DE102011012616A1 - Display system for creating and viewing three-dimensional, colored images - Google Patents
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- H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
- H04N13/334—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using spectral multiplexing
Abstract
Display-System (100) zum Erzeugen und Betrachten von dreidimensionalen farbigen Bildern, mit einer bildgebenden Einrichtung (102) zur Erzeugung von zwei stereoskopischen Perspektiv-Teilbildern (110, 112), einer Hintergrundbeleuchtungseinheit (104) mit sechs Typen von Leuchtdioden zum Erzeugen von Hintergrundlicht auf der Basis der Bilddaten jedes der zwei Perspektiv-Teilbilder (110, 112), und zwar jeweils mit den Farben Rot, Grün und Blau. Die einzelnen Farben für die beiden Perspektiv-Teilbilder (110, 112) unterscheiden sich spektral und überlappen spektral allenfalls geringfügig. Die Perspektiv-Teilbilder werden auf einem Flüssigkristall-Display visualisiert. Mittels einer Brille (126) mit einem Filterpaar aus Absorptionsfiltern (128, 130), je ein Filter für das rechte bzw. linke Auge (114, 116), werden die visualisierten Perspektiv-Teilbilder (110, 112) betrachtet. Durch die Filter (128, 130) des Filterpaares werden jeweils unterschiedlich vorgegebene Bereiche des sichtbaren Spektrums derart ausgeblendet, dass mehrere begrenzte, für jedes Perspektiv-Teilbild unterschiedliche, spektrale Intervalle (119, 121) im Bereich der Farbwahrnehmung Rot, Grün und Blau transmittiert werden und somit beim Betrachter eine 3D-Wahrnehmung des Gesamtbildes entsteht.Display system (100) for generating and viewing three-dimensional colored images, with an imaging device (102) for generating two stereoscopic perspective partial images (110, 112), a backlight unit (104) with six types of light-emitting diodes for generating backlight based on the image data of each of the two perspective fields (110, 112), each with the colors red, green and blue. The individual colors for the two perspective partial images (110, 112) differ spectrally and only slightly overlap spectrally. The perspective partial images are visualized on a liquid crystal display. The visualized perspective partial images (110, 112) are viewed by means of glasses (126) with a pair of filters made of absorption filters (128, 130), one filter each for the right and left eye (114, 116). The filters (128, 130) of the filter pair each hide differently specified areas of the visible spectrum in such a way that a plurality of limited spectral intervals (119, 121) in the area of color perception red, green and blue, which are different for each perspective partial image, are transmitted and thus a 3D perception of the overall picture arises for the viewer.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft das Gebiet der dreidimensionalen (3D) Darstellung von Bildern, insbesondere mittels Wellenlängen-Multiplexing.The invention relates to the field of three-dimensional (3D) representation of images, in particular by means of wavelength division multiplexing.
Stand der TechnikState of the art
Ein bekanntes System bzw. Display zum Wellenlängen-Multiplexing ist in der
Nachteilig bei den bekannten Systemen zum Wellenlängen-Multiplexing ist u. a., dass die verwendeten Brillen und Filter auf dichroitischen Schichten basieren (Interferenz-Filter) und daher so teuer in der Herstellung sind, dass sie eine Mehrfachverwendung erfordern.A disadvantage of the known systems for wavelength division multiplexing u. a. that the spectacles and filters used are based on dichroic layers (interference filters) and therefore are so expensive to manufacture that they require multiple use.
Außerdem weisen die verwendeten Interferenz-Filter eine starke Winkelabhängigkeit auf. Die spektrale Lage der Transmissionsbänder der Filter hängt stark vom Einfallswinkel des Lichts ab. Das führt dazu, dass in dem Randbereichen eines Displays die Bilder des rechten und linken Auges nicht mehr sauber voneinander getrennt sind.In addition, the interference filters used have a strong angular dependence. The spectral position of the transmission bands of the filters depends strongly on the angle of incidence of the light. The result is that in the peripheral areas of a display, the images of the right and left eyes are no longer cleanly separated.
