DE102019128224A1

DE102019128224A1 - Stereobildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102019128224A1
Application number: DE102019128224.1A
Authority: DE
Inventors: Chi-Yuan Chin
Original assignee: Silicon Touch Tech Inc
Current assignee: Silicon Touch Tech Inc
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2020-05-07
Also published as: US20200142207A1; JP2020076984A; TW202019168A; CN111163307A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1'), die ein Bildanzeigemodul (10A-10D) und ein mit dem Bildanzeigemodul (10A-10D) elektrisch verbundenes Verarbeitungsmodul (20) umfasst. Das Bildanzeigemodul (10A-10D) umfasst mehrere Stereoanzeigebaugruppen (12), wobei jede Stereoanzeigebaugruppe (20) eine zur Ausgabe eines Lichtsignals dienende Pixelanzeigeeinheit (120) und eine Zoomlinseneinheit (121) umfasst. Die Zoomlinseneinheit (121) ist auf der Pixelanzeigeeinheit (120) so angeordnet, dass das Lichtsignal durch die Zoomlinseneinheit (121) auf eine der Fokuslagen der Zoomlinseneinheit (121) projiziert wird. Dabei steuert das Verarbeitungsmodul (20) beim Empfang eines Befehls anhand von Bildgebungsdaten das Lichtsignal jeder Pixelanzeigeeinheit (120) und passt die Fokuslage der Zoomlinseneinheit (121) an, um mehrere einem Stereobild (P) zugeordnete Bildblöcke (P1-Pn) in einem Zeitabschnitt periodisch anzuzeigen, wobei die zyklische Anzeigeperiode (T) zur Anzeige der mehreren Bildblöcke (P1-Pn) nicht länger als eine Reaktionszeit der Augenträgheit ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stereobildanzeigevorrichtung, insbesondere eine volumetrische Stereobildanzeigevorrichtung.
Mit der bisher bekannten Stereoanzeigetechnik wird die Parallaxe der menschlichen Augen genutzt, um einen Stereoeffekt zu erzielen. Insbesondere werden dabei durch das linke und das rechte Auge eines Betrachters verschiedene Bilder empfangen, die durch das Gehirn des Betrachters analysiert werden und sich dabei so überlappen, dass von dem Betrachter eine Schichtung und Tiefe des dargestellten Bildes wahrgenommen werden können, um dadurch ein Stereo-Gefühl zu vermitteln.
Die jetzige dreidimensionale Stereoanzeigetechnik lässt sich in brillengestützte Stereoanzeigetechnik und Naked-Eye-Stereoanzeigetechnik unterteilen. Dabei umfasst die zurzeit relativ weit verbreitete Naked-Eye-Stereoanzeigetechnik wiederum die Parallax-Barriere (Parallax Barrier Type)-Stereoanzeigetechnik und die Lentikular-Optik (Lenticular Lens Type)-Stereoanzeigetechnik, bei denen vor einer gewöhnlichen Anzeige zusätzlich mehrere Barrieren oder Optiken angeordnet sind, damit die durch benachbarte Pixel auf der Anzeige dargestellten verschiedenen Bilder durch die Barrieren oder Optiken jeweils zu dem linken und dem rechten Auge des Betrachters gelangen können, um eine stereoskopische Darstellung zu bieten.
Allerdings erlauben die bestehenden Naked-Eye-Stereoanzeigevorrichtungen zumeist nur einen begrenzten Betrachtungswinkel, so dass erst dann eine gute stereoskopische Darstellung zustande kommt, wenn der Betrachter in einer bestimmten Position und aus einer bestimmten Entfernung eine derartige Naked-Eye-Stereoanzeigevorrichtung betrachtet. Aus diesem Grund eignet sich die bekannte Naked-Eye-Stereoanzeigetechnik nicht für Anwendungsfälle, bei denen mehrere Personen aus mehreren Betrachtungswinkeln eine entsprechende Anzeigevorrichtung betrachten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Begrenzung der Betrachtungswinkel einer Stereobildanzeigevorrichtung zu verringern, damit ein Betrachter das jeweils dargestellte Stereobild aus verschiedenen Betrachtungswinkeln ohne Brille sehen kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem eine Stereobildanzeigevorrichtung geschaffen wird. Die Stereobildanzeigevorrichtung umfasst ein Bildanzeigemodul und ein mit dem Bildanzeigemodul elektrisch verbundenes Verarbeitungsmodul. Das Bildanzeigemodul umfasst mehrere Stereoanzeigebaugruppen, wobei jede Stereoanzeigebaugruppe eine zur Ausgabe eines Lichtsignals dienende Pixelanzeigeeinheit und eine Zoomlinseneinheit umfasst. Die Zoomlinseneinheit ist auf der Pixelanzeigeeinheit so angeordnet, dass das Lichtsignal durch die Zoomlinseneinheit auf eine der Fokuslagen der Zoomlinseneinheit projiziert wird. Dabei steuert das Verarbeitungsmodul beim Empfang eines Befehls anhand von Bildgebungsdaten das Lichtsignal jeder Pixelanzeigeeinheit und passt die Fokuslage der Zoomlinseneinheit an, um mehrere einem Stereobild zugeordnete Bildblöcke in einem Zeitabschnitt periodisch anzuzeigen, wobei jede Zeitperiode zur Anzeige der mehreren Bildblöcke nicht länger als eine Reaktionszeit der Augenträgheit ist.
