Sweet-Spot-Bildtrenneinrichtung für autostereoskopische Multi-User-DisplaysSweet spot image separator for autostereoscopic multi-user displays
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sweet-Spot-Bildtrenneinrichtung für autostereoskopische Multi-User-Displays, die die Stereoinformation sequentiell in zwei oder mehr Ansichten für einen oder mehrere Betrachter darstellen. Autostereoskopische Multi-User-Displays bestehen hier aus einer Sweet-Spot- Einheit und einer Bild-Matrix als Informationsdisplay. Die Sweet-Spot-Einheit enthält in Lichtrichtung nacheinander angeordnet eine Beleuchtungs- und eine Fokussierungs-Matrix und dient zur Fokussierung des Bildschirminhalts der Bild- Matrix auf Betrachteraugen in Sweet-Spots. Um eine Bildinformation stereoskopisch betrachten zu können, müssen die für das linke/rechte Auge der Betrachter bestimmten linken/rechten Bildinhalte dem linken/rechten Auge möglichst ohne Übersprechen auf die anderen Augen zugeführt werden. Die entsprechenden Mittel dafür werden auch als Bildtrenneinrichtung bezeichnet und in dieser Erfindung durch eine Beleuchtungs-Matrix und eine erfindungsgemäß gestaltete Fokussierungs- Matrix realisiert.The present invention relates to a sweet-spot image separator for autostereoscopic multi-user displays that sequentially display the stereo information in two or more views for one or more viewers. Autostereoscopic multi-user displays here consist of a sweet-spot unit and an image matrix as an information display. The sweet-spot unit contains a lighting and a focusing matrix arranged one after the other in the light direction and serves to focus the screen content of the image matrix onto viewer eyes in sweet spots. In order to be able to view stereoscopic image information, the left / right image contents intended for the left / right eye of the observer must be supplied to the left / right eye, preferably without crosstalk, to the other eyes. The corresponding means for this are also referred to as image separating means and realized in this invention by an illumination matrix and a focusing matrix designed according to the invention.
Autostereoskopische Displays verlangen zum Betrachten keine zusätzlichen Hilfsmittel wie Brille o.a.. Durch Tracking können sich die Betrachter voneinander unabhängig in einem gewissen Bereich bewegen, ohne den stereoskopischen Bildeindruck zu verlieren. Ein Sweet-Spot ermöglicht darüber hinaus einen gewissen Bewegungsspielraum, ohne das Tracking in Anspruch zu nehmen. Alternativ kann das Tracking mit grosserer Toleranz erfolgen. Die Darstellung der Stereoinformationen auf einem Display kann zeitlich oder räumlich verschachtelt erfolgen.Autostereoscopic displays do not require additional aids such as glasses or the like for viewing. Tracking allows the observers to move independently of one another in a certain area without losing the stereoscopic image impression. In addition, a sweet spot allows a certain amount of room to move without the need for tracking. Alternatively, the tracking can be done with greater tolerance. The representation of the stereo information on a display can be temporally or spatially nested.
Bei ungetrackten autostereoskopischen Displays mit zwei räumlich verschachtelten Ansichten kann in der Regel ein Betrachter nur dann ein übersprechungsfreies Stereobild sehen, wenn sich seine Augen genau an den Orten befinden, an denen der Stereoeindruck wahrgenommen werden kann. Diese Orte werden als Sweet- Spots bezeichnet. Das Verharren an diesen Orten über einen gewissen Zeitraum wird meist als störend empfunden. Deshalb sind verschiedene Vorschläge zum Vergrößern der Sichtbarkeitsbereiche bekannt, z.B. auch in der Patentanmeldung DE 103 40 089 der Anmelderin.
Bei getrackten autostereoskopischen Displays kann sich ein Betrachter bewegen, ohne dass er den Stereoeindruck verliert. Zu diesem Zweck ermittelt ein Positionsdetektor die Bewegung des Betrachters und führt die Sweet-Spots nach. Dabei kann neben der lateralen Bewegung des Betrachters auch dessen normaler Abstand vom Display erfasst werden. Eine entsprechende Lösung zum Nachführen ist beispielsweise aus der Druckschrift US 6 014 164 bekannt.In unshielded autostereoscopic displays with two spatially interlaced views, a viewer can usually only see a stereo-free stereo image if his or her eyes are exactly where the stereo sensation can be felt. These places are called sweet spots. The persistence in these places over a certain period of time is usually perceived as disturbing. Therefore, various proposals for increasing the visibility ranges are known, for example, in the patent application DE 103 40 089 of the applicant. In tracked autostereoscopic displays, a viewer can move without losing the stereo impression. For this purpose, a position detector detects the movement of the observer and replaces the sweet spots. In addition to the lateral movement of the observer, its normal distance from the display can also be detected. A corresponding solution for tracking is known for example from the document US 6 014 164.
Zur genauen Fokussierung des Lichts auf die Betrachteraugen, nicht nur in lateraler Richtung, sondern auch für verschiedene Abstände von Betrachtern zum Display, wird z.B. in WO 03/053072 ein dreidimensional positionierbares Backlight offenbart. Es wird in verschiedenen Konfigurationen, wie z.B. hintereinander angeordnete LCDs oder spiegelnde adressierbare Flächen, beschrieben. Diese im 3D-Backlight adressierbaren Lichtquellen werden durch eine Linse als Abbildungssystem auf die Augen eines oder mehrerer Betrachter abgebildet und ihrer Bewegung nachgeführt. Dabei durchläuft das Licht auf seinem Weg zu den Betrachtern einen Lichtmodulator, der im zeitsequentiellen Modus aus einem oder mehreren 3D-Programmen das jeweils linke Bild für die linken und das rechte Bild für die rechten Betrachteraugen anbietet. Nachteilig an diesem Verfahren ist die große Tiefe des autostereoskopischen Displays, die durch das dreidimensionale Backlight und die Abbildungslinse mit extrem großem Durchmesser entsteht. Um die Aberrationen derartiger großformatiger Linsen im außeraxialen Bereich zu begrenzen, muss die Brennweite und damit die Gerätetiefe hinreichend groß gewählt werden. Außerdem ist das Gerät sehr schwer und das dreidimensional positionierbare Backlight schwierig herzustellen.For precise focusing of the light on the viewer's eyes, not only in the lateral direction but also for different distances from viewers to the display, e.g. in WO 03/053072 discloses a three-dimensionally positionable backlight. It is used in various configurations, e.g. successively arranged LCDs or reflective addressable surfaces described. These light sources, which can be addressed in the 3D backlight, are imaged by a lens as an imaging system on the eyes of one or more observers and track their movement. On its way to the observers, the light passes through a light modulator, which in time-sequential mode offers one left or right image for the right eye from one or more 3D programs. A disadvantage of this method is the great depth of the autostereoscopic display, which results from the three-dimensional backlight and the imaging lens with an extremely large diameter. To limit the aberrations of such large-format lenses in the off-axis range, the focal length and thus the device depth must be sufficiently large. In addition, the device is very heavy and difficult to produce the three-dimensionally positionable backlight.
