DE102021003496B3

DE102021003496B3 - Method for the autoparalactic and autostereoscopic display of low-image display content and method and arrangement for the detection of repeat clusters and their structural analysis in the micrometer range

Info

Publication number: DE102021003496B3
Application number: DE102021003496.1A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2041-07-08

Abstract

• Verfahren und Anordnung zur Detektion und Strukturanalyse von Wiederholungsclustern im Mikrometerbereich.• Im Stand der Technik sind natürlich vorkommende oder künstlich hergestellte Cluster auf vielen Gebieten bekannt. Das gilt auch für Wiederholungscluster, sogenannte Repetitivcluster. Wiederholungscluster können Abmessungen im Millimeterbereich bis hin zum Zentimeter und Dezimeterbereich haben. Die Erforschung oder Qualitätsprüfung großflächiger Wiederholungscluster erfolgt bei konventionellen Techniken, wie optischen Mikroskopierverfahren, nacheinander und ist daher zeitaufwendig und kaum praktikabel.• Aufgabe der Erfindung ist, ein schnelles und praktikables Prüfverfahren für großflächige, auch hermetisierte Wiederholungscluster und eine dafür geeignete Anordnung mit entsprechenden Arbeitsabständen zu schaffen.• Die Aufgabe wird mit einem verzögerungsfreien optischen Abtastverfahren erfüllt, bei welchem alle Cluster in ein einziges Cluster (Komprimierungscluster) konzentriert werden. Mit einem optischen Auswertesystem können die Clusterobjekte des Komprimierungsclusters mittels Künstlicher Intelligenz (KI) zeitgleich auf Abweichungen hinsichtlich Existenz, Position, Helligkeit, Farbe, Homogenität analysiert werden, wobei deren Grenzgröße im einstelligen Mikrometerbereich oder darunter liegt.• Die Erfindung kann zur Bewältigung großer Datenmengen bei der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Untersuchung von Wiederholungsclustern eingesetzt werden.• Method and arrangement for the detection and structural analysis of repeating clusters in the micrometer range. • Naturally occurring or artificially produced clusters are known in many fields in the prior art. This also applies to repetition clusters, so-called repetitive clusters. Repeat clusters can range in size from millimeters to centimeters and decimeters. With conventional techniques, such as optical microscopy methods, the research or quality check of large-area repeat clusters is carried out one after the other and is therefore time-consuming and hardly practicable. The object of the invention is to provide a fast and practicable test method for large-area, also hermetically sealed repeat clusters and a suitable arrangement with corresponding working distances create.• The task is accomplished with a delay-free optical sampling method, in which all clusters are concentrated into a single cluster (compression cluster). With an optical evaluation system, the cluster objects of the compression cluster can be analyzed simultaneously for deviations in terms of existence, position, brightness, color, homogeneity using artificial intelligence (AI), with their limit size being in the single-digit micrometer range or less the scientific and economic study of repeat clusters.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Strukturanalyse von Objekten im Mikrometerbereich, im Speziellen der Detektion und Strukturanalyse von Wiederholungsclustern mit Mikroobjekten im Mikrometerbereich.The invention relates to the field of structural analysis of micrometer-scale objects, in particular the detection and structural analysis of repeat clusters with micrometer-scale objects.

In einer Literaturarbeit „Grasnick, Armin:Hyperview, Maximalwert binokularer Perspektiven im Bildraster autostereoskopischer Raumbildsysteme. Dissertation, FernUniversität Hagen, 2017“ wird an mehr als 30 Stellen die schädliche Wirkung von Moireeffekten bei der Autostereoskopie des Standes der Technik (StdT) beschrieben. In der Autostereoskopie gelten Moireerscheinungen überwiegend als Störung und destruktiv. Zur Autostereoskopie sei auch auf die Druckschrift US 2012/ 0 062 991 A1 verwiesen.In a literature work "Grasnick, Armin: Hyperview, maximum value of binocular perspectives in the image grid of autostereoscopic spatial image systems. Dissertation, FernUniversität Hagen, 2017” the harmful effect of moiré effects in state-of-the-art autostereoscopy (StdT) is described in more than 30 places. In autostereoscopy, moiré phenomena are predominantly considered to be disruptive and destructive. For autostereoscopy see also the pamphlet US 2012/0 062 991 A1 referred.

Im StdT ist ein moirebasiertes autoparallaktisches Anzeigeverfahren bekannt ( EP 3 090 302 B1 ). Mit diesem Europäischen Patent (Amtsblatt 07.07.2021) hat der Anmelder eine gegenteilige Sichtweise theoretisch und praktisch umgesetzt und weitere Mängel des StdT überwunden.A moiré-based autoparallax display method is known in StdT ( EP 3 090 302 B1 ). With this European patent (Official Gazette July 7, 2021), the applicant has theoretically and practically implemented a contrary view and overcome other shortcomings of the StdT.

Der Oberbegriff lautet darin wie folgt:

Verfahren zur autoparallaktischen und autostereoskopischen Anzeige bildarmer Anzeigeinhalte, wie Warn- oder Hinweiszeichen, Symbole, Buchstaben, Ziffern und/oder komplette Texte, mit einer digitalen Anzeigevorrichtung, bei welcher in einem Raster aus Zeilen k und Spalten I auf Anzeigeelementen A(k, l) Objektinformationen sichtbar gemacht werden, wobei die digitale Anzeigevorrichtung ein LCD oder ein OLED-Display oder ein Plasmabildschirm ist und dem Raster mit den Anzeigeelementen A(k, l) in einem Abstand D mindestens ein optisches Element mit periodisch angeordneten optischen Strukturen vor- oder nachgeordnet wird, durch welches für das von den Anzeigeelementen A(k, l) transmittierte oder ausgestrahlte Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, die durchschnittliche horizontale und/oder vertikale kleinste Periodenlänge der optischen Strukturen auf dem mindestens einen optischen Element ein ganzzahliges Vielfaches der durchschnittlichen horizontalen und/oder vertikalen Abmessung eines Anzeigeelementes A(k, l) oder ein ganzzahliges Vielfaches des durchschnittlichen horizontalen und/oder vertikalen Abstandes benachbarter Anzeigeelemente A(k, l), multipliziert mit einem Korrekturfaktor (C - D)/C, ist, wobei C ein definierter autostereoskopischer Betrachtungsabstand der Augen eines stereoskopischen Betrachters von der Anzeigevorrichtung ist, sodass Betrachter, die sich im optimalen Betrachtungsabstand OA, mit OA = C, befinden, beim hilfsmittelfreien binokularen Blick auf die Anzeigevorrichtung auf Grund der optischen Wechselwirkung zwischen dem optischen Element und der Anzeigevorrichtung eine autostereoskopische Wahrnehmung haben.

