingeständig gewählter Referenzpunkt bestimmt die räumliche Lage der abgebildeten Objekte im späteren Linsenrasterbild (vgl. Fig. 12).

Danach werden die einzelnen Halbbilder in Abhängigkeit von ihrer Lage relativ zu den Lin- senelementen (vgl. Fig. 13) und dem gesamten Lentikularbild mit unterschiedlicher prozentualer Breite verschachtelt. Auf diese Weise wird eine Anpassung an das für das Parallax- Panoramagramm genutzte Linsenraster erreicht. Fig. 10 kann dazu als Hilfe herangezogen werden, dabei wird je nach Anzahl der Halbbilder der optimale, prozentuale Anteil jedes Streifens nach Maßgabe der Bildfreigabe am Linsenboden und dessen Position bestimmt. Grundsätzlich ergeben sich eine Verbreiterung im zentralen Linsenbereich und einer Ver- schmälerung am Rand der Linse gegenüber einer gleichmäßigen Streifenaufteilung. Durch diese angepasste Streifenvariation wird der Bildinhalt an das Abbildungs verhalten der Linsen verbessert angepasst und erhöht damit die Bildqualität. Bei einer Halbbildanzahl von zehn

würde sich eine individuelle Streifenbreite von etwa 1,1%; 6,3%; 1 1,1%; 14,2%; 17,3%; 17,3%; 14,2%; 11,1%; 6,3%; 1,1% pro Breite eines Linsenelementes ergeben. Diese Aufteilung berücksichtigt noch nicht, dass Animationslinsen im Bereich der angegebenen Betrachtungswinkel nicht den gesamten Linsenboden freigeben können (vgl. Fig. 3). Eine derartige Anpassung kann ebenfalls nützlich sein.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 16 eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Parallax-Panoramagramms unter Verwendung der Interlace- Methode erläutert, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Aufnahmepositionen der Auf- nahmeeinrichtung (Kamera) beim Erzeugen der einzelnen Halbbilder des darzustellenden Objektes wenigstens teilweise nicht äquidistant sind.

Im Rahmen des Interlace-Verfahrens werden zunächst einzelne Halbbilder des abzubildenden Objektes erzeugt, sei es real oder virtuell, indem die Aufnahmeeinrichtung in unterschiedliche Aufnahmepositionen gebracht wird. Die Auswahl der Aufnahmepositionen erfolgt in Abhängigkeit von dem für das Parallax-Panoramagramm verwendete, transparente, optisch wirksame Bauteil, beispielsweise ein Linsenraster. Die optimierte Verteilung der Aufnahmepositionen verhält sich umgekehrt proportional zur Abbildungsbreite unter der Einzellinse (Fig. 2-3). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 14 verdichten sich bei der gezeigten Lin- senform (Fig. 1) die Aufnahmepositionen zur Mitte hin. Die erzeugten einzelnen Halbbilder werden dann in üblicher Art und Weise entsprechend justiert, wodurch eine Abbildung gemäß Fig. 15 entsteht. Danach werden die einzelnen Halbbilder der Interlace-Methode entsprechend miteinander verschachtelt (vgl. Fig. 16).

Fig. 10 kann ebenfalls zur optimierten Positionierung der Aufnahmeeinheiten herangezogen werden. Dazu wieder das Beispiel von 10 Halbbildern, welche 10 Aufhahmepositionen entsprechen. Die prozentuale Aufteilung die zuvor in Streifenbereiten umgesetzt wurde, wird nun in Aufnahmeabstände umgerechnet. Auch hier muss der Informationsgehalt des Parallax- Panoramagramms im mittleren Bereich des Linsenbodens jedes Linsenelements vergrößert und in den Randbereichen verkleinert werden. Bei identischen Streifenbreiten kann das nur über die Bildähnlichkeit der einzelnen Halbbilder umgesetzt werden. Die Halbbilder für die mittleren Streifen müssen inhaltlich ähnlicher sein, deswegen die Aufnahmeeinheiten dichter zusammen platziert werden als am Rand. Die gesamte Aufnahmebasis aller Kameras ändert

sich dabei zu der herkömmlichen Herangehensweise in der Regel nicht. Bei einer Gesamtbasis von zehn Zentimetern und zehn Halbbildern ergeben sich abstände von etwa 17,3mm; 14,2mm; 11,1mm; 6,3mm; 1,1mm; 1,1mm; 6,3mm; 1 1,1mm; 14,2mm; 17,3mm. Auch hier ist bei der Aufteilung nicht berücksichtigt, dass eine Animationslinse innerhalb der Betrach- tungsgrenzen nicht den gesamten Linsenboden optisch sinnvoll freigeben kann. Eine derartige Anpassung kann hilfreich sein.