In der Schrift EP-B-0773 462 wird eine stereoskopische Anordnung beschrieben, mit der ein einzelner Betrachter gezielt mit einer Stereoinformation auf einem Display versorgt wird. Das wird erreicht durch die Anordnung zweier Lentikulare auf der Betrachterseite des Displays, zwischen denen eine Prismenmaske angeordnet ist. Die Winkel einzelner Prismen der Prismenmaske variieren spaltenweise vom Rand zur Mitte hin, ebenso die Radien der Einzellinsen der Lentikulare, wobei von jedem Einzelelement der Lentikulare bzw. der Prismenmaske ein Pixelpaar abgedeckt wird. Durch lichtabsorbierende Mittel und entsprechende Abstände der Einzellinsen und Prismen untereinander wird erreicht, dass das rechte und linke Bild zum Betrachter
gelangen und nur von seiner Position aus eine Information stereoskopisch gesehen werden kann. Diese Lösung beliefert zwar sehr genau einen einzelnen Betrachter mit Informationen, ist aber nicht für mehrere Betrachter einsetzbar, da die Fokussierung nur in eine Richtung erfolgt. Bei der Herstellung des Displays ist durch die vielen individuellen Abmessungen der Einzellinsen der Lentikulare, der Prismen und Licht absorbierenden Mittel eine sehr genaue Justierung erforderlich.The document EP-B-0773 462 describes a stereoscopic arrangement with which a single observer is specifically supplied with stereo information on a display. This is achieved by the arrangement of two lenticulars on the viewer side of the display, between which a prismatic mask is arranged. The angles of individual prisms of the prism mask vary in columns from the edge to the center, as do the radii of the individual lenses of the lenticulars, whereby a pixel pair is covered by each individual element of the lenticular or prism mask. By means of light-absorbing means and corresponding distances of the individual lenses and prisms with each other is achieved that the right and left image to the viewer and information can only be stereoscopically viewed from its position. Although this solution provides a very precise view of a single viewer with information, but is not suitable for multiple viewers, since the focus is only in one direction. In the manufacture of the display, the many individual dimensions of the individual lenses of the lenticular, prism and light absorbing means require very precise adjustment.
Ein stereoskopisches Display entsprechend EP 1 102 106 erlaubt es mindestens zwei Betrachtern, gleichzeitig und unabhängig voneinander jeweils ein unterschiedliches stereoskopisches Bild im 2D- und/oder 3D-Modus zu sehen. Hierin ist beispielsweise eine Beleuchtungsanordnung enthalten, mit der jeweils ein Lichtquellenpaar über eine Optik auf die Augen eines bestimmten Betrachters abgebildet und synchron dazu das entsprechende Bildpaar auf einem Display zeilenweise dargeboten wird. Die Darstellung der Bildpaare auf dem Display erfolgt durch eine Kombination von zeitlicher und räumlicher Verschachtelung. Bei einer Positionsänderung der Betrachter werden entsprechend der Positionsbestimmung andere Lichtquellenpaare eingeschaltet. So können sie sich bewegen und dabei stets ihre ausgewählten Bildinformationen sehen. Nachteilig ist bei dieser Anordnung die verringerte Auflösung in vertikaler Richtung, sowie ein umfangreicher Justieraufwand. Eine geringe Lichtausbeute durch Adressierung der beiden Bilder in alternierenden Zeilen, die eine Aufspreizung des Lichtes in vertikaler Richtung bedeutet, ist ein weiterer Nachteil.A stereoscopic display according to EP 1 102 106 allows at least two viewers to simultaneously and independently of each other to see a different stereoscopic image in 2D and / or 3D mode. Herein, for example, a lighting arrangement is included, with each of which a pair of light sources imaged via an optical system to the eyes of a particular viewer and synchronously the corresponding image pair is presented on a display line by line. The image pairs on the display are represented by a combination of temporal and spatial nesting. In a change in position of the viewer other pairs of light sources are turned on according to the position determination. That way they can move, always seeing their selected image information. A disadvantage of this arrangement is the reduced resolution in the vertical direction, as well as a large adjustment effort. A low light output by addressing the two images in alternating lines, which means a spreading of the light in the vertical direction, is another disadvantage.
Allgemein nachteilig ist bei getrackten Displays die Tatsache, dass die Latenzzeiten von Position-Finder und Tracking-System bei schnelleren Bewegungen eines Betrachters häufig Übersprechen hervorrufen. Ebenso wird allgemein nicht berücksichtigt, dass die Augenabstände bei Betrachtern unterschiedlich sein können. Im Dokument WO 99/05859 wird u. a. eine Anordnung zur gleichzeitigen Anzeige verschiedener Bilder bzw. Programme für mehrere Betrachter auf einem Display beschrieben. Jeder Betrachter kann seine Bilder sehen, ohne dass sich die einzelnen Darstellungen gegenseitig beeinträchtigen. Dazu ist jedem Betrachter eine separate Bild-Matrix mit zugehöriger Projektionseinheit fest zugeordnet, die jeweils zueinander einen festen Abstand aufweisen. Die in die Bildebene projizierten Bilder erscheinen alle auf ein und demselben Bildschirm und können von einem Betrachter jeweils nur von seiner Position aus gesehen werden, wobei er eine gewisse
Betrachterbeweglichkeit hat. Eine räumliche Trennung der Bildpaare eines 3D- Bildes, das in einem relativ großen Betrachterbereich stereoskopisch gesehen werden kann, kann auch durch Verwendung von Shuttern in der Projektionseinheit erreicht werden. Mit den hier beschriebenen Anordnungen können mehrere größere und voneinander unabhängige Betrachterbereiche für 3D-Bilder geschaffen werden, die sich gegenseitig nicht beeinträchtigen. Nachteilig ist aber der verhältnismäßig große Aufwand an optischen und anderen Bauelementen, die zudem eine flache Bauweise für ein Display verhindern. Je Betrachter wird z.B. eine Bild-Matrix mit einem Projektionssystem und einem Shutter-Mechanismus benötigt.A general disadvantage of tracked displays is the fact that the latencies of the position finder and the tracking system often cause crosstalk during faster movements of a viewer. Likewise, it is generally not considered that the eye distances may be different for viewers. The document WO 99/05859 describes inter alia an arrangement for the simultaneous display of different images or programs for a plurality of viewers on a display. Every viewer can see his pictures without the individual depictions interfering with each other. For this purpose, each viewer is assigned a separate image matrix with associated projection unit, which each have a fixed distance to each other. The images projected into the image plane all appear on one and the same screen and can only be seen by a viewer from their position, with a certain amount of Viewer mobility has. A spatial separation of the image pairs of a 3D image, which can be seen stereoscopically in a relatively large viewer area, can also be achieved by using shutters in the projection unit. With the arrangements described herein, multiple larger and independent viewer areas can be created for 3D images that do not interfere with each other. However, a disadvantage is the relatively large amount of optical and other components that also prevent a flat design for a display. For example, an image matrix with a projection system and a shutter mechanism is required for each observer.