The preamble is as follows:

Method for the autoparalactic and autostereoscopic display of low-image display content, such as warning or information signs, symbols, letters, numbers and/or complete texts, with a digital display device in which a grid of rows k and columns I on display elements A(k, l) Object information is made visible, with the digital display device being an LCD or an OLED display or a plasma screen and at least one optical element with periodically arranged optical structures being arranged upstream or downstream of the grid with the display elements A(k, l) at a distance D , through which propagation directions are specified for the light transmitted or emitted by the display elements A(k, l), the average horizontal and/or vertical smallest period length of the optical structures on the at least one optical element is an integer multiple of the average horizontal and/or vertical dimension e a display element A(k, l) or an integer multiple of the average horizontal and/or vertical distance between adjacent display elements A(k, l), multiplied by a correction factor (C - D)/C, where C is a defined autostereoscopic viewing distance of the Eyes of a stereoscopic viewer from the display device is such that viewers who are at the optimum viewing distance OA, with OA = C, are autostereoscopic in the aid-free binocular view of the display device due to the optical interaction between the optical element and the display device.

In der vorliegenden DE-Anmeldung „Verfahren zur Detektion und Strukturanalyse von Wiederholungsclustern im Mikrometerbereich“ wird eine weitere Möglichkeit für ein moirebasiertes Verfahren beschrieben .Another possibility for a Moiré-based method is described in the present DE application "Method for the detection and structural analysis of repeat clusters in the micrometer range".

Der nächstliegende, aus dem erteilten europäischen Patent abgeleitete, Oberbegriff für die zu lösende Aufgabe könnte wie folgt lauten:

Verfahren zur Detektion und Strukturanalyse von Wiederholungsclustern im Mikrometerbereich mit bekannter oder zu detektierender Abmessung der Cluster oder bekanntem oder zu detektierendem Abstand benachbarter Cluster, wobei das Wiederholungscluster in einem ebenen Raster aus Zeilen K und Spalten L Cluster C(K, L) aufweist, in jedem Cluster in horizontaler und/oder vertikaler Richtung in Zeilen k und Spalten I mindestens ein Strukturelement im Mikrometerbereich vorhanden ist, im Folgenden als Mikroobjekte M(k, l) bezeichnet und dem Raster mit den Mikroobjekten M(k, 1) in einem Abstand D, D > 0, mindestens ein optisches Element mit horizontal und/oder vertikal periodisch angeordneten optischen Strukturen vorgeordnet wird, durch welches für das von den Mikroobjekten M(k, l) ausgestrahlte oder herkommende Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, die durchschnittliche horizontale und/oder vertikale kleinste Periodenlänge der optischen Strukturen auf dem mindestens einen optischen Element ein ganzzahliges Vielfaches der durchschnittlichen horizontalen und/oder vertikalen Abmessung eines Mikroobjektes M(k, l) oder ein ganzzahliges Vielfaches des durchschnittlichen horizontalen und/oder vertikalen Abstandes benachbarter Mikroobjekte M(k, 1), multipliziert mit einem Korrekturfaktor ((C-D)/C), ist, wobei C > D ist, sodass monokulare Betrachter, die sich in einem Abstand A vor dem Wiederholungscluster befinden, A > C, beim monokularen Blick auf das optische Element aufgrund der optischen Wechselwirkung zwischen dem optischen Element und dem Wiederholungscluster bei ihrer horizontalen und/oder vertikalen Eigenbewegung eine autoparallaktische Wahrnehmung haben.

The closest generic term for the problem to be solved, derived from the granted European patent, could be as follows:

Method for the detection and structural analysis of repeating clusters in the micrometer range with known or to be detected dimension of the clusters or known or to be detected distance between adjacent clusters, the repeating cluster having in a planar grid of rows K and columns L clusters C(K,L), in each Cluster in the horizontal and/or vertical direction in rows k and columns I at least one structure element in the micrometer range is present, hereinafter referred to as micro-objects M(k, l) and the grid with the micro-objects M(k, 1) at a distance D, D > 0, at least one optical element with horizontally and/or vertically periodically arranged optical structures is arranged upstream, through which propagation directions are specified for the light emitted or coming from the micro-objects M(k, l), the average horizontal and/or vertical smallest Period length of the optical structures on the at least one optical element ment an integer multiple of the average horizontal and/or vertical dimension of a micro-object M(k, l) or an integer multiple of the average horizontal and/or vertical distance of neighboring micro-objects M(k, 1), multiplied by a correction factor ((CD)/ C), where C > D such that monocular viewers located at a distance A in front of the repeat cluster, A > C, when looking monocularly at the optical element, due to the optical interaction between the optical element and the repeat cluster at their have an autoparalactic perception of horizontal and/or vertical self-motion.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit folgenden technischen Merkmalen realisiert, wobei