Einen Ausweg bietet der Einsatz von gekrümmten Brillengläsern, um die Betrachtungswinkel zwischen Interferenz-Filter in der Brille und Display klein zu halten. Dennoch kann ein Übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen der eigentlich getrennten Bilder für das rechte und linke Auge nicht völlig ausgeschlossen werden.A way out is the use of curved lenses to keep the viewing angle between interference filters in the glasses and display small. Nevertheless, crosstalk between the individual channels of the actually separate images for the right and left eyes can not be completely ruled out.
Aufgabetask
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges System zur dreidimensionalen Darstellung von Bildern anzugeben.The object of the invention is to provide a cost-effective system for the three-dimensional representation of images.
Lösungsolution
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the invention with the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into the content of this specification. The inventions also include all reasonable and in particular all mentioned combinations of independent and / or dependent claims.
Es wird ein Display-System zum Erzeugen und Betrachten von dreidimensionalen farbigen Bildern vorgeschlagen, mit:A display system for generating and viewing three-dimensional color images is proposed, comprising:
- a) einer bildgebenden Einrichtung zur Erzeugung von zwei stereoskopischen Perspektiv-Teilbildern für das rechte bzw. linke Auge eines Betrachters;a) an imaging device for generating two stereoscopic perspective partial images for the right and left eye of a viewer;
- b) einer Hintergrundbeleuchtungseinheit mit sechs Typen von Leuchtdioden (LED) zum Erzeugen von Hintergrundlicht auf der Basis jedes der zwei Perspektiv-Teilbilder,b) a backlight unit having six types of light emitting diodes (LED) for generating backlight on the basis of each of the two perspective fields,
- b1) dabei für jedes Perspektiv-Teilbild drei LED, und zwar mit den Farben Rot, Grün und Blau, b2) wobei sich die einzelnen Farben für die beiden Perspektiv-Teilbilder spektral unterscheiden und spektral allenfalls geringfügig überlappen;b1) for each perspective field three LED, namely with the colors red, green and blue, b2) where the individual colors for the two perspective fields differ spectrally and spectrally at most slightly overlap;
- c) einem Display zur Visualisierung der zwei Perspektiv-Teilbilder; und mitc) a display for visualizing the two perspective fields; and with
- d) einer Brille mit einem Filterpaar aus Absorptionsfiltern, je ein Filter für das rechte bzw. linke Auge,d) a pair of glasses with a filter pair of absorption filters, one filter each for the right or left eye,
- d1) wobei durch die beiden Filter des Filterpaars jeweils unterschiedlich vorgegebene Bereiche des sichtbaren Spektrums derart absorbiert werden, dass mehrere begrenzte spektrale Intervalle im Bereich der Farbwahrnehmung Rot, Grün und Blau transmittiert werden,d1) in which in each case differently predefined regions of the visible spectrum are absorbed by the two filters of the filter pair in such a way that a plurality of limited spectral intervals are transmitted in the region of the color perception red, green and blue,
- d2) wobei die Lage der transmittierenden Intervalle für die beiden Perspektiv-Teilbilder unterschiedlich ist, undd2) the position of the transmitting intervals being different for the two perspective fields, and
- d3) wobei einer der beiden Filter Farbintervalle entsprechend den von einem Satz von drei LED mit den Farben Rot, Grün und Blau transmittiert, während der andere der beiden Filter Farbintervalle entsprechend den von dem anderen Satz von drei LED mit den spektral leicht verschobenen Farben Rot, Grün und Blau transmittiert.d3) wherein one of the two filters transmits color intervals corresponding to those of a set of three LEDs of the colors red, green and blue, while the other of the two filter color intervals corresponding to those of the other set of three LEDs with the spectrally slightly shifted colors red, Green and blue transmitted.
Die bildgebende Einrichtung ist hierbei vorzugsweise eine Einrichtung zur elektronischen Datenverarbeitung (EDV), die eine digitale Bilderzeugung realisiert und mit den erzeugten Bilddaten der zwei Perspektiv-Teilbilder die jeweiligen LED der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (Backlight-Vorrichtung; Backlight = Hintergrundlicht) des Display-Systems ansteuert. Als Display kann beispielsweise ein Flüssigkristall-Display verwendet werden.The imaging device here is preferably a device for electronic data processing (EDP), which realizes a digital image generation and with the generated image data of the two perspective fields the respective LED of the backlight device (backlight device) controls the display system. As a display, for example, a liquid crystal display can be used.