Die Anmelderin hat in einer früheren Patentanmeldung DE 103 39 076. 6 eine Lösung zur Vergrößerung des Bewegungsbereichs und des Augenabstandes sowie für eine grossere Toleranz von Positionsänderung und Tracking-Reaktion durch die Kombination einer Bild-Matrix als Informationsdisplay mit einer sogenannten Sweet- Spot-Einheit vorgeschlagen, die aus einer Beleuchtungs- und einer Fokussierungs- Matrix besteht. Die Sweet-Spot-Einheit befindet sich in Lichtrichtung gesehen vor der Bild-Matrix und ist von dieser funktionell getrennt. Die Sweet-Spots werden an Orten von Betrachteraugen erzeugt und haben eine horizontale Ausdehnung, deren Größe vorteilhaft dem Augenabstand entspricht. Die vertikale Ausdehnung der Sweet-Spots ergibt sich durch die Spaltenabbildung der Öffnungen und ist nicht begrenzt. Durch die Größe der Sweet-Spots werden die ansonsten hohen Anforderungen an die Tracking-Genauigkeit verringert. Außerdem können mehrere Betrachter gleichzeitig erfasst und unabhängig voneinander mit Sweet-Spots beaufschlagt werden. Dadurch können mehrere Betrachter unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene Bildfolgen bzw. Programme ansehen. Mit dieser Displayausführung wird echte Multi¬ User-Fähigkeit erzielt.The applicant has in a previous patent application DE 103 39 076. 6 a solution for increasing the range of motion and the eye relief and for a greater tolerance of position change and tracking reaction by combining an image matrix as an information display with a so-called sweet spot unit proposed, which consists of a lighting and a focusing matrix. The sweet-spot unit is located in front of the image matrix in the light direction and is functionally separated from it. The sweet spots are created in locations of observer's eyes and have a horizontal extent whose size advantageously corresponds to the eye relief. The vertical extension of the sweet spots is due to the gap image of the openings and is not limited. The size of the sweet spots reduces the otherwise stringent tracking accuracy requirements. In addition, multiple viewers can be detected simultaneously and fed with sweet spots independently. This allows multiple viewers to view the same or different image sequences or programs independently of each other. With this display version real multi-user capability is achieved.
Bei den bekannten autostereoskopischen Displays ist der Sichtbarkeitsbereich der Informationen in horizontaler Richtung begrenzt. Somit tritt ein Problem auf, sobald sich zwei oder mehr Betrachter sehr nahe beieinander aufhalten. Wenn z.B. ein Betrachter sitzt und ein anderer hinter ihm steht, treten durch die ausgedehnten vertikalen Sweet-Spots Überlappungen der Bildinformationen für die einzelnen Betrachter auf bzw. kann jeder die Information des anderen einsehen, z.T. in verminderter oder pseudoskopischer Bildqualität. Um also die Bildinformation
möglichst genau auf den ausgewählten Betrachter zu beschränken, ist es nötig, den Sichtbarkeitsbereich der dargebotenen Information auch in vertikaler Richtung zu begrenzen.In the known autostereoscopic displays, the visibility range of the information in the horizontal direction is limited. Thus, a problem arises as soon as two or more observers are very close to each other. For example, if one viewer is sitting and another is standing behind him, overlapping vertical sweet spots will cause overlapping of image information for each viewer, or allow anyone to view the other's information, sometimes in diminished or pseudoscopic image quality. So the picture information To limit as precisely as possible to the selected viewer, it is necessary to limit the visibility range of the presented information also in the vertical direction.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für autostereoskopische Multi-User-Displays mit flacher Bauweise durch optische Mittel ein Tracking mit eindeutiger Bildzuordnung auch bei Betrachtern zu erreichen, die einen geringeren lateralen Abstand zueinander als den Augenabstand aufweisen. Die Bewegungsfreiheit jedes einzelnen Betrachters vor dem Displays soll dabei nur minimal eingeschränkt werden, und es soll eine hohe Bildqualität für jeden einzelnen Betrachter einer Betrachtergruppe in seinem jeweils gewählten Programm und Darstellungsmodus und eine gegenseitige Nichteinsehbarkeit der jeweiligen zugeordneten Informationen gewährleistet sein.It is therefore an object of the invention for autostereoscopic multi-user displays with flat design by optical means to achieve a tracking with a clear picture assignment even in viewers who have a smaller lateral distance from each other than the eye relief. The freedom of movement of each viewer before the display should be minimized only minimally, and it should be guaranteed a high image quality for each viewer of a group of viewers in his chosen program and display mode and a mutual Nichteinsehbarkeit the respective associated information.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Sweet-Spot auch in vertikaler Richtung eingeschränkt wird. Dafür kommt eine Fokussierungs-Matrix zum Einsatz, die wahlweise aus zwei gekreuzt angeordneten Lentikularen L1 und L2 oder einem zweidimensionalen Linsenarray mit matrixförmig angeordneten Linsen oder einem Doppellinsenarray aus zwei zweidimensionalen Linsenarrays mit matrixförmig angeordneten Linsen besteht und in der Betrachterebene eine Sweet-Spot-Matrix mit zweidimensional begrenzten Sweet-Spot-Paaren für rechte und linke Betrachteraugen entstehen lässt, die alle ansteuerbaren Betrachterpositionen enthält.The object is achieved in that a sweet spot is restricted in the vertical direction. For this purpose, a focusing matrix is used which optionally consists of two crossed lenticulars L1 and L2 or a two-dimensional lens array with matrix-shaped lenses or a double lens array of two two-dimensional lens arrays with matrix-shaped lenses and in the viewer plane with a sweet-spot matrix creates two-dimensional limited sweet-spot pairs for right and left observer eyes, containing all controllable viewer positions.
Ein wesentliches Merkmal der gekreuzt angeordneten Lentikulare L1 und L2 als Fokussierungs-Matrix besteht darin, dass sich ihre objektseitigen Brennlinien annähernd in der Ebene der Beleuchtungs-Matrix befinden. Um möglichst kleine Aberrationen zu erhalten, zeigen die parallel angeordneten Abbildungselemente der gekreuzten Lentikulare L1 und L2 jeweils mit ihren Linsenscheiteln in Lichtrichtung. Eine andere Ausführungsform der Fokussierungs-Matrix sieht vor, dass sich die Scheitel der parallel angeordneten Abbildungselemente der gekreuzten Lentikulare L1 und L2 gegenüberliegen können.An essential feature of the crossed lenticular L1 and L2 as a focusing matrix is that their object-side focal lines are located approximately in the plane of the illumination matrix. In order to obtain the smallest possible aberrations, the imaging elements of the crossed lenticulars L1 and L2, arranged in parallel, each point with their lens vertices in the light direction. Another embodiment of the focusing matrix provides that the vertices of the parallel arranged imaging elements of the crossed lenticulars L1 and L2 may be opposite each other.