• ein Wiederholungscluster verwendet wird und das Wiederholungscluster ein natürlich vorhandenes oder ein künstlich hergestelltes und/oder ein hermetisiertes Wiederholungscluster mit rasterförmig in Zeilen K und Spalten L angeordneten Clustern C(K, L), mit selbstleuchtenden, fluoreszierenden, im Auflicht streuenden und/oder reflektierenden und/oder absorbierenden, im Durchlicht transparenten und/oder transluzenten und /oder absorbierenden Mikroobjekten M(k, l) ist,
• die Anzahl der Mikroobjekte M(k, 1) in den Clustern gleich und/oder ungleich ist, die Positionen der Mikroobjekte M(k, l) im Raster mit den Zeilen k und Spalten l der Cluster C(K, L) gleich und/oder ungleich ist,
• die Mikroobjekte M(k, l) Objektinformationen tragen, wie gleiche und/oder ungleiche geometrische Form, gleiche und /oder ungleiche Helligkeit, gleiche und/oder ungleiche Farbe mit gleichen und/oder ungleichen Homogenitätsgraden,
• für die durchschnittliche Abmessung oder den durchschnittlichen kleinsten Abstand der Cluster C(K, L) CZ*MP gilt, mit CZ der bekannten oder gemessenen Anzahl Zeilen k und/oder Spalten l zwischen den Zeilen K und (K+1), und/oder den Spalten L und (L+1), vermindert um jeweils 1, CZ = 25 und MP die bekannte oder gemessene durchschnittliche Abmessung eines Mikroobjektes M(k, I) oder den bekannten oder gemessenen durchschnittlichen Abstand benachbarter Mikroobjekte M(k, l) bedeuten, MP = 0,0648mm,
• die Anzahl MZ der Mikroobjekte M(k, l), MZ ≤ CZ, ist, MZ = 18, was eine hohe horizontale Komplexität der Cluster des Wiederholungsclusters bedeutet,
• die horizontale Abmessung des Wiederholungsclusters durch die Anzahl WZ seiner Cluster bestimmt wird, wobei WZ der Gleichung WZ = AS*MZ genügt,
• AS die Anzahl der Abtastschritte eines Mikroobjektes M(k, 1) bei der vorliegenden Rückwärtsabtastung bedeutet, mit AS = (AF/CZ)*(1+VZ), AS = 31,85,
• AF die Abtastfunktion des Verfahrens bedeutet, mit AF = ((C(A-D))/(D(A-C))), worin A der Arbeitsabstand des Auswertesystems des Verfahrens in Messrichtung vor der Ebene des Wiederholungsclusters ist, C < A < unendlich, A = 2000mm,
• Die Rückwärtsabtastung bei jedem Abtastschritt auf dem Wiederholungscluster den Wert -0,00404mm hat,
• Die Wirkung der Abtastfunktion AF darin besteht, dass die wiederholt nebeneinander angeordneten Cluster in einem einzigen vergrößerten und komprimierten Cluster (Komprimierungscluster) konzentriert dargestellt werden,
• der kleinste Abstand der transparenten Streifen des optischen Elements in der Ausführung als Parallaxbarriere ((C-D)/C)*CZ*MP beträgt, C = 650mm, D = 2,4mm und wegen des Korrekturfaktors ((C-D)/C) < 1 eine Rückwärtsabtastung vorliegt,
• die projizierte horizontale Streifenbreite SB der vertikalen transparenten Streifen des optischen Elements in der Ausführung als Parallaxbarriereschirm die Gleichung SB = VZ*MP erfüllt, mit VZ, VZ > 0, einer bei der Fertigung des optischen Elements gewählten Verhältniszahl VZ, VZ = 0987, wobei das Projektionszentrum im Abstand A, A > C, A = 2000mm, liegt und die Projektion auf das Wiederholungscluster erfolgt,
• die optische Vergrößerung V eines Mikroobjektes M(k, 1) gemäß der Formel V = ((C/D) -1)*(A/(A-C)) = (AF-1) erfolgt, worin (A/(A-C)) ein Projektionsfaktor ist, V = 399,75und eine Strukturanalyse mit einer Grenzgröße g, g = MP/AS mit g = 2,038µm möglich ist,
• zwecks hoher Auflösung bei der Strukturanalyse wird für VZ ein Wert VZ ≥ 1/AS, VZ > 0,0623, gewählt, wobei AS bei VZ = 0 eingesetzt wird
• anstelle eigenbewegter Betrachter ein im Unterschied dazu unbewegtes technisch-optisches Auswertesystem zur Auswertung des vergrößerten Komprimierungsclusters des Wiederholungsclusters mittels optischer Abbildung und Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) verwendet wird und das Auswertesystem nicht nur auf unterschiedliche Arbeitsabstände A eingestellt werden kann, sondern zwecks initialer horizontaler und vertikaler Justierung in x- und y-Richtung verstellbar ist.

The object of the invention is achieved with the following technical features, where

• a repeat cluster is used and the repeat cluster is a naturally occurring or artificially produced and/or hermetically sealed repeat cluster with clusters C(K, L) arranged in a grid in rows K and columns L, with self-luminous, fluorescent, scattering and/or reflecting in incident light and/or absorbent, transparent and/or translucent and/or absorbent micro-objects M(k, l) in transmitted light,
• the number of micro-objects M(k, 1) in the clusters is the same and/or unequal, the positions of the micro-objects M(k, l) in the grid with the rows k and columns l of the clusters C(K, L) are equal and /or is unequal,
• the micro-objects M(k, l) carry object information, such as the same and/or different geometric shape, the same and/or different brightness, the same and/or different color with the same and/or different degrees of homogeneity,
• for the average dimension or the average smallest distance of the clusters C(K,L) CZ*MP, with CZ the known or measured number of rows k and/or columns l between the rows K and (K+1), and/ or the columns L and (L+1), reduced by 1 respectively, CZ = 25 and MP the known or measured average dimension of a micro-object M(k, I) or the known or measured average distance of neighboring micro-objects M(k, l) mean, MP = 0.0648mm,
• the number MZ of micro-objects M(k, l), MZ ≤ CZ, is, MZ = 18, which means a high horizontal complexity of the clusters of the repetition cluster,
• the horizontal dimension of the repeat cluster is determined by the number WZ of its clusters, where WZ satisfies the equation WZ = AS*MZ,
• AS means the number of scanning steps of a micro-object M(k, 1) in the present backward scanning, with AS = (AF/CZ)*(1+VZ), AS = 31.85,
• AF means the scanning function of the method, with AF = ((C(AD))/(D(AC))), where A is the working distance of the evaluation system of the method in the measuring direction in front of the level of the repetition cluster, C < A < infinity, A = 2000mm,
• The reverse sample at each sample step on the repeat cluster is -0.00404mm,
• The effect of the sampling function AF is that the clusters repeatedly arranged next to each other are concentrated in a single enlarged and compressed cluster (compression cluster),
• the smallest distance between the transparent strips of the optical element in the version as a parallax barrier is ((CD)/C)*CZ*MP, C = 650mm, D = 2.4mm and because of the correction factor ((CD)/C) < 1 there is a reverse scan,
• the projected horizontal stripe width SB of the vertical transparent strips of the optical element in the embodiment as a parallax barrier screen satisfies the equation SB = VZ*MP, with VZ, VZ > 0, a ratio VZ, VZ = 0987 chosen during the manufacture of the optical element, where the projection center is at the distance A, A > C, A = 2000mm, and the projection is on the repeat cluster,
• the optical magnification V of a micro-object M(k, 1) occurs according to the formula V = ((C/D) -1)*(A/(AC)) = (AF-1), where (A/(AC) ) is a projection factor, V = 399.75 and a structure analysis with a limit size g, g = MP/AS with g = 2.038 µm is possible,
• For the purpose of high resolution in the structural analysis, a value of VZ ≥ 1/AS, VZ > 0.0623, is selected for VZ, with AS being used at VZ = 0
• Instead of the observer moving by himself, a non-moving technical-optical evaluation system is used to evaluate the enlarged compression cluster of the repetition cluster by means of optical imaging and use of artificial intelligence (AI) and the evaluation system can not only be set to different working distances A, but for the purpose of initial horizontal ones and vertical adjustment in the x and y direction.