Das beschriebene 3D-Display-System ermöglicht es u. a., mittels der Verwendung der Absorptionsfilter die Winkelabhängigkeit der bekannten Filter für das Wellenlängen-Multiplexing, welche auf Interferenz mittels dichroitischer Schichten basieren, zu eliminieren. Damit entfällt auch das Übersprechen zwischen den Kanälen für die beiden Augen.The described 3D display system allows u. a. To eliminate by the use of the absorption filters the angular dependence of the known filters for wavelength division multiplexing, which are based on interference by means of dichroic layers. This eliminates the crosstalk between the channels for the two eyes.
Durch den Einsatz von Absorptionsfiltern werden somit die eingangs geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden. Absorptionsfilter, und damit die Brillen, lassen sich zu geringen Kosten in hoher Stückzahl produzieren und können daher als Einweg-Artikel verwendet werden. Dies spart nicht nur Kosten, sondern verbessert auch die hygienischen Verhältnisse im Zusammenhang mit der Betrachtung von 3D-Darstellungen durch eine Mehrzahl von Personen.The use of absorption filters thus avoids the disadvantages of the prior art described at the outset. Absorption filters, and thus the spectacles, can be produced in high quantities at low cost and can therefore be used as disposable articles. This not only saves costs, but also improves the hygienic conditions associated with the viewing of 3D representations by a plurality of persons.
Auch die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung kann Absorptionsfilter zum Transmittieren der jeweils benötigten roten, grünen oder blauen Spektralbereiche aufweisen, wobei die sonstigen Spektralbereiche absorbiert werden. Prinzipiell sind aber auch andere Standorte für diese Filter denkbar, z. B zwischen Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung und Display, aber auch an der ausgangsseitigen Oberfläche des Displays.The backlight device can also have absorption filters for transmitting the respective required red, green or blue spectral ranges, the other spectral ranges being absorbed. In principle, however, other locations for these filters are conceivable, for. B between backlight device and display, but also on the output side surface of the display.
Die ausgeblendeten sonstigen Spektralbereiche des von der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichtes für das jeweiligen Perspektiv-Teilbild werden zweckmäßiger weise durch Absorptionsbande erzeugt.The hidden other spectral ranges of the light generated by the backlight device for the respective perspective field are expediently generated by absorption band.
Eine alternative Ausführung des Display-Systems ist die Verwendung eines LED-Monitors, bei dem je Pixel 2×3 LED (R, G, B; rot, grün, blau) matrixförmig angeordnet sind. Auf der Basis der Bilddaten werden die drei dem jeweiligen Perspektiv-Teilbild zugeordneten LED (R, G, B) angesteuert, wodurch das entsprechende Teilbild mit seinem spezifischen Farbspektrum auf dem LED-Monitor visualisiert wird.An alternative embodiment of the display system is the use of an LED monitor, in which each pixel 2 × 3 LED (R, G, B, red, green, blue) are arranged in a matrix. On the basis of the image data, the three LEDs (R, G, B) assigned to the respective perspective partial image are activated, whereby the corresponding partial image with its specific color spectrum is visualized on the LED monitor.
Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Erzeugen und Betrachten von dreidimensionalen farbigen Bildern, mit folgenden Schritten:
- a) eine bildgebende Einrichtung erzeugt zwei stereoskopische Perspektiv-Teilbilder für das rechte bzw. linke Auge eines Betrachters;
- b) jedes der beiden von der bildgebenden Einrichtung erzeugten stereoskopischen Perspektiv-Teilbilder wird zu einer Hintergrundbeleuchtungseinheit übertragen, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit derart ausgewählt wird, dass sie sechs Typen von Leuchtdioden zum Erzeugen von Hintergrundlicht auf der Basis der zwei Perspektiv-Teilbilder aufweist,
- b2) dabei für jedes Perspektiv-Teilbild drei LED, und zwar mit den Farben Rot, Grün und Blau,
- b3) wobei sich die einzelnen Farben für die beiden Perspektiv-Teilbilder spektral unterscheiden und spektral allenfalls geringfügig überlappen;
- c) mittels der zwei Perspektiv-Teilbilder werden jeweils drei der sechs Leuchtdioden-Typen angesteuert;
- d) das von den jeweils drei Leuchtdioden-Typen in Abhängigkeit vom jeweiligen Perspektiv-Teilbild erzeugte Licht wird auf einem Display visualisiert;
- e) die auf dem Display visualisierten zwei Perspektiv-Teilbilder werden mit einer Brille mit einem Filterpaar aus Absorptionsfiltern, je ein Filter für das rechte bzw. linke Auge, betrachtet,
- e1) wobei durch die beiden Filter des Filterpaars jeweils unterschiedlich vorgegebene Bereiche des sichtbaren Spektrums derart ausgeblendet werden, dass mehrere begrenzte spektrale Intervalle im Bereich der Farbwahrnehmung Rot, Grün und Blau transmittiert werden,
- e2) wobei die Lage der transmittierenden Intervalle für die beiden Perspektiv-Teilbilder unterschiedlich gewählt wird, und
- e3) wobei einer der beiden Filter Farbintervalle entsprechend den von den Leuchtdioden für das erste Perspektiv-Teilbild erzeugten Farben für das Bild für ein Auge transmittiert, und der andere Filter Farbintervalle entsprechend den von den Leuchtdioden erzeugten Farben für das Bild für das andere Auge transmittiert.
- a) an imaging device generates two stereoscopic perspective fields for the right and left eye of a viewer;
- b) each of the two stereoscopic perspective fields generated by the imaging device is transmitted to a backlight unit, the backlight unit being selected to have six types of light emitting diodes for generating backlight based on the two perspective fields;
- b2) for each perspective field three LED, namely with the colors red, green and blue,
- b3) where the individual colors for the two perspective fields differ spectrally and overlap spectrally at most slightly;
- c) by means of the two perspective fields, in each case three of the six light-emitting diode types are activated;
- d) the light generated by the respective three types of light-emitting diode as a function of the respective perspective partial image is visualized on a display;
- e) the two perspective partial images visualized on the display are viewed with spectacles with a filter pair of absorption filters, one filter each for the right and left eye, respectively,
- e1) wherein in each case differently predetermined regions of the visible spectrum are masked out by the two filters of the filter pair in such a way that a plurality of limited spectral intervals are transmitted in the region of the color perception red, green and blue,
- e2) wherein the position of the transmitting intervals for the two perspective fields is selected differently, and
- e3) wherein one of the two filters transmits color intervals corresponding to the colors produced by the first perspective field LEDs for the one eye image, and the other filter transmits color intervals corresponding to the colors produced by the light emitting diodes for the other eye image.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.Further details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments in conjunction with the subclaims. In this case, the respective features can be realized on their own or in combination with one another. The possibilities to solve the problem are not limited to the embodiments.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigt:The embodiments are shown schematically in the figures. In detail shows:
Die Bilddaten
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit
Die LED-Module
Die dynamische Steuerung des Lichtes der LED-Module
Zur Erzeugung der Bilder stehen grundsätzlich zwei Varianten zur Verfügung:There are basically two variants for creating the images:
-
– die LED-Module
118 ,120 erzeugen lichtstarkes, homogenes Licht mit den gewünschten Spektren. Die pixelweise Darstellung des Bildes erfolgt mittels des Flüssigkristall-Displays106 .- the LED modules118 .120 produce bright, homogeneous light with the desired spectra. The pixel-by-pixel representation of the image takes place by means of the liquid crystal display106 , -
– Die LED-Module
118 ,120 weisen ein Array von LED auf, mit deren Hilfe das Bild erzeugt wird. Zum Beispiel könnte ein solches Array 1000×2000 Pixel aufweisen. Jedes Pixel würde sechs LED enthalten, mit den weiter unten zu schildernden Spektren. Das Flüssigkristall-Display106 kann dann unter Umständen entfallen.- The LED modules118 .120 have an array of LEDs used to create the image. For example, such an array could be 1000x2000 pixels. Each pixel would contain six LEDs, with the spectra to be described below. The liquid crystal display106 may then be omitted under certain circumstances.