Die vorliegende Erfindung bietet folgende vorteilhafte Wirkungen: Bei der erfindungsgemäßen Stereobildanzeigevorrichtung kann dadurch, dass zu verschiedenen Zeitpunkten das Lichtsignal jeder Pixelanzeigeeinheit gesteuert und die Fokuslage der Zoomlinseneinheit angepasst wird, um mehrere einem Stereobild zugeordnete Bildblöcke in einem Zeitabschnitt periodisch anzuzeigen, wobei jede Zeitperiode zur Anzeige der mehreren Bildblöcke nicht länger als eine Reaktionszeit der Augenträgheit ist, ein Stereobild erzeugt werden, das von mehreren Personen aus mehreren Betrachtungswinkeln wahrgenommen werden kann.
Zum besseren Verständnis der Merkmale und technischen Ausgestaltungen der Erfindung wird diese nachfolgend anhand der beiliegenden Abbildungen näher beschrieben. Die beigefügten Zeichnungen stellen keine Einschränkung der Erfindung dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung.
Es zeigen

1 ein funktionales Blockschaltbild einer Stereobildanzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 in schematischer räumlicher Darstellung ein Bildanzeigemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine Anzeigeperiode mehrerer Bildblöcke gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 ein funktionales Blockschaltbild einer Stereoanzeigevorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 in schematischer räumlicher Darstellung den Betrieb eines Bildanzeigemoduls gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in Zusammenarbeit mit einem Antriebselement,
6 in schematischer räumlicher Darstellung den Betrieb eines Bildanzeigemoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in Zusammenarbeit mit einem Antriebselement und
7 in schematischer räumlicher Darstellung den Betrieb eines Bildanzeigemoduls gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in Zusammenarbeit mit einem Antriebselement.

Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen, wobei 1 ein funktionales Blockschaltbild einer Stereobildanzeigevorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung und 2 eine schematische räumliche Darstellung eines Bildanzeigemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Die erfindungsgemäß ausgeführte Stereobildanzeigevorrichtung 1 umfasst ein Bildanzeigemodul 10A und ein mit dem Bildanzeigemodul 10A elektrisch verbundenes Verarbeitungsmodul 20.
Wie in 2 dargestellt ist, umfasst das Bildanzeigemodul 10A im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Substrat 11 und mehrere sich auf dem Substrat 11 befindende Stereoanzeigebaugruppen 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stereoanzeigebaugruppen 12 auf dem Substrat 11 in zweidimensionalen Arrays angeordnet. Darüber hinaus umfasst jede der Stereoanzeigebaugruppen 12 eine Pixelanzeigeeinheit 120 und eine Zoomlinseneinheit 121.
Jede Pixelanzeigeeinheit 120 dient zur Ausgabe eines Lichtsignals Ln. In einem Ausführungsbeispiel umfasst jede Pixelanzeigeeinheit 120 zumindest ein zum Erzeugen eines Lichtstrahls dienendes Leuchtelement, wie beispielsweise eine Leuchtdiode, wobei es sich bei dem Lichtstrahl um einen monochromatischen Lichtstrahl oder einen polychromatischen Lichtstrahl handeln kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Pixelanzeigeeinheit 120 drei Leuchtelemente zur Erzeugung von Licht unterschiedlicher Farben umfassen, z.B. eine rote Leuchtdiode, eine blaue Leuchtdiode und eine grüne Leuchtdiode, um mehrere Lichtfarben mit verschiedenen Farbtönen, Helligkeiten und Sättigungen zu erzeugen. Somit können durch Anpassen eines Anzeigeantriebssignals für jede Pixelanzeigeeinheit 120 der Farbton, die Helligkeit und die Sättigung des Lichtsignals Ln geändert werden. Bei dem genannten Anzeigeantriebssignal kann es sich um einen an die Pixelanzeigeeinheit 120 angelegten Strom- oder Spannungswert handeln.
Aus 2 wird ersichtlich, dass die mehreren Zoomlinseneinheiten 121 auf den mehreren Pixelanzeigeeinheiten 120 angeordnet sind, um jeweils das von der zugeordneten Pixelanzeigeeinheit 120 ausgegebene Lichtsignal Ln auf eine vorgegebene Position in einem dreidimensionalen Raum zu projizieren.
Bei der Zoomlinseneinheit 121 kann es sich um eine elektrisch gesteuerte Zoomlinse, eine Flüssigkristalllinse (liquid crystal lens), eine Elastomermembranlinse (elasto-metic membrane lens), eine Electrowetting-Linse (electrowetting lens) oder eine dielektrophoretische Linse (dielectrophoretic lens) handeln.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zoomlinseneinheit 121 als Flüssigkristalllinse ausgebildet. Bei einer Änderung der an die Flüssigkristalllinse angelegten Spannung ändert sich auch der Brechungsindex der Flüssigkristallmoleküle innerhalb der Flüssigkristalllinse, was eine Änderung der Brennweite der Flüssigkristalllinse bewirkt. Werden zu verschiedenen Zeitpunkten an die Flüssigkristalllinse verschiedene Spannungen angelegt, so weist die Flüssigkristalllinse zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedene, jeweils von der jeweiligen Spannung abhängige Brennweiten auf.