Das Verfahren akzeptiert Wiederholungscluster im Zentimeterbereich und erlaubt Grenzgrößen g im oberen Nanometerbereich, beispielsweise mit AS = 200,38 bei VZ = 0 oder sehr nahe Null und AS = 398,23 bei VZ = 0,987, mit den Grenzgrößen g = 323nm und g = 163nm, bei unveränderten Parametern D, C, MP, A, indem ein optisches Element mit CZ = 2 verwendet wird. In horizontaler Richtung ist die Komplexität der Cluster wegen MZ = CZ = 2 eingeschränkt, nicht aber in vertikaler Richtung bei beispielsweise quadratischen Mikroobjekten der Größe MP.The method accepts repeat clusters in the centimeter range and allows limit sizes g in the upper nanometer range, for example with AS = 200.38 at VZ = 0 or very close to zero and AS = 398.23 at VZ = 0.987, with the limit sizes g = 323 nm and g = 163 nm , with unchanged parameters D, C, MP, A by using an optical element with CZ=2. The complexity of the clusters is limited in the horizontal direction because of MZ=CZ=2, but not in the vertical direction with, for example, square micro-objects of size MP.

Cluster sind aus vielen Bereichen der „Naturwissenschaften, Geowissenschaften, Technik, Militärwesen“, der Mineralogie, Spektroskopie und Signalverarbeitung, der Geographie, Archäologie, Meteorologie und Astronomie bis hin zur Medizin, Genetik, Pharmazie sowie der Mathematik und Informatik bekannt (siehe auch Wikipedia: „Cluster“). Ebenso ist die wiederholte Anordnung von Clustern bekannt, hier als Wiederholungscluster bezeichnet.Clusters are known from many areas of "natural sciences, earth sciences, technology, military affairs", mineralogy, spectroscopy and signal processing, geography, archaeology, meteorology and astronomy to medicine, genetics, pharmacy as well as mathematics and computer science (see also Wikipedia: "clusters"). Also known is the repeated arrangement of clusters, referred to herein as repeat clusters.

In 1 sind schematisch und stark vergrößert ausschnittsweise 3 Cluster C(K, L) der Nummern 3, 4 und 5 mit selbstleuchtenden Mikroobjekten M(k, I) dargestellt. Die Mikroobjekte sind weiße vertikale Linien mit den Abmessungen B x H = 0,0648mm x 18mm. Die durchschnittliche horizontale Abmessung oder der durchschnittliche kleinste Abstand der Cluster C(K, L) beträgt horizontal CZ*MP = 25*0,0648mm = 1,6204mm. Die Anzahl der Mikroobjekte M(k, l) ist horizontal MZ = 18 und vertikal MZ = 19. Die vertikale Abmessung der Cluster ist 19* 18mm = 342mm.In 1 3 clusters C(K, L) of the numbers 3, 4 and 5 with self-luminous micro-objects M(k, I) are shown schematically and greatly enlarged in excerpts. The micro-objects are white vertical lines with dimensions W x H = 0.0648mm x 18mm. The average horizontal dimension or the average smallest distance of the clusters C(K,L) is horizontal CZ*MP = 25*0.0648mm = 1.6204mm. The number of micro-objects M(k,l) is MZ=18 horizontally and MZ=19 vertically. The vertical dimension of the clusters is 19*18mm=342mm.

Es sei hier angemerkt, dass das Verfahren selbstverständlich auch Wiederholungscluster mit extrem erhöhter Komplexität akzeptiert, wenn beispielsweise quadratische Mikroobjekte M(k, I) der Größe MP = 0,0648mm in den Clustern vorhanden sind.It should be noted here that the method naturally also accepts repetition clusters with extremely increased complexity if, for example, square micro-objects M(k, I) of size MP=0.0648 mm are present in the clusters.

Im Cluster Nr. 5 befindet sich eine Fehlstelle: Das Mikroobjekt M(k, I) in der linken oberen Ecke ist dort nicht vorhanden.There is a defect in cluster no. 5: the micro-object M(k, I) in the upper left corner is not present there.

In 2a ist das auszuwertende, mit V = 399,75 vergrößerte Komprimierungscluster des Wiederholungsclusters schematisch dargestellt. Wegen der Unsichtbarkeit des weißen Abtastergebnisses auf weißem Papier ist 2a kontrastinvertiert wiedergegeben, also schwarz auf weiß, statt weiß auf weiß. Zwecks einfacher Darstellung sind die Elemente dieses Komprimierungsclusters homogen schwarz ausgefüllt. Tatsächlich bestehen sie aber aus weißen vertikalen Linien in schwarzem Umfeld mit den Abmessungen B x H = SB x 18mm und in der Anzahl der Abtastschritte AS, 16 < AS < 31,86.In 2a the compression cluster of the repetition cluster to be evaluated, enlarged with V=399.75, is shown schematically. Because of the invisibility of the white scanning result on white paper is 2a rendered with inverted contrast, i.e. black on white instead of white on white. For ease of illustration, the elements of this compression cluster are solidly filled with black. In fact, however, they consist of white vertical lines in a black environment with the dimensions W x H = SB x 18mm and the number of scanning steps AS, 16 < AS < 31.86.