Anstelle eines einfachen zweidimensionalen Linsenarrays kann auch ein Doppellinsenarray, bestehend aus zwei zweidimensionalen Linsenarrays, zum
Einsatz kommen. Die Linsen der Linsenarrays weisen dabei jeweils eine plane und eine konvexe Seite auf. Hinsichtlich geringer Reflexion und Kompaktheit sind vorteilhafterweise die Linsen beider Linsenarrays mit ihren konvexen Flächen einander zugewandt. Weisen die Linsen der Linsenarrays gleiche Abmessungen auf, kann die Herstellung vereinfacht werden. Einzelne Linsen der Linsenarrays können zur Behebung von Aberrationen und aus anderen optischen Gründen auch unterschiedlich in ihren Abmessungen sein. Eine weitere Verbesserung des Multi¬ User-Displays bezüglich des Ausgleichs von Abbildungsfehlern und der Vermeidung von Übersprechen wird erreicht, wenn das gekreuzte Lentikular, das einfache Linsenarray oder das Doppellinsenarray mit einer Feldlinse in der Fokussierungs- Matrix kombiniert werden. Vorzugsweise kann das Lentikular mit der Feldlinse kombiniert eine funktionelle Einheit bilden.Instead of a simple two-dimensional lens array can also be a double lens array, consisting of two two-dimensional lens arrays, for Use come. The lenses of the lens arrays each have a plane and a convex side. With regard to low reflection and compactness, the lenses of both lens arrays with their convex surfaces are advantageously facing each other. If the lenses of the lens arrays have the same dimensions, the manufacture can be simplified. Individual lenses of the lens arrays can also be different in size for the correction of aberrations and for other optical reasons. A further improvement of the multi-user display with respect to the compensation of aberrations and the avoidance of crosstalk is achieved when the crossed lenticular, the simple lens array or the double-lens array are combined with a field lens in the focusing matrix. Preferably, the lenticular combined with the field lens may form a functional unit.
Eine ökonomische Herstellung der gekreuzten Lentikulare oder Linsenarrays kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass diese eine kompakte Baugruppe bilden.An economical production of the crossed lenticular or lens arrays can also take place, for example, by forming a compact assembly.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die matrixförmig angeordneten Linsen des zweidimensionalen Linsenarrays oder des Doppellinsenarrays in ihren optischen Eigenschaften, beispielsweise der Brennweite, steuerbar sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass Positionsveränderungen mindestens eines Betrachters in verschiedenste Richtungen unkompliziert korrigiert werden können.Furthermore, the invention provides that the matrix-shaped arranged lenses of the two-dimensional lens array or the double lens array in their optical properties, such as the focal length, are controllable. By this measure it is achieved that changes in position of at least one observer in different directions can be easily corrected.
Andere Multi-User-Displayausführungen sehen vor, dass die Fokussierungs-Matrix mit einer Beleuchtungs-Matrix kombinierbar ist, die in der vorzugsweise annähernd gemeinsamen Brennebene der Lentikulare L1 und L2 bzw. des zweidimensionalen Linsenarrays bzw. des Doppellinsenarrays angeordnet ist. Die Beleuchtungs-Matrix selbst kann verschieden ausgeführt sein. Sie kann aus einem Backlight und einem Shutter mit steuerbaren linien- oder matrixförmigen Öffnungen bestehen, wobei je Abbildungselement der Lentikulare bzw. des Linsenarrays mindestens eine Öffnung im Shutter vorgesehen ist. Sie kann auch ein aktiv leuchtendes Bauelement mit wahlfrei in Ort und Intensität ansteuerbaren linien- oder matrixförmig angeordneten Strukturen sein. Insbesondere lässt sich hier vorteilhaft ein OLED-Display als Beleuchtungs-Matrix einsetzen. Damit können der technische Aufwand verringert und die Abbildungsqualität eines autostereoskopischen Multi-User-Displays verbessert werden.
Weiterhin kann die Beleuchtungs-Matrix eine Projektionsanordnung in Form eines DLP-Bauelementes oder ähnliches sein. Der technische Aufwand und die Funktionsweise der 3D-Darstellung vereinfachen sich, wenn für die Beleuchtungs¬ und die Bild-Matrix identische LCD-Panels verwendet werden, deren Matrizen sich nur durch den Färb- oder Schwarz-Weiß-Modus unterscheiden.Other multi-user display embodiments provide that the focusing matrix can be combined with an illumination matrix which is arranged in the preferably approximately common focal plane of the lenticular L1 and L2 or of the two-dimensional lens array or of the double lens array. The illumination matrix itself can be designed differently. It can consist of a backlight and a shutter with controllable line or matrix-shaped openings, wherein at least one opening in the shutter is provided for each imaging element of the lenticular or lens array. It can also be an actively illuminating component with structures which can be controlled optionally in line and intensity and arranged in a line or matrix. In particular, an OLED display can advantageously be used as the illumination matrix here. Thus, the technical complexity can be reduced and the imaging quality of an autostereoscopic multi-user display can be improved. Furthermore, the illumination matrix can be a projection arrangement in the form of a DLP component or the like. The technical complexity and the mode of operation of the 3D representation are simplified if identical LCD panels are used for the illumination and the image matrix, whose matrices differ only in the color or black-and-white mode.
Die erfindungsgemäße Sweet-Spot-Bildtrenneinrichtung für ein autostereoskopisches Multi-User-Display ist in Ausführungsbeispielen dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigenThe sweet-spot image separating device according to the invention for an autostereoscopic multi-user display is shown in exemplary embodiments and will be described in more detail below. In the accompanying drawings show
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines autostereoskopischen Multi-User-1 is a schematic representation of an autostereoscopic multi-user
Displays, bestehend aus Sweet-Spot-Einheit und Bild-Matrix, für einenDisplays, consisting of sweet-spot unit and image matrix, for one
Betrachter in Draufsicht, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Sweet-Spot-Einheit, bestehend aus einerObservers in plan view, Fig. 2 is a schematic representation of the sweet-spot unit, consisting of a
Beleuchtungs-Matrix und einer Fokussierungs-Matrix, zur Erzeugung einesIllumination matrix and a focusing matrix, to produce a
Sweet-Spots für ein rechtes Betrachterauge in Draufsicht, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Fokussierungs-Matrix in Form eines gekreuzten Doppellentikulars in Draufsicht, Fig. 4 eine schematische Darstellung von stereoskopischen Sichtbarkeitsbereichen in Form von Sweet-Spots für rechte und linke Augen zweier Betrachter, die in der Betrachterebene erzeugt werden, in Draufsicht, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Lichtkegel für zwei Betrachter in unterschiedlichen vertikalen und/oder horizontalen Positionen für eine3 shows a schematic representation of a focusing matrix in the form of a crossed double vertical in plan view, FIG. 4 shows a schematic representation of stereoscopic visibility areas in the form of sweet spots for right and left eyes of two viewers FIG. 5 shows a perspective view of the light cones for two observers in different vertical and / or horizontal positions for one, which are produced in the observer plane
Bildzeile, wie sie durch die Sweet-Spot-Einheit erzeugt werden, inImage line, as generated by the sweet-spot unit, in
Draufsicht, und Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einemTop view, and Fig. 6 is a schematic representation of another embodiment with a
Linsenarray als Fokussierungs-Matrix mit horizontaler und vertikalerLens array as a focusing matrix with horizontal and vertical
Fokussierung und einer Projektionsanordnung als Beleuchtungs-Matrix inFocusing and a projection arrangement as a lighting matrix in
Seitenansicht.Side view.