Daher weist die Brennweite jeder Zoomlinseneinheit 121 einen Maximalwert und einen Minimalwert auf. Zudem besitzt die Zoomlinseneinheit 121 eine mit der Änderung der Brennweite der Zoomlinseneinheit 121 entlang der optischen Achse variierende Fokuslage. So weist die Zoomlinseneinheit 121, wenn die Brennweite der Zoomlinseneinheit 121 den Maximalwert einnimmt, eine vom Substrat 11 am meisten entfernte weiteste Fokuslage auf. Hingegen weist die Zoomlinseneinheit 121 beim Erreichen des Minimalwerts der Brennweite der Zoomlinseneinheit 121 eine am nächsten an dem Substrat 11 liegende nächstgelegene Fokuslage auf.
Der Übersichtlichkeit halber sind die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer X-Y-Ebene in zweidimensionalen Arrays angeordnet. Das heißt, die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 sind in X-Richtung in mehreren Reihen (row) und in Y-Richtung in mehreren Spalten (column) angeordnet. Des Weiteren verläuft die optische Achse jeder Zoomlinseneinheit 121 parallel zur Z-Richtung. Auf diese Weise lässt sich das Lichtsignal Ln durch die Zusammenwirkung mehrerer an verschiedenen Positionen befindlicher Pixelanzeigeeinheiten 120 mit den mehreren zugeordneten Zoomlinseneinheiten 121 in einen dreidimensionalen Raum projizieren.
Aus anderer Sicht betrachtet, kann das von einer Pixelanzeigeeinheit 120 ausgegebene Lichtsignal Ln durch die zugeordnete Zoomlinseneinheit 121 auf eine der Fokuslagen der Zoomlinseneinheit 121 projiziert werden, wobei sich die Fokuslage auf der optischen Achse der Zoomlinseneinheit 121 befindet.
Somit kann die Position, auf die das Lichtsignal Ln jeder Pixelanzeigeeinheit 120 in dem dreidimensionalen Raum projiziert wird, in einen durch die weiteste Fokuslage und die nächstgelegene Fokuslage der zugeordneten Zoomlinseneinheit 121 definierten Bereich fallen. Mit anderen Worten wird das Lichtsignal Ln jeder Pixelanzeigeeinheit 120 in einem Bereich projiziert, der auf der jeweiligen optischen Achse durch die weiteste Fokuslage und die nächstgelegene Fokuslage der zugeordneten Zoomlinseneinheit 121 definiert wird.
Es wird wieder auf 1 Bezug genommen. Wie gezeigt, umfasst das Verarbeitungsmodul 20 eine Brennweitenantriebsschaltung 21, eine Anzeigeantriebsschaltung 22, eine Speichereinheit 23 und einen Prozessor 24, wobei der Prozessor 24 mit der Brennweitenantriebsschaltung 21, der Anzeigeantriebsschaltung 22 und der Speichereinheit 23 elektrisch verbunden ist.
Die Brennweitenantriebsschaltung 21 ist mit der Zoomlinseneinheit 121 jeder Stereoanzeigebaugruppe 12 elektrisch verbunden. Die Brennweitenantriebsschaltung 21 kann ein Brennweitenantriebssignal an einzelne Zoomlinseneinheiten 121 ausgeben, um die Größen der Brennweiten der einzelnen Zoomlinseneinheiten 121 unabhängig voneinander zu steuern. Bei diesem Brennweitenantriebssignal handelt es sich beispielsweise um ein Spannungssignal. Weiterhin kann die Brennweitenantriebsschaltung 21 durch den Prozessor 24 so gesteuert werden, dass mehrere gleiche oder unterschiedliche Brennweitenantriebssignale nach einer vorgegebenen Reihenfolge an die mehreren Zoomlinseneinheiten 121 ausgegeben werden.
Die Anzeigeantriebsschaltung 22 ist mit der Pixelanzeigeeinheit 120 jeder Stereoanzeigebaugruppe 12 elektrisch verbunden. Ähnlich wie die Brennweitenantriebsschaltung 21 kann die Anzeigeantriebsschaltung 22 ein Anzeigeantriebssignal an einzelne Pixelanzeigeeinheiten 120 ausgeben, um die von den einzelnen Pixelanzeigeeinheiten 120 erzeugten Lichtsignale Ln unabhängig voneinander zu steuern. Bei diesem Anzeigeantriebssignal handelt es sich z.B. um ein Stromsignal.
Die Helligkeit, der Farbton und die Sättigung des durch die Pixelanzeigeeinheit 120 erzeugten Lichtsignals hängen also von dem empfangenen Anzeigeantriebssignal ab. Somit kann die Anzeigeantriebsschaltung 22 durch Ändern des an die Pixelanzeigeeinheit 120 ausgegebenen Anzeigeantriebssignals das durch die Pixelanzeigeeinheit 120 zu erzeugende Lichtsignal Ln, insbesondere die Helligkeit, den Farbton und die Sättigung des Lichtsignals Ln, ändern. Ferner kann die Anzeigeantriebsschaltung 22 durch den Prozessor 24 so gesteuert werden, dass mehrere Anzeigeantriebssignale nach einer vorgegebenen Reihenfolge an die mehreren Pixelanzeigeeinheiten 120 ausgegeben werden.
Der Prozessor 24 kann u.a. programmierbare Steuerungen, Mikroprozessoren, ROMs und RAMs umfassen und zum Ausführen zumindest einer integrierten Anzeigeapplikation 240 eingesetzt werden. In einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 24 über eine Eingabeschnittstelle (nicht dargestellt) von einem Benutzer einen Befehl empfangen, um die Anzeigeapplikation 240 auszuführen.