Das Komprimierungscluster ist in horizontaler Richtung vollständig, wenn die Anzahl der Cluster des Wiederholungsclusters den Wert WZ ≥ AS*MZ hat.The compression cluster is complete in the horizontal direction when the number of clusters of the repeat cluster is WZ ≥ AS*MZ.

In 2b ist schematisch und noch einmal vergrößert das linke obere Element aus dem Komprimierungscluster der 2a dargestellt. Wie beschrieben, bestehen die Elemente des Komprimierungsclusters des Wiederholungsclusters im Ergebnis der Abtastung durch das optische Element aus weißen vertikalen Linien.In 2 B is schematic and enlarged again the upper left element from the compression cluster of 2a shown. As described, the elements of the compression cluster of the repeat cluster consist of white vertical lines as a result of the scanning by the optical element.

Es ist leicht zu sehen, wie das digitale Auswertesystem bei der Prüfung des Wiederholungsclusters die Fehlstelle in einem Cluster erkennen kann. So wie das Mikroobjekt M(k, I) im Cluster Nummer 5 vollständig fehlt, so fehlt im auszuwertenden Komprimierungscluster im Element links oben an der entsprechenden Position, nämlich der 5. Stelle von links die weiße Abtastlinie. Würde das Mikroobjekt M(k, 1) nicht fehlen, sondern beispielsweise statt 18mm hoch nur 9mm hoch/lang sein, würde in 2b im Komprimierungscluster an der 5. Stelle von links eine weiße Linie mit der Länge 9mm vorhanden sein. Fehlerhafte Mikroobjekte M(k, 1) mit abweichender Objektinformation würden sich als Linien im Komprimierungscluster mit genau solchen Abweichungen in Helligkeit, Farbe und/oder Struktur erkennen lassen. Anmerkung: In 2b sind wegen VZ > 0 mehr als 16 Abtastlinien dargestellt, AS > 16.It is easy to see how the digital evaluation system can detect the defect in a cluster when checking the repeat cluster. Just as the micro-object M(k, I) is completely missing in cluster number 5, the white scanning line is missing in the compression cluster to be evaluated in the element at the top left at the corresponding position, namely the 5th position from the left. If the micro-object M(k, 1) were not missing, but for example only 9mm high/long instead of 18mm high, in 2 B in the compression cluster at the 5th position from the left there should be a white line with a length of 9mm. Defective micro-objects M(k, 1) with deviating object information would be recognizable as lines in the compression cluster with exactly such deviations in brightness, color and/or structure. Note: In 2 B more than 16 scan lines are shown because VZ > 0, AS > 16.

Das totale Fehlen der 5. Abtastlinie in 2b resultiert genaugenommen nur dann, wenn VZ = 1/16 = 0,0625 beträgt. Andernfalls ist die Fehlstelle nicht vollkommen schwarz, weil wegen der größeren Streifenbreite SB Teile benachbarter (vorhandener) Mikroobjekte M(k, l) mit erfasst werden.The total absence of the 5th scan line in 2 B actually only results if VZ = 1/16 = 0.0625. Otherwise, the defect is not completely black, because because of the greater stripe width SB, parts of neighboring (existing) micro-objects M(k, l) are also detected.

Wegen der geringen (Flächen-)Helligkeit bzw. der geringen (Flächen-)Leuchtdichte des Komprimierungsclusters wird bei kleinen Verhältniszahlen VZ anstelle der Parallaxbarriere ein geeignet dimensioniertes Linsenraster, wegen seiner Toleranz bzgl. Abstand D vorzugsweise eine sogenannte Lens Barrier Optic, verwendet.Because of the low (area) brightness or the low (area) luminance of the compression cluster, a suitably dimensioned lens raster, preferably a so-called lens barrier optic, is used with small ratios VZ instead of the parallax barrier because of its tolerance with regard to distance D.

Die in jedem Cluster enthaltenen Mikroobjekte können in den Clustern verschiedene Ausprägungen haben, existieren und/oder fehlen, gleiche und/oder ungleiche Position haben. Die Objektinformationen der Mikroobjekte an derselben Position in den Clustern können gleiche und/oder ungleiche geometrische Form, gleiche und/oder ungleiche Helligkeit, gleiche und/oder ungleiche Farbe, gleiche und/oder ungleiche Homogenitätsgrade haben.The micro-objects contained in each cluster can have different characteristics, exist and/or are missing, have the same and/or different positions in the clusters. The object information of the micro-objects at the same position in the clusters can have the same and/or different geometric shape, the same and/or different brightness, the same and/or different color, the same and/or different degrees of homogeneity.

Die Wiederholungscluster können Abmessungen im Millimeterbereich bis in den Zentimeter- und Dezimeterbereich haben. Eine Detektion und Strukturanalyse sind insbesondere bei großflächigen Wiederholungsclustern mit konventionellen optischen Methoden, wie Mikroskopierverfahren nur zeitlich nacheinander möglich und daher sehr aufwendig bis unpraktikabel.The repeat clusters can have dimensions ranging from millimeters to centimeters and decimeters. A detection and structure analysis, especially in the case of large-area repeat clusters, using conventional optical methods, such as microscopy methods, are only possible one after the other and are therefore very complex if not impractical.

Konventionelle Mikroskope verfügen zudem nur über kleine freie Arbeitsabstände, was insbesondere bei hermetisierten Herstellungs- und Prüfprozessen ein Nachteil ist.In addition, conventional microscopes only have small free working distances, which is a disadvantage, particularly in the case of hermetically sealed manufacturing and testing processes.

Des Weiteren benötigen hermetisierte Wiederholungscluster, beispielsweise solche, die im Vakuum oder unter spezieller, auch toxischer, Atmosphäre hergestellt und/oder geprüft werden müssen, einen ausreichenden Arbeitsabstand A. In solchen Fällen kann es vorteilhaft sein, das optische Element auf der Innenseite der transparenten Hermetisierungsglasscheibe mit dieser zu integrieren.Furthermore, hermetically sealed repeat clusters, for example those that have to be produced and/or tested in a vacuum or under a special, even toxic, atmosphere, require a sufficient working distance A. In such cases, it can be advantageous to place the optical element on the inside of the transparent hermetically sealed glass pane to integrate with this.