Das autostereoskopische Multi-User-Display entsprechend den Figuren 1 bis 6 basiert im Stereo-Modus auf Tracking der Betrachter mittels einer Sweet-Spot- Einheit. Die Stereoinformation wird den Betrachtern in aufeinander folgenden Frames, also sequentiell, dargestellt. Diese Darstellung der Stereoinformation wird
verbreitet. Durch Anwendung sequentieller Verfahren bei autostereoskopischen Multi-User-Displays bleibt die Auflösung des Displays erhalten und wird nicht, wie beim räumlichen Multi-View-Verfahren, um einen Faktor, der der Anzahl der Ansichten entspricht, reduziert. Die Auflösung der Bild-Matrix ist gleich der Auflösung des verwendeten Displays.The autostereoscopic multi-user display according to FIGS. 1 to 6 is based in stereo mode on tracking the viewer by means of a sweet-spot unit. The stereo information is presented to the viewers in consecutive frames, ie sequentially. This representation of the stereo information is common. By applying sequential methods to autostereoscopic multi-user displays, the resolution of the display is maintained and is not reduced, as in the spatial multi-view method, by a factor corresponding to the number of views. The resolution of the image matrix is equal to the resolution of the display used.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines autostereoskopischen Multi-User-Displays im 3D-Modus für einen Betrachter. In Lichtrichtung sind nacheinander angeordnet als Hauptkomponenten die Sweet-Spot-Einheit und die informationstragende Bild-Matrix. Die Sweet-Spot-Einheit besteht allgemein aus einer Beleuchtungs-Matrix und einer Fokussierungs-Matrix, deren Linsen das von der Beleuchtungs-Matrix kommende Licht in parallelen Strahlenbündeln in Sweet-Spots auf eins oder mehrere ausgewählte Betrachteraugen in der Betrachterebene fokussieren. Bei einer lateralen Bewegung oder einer Abstandsänderung des Betrachters zum Display folgt jeder Sweet-Spot durch Tracking den Augen, die der Positionsfinder lokalisiert hat. Durch die Größe des Sweet-Spots kann ein Betrachter ohne Störungen stereoskopisch sehen, auch wenn er sich etwas seitwärts bewegt, ohne dass eine Sweet-Spot- Nachführung erforderlich wird.Fig. 1 shows the basic structure of an autostereoscopic multi-user display in 3D mode for a viewer. In the light direction, the sweet spot unit and the information-bearing image matrix are arranged successively as main components. The sweet-spot unit generally consists of an illumination matrix and a focusing matrix whose lenses focus the light coming from the illumination matrix in parallel beams in sweet spots onto one or more selected observer's eyes in the observer plane. In the case of a lateral movement or a change in the distance of the observer to the display, each sweet spot follows by tracking the eyes which the position finder has located. The size of the sweet spot allows a viewer to see stereoscopically without interference, even if it moves slightly sideways, without the need for sweet spot tracking.
Hier in Fig. 1 enthält die Bild-Matrix im dargestellten Augenblick das Stereobild für das linke Auge eines Betrachters und synchron dazu ist ein zweidimensionaler Sweet-Spot auf dieses Auge gerichtet. Für das rechte Auge ist der Sweet-Spot zum Zeitpunkt der Abbildung dunkel geschaltet und als Dark-Spots bezeichnet. Auf analoge Art und Weise wird das rechte Auge anschließend mit dem rechten Stereobild beaufschlagt und entsprechend links ein Dark-Spot geschaltet. Erfolgt die Darbietung der Bildinformationen der Bild-Matrix für das rechte und linke Auge mit der synchronisierten Fokussierung der Sweet-Spots auf das rechte und linke Auge hinreichend schnell, können die Augen die ihnen dargebotenen 2D-Bildinformationen zeitlich nicht mehr auflösen. Der Betrachter sieht ohne Übersprechen die Bildinformationen stereoskopisch. Vorzugsweise sind sowohl das als Shutter verwendete schwarz-weiß Panel für die Beleuchtungs-Matrix als auch das informationstragende Panel bis auf die Farbmatrix identisch ausgeführt, wodurch sich konstruktiver Aufbau und Funktionsweise des Multi-User-Displays erheblich vereinfachen.
Die in bekannten Displayanordnungen bisher eingesetzte Fokussierungs-Matrix besteht aus einem Lentikular mit parallel in vertikaler Richtung angeordneten Zylinderlinsen. Ein Betrachter wird in seiner Position erfasst und entsprechende Öffnungen der Beleuchtungs-Matrix werden spaltenweise aktiviert. Die von der Beleuchtungs-Matrix kommenden Strahlen treffen auf dieses Lentikular. Durch die optische Wirkung der vertikal angeordneten Zylinderlinsen wird ein horizontal begrenzter Bereich erzeugt, der einer rechten oder linken Augenposition eines Betrachters zugeordnet werden kann. Die Lichtstrahlen passieren auf ihrem Weg zum Betrachter die Bild-Matrix und werden von ihr mit einer entsprechenden rechten oder linken Bildinformation moduliert. Ein Betrachter kann von seinem Ort aus ein Stereobild sehen, das nur horizontal begrenzt ist. Er hat dabei einen Bewegungsspielraum, in dem für ihn die Stereoinformation sichtbar bleibt. Befindet sich neben oder knapp hinter ihm ein zweiter Betrachter in einer anderen Augenhöhe, so überlappen sich wegen der fehlenden vertikalen Begrenzung ihre Informationen und die ihnen zugeordneten Stereobilder können von beiden nicht richtig wahrgenommen werden.Here in Fig. 1, the image matrix at the instant shown contains the stereo image for the left eye of a viewer, and in synchronism therewith, a two-dimensional sweet spot is directed to that eye. For the right eye, the sweet spot is dark at the time of imaging and is referred to as dark spots. In an analogous way, the right eye is then loaded with the right stereo image and a dark spot is switched correspondingly on the left. If the presentation of the image information of the image matrix for the right and left eye with the synchronized focusing of the sweet spots on the right and left eye is sufficiently fast, the eyes can no longer resolve the 2D image information presented to them in time. The observer sees the image information stereoscopically without crosstalk. Preferably both the black-and-white panel used as the shutter for the illumination matrix and the information-carrying panel are identical except for the color matrix, which considerably simplifies the constructive design and mode of operation of the multi-user display. The focusing matrix previously used in known display arrangements consists of a lenticular array with parallel cylindrical lenses arranged in the vertical direction. A viewer is detected in position and corresponding apertures of the illumination matrix are activated column by column. The rays coming from the illumination matrix hit this lenticular. Due to the optical effect of the vertically arranged cylindrical lenses, a horizontally delimited area is generated, which can be assigned to a right or left eye position of a viewer. The rays of light pass through the image matrix on their way to the observer and are modulated by it with corresponding right or left image information. A viewer can see from his or her location a stereo image that is only horizontally limited. He has a scope for movement in which the stereo information remains visible to him. If there is a second viewer at a different eye level next to or just behind him, their information overlaps because of the missing vertical boundary and their associated stereo images can not be properly perceived by both.
