DE69728647T2

DE69728647T2 - Autostereoskopische anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69728647T2
Application number: DE69728647T
Authority: DE
Inventors: John Stephen BATTERSBY
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2017-10-14
Also published as: US6069650A; WO1998021620A1; DE69728647D1; JP2000503424A; EP0877966A1; GB9623682D0; EP0877966B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine autostereoskopische Wiedergabeanordnung mit einer Bildwiedergabeanordnung zum Liefern eines aus Pixeln in einer Reihen- und Spaltenanordnung bestehenden Wiedergabeausgangssignals und mit lin senförmigen Mitteln mit einer Anordnung von Linsenelementen zum Richten der Ausgangssignale von den jeweiligen Gruppen von Pixeln in zueinander verschieden Richtungen, damit es ermöglicht wird, dass ein stereoskopisches Bild erfahren wird.
Beispiele einer derartigen autostereoskopischen Bildwiedergabeanordnung sind in der Veröffentlichung von C. van Berkel u. a. mit dem Titel: "Multiview 3D – LCD" erschienen in "SPIE Proceedings" Heft 2653, 1996, Seiten 32 bis 39 und in GB-A-2196166 beschrieben worden. In diesen Beispielen umfasst die Wiedergabeanordnung eine Matrix LC (Flussigkristall) Wiedergabeplatte, die Reihen und Spalten mit Pixeln (Wiedergabeelementen) hat und als ein räumlicher Lichtmodulator wirksam ist zum Modulieren durch dieselbe hindurch gerichteten von einer Lichtquelle herrührenden Lichtes. Die Wiedergabeplatte kann von der Art sein, wie diese in anderen Wiedergabeanordnungen verwendet wird, beispielsweise für Computer-Wiedergabeschirme zum Präsentieren von Wiedergabeinformation in zweidimensionaler Form. Eine Linsenplatte, beispielsweise in Form einer geformten oder bearbeiteten Platte aus Polymermaterial liegt über die Ausgangsseite der Wiedergabeplatte, wobei die Linsenelemente (halb) zylinderförmige Linsenelemente aufweisen, die sich in der Spaltenrichtung erstrecken, wobei jedes Linsenelement mit einer betreffenden Gruppe von zwei oder mehr benachbarter Spalten von Wiedergabeelementen assoziiert ist und sich parallel zu den Wiedergabeelementspalten erstreckt. In einer Anordnung, wobei jede Linse mit zwei Spalten von Wiedergabeelementen assoziiert ist, wird die Wiedergabeplatte betrieben zum Wiedergeben eines zusammengesetzten Bildes mit zwei 2D vertikal verschachtelten Teilbildern, wobei abwechselnde Spalten mit Wiedergabeelementen die zwei Bilder wiedergeben und die Wiedergabeelemente in jeder Spalte eine vertikale Scheibe des betreffenden 2D (Teil)bildes schaffen. Die Linsenplatte richten diese zwei Scheiben und entsprechende Scheiben bilden die Wiedergabeelementspalten assoziiert mit den anderen Linsen auf das linke bzw. Rechte Auge eines Zuschauers vor der Platte, so dass wenn die Teilbilder eine geeignete binokulare Disparität haben, der Zuschauer ein einziges stereoskopisches Bild empfängt. Bei anderen Mehrfachbildanordnung en, wobei jede Linse mit einer Gruppe von mehr als zwei benachbarten Wiedergabeelementen in der Reihenrichtung assoziiert wird und wobei entsprechende Spalten von Wiedergabeelementen in jeder Gruppe auf geeignete Weise vorgesehen sind zum Schaffen einer vertikalen Scheibe aus einem betreffenden 2-D(Teil-)Bild, werden dann, wenn ein Zuschauer sich den Kopf bewegt, eine Reihe aufeinanderfolgender, verschiedener stereoskopischer Bilder empfangen zum Schaffen beispielsweise eines Umschau-Eindrucks. Im Hinblick auf die Notwendigkeit, dass die Linsenelemente gegenüber den Wiedergabepixeln genau ausgerichtet sind, ist es üblich, dass der Linsenschirm dauerhaft über die Wiedergabeplatte angeordnet wird, so dass die Lage der Linsenelemente gegenüber der Anordnung von Pixeln fixiert ist.