Durch Ausführen der Anzeigeapplikation 240 ist es für den Prozessor 24 möglich, die Ausgabe eines voreingestellten Anzeigeantriebssignals von der Anzeigeantriebsschaltung 22 an jede Pixelanzeigeeinheit 120 und die Ausgabe eines voreingestellten Brennweitenantriebssignals von der Brennweitenantriebsschaltung 21 an jede Zoomlinseneinheit 121 zu steuern. Auf diese Weise kann das Verarbeitungsmodul 20 jede der Stereoanzeigebaugruppen 12 steuern, um jeweils an einer vorgegebenen Position in einem dreidimensionalen Raum ein Lichtsignal Ln zu erzeugen und somit ein zwei- oder dreidimensionales Bild anzuzeigen.
Wie in 2 zu erkennen ist, kann das Verarbeitungsmodul 20 mehrere an verschiedenen Positionen befindliche Stereoanzeigebaugruppen 12 dazu ansteuern, zu dem gleichen Zeitpunkt (z.B. Zeitpunkt t₁ ) jeweils mehrere Lichtsignale Ln in dem dreidimensionalen Raum so zu erzeugen, dass durch diese Lichtsignale Ln ein Bildblock P₁ in dem Raum gebildet werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Stereobild P entlang der optischen Achse der Zoomlinse in mehrere Bildblöcke P₁-P_n aufgeteilt ist, wobei jedem Bildblock P_n eine Brennweite f(n) der Zoomlinseneinheit 121 zugeordnet ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 24 insbesondere zum Zeitpunkt t₁ über die Brennweitenantriebsschaltung 21 die Zoomlinseneinheit 121 jeder zur Anzeige des Bildblocks P₁ dienenden Stereoanzeigebaugruppe 12 so steuern, dass mehrere Zoomlinseneinheiten 121 die gleiche Brennweite f(1) aufweisen.
Zu dem gleichen Zeitpunkt (d.h. dem Zeitpunkt t₁ ) kann der Prozessor 24 über die Anzeigeantriebsschaltung 22 die Pixelanzeigeeinheit 120 in jeder Stereoanzeigebaugruppe 12 dazu ansteuern, mehrere an verschiedenen Positionen befindliche Lichtsignale Ln auszugeben, wobei diese Lichtsignale Ln mit mehreren Teilen des Bildblocks P₁ korrespondieren. Dadurch kann erreicht werden, dass sich verschiedene Teile des Bildblocks P₁ je nach dem darzustellenden Stereobild in Hinsicht auf die Helligkeit, den Farbton und die Sättigung voneinander unterscheiden.
In ähnlicher Weise kann der Prozessor 24 zu dem nächsten Zeitpunkt t₂ über die Brennweitenantriebsschaltung 21 die Zoomlinseneinheit 121 jeder zur Anzeige eines Bildblocks P₂ dienenden Stereoanzeigebaugruppe 12 so steuern, dass mehrere Zoomlinseneinheiten 121 die gleiche Brennweite f(2) aufweisen. Geichzeitig (d.h. zu dem Zeitpunkt t₂ ) kann der Prozessor 24 über die Anzeigeantriebsschaltung 22 die Pixelanzeigeeinheit 120 in jeder Stereoanzeigebaugruppe 12 dazu ansteuern, mehrere an verschiedenen Positionen befindliche Lichtsignale Ln auszugeben, wobei diese Lichtsignale Ln mit mehreren Teilen des Bildblocks P₂ korrespondieren.
Das heißt, indem mehrere Stereoanzeigebaugruppen 12 unter Steuerung durch das Verarbeitungsmodul 20 jeweils zwischen verschiedenen Zeitpunkten t₁-t_n kontinuierlich geschaltet werden und mehrere verschiedene Bildblöcke P₁-P_n periodisch anzeigen, kann der Betrachter aufgrund der Augenträgheit ein aus diesen Bildblöcken P₁-P_n bestehendes Stereobild P wahrnehmen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in der Speichereinheit 23 des Verarbeitungsmoduls 20 dem Stereobild P zugeordnete Bildgebungsdaten 230 gespeichert. Die Bildgebungsdaten 230 können eine jedem Bildblock zugeordnete Brennweite f(n) und mehrere zugeordnete Lichtsignale Ln umfassen. Zusätzlich hierzu können die Bildgebungsdaten 230 eine Anzeigereihenfolge, eine Zyklenzahl und eine zyklische Anzeigeperiode mehrerer Bildblöcke P₁-P_n sowie eine Anzeigezeitdauer jedes Bildblocks P_n umfassen.
Somit kann das Verarbeitungsmodul 20 beim Empfang eines Befehls über die Eingabeschnittstelle die Bildgebungsdaten 230 abrufen und die Anzeigeapplikation 240 ausführen, um das Lichtsignal Ln jeder Pixelanzeigeeinheit 120 so zu steuern und die Brennweite der Zoomlinseneinheit 121 so anzupassen, dass mehrere dem Stereobild P zugeordnete Bildblöcke P₁-P_n in einem Zeitabschnitt periodisch angezeigt werden.
Aus 3 geht eine zyklische Anzeigeperiode mehrerer Bildblöcke gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hervor. Es ist anzumerken, dass die Darstellung in 3 lediglich als Ausführungsbeispiel zur näheren Beschreibung eines Verfahrens zur Anzeige mehrerer Bildblöcke dient, ohne die vorliegende Erfindung einzuschränken.