Es wurde oben anhand der 1, 2a und 2b gezeigt, dass mit Abtastverfahren eine Möglichkeit besteht, die genannten Schwierigkeiten zu überwinden.It was based on the above 1 , 2a and 2 B It has been shown that scanning methods can be used to overcome the difficulties mentioned.

Der wesentliche Grund dafür ist die zeitgleiche, verzögerungsfreie Abtastung durch die transparenten, beispielsweise vertikalen Streifen des optischen Elements in der Ausführung als einfache Parallaxbarriere, ohne jegliche, beispielsweise mechanische, in jedem Falle ohne jegliche zeitlich sukzessive Abtastbewegung.The main reason for this is the simultaneous, delay-free scanning through the transparent, for example vertical, strips of the optical element in the embodiment as a simple parallax barrier, without any, for example mechanical, scanning movements that are in any case successive in time.

Im vorliegenden Verfahren gilt generell für den Abstand A, A > C.In the present method, A > C generally applies to the distance A.

Wird als theoretisch zunächst vorausgesetzt, dass die Verhältniszahl VZ = 0 oder wenigstens sehr nahe Null ist, also die Streifenbreite SB ebenfalls Null oder wenigstens sehr nahe Null ist, wird eine bestimmte Anzahl benachbarter Streifen erforderlich sein, bis schließlich der letzte dieser Streifen ein Mikroobjekt M(k, l) genau links abtastet, wenn der erste dieser Streifen dieses Mikroobjekt genau rechts abtastet, wobei jeder (Seh-/Mess-)Strahl durch die Streifen von links nach rechts betrachtet ein kleines Stück weiter links, also „rückwärts“, auf das fragliche Mikroobjekt M(k, I) trifft.If it is initially assumed theoretically that the ratio VZ = 0 or at least very close to zero, i.e. the stripe width SB is also zero or at least very close to zero, a certain number of adjacent strips will be necessary until the last of these strips is a micro-object M (k, l) scans exactly to the left when the first of these strips scans this micro-object exactly to the right, with each (visual/measuring) ray viewed through the strips from left to right a little further to the left, i.e. “backward”, on hits the micro-object M(k, I) in question.

Die für eine komplette Abtastung des Mikroobjektes M(k, 1) notwendige Anzahl der Abtastschritte AS, also der abtastenden benachbarten, zunächst noch unendlich schmalen Streifen beträgt AS = AF/CZ.The number of scanning steps AS required for a complete scanning of the micro-object M(k, 1), ie the scanning adjacent strips that are initially infinitely narrow, is AS=AF/CZ.

Wird der Einfachheit halber nun VZ = 1 gesetzt, also die projizierte Streifenbreite SB der transparenten Streifen der Parallaxbarriere SB = MP, werden noch einmal genauso viele Abtastschritte gebraucht, wie zuvor, damit die rechte Kante des transparenten Streifens bis zum linken Ende des Mikroobjektes gelangt ist.If, for the sake of simplicity, VZ = 1 is now set, i.e. the projected strip width SB of the transparent strips of the parallax barrier SB = MP, just as many scanning steps are needed as before, so that the right edge of the transparent strip has reached the left end of the micro-object .

Damit gilt für die Zahl der Abtastschritte AS allgemein, AS = (AF/CZ)*(1+VZ).Thus, for the number of scanning steps AS, AS=(AF/CZ)*(1+VZ) applies in general.

Die Vergrößerung V eines Mikroobjektes M(k, l) resultiert auch aus den vorstehenden Sachverhalten zur Abtastung (siehe auch 2b) als V = ((AS*CZ*MP/MP)-1) = ((((AF/CZ)*(1+VZ)*CZ*MP)/MP)-1) = (AF*(1+VZ)-1), wobei die Subtraktion mit Eins durch die Rückwärtsabtastung bedingt ist.The magnification V of a micro-object M(k, l) also results from the above facts on scanning (see also 2 B) as V = ((AS*CZ*MP/MP)-1) = ((((AF/CZ)*(1+VZ)*CZ*MP)/MP)-1) = (AF*(1+VZ )-1), where the subtraction by one is due to backward sampling.

Die minimale, wegen VZ = 0 aber unrealistische Vergrößerung ist V min = (AF-1).The minimum magnification, which is unrealistic because of VZ = 0, is V min = (AF-1).

In der Tabelle Tab. 1 ist die Abhängigkeit der Abtastfunktion AF in Abhängigkeit vom Arbeitsabstand A bei Rückwärtsabtastung, also bei Korrekturfaktor ((C-D)/C) < 1, für die oben genannten Parameter D = 2,4mm, C = 650mm dargestellt. Bei einem Arbeitsabstand A, der sich C nähert, wächst und „explodiert“ AF und damit die Zahl der Abtastschritte AS und die Vergrößerung V bei A = C.Table Tab. 1 shows the dependency of the scanning function AF depending on the working distance A with reverse scanning, i.e. with a correction factor ((C-D)/C) < 1, for the above-mentioned parameters D = 2.4mm, C = 650mm. With a working distance A approaching C, AF grows and “explodes” and with it the number of scanning steps AS and the magnification V at A = C.

Die damit möglich erscheinende Verringerung der Grenzgröße g für die Strukturanalyse von Mikroobjekten M(k, l) erfordert aber Wiederholungscluster mit größerer Wiederholungszahl WZ seiner Cluster.However, the reduction in the limit g for the structural analysis of micro-objects M(k, l), which appears possible with this, requires repetition clusters with a greater number of repetitions WZ of its clusters.