Autostereoskopische Wiedergabegeräte dieser Art können für mehrere Applikationen verwendet werden, beispielsweise in der medizinischen Bilderzeugung, in der virtuellen Realität, in Spielen und im CAD-Bereich.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte autostereoskopische Wiedergabeanordnung zu schaffen, die imstande ist, weitere Wiedergabefunktionen zu erfüllen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine autorstereoskopische Wiedergabeanordnung der eingangs beschriebenen Art geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die linsenförmigen Mittel elektrooptisches Material enthalten, dessen Brechzahl durch eine selektive Zuführung eines elektrischen Potentials zwischen einem ersten Wert, bei dem die Richtwirkung des Lichtaugangssignals der linsenförmigen Mittel geliefert wird, und einem zweiten Wert umschaltbar ist, bei dem die Richtwirkung des Lichtausgangssignals entfernt wird. Durch Umschaltung des elektrooptischen Materials kann die Linsenwirkung der Linsenmittel ausgeschaltet werden. Im Endeffekt können die Linsenmittel "ein" und "aus" geschaltet werden. In der einen Situation, der "ein" Mode, erfüllen die Linsenmittel eine Linsenaktion auf übliche Weise zum Richten der Lichtausgangssignale von Gruppen von Pixeln auf geeignete Weise und ermöglichen, dass ein stereoskopisches Bild empfangen wird, wenn geeignete stereoskopische Teilbilder an der Bildwiedergabeanordnung wiedergegeben werden. In der anderen Situation, der "aus" Mode wird diese Linsenwirkung entfernt und die Linsenmittel verhalten sich wie eine einfache Platte aus transparentem Material, wodurch es ermöglicht wird, dass mit den beiden Augen eines Zuschauers dieselbe Wiedergabeinformation empfangen wird wie in dem Fall einer herkömmlichen zwei dimensionalen Wiedergabe. Dies ermöglicht es, dass eine hochauflösende zweidimensionale Wiedergabeinformation gesehen werden kann, wobei für die Wiedergabe die volle horizontale Auflösung der Wiedergabeanordnung verwendet wird, wie durch die Pixelspalten bestimmt. Auf diese Weise kann das Gerät für 3-D stereoskopische Wiedergabe und herkömmliche 2-D Wiedergabe höherer Auflösung, beispielsweise die doppelte der 3-D Wiedergabe, verwendet werden, lediglich durch Umschaltung der Linsenmittel zwischen diesen zwei Moden. Bei der bekannten autostereoskopischen Wiedergabeanordnung ist es nicht möglich, wegen der Linsenwirkung der Linsenplatte eine 2-D Wiedergabe mit voller Auflösung zu präsentieren. Auch ist es, weil die Wiedergabeanordnung und die Linsenplatte normalerweise fest miteinander verbunden sind, und zwar wegen der Anforderung einer einwandfreien Ausrichtung nicht bequem, auf einfache Weise den Linsenschirm zu entfernen um 2-D Bilder wiederzugeben. Auf diese Weise bietet die vorliegende Erfindung den wesentlichen Vorteil, dass es dadurch ermöglicht wird, dass dasselbe Gerät für Hochauflösungs-2-D- sowie 3-D-Wiedergabezwecke verwendet wird. Wenn beispielsweise als Computer-Wiedergabeschirm verwendet, kann ein Benutzer auf einfache Weise zwischen der 3-D-Mode für stereoskopische Bilder und der Hochauflösungs-2-D-Wiedergabemode für Textverarbeitung oder dergleichen und falls erforderlich, umschalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Linsenmittel eine Linsenplatte, entsprechend derjenigen, die bei dem bekannten Gerät verwendet wird, deren eine Seite eine profilierte Oberfläche hat, definiert durch darin vorgesehene Linsenelemente, worüber das elektrooptische Material vorgesehen ist, wobei die Seite des elektrooptischen Materials, die von dieser Oberfläche abgewandt ist, im Allgemeinen flach ist, wobei die Brechzahl des elektrooptischen Materials zwischen einem Wert, der im Wesentlichen dem des Materials der Linsenplatte entspricht und einem anderen Wert umschaltbar ist. Transparente Elektroden, an denen ein elektrisches Potential anliegt zur Steuerung der Brechzahl des elektrooptischen Materials sind grenzend an die flache Seite bzw. die profilierte Oberfläche der Linsenplatte vorgesehen. Wenn das angelegte Potential derart ist, dass die Brechzahl des elektrooptischen Materials im Wesentlichen der der Linsenplatte entspricht, verhält sich die Kombination aus der Linsenplatte und dem benachbarten elektrooptischen Material optisch wie ein einziger transparenter Körper und die Linsenwirkung der Linsenelemente wird dann entfernt.