Wie in 3 gezeigt ist, kann der Zeitabschnitt, in dem das Stereobild P angezeigt werden soll, mehrere Zyklen umfassen, wobei das Verarbeitungsmodul 20 mehrere Stereoanzeigebaugruppen 12 dazu ansteuern, zu verschiedenen Zeitpunkten t₁-t_n jeder zyklischen Anzeigeperiode T verschiedene Bildblöcke P₁-P_n nach einer Anzeigereihenfolge anzuzeigen.
Wie 3 entnehmbar ist, bezeichnet die zyklische Anzeigeperiode T die gesamte Zeitdauer jeder Anzeige einer Gruppe von Bildblöcken P₁-P_n . Bemerkenswert ist es, dass bei der vorliegenden Erfindung die zyklische Anzeigeperiode T nicht länger als eine Reaktionszeit der Augenträgheit ist. In einem Ausführungsbeispiel dauert die zyklische Anzeigeperiode T nicht länger als 0,1 Sekunde. Daher kann der Betrachter nach mehreren zyklischen Anzeigen aller Bildblöcke P₁-P_n aufgrund der Augenträgheit ein aus diesen Bildblöcken P₁-P_n bestehendes Stereobild P wahrnehmen.
Demgemäß werden die mehreren Bildblöcke P₁-P_n in jeder zyklischen Anzeigeperiode T entlang der optischen Achse (Z-Richtung) der Zoomlinseneinheit 121 den verschiedenen Zeitpunkten t₁-t_n folgend von unten nach oben in dem dreidimensionalen Raum angezeigt.
In anderen Ausführungsbeispielen ist es jedoch auch denkbar, in jeder zyklischen Anzeigeperiode T die mehreren Bildblöcke P₁-P_n von oben nach unten sequenziell oder zufällig anzuzeigen. Im Rahmen der Erfindung ist die Anzeigereihenfolge der mehreren Bildblöcke P₁-P_n also frei wählbar, sofern die zyklische Anzeigeperiode T nicht länger als eine Reaktionszeit der Augenträgheit ist.
Weiters kann das Zeitintervall, in dem ein jeder Bildblock P_n angezeigt wird, als Anzeigezeit T_n definiert sein. Das heißt, wenn z.B. der Bildblock P₁ eine Anzeigezeit T₁ hat, so gilt T₁ = t₂-t₁, wobei t₁ für den Zeitpunkt, zu dem der Bildblock P₁ angezeigt wird, und t₂ für den Zeitpunkt, zu dem der Bildblock P₁ beendet wird, steht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können, wenn sich die zur Anzeige zweier Bildblöcke P₂ und P₁ dienende Stereoanzeigebaugruppe 12 nicht wiederholt, zu demselben Zeitpunkt gleichzeitig mehrere Bildblöcke angezeigt werden.
Es wird auf 4 und 5 verwiesen, wobei 4 ein funktionales Blockschaltbild einer Stereoanzeigevorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung und 5 in schematischer räumlicher Darstellung den Betrieb eines Bildanzeigemoduls gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in Zusammenarbeit mit einem Antriebselement zeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die gleichen Elemente wie im vorigen Ausführungsbeispiel mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei auf eine wiederholte Beschreibung gleicher Offenbarungen verzichtet wird.
Wie aus 4 und 5 zu ersehen ist, besteht der Unterschied zum vorigen Ausführungsbeispiel darin, dass die Stereoanzeigevorrichtung 1' zusätzlich ein mit dem Substrat 11 verbundenes Antriebselement 30 umfasst, wobei das Verarbeitungsmodul 20 elektrisch mit dem Antriebselement 30 verbunden ist. Hierbei steuert das Verarbeitungsmodul 20 anhand eines Bewegungsmusters das Antriebselement 30 dazu an, das Substrat zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen zur Bewegung mit einer Bewegungsperiode anzutreiben.
Bei dem Antriebselement 30 handelt es sich beispielsweise um einen Linear- oder Drehmotor, während als Bewegungsmuster ein periodisches Drehungsmuster oder ein periodisches lineares Bewegungsmuster vorgesehen sein kann. Im Einzelnen ist der Prozessor 24, wie in 4 gezeigt, elektrisch mit dem Antriebselement 30 verbunden und gibt nach Empfang eines Befehls durch Ausführen der hinterlegten Anzeigeapplikation 240 ein Impulssignal an das Antriebselement 30 aus, um die lineare Hin- und Herbewegung oder die periodische Drehung eines Bildanzeigemoduls 10B zu steuern.
Wie sich aus 5 ergibt, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Bewegungsmuster ein periodisches Drehungsmuster vorgesehen. Hierbei bewirkt das Verarbeitungsmodul 20 über das Antriebselement 30 eine periodische Drehung des Substrats 11 zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 um eine Drehachse Z1, die parallel zu der optischen Achse der Zoomlinseneinheit 121 verläuft.
Darüber hinaus steuert das Verarbeitungsmodul 20 über das Antriebselement 30 die Drehzahl des Bildanzeigemoduls 10B, so dass die Bewegungsperiode des Bildanzeigemoduls 10B, d.h. die Zeitdauer einer Umdrehung, geringer als eine Anzeigezeit T_n jedes Bildblocks P_n ist.
Es wird nochmals auf 3 Bezug genommen. Wenn z.B. ein Bildblock P_n eine Anzeigezeit T_n und das Bildanzeigemodul 10B eine Bewegungsperiode S aufweist, so gilt T_n > S. In einem Ausführungsbeispiel entspricht die Anzeigezeit T_n mehreren Bewegungsperioden S, d.h. T_n=mS, wobei m eine Ganzzahl von größer als Eins ist.