Eine detaillierte schematische Darstellung von Fig.1 mit der Anordnung einer Beleuchtungs-Matrix in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen zweidimensionalen Fokussierungs-Matrix zur Erzeugung eines Sweet-Spots für ein Betrachterauge ist in Fig. 2 zu sehen. Die Beleuchtungs-Matrix wird im Ausführungsbeispiel durch ein Backlight und einen Shutter realisiert. Dieser kann ein auf der Basis von Lichtventilen wirkendes Bauelement sein, vorzugsweise ein LCD, ein OLED oder ein FLCD, oder auch durch eine Projektionsanordnung realisiert sein, z.B. als ein DLP-Element (s. Fig. 6). Die Fokussierungs-Matrix besteht in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform aus zwei gekreuzt angeordneten Lentikularen L1 und L2. Beide Lentikulare L1 und L2 sind so zueinander angeordnet, dass sie mit ihren Linsenscheiteln in Lichtrichtung zeigen (s. Fig. 3) und damit geringere Aberrationen bei großen Betrachterwinkeln liefern. In ihren optischen Parametern sind die Lentikulare so dimensioniert, dass ihre objektseitigen Brennlinien annähernd zusammenfallen und etwa in der Ebene der Beleuchtungs-Matrix liegen. Alternativ können sich die Linsenscheitel beider Lentikulare L1 und L2 aber auch gegenüber liegen.
In der Beleuchtungs-Matrix sind nach der Positionsermittlung des Betrachters einzelne Elemente in Bezug auf das Lentikular L1 spaltenweise aufgeschaltet. Die von dort kommenden Strahlenbündel werden vom ersten Lentikular L1 der Fokussierungs-Matrix horizontal in die Betrachterebene fokussiert. Sie erscheinen als horizontal begrenzte Sweet-Spots. Hinzu tritt jetzt die Wirkung des gekreuzt angeordneten Lentikulars L2, bei dem die Abbildungselemente parallel in horizontaler Richtung angeordnet sind. Durch den Positionsfinder wird zusätzlich ermittelt, in welcher vertikalen Position sich der Betrachter befindet. Entsprechend dieser Feststellung werden in der Beleuchtungs-Matrix zeilenweise je nach Bedarf zusätzlich andere Öffnungen eingeschaltet. Die von diesen Öffnungen kommenden Strahlenbündel werden vom Lentikular L2 der Fokussierungs-Matrix als vertikal begrenzte Sweet-Spots in die Betrachterebene fokussiert. Da die Brennebenen beider Lentikulare L1 und L2 annähernd in der Ebene der Beleuchtungs-Matrix liegen, wird eine Kollimation der Strahlenbündel sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung erreicht. So entstehen in der Betrachterebene stereoskopische Bildinformationen, die in rechteckförmigen Sweet-Spots auf Betrachteraugen fokussiert werden.A detailed schematic representation of FIG. 1 with the arrangement of an illumination matrix in conjunction with a two-dimensional focusing matrix according to the invention for producing a sweet spot for a viewer's eye can be seen in FIG. The illumination matrix is realized in the embodiment by a backlight and a shutter. This can be a component acting on the basis of light valves, preferably an LCD, an OLED or an FLCD, or else realized by a projection arrangement, eg as a DLP element (see FIG. In a first embodiment according to the invention, the focusing matrix consists of two crossed lenticulars L1 and L2. Both lenticular L1 and L2 are arranged relative to each other so that they point with their lens vertices in the direction of light (see Fig. 3) and thus provide lower aberrations at large viewing angles. In their optical parameters, the lenticular are dimensioned so that their object-side focal lines approximately coincide and lie approximately in the plane of the illumination matrix. Alternatively, however, the lens crests of both lenticulars L1 and L2 may also face each other. In the illumination matrix, individual elements are switched in columns relative to the lenticular L1 after the position detection of the observer. The radiation beams coming from there are focused horizontally into the observer plane by the first lenticular L1 of the focusing matrix. They appear as horizontally limited sweet spots. In addition, there now occurs the effect of the crossed lenticular L2, in which the imaging elements are arranged parallel in the horizontal direction. The position finder additionally determines which vertical position the viewer is in. According to this statement, in the lighting matrix, in addition, other openings are additionally switched on line by line as required. The beams coming from these openings are focused by the lenticular L2 of the focusing matrix as vertically delimited sweet spots in the observer plane. Since the focal planes of both lenticular L1 and L2 are approximately in the plane of the illumination matrix, collimation of the beams is achieved in both the horizontal and vertical directions. Thus stereoscopic image information is created in the observer plane, which is focused on viewer eyes in rectangular sweet spots.
Fig. 4 zeigt dies für zwei Betrachter, wobei deren rechteckförmige Sweet-Spots durch fett gezeichnete Linien hervorgehoben sind. Ordnet man den gekreuzten Lentikularen Öffnungen aus der davor liegenden Beleuchtungs-Matrix zu, so erhält man eine Matrix von Positionen, die im Raum prinzipiell als Betrachterpositionen wahlfrei angesteuert werden können. Dies gilt für die horizontale wie auch für die vertikale Positionierung. Die Anzahl dieser Öffnungen der Beleuchtungs-Matrix je Abbildungselement (vertikale und horizontale Zylinderlinse) in der Fokussierungs- Matrix ist gleich der Anzahl der Sweet-Spot-Positionen, aus denen die Bild-Matrix vollständig eingesehen werden kann. Gegenüber der bekannten Lösung mit Sweet- Spots (s. DE 103 39 076), die in vertikaler Richtung nicht begrenzt sind, sind die erfindungsgemäßen Sweet-Spots in der Betrachterebene in zwei Dimensionen begrenzt.Fig. 4 shows this for two observers, with their rectangular sweet spots highlighted by bold lines. If one assigns the crossed lenticular openings from the preceding illumination matrix to one, one obtains a matrix of positions, which in principle can be selectively controlled in space as observer positions. This applies to horizontal as well as vertical positioning. The number of these openings of the illumination matrix per imaging element (vertical and horizontal cylindrical lens) in the focusing matrix is equal to the number of sweet-spot positions from which the image matrix can be completely viewed. Compared with the known solution with sweet spots (see DE 103 39 076), which are not limited in the vertical direction, the sweet spots according to the invention in the observer plane are limited in two dimensions.