Es wird danach gestrebt, dass alternative Formen von Linsenmitteln verwendet werden könnten. So können beispielsweise die Linsenmittel eine Platte aus transparentem polymerem Material enthalten, in dessen Dicke Hohlräume vorgesehen sind, welche die Linsenelemente definieren und die mit elektrooptischem Material gefüllt sind, wobei die Steuerelektroden sich über die gegenüber liegenden Seite der Platte erstrecken.
Das elektrooptische Material umfasst vorzugsweise ein Flüssigkristall. Typischerweise ein nematisches Flüssigkristall, obschon jedes beliebige geeignete elektrooptische Material, das imstande ist, umgeschaltet zu werden, um die jeweiligen erforderlichen Brechzahlen zu schaffen, verwendet werden kann. Bei der obenstehenden bevorzugten Ausführungsform befindet sich das Flüssigkristall in einem Substrat aus transparentem Material, beispielsweise Glas oder Kunststoff, das sich in einem Abstand von der profilierten Oberfläche der Linsenplatte mit der Flüssigkristall befindet, das den Spalt zwischen der profilierten Oberfläche und dem Substrat füllt.
Das Linsenmittel kann vorgesehen sein um zwischen den zwei Moden als Ganzes umgeschaltet zu werden. Auf alternative Weise kann es vorgesehen sein, nur teilweise umgeschaltet zu werden, so dass beispielsweise von der einen Hälfte des gesamten Wiedergabegebietes eine 2-D-Wiedergabe mit höherer Auflösung erhalten wird, oder in diskreten Teilen des Gebietes, die einzeln umschaltbare Fenster bilden, wodurch 3-D- und 2-D-Wiedergabe gleichzeitig verwirklicht werden kann. Dies kann auf einfache Art und Weise dadurch erreicht werden, dass einzelne Elektroden vorgesehen werden, deren Gebiete beispielsweise die Fenster definieren, denen die elektrischen Potentiale zum Umschalten einzeln und selektiv zugeführt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische schaubildliche Darstellung des Geräts,
2 eine schematische Draufsicht eines Teils des Geräts, das beispielsweise zum Schaffen von vier Bildern arbeitet,
3 eine schematische schaubildliche Darstellung eines Teils einer Ausführungsform eines Linsenmittels, wie dies in dem Gerät verwendet wird,
4A und 4B die Wirkungsweise des Linsenmittels in zwei verschieden Moden,
5 eine modifizierte Form des Linsenmittels, und
6 einen Schematischen Schnitt durch einen Teil einer anderen Ausführungsform eines in dem Gerät verwendeten Linsenmittels.
Es dürfte einleuchten, dass die Figuren nur schematisch und nicht maßstabgerecht gezeichnet sind. Insbesondere können bestimmte Abmessungen übertrieben und andere reduziert dargestellt sein. Für entsprechende Elemente sind in der Zeichnung dieselben Bezugszeichen verwendet worden.