Während einer Bewegung des Substrats 11 zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 steuert das Verarbeitungsmodul 20 anhand der Bildgebungsdaten 230 jede Zoomlinseneinheit 121, so dass jede Zoomlinseneinheit 121 zu jedem Zeitpunkt in der Bewegungsperiode S die gleiche Fokuslage hat. Überdies steuert das Verarbeitungsmodul 20 anhand der Bildgebungsdaten 230 jede Pixelanzeigeeinheit 120, um zu jedem Zeitpunkt in der Bewegungsperiode S ein zugeordnetes Lichtsignal auszugeben. Auf diese Weise kann nach m periodischen Drehungen des Bildanzeigemoduls 10B von dem Betrachter aufgrund der Augenträgheit ein Bildblock P_n wahrgenommen werden.
Durch Steuern der Brennweiten mehrerer dem Bildblock P_n zugeordneter Zoomlinseneinheiten 121 und der Lichtsignale Ln mehrerer Pixelanzeigeeinheiten 120 können die mehreren Bildblöcke P₁-P_n in jeder zyklischen Anzeigeperiode T entlang der optischen Achse (Z-Richtung) der Zoomlinseneinheit 121 den verschiedenen Zeitpunkten t₁-t_n folgend von unten nach oben in dem dreidimensionalen Raum angezeigt werden, wobei von dem Betrachter aufgrund der Augenträgheit ein Stereobild P wahrgenommen werden kann.
Des Weiteren sind die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 auf dem Substrat 11 in einem streifenförmigen Array angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Substrat 11 streifenförmig ausgebildet, wobei die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 in Richtung der Längsachse des streifenförmigen Substrats 11 angeordnet sind. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Substrat 11 jedoch als ein in 2 dargestelltes Substrat 11 ausgebildet sein, wobei die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 auf dem Substrat 11 in streifenförmigen oder eindimensionalen Arrays angeordnet sind. Mit streifenförmigem Array werden nicht nur Arrays bezeichnet, die eine einzige Reihe oder eine einzige Spalte aufweisen. Vielmehr soll darunter verstanden werden, dass innerhalb eines Arrays die Reihenzahl größer als die Spaltenzahl oder die Spaltenzahl größer als die Reihenzahl ist.
Es wird auf die 6 verwiesen, die in schematischer räumlicher Darstellung den Betrieb eines Bildanzeigemoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in Zusammenarbeit mit einem Antriebselement zeigt. In dem Bildanzeigemodul 10C gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 um die Drehachse Z1 strahlenförmig in mehreren Spalten angeordnet.
Ähnlich wie im vorigen Ausführungsbeispiel ist hier als Bewegungsmuster ein periodisches Drehungsmuster vorgesehen. Hierbei bewirkt das Verarbeitungsmodul 20 über das Antriebselement 30 eine periodische Drehung des Substrats 11 zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 um die Drehachse Z1.
Konkret kann innerhalb des Prozessors 24 des Verarbeitungsmoduls 20 eine weitere dem Bildanzeigemodul 10C zugeordnete Anzeigeapplikation 240 vorgespeichert sein. Durch Ausführen der hinterlegten Anzeigeapplikation 240 kann der Prozessor 24 ein Impulssignal an das Antriebselement 30 ausgeben, um die Bewegungsperiode S' des Bildanzeigemoduls 10C zu steuern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bewegungsperiode S' des Bildanzeigemoduls 10C wiederum geringer als eine Anzeigezeit T_n jedes Bildblocks P_n .
Es wird auf die 7 Bezug genommen, die in schematischer räumlicher Darstellung den Betrieb eines Bildanzeigemoduls gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in Zusammenarbeit mit einem Antriebselement zeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Bewegungsmuster ein periodisches lineares Bewegungsmuster vorgesehen. Hierbei bewirkt das Verarbeitungsmodul 20 über das Antriebselement 30 eine periodische Hin- und Herbewegung des Substrats 11 zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 in einer ersten Richtung D1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bewirkt das Verarbeitungsmodul 20 über das Antriebselement 30 eine Hin- und Herbewegung eines Bildanzeigemoduls 10D auf einer Gleitschiene, was jedoch keine Einschränkung der Erfindung darstellt.
Innerhalb des Prozessors 24 des Verarbeitungsmoduls 20 kann eine weitere dem Bildanzeigemodul 10D zugeordnete Anzeigeapplikation 240 vorgespeichert sein. Durch Ausführen der hinterlegten Anzeigeapplikation 240 kann der Prozessor 24 ein Impulssignal an das Antriebselement 30 ausgeben, um die Bewegungsperiode S" des Bildanzeigemoduls 10D zu steuern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bezeichnet die Bewegungsperiode S" des Bildanzeigemoduls 10D die Zeit, die für eine Hin- und Herbewegung des Bildanzeigemoduls 10D benötigt wird. Zudem ist die Bewegungsperiode S" wiederum geringer als eine Anzeigezeit T_n jedes Bildblocks P_n .
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 auf dem Substrat 11 in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung in einem streifenförmigen Array angeordnet.