Die Fokussierung auf Betrachter oder auf einen Vorzugsabstand kann durch den Einsatz einer Feldlinse zwischen Fokussierungs-Matrix und Bild-Matrix unterstützt werden. Befinden sich die Betrachter beispielsweise in einem Abstand vom Display, der der Brennebene einer Feldlinse entspricht, werden alle identischen zu einem
Sweet-Spot gehörigen Elemente der Beleuchtungs-Matrix aktiviert und die die Matrix verlassenden Lichtbündel sind zueinander parallel. Für einen Sweet-Spot auf der Mittelsenkrechten der Bild-Matrix treffen alle diese Bündel senkrecht auf die Abbildungselemente der Fokussierungs-Matrix auf. Die optischen Aberrationen sind in diesem Fall minimal. Bewegt sich der Betrachter in der Fokusebene lateral, entsprechen die Winkel der Strahlenbündel weiterhin der Abweichung von der Normalen der Bild-Matrix. Auch hier sind die Winkel, unter denen die Strahlenbündel auf die Abbildungselemente treffen, kleiner als ohne Feldlinse. Ähnliches gilt auch für eine Sweet-Spot-Verlagerung normal zur Bild-Matrix.The focus on viewer or on a preferred distance can be supported by the use of a field lens between focus matrix and image matrix. For example, if the viewers are at a distance from the display corresponding to the focal plane of a field lens, all of them become identical to one another Sweet-spot associated elements of the illumination matrix are activated and the light beams leaving the matrix are parallel to each other. For a sweet spot on the mid-perpendicular of the image matrix, all of these beams are perpendicular to the imaging elements of the focus matrix. The optical aberrations are minimal in this case. If the observer moves laterally in the focal plane, the angles of the ray bundles continue to correspond to the deviation from the normal of the image matrix. Again, the angles at which the beams meet the imaging elements, smaller than without field lens. The same applies to a sweet spot shift normal to the image matrix.
Eine perspektivische schematische Darstellung mit einer erfindungsgemäßen Fokussierungs-Matrix ist in Fig. 5 wiedergegeben. Man sieht den Verlauf der Lichtbündel für zwei Betrachter in unterschiedlichen vertikalen und/oder horizontalen Positionen für eine Bildzeile in der Mitte der Bild-Matrix. Die Zeichnung gibt den Strahlenverlauf vereinfacht wieder. Selbstverständlich werden alle Bildzeilen der Displayoberfläche auf die Betrachteraugen projiziert. Für den ersten Betrachter liegt z.B. eine Information im 3D-Modus vor. Die Bild-Matrix enthält das linke Halbbild für diesen Betrachter. Gleichzeitig mit der Informationsdarbietung wird ein Sweet-Spot für das linke Auge des ersten Betrachters durch eine entsprechend programmierte Aufschaltung der Beleuchtungs-Matrix erzeugt. Der zweite Betrachter kann mit seinem linken Auge entweder das gleiche oder ein zeitlich nacheinander dargestelltes anderes Bild sehen.A perspective schematic representation with a focusing matrix according to the invention is shown in FIG. The course of the light beams for two observers can be seen in different vertical and / or horizontal positions for one image line in the middle of the image matrix. The drawing shows the ray trajectory simplified. Of course, all image lines of the display surface are projected onto the viewer's eyes. For the first viewer, e.g. an information in 3D mode before. The image matrix contains the left field for this viewer. Simultaneously with the information presentation, a sweet spot for the left eye of the first observer is generated by a suitably programmed connection of the illumination matrix. The second observer can see with his left eye either the same or a temporally sequentially displayed another image.
In einem anderen nicht dargestellten Beispiel kann das rechte Auge eines zweiten Betrachters im gleichen vertikalen Bereich wie das linke Auges eines ersten Betrachters liegen, ohne dass er ein falsches Bild sieht. Durch das gekreuzt angeordnete Lentikular L2 der Fokussierungs-Matrix wird verhindert, dass sich die Sweet-Spots in vertikaler Richtung überlagern. Die Sweet-Spots für beide Betrachter werden in verschiedenen Höhen erzeugt und sind durch die Wirkung des zweiten Lentikulars L2 auch vertikal genau auf die jeweiligen Betrachteraugen begrenzt, deren Positionen vom Positionsdetektor ermittelt wurden. Bei hinreichend schneller Darbietung der Bildinformation synchron mit der Fokussierung der Sweet-Spots wird die für sie bestimmte gleiche oder unterschiedliche Information von beiden Betrachtern ohne Übersprechen stereoskopisch gesehen.
Eine Anwendung zur Darbietung der Informationen mit der erfindungsgemäßen Fokussierungs-Matrix ist beispielsweise so denkbar, dass sich ein sitzender und ein stehender Betrachter vor einem Displays befinden, aber nur ein Betrachter die Information sehen soll. Obwohl der zweite Betrachter hinter dem ersten steht, bleibt ihm durch die zusätzliche vertikale Begrenzung des Sweet-Spots die Information verborgen.In another example, not shown, the right eye of a second observer may be in the same vertical range as the left eye of a first observer without seeing a wrong image. The crossed lenticular L2 of the focusing matrix prevents the sweet spots from overlapping in the vertical direction. The sweet spots for both observers are generated at different heights and are also vertically limited by the action of the second lenticular L2 exactly to the respective observer's eyes whose positions were determined by the position detector. With sufficiently fast presentation of the image information synchronously with the focusing of the sweet spots, the same or different information intended for them is viewed stereoscopically by both observers without crosstalk. An application for presenting the information with the focusing matrix according to the invention is conceivable, for example, such that a sitting and a standing viewer are in front of a display, but only a viewer is to see the information. Although the second observer stands behind the first one, the additional vertical border of the sweet spot keeps the information hidden.