Die beschriebenen Verfahren können mit Linsenrastern verwendet werden, bei denen die Einzellinsen in ihrer Form und Abmaße auch verschieden den in den Ausführungsbeispielen ge- zeigten Formen sind. Nach Untersuchung des Abbildungs Verhaltens anderer Linsenformen oder Oberflächenausprägung können alle hier beschriebenen Methoden entsprechend ange- passt werden.

Fig. 10 ändert sich dadurch entsprechend. Je nach verwendeter Halbbilderzahl ändern sich die abzulesenden Prozentangaben bis zum Grenzwinkel entsprechend. Der Diagrammbereich von 0 bis zum Betrachtungsgrenzwinkel ist dabei in gleichmäßige (Hälfte der verwendeten Halbbilder) Abschnitte einzuteilen. Als Grundlage dazu ist die Fig. 10 heranzuziehen und muss die anzuwendende Halbbildanzahl bekannt sein. Ohne Fig. 10 oder deren Entsprechung für andere Oberflächenformen eines transparenten, optisch wirksamen Bauteils, ist nur eine Schätzung der benötigten Streifenbreite bzw. Kameraabstände möglich. Dies nach dem Grundsatz, mittig unter dem Einzelelement befindliche Halbbildstreifen müssen breiter, seitlich gelegene schmaler als bei der herkömmlichen Anwendung der Interlace-Methoden sein. Fig. 10 wurde numerisch von der Oberflächenform einer Einzellinse eines Linsenrasters abgeleitet.

Zur Ermittlung der Streifenbreite ist die Anzahl der Halbbilder für die Bestimmung zu halbieren, da Fig. 10 nur das Abbildungsverhalten bei positiver änderung des Beobachtungswinkels zeigt. In entgegengesetzter Betrachtungsrichtung gilt entsprechendes, spiegelverkehrt zur Y- Achse.

Anschließend wird nach Maßgabe der vorher ermittelten relevanten Halbbildanzahl der Bereich es Betrachtungswinkels zwischen Null und dem angegebenen Grenzwinkel gleichmäßig unterteilt. Die dann ablesbaren Prozentangaben der Abbildungsfreigabe am Linsenboden können als Verhältnis der einzelnen Halbbildstreifen untereinander interpretiert werden. Bei ei-

nem Beispiel von zehn Halbbildern werden in Fig. 10 insgesamt fünf gleichmäßige Einteilungen vorgenommen und die entsprechenden Verhältnisse abgetragen. Im Beispiel ca. 16,3 zu 13,3 zu 10,4 zu 5,9 zu 1. Daraus lassen sich eine prozentuale Streifenbreite von ca. 17,3%; 14,2%; 1 1,1%; 6,3%; 1,1% ableiten (Verhältnis auf 50 Prozent des Linsenbodens bezogen). Dies gilt entsprechend für die zweite Linsenbodenhälfte.

Im Beispiel ergibt sich dann eine Halbbildstreifenbreite für die zehn verwendeten Halbbilder von ca. 1,1%; 6,3%; 1 1,1%; 14,2%; 17,3%; 17,3%; 14,2%; 1 1,1%; 6,3%; 1 , 1 %. Diese Aufteilung berücksichtigt noch nicht, das Animationslinsen im Bereich der angegebenen Betrach- tungswinkel und Grenzwinkel nicht den gesamten Linsenboden freigeben können (vgl. Fig. 3). Eine derartige Anpassung kann ebenfalls nützlich sein.

Die Halbbildstreifen müssen nun nach Maßgabe der Linsenbreite und Druckerauflösung in Pixelbreiten umgerechnet und gerundet verwendet werden. Sind Beispielsweise unter einem Linsenelement genau 60 Pixel verschachtelt (entspricht bei einer Animationslinse mit 10 lpi einer Druckauflösung von 600 dpi) sind die Pixelbreiten der Halbbildstreifen im Beispiel in etwa wie folgt aufzuteilen: l ;4;7;8;10;10;8;7;4;l. Es kann ebenfalls nützlich sein, die einzelnen Halbbildstreifen aus den herkömmlich errechneten Streifen der Interlace- Methode (im Beispiel durchgehend 6 Pixel breit) nachträglich in die vorgeschlagenen Pixelbreiten umzu- rechnen, demnach in der Breite zu stauchen oder zu strecken. Sogar die Lage des einzelnen Linsenelementes nach links oder rechts in der Linsenrasterplatte, kann auf die Abfolge der verschachtelten Halbbilder Einfluss haben. So kann eine weiter Ausformung dieser angepass- ten Halbbildstreifen darin bestehen, dass im rechten Bereich des beispielsweise Linsenrasterbildes eher die weiter rechts aufgenommenen Halbbilder mittig platziert werden und links entsprechend die linken (vgl. Fig. 13).