In der Tabelle Tab. 2 sind die Verhältnisse im Fall der „Vorwärtsabtastung“, also bei Korrekturfaktor ((C-D)/C) > 1 bei D = 2,4mm und C = -650mm dargestellt. Man kann leicht den qualitativ und quantitativ anderen dynamischen Verlauf der Abtastfunktion AF erkennen, insbesondere die fehlende „Explosion“ von AF = f(A). Tab. 1 D C A AF CZ AS VZ = 0 mm mm mm - - - 2,4 650 2000 401 25 16,03 300 -230 -9,21 400 -431 -17,23 600 -3237 -129,48 800 1440 57,60 1000 772 30,88 1200 590 23,59 1400 505 20,19 1600 455 18,22 1800 423 16,93 2000 401 16,03 4000 323 12,93 6000 304 12,14 10000 290 11,58 100000 273 10,90 Tab. 2 D C A AF CZ AS VZ=0 mm mm mm - - - 2,4 -650 2000 -204 25 -8,17 300 -85 -3,39 400 -103 -4,10 600 -129 -5,18 800 -149 -5,96 1000 -164 -6,55 1200 -175 -7,01 1400 -185 -7,39 1600 -192 -7,69 1800 -199 -7,95 2000 -204 -8,17 4000 -233 -9,31 6000 -244 -9,77 10000 -254 -10,17 100000 -269 -10,76 Table Tab. 2 shows the conditions in the case of "forward scanning", i.e. with a correction factor ((CD)/C) > 1 with D = 2.4mm and C = -650mm. One can easily recognize the qualitatively and quantitatively different dynamic curve of the scanning function AF, in particular the missing "explosion" of AF = f(A). Table 1 D C A AF CZ AS VZ = 0 mm mm mm - - - 2.4 650 2000 401 25 16.03 300 -230 -9.21 400 -431 -17.23 600 -3237 -129.48 800 1440 57.60 1000 772 30.88 1200 590 23.59 1400 505 20.19 1600 455 18:22 1800 423 16.93 2000 401 16.03 4000 323 12.93 6000 304 12:14 10000 290 11.58 100000 273 10.90 Table 2 D C A AF CZ AS VZ=0 mm mm mm - - - 2.4 -650 2000 -204 25 -8.17 300 -85 -3.39 400 -103 -4.10 600 -129 -5.18 800 -149 -5.96 1000 -164 -6.55 1200 -175 -7.01 1400 -185 -7.39 1600 -192 -7.69 1800 -199 -7.95 2000 -204 -8.17 4000 -233 -9.31 6000 -244 -9.77 10000 -254 -10.17 100000 -269 -10.76

Claims

Method for the autoparalactic and autostereoscopic display of low-image display content with a digital display device, in which object information is made visible in a grid of rows k and columns I on display elements A(k, l), the digital display device being an LCD or an OLED display or a Plasma screen is and the grid with the display elements A (k, I) at a distance D at least one optical element with periodically arranged optical structures upstream or downstream, through which for the display elements A (k, l) transmitted or emitted light propagation directions are specified, the average horizontal and/or vertical smallest period length of the optical structures on the at least one optical element is an integer multiple of the average horizontal and/or vertical dimension of a display element A(k, l) or an integer multiple of the average h orizontal and/or veitical distance of adjacent display elements A(k, I) multiplied by a correction factor (C - D)/C, where C is a defined autostereoscopic viewing distance of a stereoscopic viewer's eyes from the display device such that viewers who are are at the optimal viewing distance OA, with OA = C, have an autostereoscopic perception when viewing the display device without the aid of binoculars due to the optical interaction between the optical element and the display device, characterized in that • a repetition cluster is used and the repetition cluster is a natural one Existing or an artificially produced and/or a hermetically sealed repeat cluster with clusters C(K, L) arranged in a grid in rows K and columns L, with self-luminous, fluorescent, scattering and/or reflecting and/or absorbing in incident light, transparent in transmitted light and the like nd/or translucent and/or absorbent micro-objects M(k, I), • the number of micro-objects M(k, l) in the clusters is equal and/or unequal, the positions of the micro-objects M(k, I) in the grid with the rows k and columns 1 the cluster C(K, L) is equal and/or unequal, • the micro-objects M(k, l) carry object information, such as equal and/or unequal geometric shape, equal and/or unequal brightness, same and/or different color with same and/or different degrees of homogeneity, • for the average dimension or the average smallest distance of the clusters C(K,L) CZ*MP applies, with CZ the known or measured number of rows k and/or columns I between rows K and (K+1), and/or columns L and (L+1), reduced by 1 respectively, CZ = 25 and MP is the known or measured average dimension of a micro-object M(k,l) or denotes the known or measured average distance of neighboring micro-objects M(k,1). en, MP = 0.0648mm, • the number MZ of micro-objects M(k, I), MZ ≤ CZ, is, MZ = 18, which means a high horizontal complexity of the clusters of the repeat cluster, • the horizontal dimension of the repeat cluster by the number WZ of its clusters is determined, where WZ satisfies the equation WZ = AS*MZ, • AS means the number of scanning steps of a micro-object M(k, 1) in the present reverse scanning, with AS = (AF/CZ)*(1+ VZ), AS = 31.85, • AF means the scanning function of the method, with AF = ((C(AD))/(D(AC))), where A is the working distance of the evaluation system of the method in the measuring direction in front of the plane of the repeat cluster is, C < A < infinity, A = 2000mm, • the reverse scan at each scan step on the repeat cluster is -0.00404mm, • the effect of the scan function AF is to instantaneously enlarge the repeatedly juxtaposed clusters into a single one and compressed clusters focused darges • the optical magnification V of a micro-object M(k, I) can be represented as V = ((AS*CZ*MP/MP)-1)=((((AF/CZ)*(1+VZ) *CZ*MP)/MP)-1)=(AF*(1+VZ)-1) ( 2 B) , with V min = (AF-1) at VZ = 0, where the subtraction by one is due to backward scanning, • the smallest distance between the transparent strips of the optical element in the parallax barrier design ((CD)/C)*CZ *MP is, C = 650mm, D = 2.4mm and because of the correction factor ((CD)/C) < 1 there is backward scanning, • the projected horizontal stripe width SB of the vertical transparent strips of the optical element in the parallax barrier screen design the equation SB = VZ*MP fulfilled, with VZ, VZ > 0, a ratio number VZ, VZ = 0987 chosen during the production of the optical element, with the projection center at the distance A, A > C, A = 2000mm, and the projection onto the repeat cluster occurs, • the optical magnification V min of a micro-object M(k, 1) also occurs according to the formula V = ((C/D) -1)*(A/(AC)) = (AF-1), where ( A/(AC)) is a projection factor, V = 399.75 and a structure analysis with a limit size g, g = MP/AS with g = 2.038µm is possible, • Instead of the observer moving by himself, a non-moving technical-optical evaluation system is used to evaluate the enlarged compression cluster of the repetition cluster by means of optical imaging and use of artificial intelligence (AI) and the evaluation system can not only be set to different working distances A, but for the purpose of initial horizontal ones and vertical adjustment in the x- and y-direction, • for the purpose of high resolution in the structural analysis, a value VZ ≥1/AS, VZ ≥ 0.0623, is selected for VZ, with AS being used at VZ = 0.