Die auf dem Flüssigkristall-Display
Die Brille
Durch die beiden Filter
Mit den Filtern
Die Transmissionsspektren der Filter
Beim gleichzeitigen Betrachten der beiden auf dem Flüssigkristall-Display
Beispielhaft zeigt
Denkbare LED für das linke Perspektiv-Teilbild wären z. B.:
- – blaue LED1 (Königsblau): – Wellenlängen-Bereich: 440–460 nm – LED Typ: LUXEON LXML-PR01-0500
- – grüne LED1 (Cyan): – Wellenlängen-Bereich: 490–520 nm – LED Typ: LUXEON LXML-PE01-0080
- – rote LED1 (Amber): – Wellenlängen-Bereich: 584–597 nm – LED Typ: LUXEON LXML-PL01-0040
- - Blue LED1 (royal blue): - Wavelength range: 440-460 nm - LED Type: LUXEON LXML-PR01-0500
- - Green LED1 (Cyan): - Wavelength range: 490-520 nm - LED Type: LUXEON LXML-PE01-0080
- - Red LED1 (Amber): - Wavelength range: 584-597 nm - LED Type: LUXEON LXML-PL01-0040
Denkbare LED für das rechte Perspektiv-Teilbild wären z. B.:
- – blaue LED2 (Blau): – Wellenlängen-Bereich: 460–490 nm – LED Typ: LUXEON LXML-PB01-0040
- – grüne LED2 (Grün) – Wellenlängen-Bereich: 520–550 nm – LED Typ: LUXEON LXML-PM01-0100
- – rote LED2 (Rot) – Wellenlängen-Bereich: 620–645 nm – LED Typ: LUXEON LXM2-PD01-0050.
- - Blue LED2 (Blue): - Wavelength range: 460-490 nm - LED Type: LUXEON LXML-PB01-0040
- - green LED2 (green) - wavelength range: 520-550 nm - LED type: LUXEON LXML-PM01-0100
- - red LED2 (red) - wavelength range: 620-645 nm - LED type: LUXEON LXM2-PD01-0050.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Display-SystemDisplay system
- 102102
- bildgebende EinrichtungImaging device
- 104104
- Hintergrundbeleuchtungseinheit (Backlight)Backlight unit (backlight)
- 106106
- Flüssigkristall-Display (LCD)Liquid crystal display (LCD)
- 108108
- digitale Bilddatendigital image data
- 108A108A
- digitale Bilddaten des Perspektiv-Teilbild (links)digital image data of the perspective partial image (left)
- 108B108B
- digitale Bilddaten des Perspektiv-Teilbild (rechts)digital image data of the perspective partial image (right)
- 110110
- stereoskopisches Perspektiv-Teilbild (links)stereoscopic perspective field (left)
- 112112
- stereoskopisches Perspektiv-Teilbild (rechts)stereoscopic perspective field (right)
- 114114
- linkes Auge eines Betrachtersleft eye of an observer
- 116116
- rechtes Auge eines Betrachtersright eye of a viewer
- 118118
- LED-Modul mit drei LED (links)LED module with three LEDs (left)
- 119119
- Farbspektrum der LED des LED-Moduls (links)Color spectrum of the LED of the LED module (left)
- 120120
- LED-Modul mit drei LED (rechts)LED module with three LEDs (right)
- 121121
- Farbspektrum der LED des LED-Moduls (rechts)Color spectrum of the LED of the LED module (right)
- 122122
- LED-Steuerungseinheit (links)LED control unit (left)
- 124124
- LED-Steuerungseinheit (rechts)LED control unit (right)
- 126126
- Brilleglasses
- 128128
- Filter (links); AbsorptionsfilterFilter (left); absorption filter
- 130130
- Filter (rechts); AbsorptionsfilterFilter (right); absorption filter
zitierte Literaturquoted literature
zitierte Patentliteraturcited patent literature
-
WO 2010/093587 A2WO 2010/093587 A2
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2010/093587 A2 [0002] WO 2010/093587 A2 [0002]
Claims (4)
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- 2011-02-28 DE DE102011012616A patent/DE102011012616A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20130831 |