Zur Berechnung der nicht äquidistanten Kameraabstände ist ebenfalls wie gerade beschrieben unter zu Hilfenahme von Fig. 10 vorzugehen. Allerdings wird die ermittelte prozentuale Streifenbreite (Kameraanzahl entspricht hier der Halbbildanzahl) umgekehrt auf die Kameraab- stände angewendet. Insgesamt muss auch hier der Informationsgehalt des Parallax- Panoramagramms im mittleren Bereich des Linsenbodens jedes Linsenelements vergrößert und in den Randbereichen verkleinert werden. Bei identischen Streifenbreiten kann das nur über die Bildähnlichkeit der einzelnen Halbbilder umgesetzt werden. Die Halbbilder für die mittleren

Streifen müssen inhaltlich ähnlicher sein, deswegen die Aufnahmeeinheiten dichter zusammen platziert werden als am Rand. Die gesamte Aufnahmebasis aller Kameras ändert sich dabei zu der herkömmlichen Herangehensweise nicht. Bei einer Gesamtbasis von beispielsweise zehn Zentimetern und zehn Halbbildern ergeben sich Abstände von ca.: 17,3mm; 14,2mm; 1 1,1mm; 6,3mm; 1,1mm; 1,1mm; 6,3mm; 1 1,1mm; 14,2mm; 17,3mm. Auch hier ist bei der Aufteilung nicht berücksichtigt, dass eine Animationslinse innerhalb der Betrachtungsgrenzen nicht den gesamten Linsenboden freigeben kann. Eine derartige Anpassung kann hilfreich sein. Die VLR-Methode umfasst die Anpassung an das Abbildungsverhalten der Linse schon in ihrem Grundprinzip durch das virtuell erstellte Gegenstück des real vorge- lagerten transparenten, optisch wirksamen Bauteils. Fig. 17 stellt dies für alle Verfahren zusammenfassend und abschließend dar.

Speziell bei den vorgestellten Methoden die die Interlace-Methode zur Grundlage nehmen, kann eine vorteilhafte Ausprägung darin bestehen, das von den zur Verfügung gestellten Halbbildern nicht alle pro Linsenelement verwendet werden. Dies nach Abhängigkeit der Lage unter der Linsenrasterplatte. Obwohl beispielsweise 10 Halbbilder zur Verfügung stehen, kann es sinnvoll sein nur 7 für eine Einzellinse zu verarbeiten. Dies als spezifische Ergänzung zu den vorgestellten Methoden mit variabler Streifenbreite und nicht äquidistanten Kamerastandorten.

Fig. 18A bis 18C zeigen verschiedene Parallax-Panoramagramme, die über kreisrunde Linsenelemente (fly's eye) erzeugt wurden (Fig. 18 A, 18B) sowie über ein Linsenraster bei dehnen die einzelnen Linsenelemente aus der überlagerung zweier sich kreuzender herkömmlicher Halblinsenrasterplatten entstanden ist (Fig. 18C). Fig. 18A wurde mit einem Brechungs- index von 0.9 erstellt, die Fig. 18B und 18C mit n=0.95. Die entstehenden Grundlagenbilder ergeben im Zusammenspiel mit den entsprechenden Abbildungselementen ein sogenanntes Integralbild, welches im Gegensatz zu den herkömmlichen Raumbilder auch aus unterschiedlichen vertikalen Betrachtungswinkeln gleichermaßen gut und räumlich betrachtet werden können (Halblinsen ermöglichen die Raumbilddarstellung aufgrund ihrer Ausrichtung nur in der Horizontalen). Sichtbar wird in diesem Beispiel ein räumlich wirkender Würfel, der einen Ausschnitt aus Fig. 8 darstellt.

Fig. 19 zeigt ein Parallax-Panoramagram, welches auf Grundlage einer Formglasscheibe hergestellt wurde. Das Formglas (ähnlich einem fly's eye) wurde dazu 3D gescannt und die erhaltene Oberflächenstruktur zur Erzeugung des Grundlagenbildes verwendet. Es entsteht ein Objektbild, welches spezifisch auf die mehr oder weniger unregelmäßige Oberfläche des Formglases abgestimmt ist. Wird die originale Glasscheibe vor dem Grundlagenbild platziert, wird der Würfel optisch und dreidimensional wieder „rekonstruiert". Je nach Aufbau (Plattenstärke, Linsenform) und Güte (Lufteinschlüsse, Ebenheit des Glasbodens etc.) des Formglases ist die räumliche Rekonstruktion und Abbildungsqualität entsprechend ausgeprägt wahrnehmbar.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausfuhrungsformen von Bedeutung sein.