Process for the autoparalactic and autostereoscopic display of low-image display content claim 1 , characterized in that repeat clusters with limit size g can be detected and analyzed in the upper nanometer range, for example with AS = 200.38 at VZ = 0 or very close to zero and AS = 398.23 at VZ = 0.987, with limit sizes g = 323nm and g=163nm by using unchanged parameters D, C, MP, A and an optical element with CZ=2. The complexity of the clusters is limited in the horizontal direction because of MZ=CZ=2, but not in the vertical direction with, for example, square micro-objects of size MP.

Method for the detection and structural analysis of repeating clusters in the micrometer range with a known, measured or to be detected dimension of the clusters or a known, measured or to be detected distance between adjacent clusters, the repeating cluster being arranged in a planar grid of rows K and columns L Cluster C(K,L) has, in each cluster C(K, L) in the horizontal and/or vertical direction in rows k and columns 1 there is at least one structure element in the micrometer range, hereinafter referred to as micro-objects M(k, 1) and the grid with the micro-objects M (k, I) at a distance D, D > 0, at least one optical element with horizontally and/or vertically periodically arranged optical structures is arranged upstream, through which propagation directions are specified for the light emitted or coming from the micro-objects M(k, I). be, the average horizontal and / or vertical smallest period length of the optical structures on de m at least one optical element an integer multiple of the known or measured average horizontal and/or vertical dimension of a micro-object M(k, 1) or an integer multiple of the known or measured average horizontal and/or vertical distance between neighboring micro-objects M(k, I) , multiplied by a correction factor ((CD)/C), where C > D such that monocular viewers located at a distance A in front of the repeat cluster will have A > C when looking monocularly at the optical element due to the optical Interaction between the optical element and the repetition cluster in their horizontal and / or vertical self-movement have an autoparallax perception, characterized in that • a repetition cluster is used and the repetition cluster is a naturally existing or an artificially produced and / or a hermetic repetition cluster with a grid in Zeil Clusters C(K, L) arranged in K and columns L, with self-illuminating, fluorescent, scattering and/or reflecting and/or absorbing in incident light, transparent and/or translucent and/or absorbing micro-objects M(k, 1) in transmitted light , • the number of micro-objects M(k, l) in the clusters is equal and/or unequal, the positions of the micro-objects M(k, 1) in the grid with the rows k and columns l of the clusters C(K, L) are equal and/or is unequal, • the micro-objects M(k, 1) carry object information, such as the same and/or unequal geometric shape, equal and/or unequal brightness, equal and/or unequal color with equal and/or unequal degrees of homogeneity, • for the average dimension or the average smallest distance of the clusters C(K,L) CZ*MP holds, with CZ the known or measured number of rows k and/or columns 1 between the rows K and (K+1), and/or the Columns L and (L+1), each reduced by 1 and MP the mean known or measured average dimension of a micro-object M(k,l) or the known or measured average distance of neighboring micro-objects M(k,l), • the number MZ of micro-objects M(k,l), MZ ≤ CZ, whereby different horizontal complexities of the clusters of the repetition cluster are possible in the method, • the horizontal dimension of the repetition cluster is determined by the number WZ of its clusters, where WZ satisfies the equation WZ = AS*MZ, • AS the number of scanning steps of a micro-object M(k, l) in the present backward scanning means, with AS = (AF/CZ)*(1+VZ), • AF means the scanning function of the method, with AF = ((C(AD))/(D(AC))), where A is the working distance of the evaluation system of the method in the measurement direction in front of the level of the repetition cluster, C < A < infinity, • the effect of the scanning function AF is that the clusters arranged next to one another repeatedly without delay in a one dense enlarged and compressed clusters den, • the optical magnification V of a micro object M(k, I) can be represented as V = ((AS*CZ*MP/MP)-1)=((((AF/CZ)*(1+VZ)* CZ*MP)/MP)-1)=(AF*(1+VZ)-1) ( 2 B) , with V min = (AF-1) at VZ = 0, where the subtraction by one is due to backward scanning, • the smallest distance between the transparent strips of the optical element in the parallax barrier design ((CD)/C)*CZ *MP and if the correction factor ((CD)/C) < 1 is reverse scanning, • the projected horizontal stripe width SB of the vertical transparent strips of the optical element in the design as a parallax barrier screen satisfies the equation SB = VZ*MP, with VZ, VZ > 0, a ratio number VZ selected during manufacture of the optical element, with the projection center being at a distance A, A > C, and the projection taking place onto the repetition cluster, • the optical magnification V min of a micro-object M(k, 1) as well according to the formula V = ((C/D)-1)*(A/(AC)) = (AF-1) where (A/(AC)) is a projection factor and a structure analysis with a limit size g, g = MP/AS is possible, • instead of a self-moving viewer, a different d for this purpose, a stationary technical-optical evaluation system is used to evaluate the enlarged compression cluster of the repetition cluster by means of optical imaging and use of artificial intelligence (AI) and the evaluation system can not only be set to different working distances A, but also for the purpose of initial horizontal and vertical adjustment in x- and y-direction is adjustable, • for the purpose of high resolution in the structural analysis, a value VZ ≥1/AS is selected for VZ, with AS being used at VZ = 0.

Methods for the detection and structural analysis of repeating clusters in the micrometer range claim 3 , characterized in that the correction factor ((CD)/C) of the optical element is greater than 1, ((CD)/C) > 1, with D > 0 and C < 0 and forward scanning of the repeat cluster results.

Methods for the detection and structural analysis of repeating clusters in the micrometer range claim 3 , characterized in that a lenticular screen or a so-called lens barrier optic is used as the optical element.

Methods for the detection and structural analysis of repeating clusters in the micrometer range claim 3 until 5 , characterized in that in the case of hermetically sealed repetition clusters, the transparent glass plate used for hermetically sealing serves as a planar carrier for the optical element applied on the inside, for example by lamination.