Während einer Bewegung des Substrats 11 zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 steuert das Verarbeitungsmodul 20 anhand der Bildgebungsdaten 230 die dem Bildblock P_n zugeordneten Zoomlinseneinheiten 121, so dass jede Zoomlinseneinheit 121 zu jedem Zeitpunkt in der Bewegungsperiode S" die gleiche Fokuslage hat. Überdies steuert das Verarbeitungsmodul 20 anhand der Bildgebungsdaten 230 die dem Bildblock P_n zugeordneten Pixelanzeigeeinheiten 120, um zu jedem Zeitpunkt in der Bewegungsperiode S" ein zugeordnetes Lichtsignal auszugeben. Auf diese Weise kann nach m periodischen Bewegungen des Bildanzeigemoduls 10D von dem Betrachter aufgrund der Augenträgheit ein Bildblock P_n wahrgenommen werden.
Durch Steuern der Brennweiten mehrerer dem Bildblock P_n zugeordneter Zoomlinseneinheiten 121 und der Lichtsignale Ln mehrerer Pixelanzeigeeinheiten 120 können dann die mehreren Bildblöcke P₁-P_n in jeder zyklischen Anzeigeperiode T entlang der optischen Achse (Z-Richtung) der Zoomlinseneinheit 121 den verschiedenen Zeitpunkten t₁-t_n folgend von unten nach oben in dem dreidimensionalen Raum angezeigt werden, wobei von dem Betrachter aufgrund der Augenträgheit ein Stereobild P wahrgenommen werden kann.
In den Ausführungsbeispielen gemäß 5 bis 7 kann also durch Anpassen der Brennweite der Zoomlinseneinheit 121 und des Lichtsignals Ln der Pixelanzeigeeinheit 120 zu verschiedenen Zeitpunkten in Kombination mit der Bewegung des Bildanzeigemoduls 10B-10D und der Augenträgheit aus eindimensionalen Bildern ein dreidimensionales Bild erzeugt werden.
Zusammenfassend bietet die Erfindung folgende vorteilhafte Wirkungen: Bei der erfindungsgemäßen Stereobildanzeigevorrichtung 1, 1' kann dadurch, dass das Verarbeitungsmodul 20 zu verschiedenen Zeitpunkten das Lichtsignal Ln jeder Pixelanzeigeeinheit 120 steuert und die Fokuslage der Zoomlinseneinheit 121 anpasst, um mehrere einem Stereobild zugeordnete Bildblöcke P₁-P_n in einem Zeitabschnitt periodisch anzuzeigen, wobei die zyklische Anzeigeperiode T der mehreren Bildblöcke P₁-P_n nicht länger als eine Reaktionszeit der Augenträgheit ist, ein Stereobild P erzeugt werden, das von mehreren Personen aus mehreren Betrachtungswinkeln wahrgenommen werden kann.
Zusätzlich hierzu können die mehreren Stereoanzeigebaugruppen 12 des Bildanzeigemoduls 10B-10D in einem streifenförmigen Array angeordnet sein. Das Verarbeitungsmodul 20 kann über die Antriebseinheit 30 das Bildanzeigemodul 10B-10D zur Bewegung (einschließlich Hin- und Herbewegung oder Drehung) mit einer Bewegungsperiode ansteuern, so dass von dem Betrachter aufgrund der Augenträgheit ein Stereobild P wahrgenommen werden kann. Auf diese Weise lässt sich mit einer geringen Anzahl an Stereoanzeigebaugruppen 12 ein dreidimensionales Bild erzeugen, wodurch Kosten eingespart werden.
Die obenstehenden Offenbarungen stellen keine Einschränkung der Patentansprüche der Erfindung dar, sondern dienen lediglich der Darstellung möglicher bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Jede gleichwertige Abänderung, die aus der Beschreibung bzw. den Zeichnungen der Erfindung ableitbar ist, fällt daher in die Patentansprüche der Erfindung.
Bezugszeichenliste

1,1': Stereobildanzeigevorrichtung
10A-10D: Bildanzeigemodul
11: Substrat
12: Stereoanzeigebaugruppe
120: Pixelanzeigeeinheit
121: Zoomlinseneinheit
Ln: Lichtsignal
20: Verarbeitungsmodul
21: Brennweitenantriebsschaltung
22: Anzeigeantriebsschaltung
23: Speichereinheit
230: Bildgebungsdaten
24: Prozessor
240: Anzeigeapplikation
30: Antriebselement
P₁-P_n: Bildblock
P: Stereobild
f(1)-f(n): Brennweite
t₁-t_2n: Zeitpunkt
T: zyklische Anzeigeperiode
T₁-T_n: Anzeigezeit
Z1: Drehachse
D1: Erste Richtung
D2: Zweite Richtung

Claims

Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1'), umfassend: - ein Bildanzeigemodul (10A-10D) mit mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12), wobei jede Stereoanzeigebaugruppe (12) Folgendes umfasst: - eine zur Ausgabe eines Lichtsignals dienende Pixelanzeigeeinheit (120) und - eine Zoomlinseneinheit (121), die auf der Pixelanzeigeeinheit (120) so angeordnet ist, dass das Lichtsignal durch die Zoomlinseneinheit (121) auf eine der Fokuslagen der Zoomlinseneinheit (121) projiziert wird, und - ein Verarbeitungsmodul (20), das mit dem Bildanzeigemodul (10A-10D) elektrisch verbunden ist, wobei das Verarbeitungsmodul (20) beim Empfang eines Befehls anhand von Bildgebungsdaten das Lichtsignal jeder Pixelanzeigeeinheit (120) steuert und die Brennweite (f(1)-f(n)) der Zoomlinseneinheit (121) anpasst, um mehrere einem Stereobild (P) zugeordnete Bildblöcke (P₁-P_n)in einem Zeitabschnitt periodisch anzuzeigen, wobei die zyklische Anzeigeperiode (T) der mehreren Bildblöcke (P₁-P_n) nicht länger als eine Reaktionszeit der Augenträgheit ist.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach Anspruch 1, bei der das Verarbeitungsmodul (20) jede der Stereoanzeigebaugruppen (12) steuert, um in jeder zyklischen Anzeigeperiode (T) die mehreren Bildblöcke (P₁-P_n) nach einer Anzeigereihenfolge anzuzeigen.