In 1 umfasst das Gerät eine Matrix-Wiedergabeanordnung, die als räumlicher Lichtmodulator wirksam ist und eine Aktivmatrix-LC-Wiedergabeplatte 10 aufweist mit einer planaren Anordnung einzeln adressierbarer in regelmäßigen Abständen voneinander liegender und gleich bemessener Pixel (Wiedergabeelemente) 12, vorgesehen in ausgerichteten Reihen und Spalten senkrecht zu einander. Die Pixel sind schematisch dargestellt, wobei es der Einfachheit halber in jeder Reihe und in jeder Spalte nur einige gibt. Die Wiedergabeplatte 10 wird aus eine Lichtquelle 14 beleuchtet, die von jeder geeigneten Art sein kann und in diesem Beispiel ein planares Rücklicht hat, das mit dem Gebiet der Pixelanordnung koextensiv ist. Licht, das auf die Platte trifft, wird von den einzelnen Pixeln durch Anlegung geeigneter Treiberspannungen zum Erzeugen des gewünschten Bildwiedergabe-Ausgangssignals moduliert.
Über die Ausgangsseite der Wiedergabeplatte 10 ist ein Linsenmittel 15 vorgesehen, das eine Gliederung länglicher, paralleler, Linsenelemente 16 schafft. Die Linsenelemente 16 umfassen optisch zylindrisch konvergierende Linsen, beispielsweise gebildet aus konvexen zylinderförmigen Linsen, die sich parallel zu den Pixelspalten erstrecken und auf bekannte Art und Weise dazu dienen, einzelne Bilder zu schaffen, die in der Pixelanordnung der Platte 10 in einer vertikal verschachtelter Weise erzeugt werden, die den beiden Augen eines Zuschauers zugeführt werden, der der Seite der Platte 15 zugewandt ist, die von der Platte 10 abgewandt ist, zum Erzeugen einer stereoskopischen Wiedergabe. Ein Autostereoskopische Wiedergabeanordnung, wobei Linsenplatten verwendet werden, und zwar im Zusammenhang mit Matrixwiedergabeplatten, sind durchaus bekannt und deren Wirkungsweise soll an dieser Stelle nicht detailliert beschrieben werden. Beispiele derartiger Geräte und ihrer Wirkungsweise sind in den obengenannten Veröffentlichen von C. Van Berkel u. a. sowie in GB-A-21296166 beschrieben worden, auf die verwiesen wird. Jedes Linsenelement 16 kann über eine betreffende Gruppe von zwei, drei oder mehr aneinander grenzender Spalten mit Pixeln liegen, und zwar zum Schaffen einer entsprechen den Anzahl Bilder. Jedes Linsenelement schafft einen räumlich diskreten Ausgangsstrahl von jeder der assoziierten Pixelspalten in untereinander verschiedenen Winkelrichtungen. Die Wiedergabeplatte wird derart betrieben, dass eine schmale vertikale Scheibe eines 2-D(Teil)Bildes von jeder Spalte mit Pixeln erzeugt wird, wobei die erzeugte Wiedergabe eine Anzahl verschachtelter 2-D(Teil)Bilder aufweist, die von dem linken bzw. dem rechten Auge eines Zuschauers gesehen werden können. Jedes Linsenelement 16 schafft auf diese Art und Weise eine Anzahl Ausgangsstrahlen, einen von jedem der assoziierten Spalten mit Pixeln, deren optische Achsen in untereinander verschiedenen Richtungen zeigen und winkelmäßig um die Längsachse des Linsenelementen gestreut. Wenn den betreffenden Spalten von Wiedergabeelementen die geeignete 2-D Bildinformation zugeführt wird, dann empfindet ein Zuschauer, dessen Augen verschiedene Strahlen empfangen, ein 3-D Bild. Mit jedem Linsenelement, das mit verschiedenen Pixelspalten assoziiert ist, können dann verschiedene stereoskopische Bilder gesehen werden, wenn der Kopf des Zuschauers sich in der Reihenrichtung bewegt.