Eine weitere Anwendung des Multi-User-Displays ist beim Zuordnen von unterschiedlichen 3D-Bildinhalten auf mehrere Betrachter möglich, die sich in geringem Abstand voneinander befinden. Wie für einen Betrachter beschrieben, werden entsprechende Sweet-Spots nacheinander auf die Augen verschiedener Betrachter fokussiert, synchron dazu erscheinen aufeinander folgend die entsprechenden Teilbilder. Jeder Betrachter sieht jeweils für sich nur seine Information, ohne Beeinträchtigung durch den Nachbarn. Zwei oder mehreren Betrachtern können auch unterschiedliche 2D-Bildinhalte dadurch angeboten werden, dass für jeden Betrachter für den zugehörigen 2D-Bildinhalt die Sweet-Spots für beide Augen aufgeschaltet werden.Another application of the multi-user display is possible when assigning different 3D image content to multiple viewers that are a short distance apart. As described for a viewer, corresponding sweet spots are successively focused on the eyes of different observers, in sync sequentially appearing the corresponding fields. Each viewer sees only his own information, without being disturbed by the neighbor. Two or more viewers can also be offered different 2D image contents by switching the sweet spots for both eyes on each observer for the associated 2D image content.
Durch Konzentration der Information auf einen horizontal und vertikal begrenzten Sweet-Spot ist es jedem Betrachter möglich, sich horizontal, vertikal und normal zum Display zu bewegen, ohne dass die Wahrnehmung des ihm zugeordneten Stereo- Informationsgehaltes durch die Nachbarinformation beeinträchtigt wird. Die Qualität der abgebildeten Sweet-Spots und die Stereo-Bildqualität können auch dadurch noch verbessert werden, dass die Fokussierungs-Matrix in ihren optischen Eigenschaften steuerbar ist. So kann sie in ihrer Brennweite kontinuierlich einer Positionsänderung in Normalenrichtung und damit z.B. auch einer Bildfeldkrümmung angepasst werden.By concentrating the information on a horizontally and vertically delimited sweet spot, each viewer is able to move horizontally, vertically, and normally to the display without the perception of the associated stereo information content being affected by the neighboring information. The quality of the displayed sweet spots and the stereo picture quality can also be improved by controlling the focusing matrix in terms of its optical properties. Thus, in its focal length, it can continuously undergo a change of position in the normal direction and thus e.g. be adapted to a curvature of field.
In Fig. 6 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für einen Betrachter in Seitenansicht dargestellt. Anstelle der Beleuchtungs-Matrix mit aktivem Shutter wird ein Projektionssystem verwendet. Die Fokussierungs-Matrix kann ein zweidimensionales Linsenarray oder, wie hier in Fig. 6, ein Doppellinsenarray aus zwei zweidimensionalen Linsenarrays mit der gleichen Wirkung wie die Kombination
aus den zwei gekreuzten Lentikularen sein. Zu diesem Zweck haben die Linsenarrays jeweils eine plane Fläche und eine Linsenfläche, wobei die Linsenflächen der Linsenarrays in horizontaler und vertikaler Richtung, wie bei Fig. 2 beschrieben, fokussieren. Beide Linsenflächen sind in diesem Beispiel einander zugewandt. Die vom Projektor in Richtung auf den Betrachter zielenden Strahlenbündel erzeugen rechteckförmige horizontal und vertikal begrenzte Sweet- Spots in seiner Betrachterposition, nachdem diese vom Positionsdetektor ermittelt wurde. In Verbindung mit einer vor der Bild-Matrix angeordneten Feldlinse wird, wie schon beschrieben, eine Aberrationskorrektur erreicht. Synchron mit den Sweet- Spots wird die Bild-Matrix mit der Bild-Information moduliert. Auch diese Anordnung ist auf wenigstens zwei Betrachter anwendbar, wobei jedem Betrachter die für ihn zutreffende Bildinformation dargeboten wird, ohne dass er durch die Sweet-Spots des anderen Betrachters gestört wird.6, another embodiment of the invention for a viewer is shown in side view. Instead of the illumination matrix with active shutter, a projection system is used. The focusing matrix may be a two-dimensional lens array or, as here in Fig. 6, a double-lens array of two two-dimensional lens arrays having the same effect as the combination from the two crossed lenticulars. For this purpose, the lens arrays each have a planar surface and a lens surface, the lens surfaces of the lens arrays focusing in the horizontal and vertical directions, as described in FIG. 2. Both lens surfaces are facing each other in this example. The beam aimed from the viewer toward the viewer produces rectangular horizontal and vertical sweet spots in its viewer position after being detected by the position detector. As already described, an aberration correction is achieved in conjunction with a field lens arranged in front of the image matrix. Synchronously with the sweet spots, the image matrix is modulated with the image information. This arrangement is also applicable to at least two observers, with each observer being presented with the picture information which applies to him without being disturbed by the sweet spots of the other observer.
Eine weitere Ausführungsform ist so ausgebildet, dass der Beleuchtungs-Matrix eine Streuscheibe oder/und eine Feldlinse vorgeordnet ist, um eine bessere homogene Lichtverteilung der Fokussierungs-Matrix zu erreichen.Another embodiment is designed so that the illumination matrix is preceded by a lens or / and a field lens in order to achieve a better homogeneous light distribution of the focusing matrix.
Ein in beschriebener Art und Weise ausgebildetes autostereoskopische Display mit der erfindungsgemäßen Sweet-Spot-Bildtrenneinrichtung zeichnet sich neben seiner Verwendbarkeit im 2D- und/oder 3D-Modus, Multi-User-Fähigkeit, freier Betrachterbeweglichkeit, Echtzeitfähigkeit, hoher Auflösung, großer Helligkeit und geringer Bautiefe durch seine Robustheit und das Fehlen mechanischer Teile dadurch aus, dass es das Übersprechen, insbesondere im Multi-User-Betrieb, drastisch reduziert. Wegen seiner hohen Qualitätsmerkmale bezüglich der Bilddarstellung und des geringen Übersprechens für jeden Betrachter ist es für den High-End-Einsatz in den Bereichen Medizin, Technik, Forschung und Entwicklung, für den Mid-Range-Bereich in Video-Konferenz-Systemen und im Verwaltungsbereich, bei Geldinstituten, Versicherungen und im Low-End-Bereich als Home-Display, für Videophones sowie für viele andere Anwendungen geeignet. Von der Erfindung werden auch Anwendungsmöglichkeiten erfasst, die hier nicht aufgeführt sind, denen aber das erfindungsgemäße Prinzip zugrunde liegt.
A trained in the manner described autostereoscopic display with the sweet spot image separation device according to the invention is in addition to its usability in 2D and / or 3D mode, multi-user capability, free viewer mobility, real-time capability, high resolution, high brightness and lower Thanks to its robustness and the lack of mechanical parts, the design depth is drastically reduced in crosstalk, especially in multi-user operation. Because of its high image quality features and low crosstalk for every viewer, it is for high-end medical, technical, research and development, mid-range video conferencing and administrative applications , in financial institutions, insurance companies and in the low-end area as a home screen, suitable for videophones and many other applications. Applications which are not listed here are also covered by the invention, but on which the inventive principle is based.