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Verarbeitungsmodul (20) jede der Stereoanzeigebaugruppen (12) steuert, um in jeder zyklischen Anzeigeperiode (T) die mehreren Bildblöcke (P₁-P_n) in Richtung einer optischen Achse der Zoomlinseneinheit (121) sequenziell anzuzeigen.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Bildanzeigemodul (10A-10D) ferner ein Substrat (11) umfasst, auf dem die mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) angeordnet sind.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach Anspruch 4, umfassend ferner ein mit dem Substrat (11) verbundenes Antriebselement (30), wobei das Verarbeitungsmodul (20) elektrisch mit dem Antriebselement (30) verbunden ist und anhand eines Bewegungsmusters das Antriebselement (30) dazu ansteuert, das Substrat (11) zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) zur Bewegung mit einer Bewegungsperiode anzutreiben.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Bewegungsperiode geringer als eine Anzeigezeit jedes der Bildblöcke (P₁-P_n) ist, wobei die Anzeigezeit mehreren Bewegungsperioden entspricht.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der während einer Bewegung des Substrats (11) zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) das Verarbeitungsmodul (20) anhand der Bildgebungsdaten jede der Pixelanzeigeeinheiten (120) dazu ansteuert, zu jedem Zeitpunkt in der Bewegungsperiode das zugeordnete Lichtsignal auszugeben.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach Anspruch 7, bei der während einer Bewegung des Substrats (11) zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) das Verarbeitungsmodul (20) ferner anhand der Bildgebungsdaten jede der Zoomlinseneinheite (121) so steuert, dass jede der Zoomlinseneinheiten (121) zu jedem Zeitpunkt in der Bewegungsperiode die gleiche Fokuslage hat.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 4-8, bei der als Bewegungsmuster ein periodisches Drehungsmuster vorgesehen ist, wobei das Verarbeitungsmodul (20) über das Antriebselement (30) eine periodische Drehung des Substrats (11) zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) um eine Drehachse (Z1) bewirkt.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach Anspruch 9, bei der die mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) um die Drehachse (Z1) strahlenförmig in mehreren Spalten angeordnet sind.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 4-10, bei der als Bewegungsmuster ein periodisches lineares Bewegungsmuster vorgesehen ist, wobei das Verarbeitungsmodul (20) über das Antriebselement (30) eine periodische Hin- und Herbewegung des Substrats (11) zusammen mit den mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) in einer ersten Richtung (D1) bewirkt.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach Anspruch 11, bei der die mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) auf dem Substrat (11) in einer von der ersten Richtung (D1) verschiedenen zweiten Richtung (D2) in einem eindimensionalen Array angeordnet sind.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1') nach einem der Ansprüche 4-12, bei der die mehreren Stereoanzeigebaugruppen (12) auf dem Substrat (11) in einem streifenförmigen Array angeordnet sind.
Stereobildanzeigevorrichtung (1, 1'), umfassend: - ein Bildanzeigemodul (10A-10D) mit mehreren jeweils zum Erzeugen eines Bildsignals dienenden Stereoanzeigebaugruppen (12), wobei jede Stereoanzeigebaugruppe (12) Folgendes umfasst: - eine zur Ausgabe eines Lichtsignals dienende Pixelanzeigeeinheit (120) und - eine Zoomlinseneinheit (121), die auf der Pixelanzeigeeinheit (120) so angeordnet ist, dass das Lichtsignal durch die Zoomlinseneinheit (121) an einer vorgegebenen Position erzeugt wird, und - ein Verarbeitungsmodul (20), das mit dem Bildanzeigemodul (10A-10D) elektrisch verbunden und dazu ausgebildet ist, das Lichtsignal und die vorgegebene Position jeder der Stereoanzeigebaugruppen (12) zu steuern, wobei in dem Verarbeitungsmodul (20) Bildgebungsdaten gespeichert sind, die mehrere einem Stereobild (P) zugeordnete Bildblöcke (P₁-P_n), eine Anzeigereihenfolge der mehreren Bildblöcke (P₁-P_n), eine Adresse zumindest einer der zur Anzeige jedes der Bildblöcke (P₁-P_n) dienenden Stereoanzeigebaugruppen (12) sowie das Lichtsignal und das Bildgebungsignal zumindest einer der zur Anzeige jedes der Bildblöcke (P₁-P_n) dienenden Stereoanzeigebaugruppen (12) umfassen, wobei das Verarbeitungsmodul (20) beim Empfang eines Befehls anhand der Bildgebungsdaten das Lichtsignal und das Bildgebungsignal, welche von jeder der Stereoanzeigebaugruppen (12) ausgegeben werden, steuert, um die mehreren Bildblöcke (P₁-P_n) in einem Zeitabschnitt nach der Anzeigereihenfolge anzuzeigen und dadurch ein dem dreidimensionalen Gegenstand zugeordnetes Stereobild (P) zu erzeugen.