2 zeigt in Draufsicht die Wirkungsweise des Geräts bei der Erzeugung, in diesem Beispiel, eines vier Bilder Wiedergabeausgangssignals, wobei jedes Linsenelement 16 über eine betreffende Gruppe von vier angrenzenden Pixelspalten liegt, so dass vier Streifen, die je eine vertikale Scheibe eines betreffenden 2-D Bildes darstellen, dem Zuschauer angeboten werden. Wenn den Pixeln geeignete 2-D Bildinformation angeboten wird, und wenn die Augen des Zuschauers sich in einem geeigneten Abstand befinden zum Empfangen verschiedener Ausgangsstrahlen, wird ein 3-D Bild erfahren. Wenn der Kopf des Zuschauers sich in der Reihenrichtung bewegt, können drei stereoskopische Bilder nacheinander gesehen werden. Die Nummern 1 bis 4 bezeichnen die vertikalen Scheiben der entsprechenden Bilder. Die anderen Linsenelemente schaffen ähnliche Scheiben. Auf diese Weise wird, wenn die Augen des Zuschauers sich in der dargestellten Situation befinden, ein stereoskopisches Bild, zusammengestellt aus 2 und 3 sichtbar. Wenn er sich seitwärts bewegt, wird der Zuschauer zwei andere stereoskopische Bilder sehen, zusammengesetzt aus den Bildern 1 und 2 und den Bildern 3 und 4. Selbstverständlich kann die Anzahl geschaffener Bilder von gerade zwei Bildern, die ein einziges stereoskopisches Bild ergeben, zu mehr als vier Bildern, beispielsweise sieben Bildern, die sechs stereoskopische Bilder ergeben.
Wenn beispielsweise eine Standard SVGA LCD-Wiedergabeplatte verwendet wird, die eine Anordnung von 800 (Reihe) zu 600 (Spalte) Pixeln hat (die in dem Fall einer Farbwiedergabe je drei verschiedene Farb-Subpixel haben), dann würde für ein Vier-Bilder-System, das drei Stereo-Paare liefert, in einem festen Zuschauabstand die resultierende Wiedergabe eine Auflösung von 200 in der horizontalen, Reiherichtung und 600 in der vertikalen Spaltenrichtung haben.
Das Linsenmittel 15 des Geräts ist derart steuerbar, dass die Linsenwirkung der Linsenelemente 16 im Endeffekt ein- und ausgeschaltet werden können. In der "Ein"-Situation verhält sich das Linsenmittel wie oben beschrieben. In der "Aus"-Situation verhält sich das Linsenmittel 15 als wäre es eine einfache Platte aus transparentem Material. Auf diese Weise wird, wenn sich das Linsenmittel in der "Aus"-Situation befindet und wenn die Pixel der Wiedergabeplatte derart betrieben werden, dass ein 2-D-Bild vorhanden ist, dieses 2-D-Bild von den beiden Augen des Zuschauers gesehen und durch Verwendung aller verfügbaren Spalten und Pixel in der Platte wird der Zuschauer ein 2-D-Bild sehen, dessen horizontale Auflösung (800) im Vergleich zu der Auflösung, die für jedes Stereobild erhalten wird, wesentlich zugenommen hat. Die Fähigkeit, das Linsenmittel auf diese Art und Weise umzuschalten, ermöglicht es, dass das zu verwendende Wiedergabegerät nicht nur stereoskopische Bilder liefert, sondern auch dass es 2-D-Bilder mit einer höheren Auflösung liefert, wie dies beispielsweise gewünschtenfalls für Textwiedergabe erforderlich ist.
3 ist eine schematische schaubildliche Darstellung des Linsenmittels 15, das in dieser Ausführungsform verwendet wird. Das Linsenmittel umfasst eine Linsenplatte 30 einer im Allgemeinen herkömmlichen Art und mit einer Anordnung einander gegenüberliegender paralleler Linsenelemente 16 in Form konvexer zylinderförmiger Linsen und geformt (oder bearbeitet) aus optisch transparentem polymerem Material. Auf alternative Weise können die Linsenelemente unter Anwendung eines photolithographischen Prozesses auf bekannte Art und Weise geformt werden. Eine Seite 31 dieser Platte ist flach, während die andere Seite 32 eine profilierte (konvexes Rippenprofil) Oberfläche hat, wie durch die Umrisse der Linsenelemente bestimmt. Die profilierte Oberfläche wird durch eine dünne Schicht 34 aus transparentem, elektrisch leitendem Material, wie ITO, bedeckt, wobei diese Schicht als Elektrode wirksam ist. Eine transparente Platte 36 mit einer ebenen Oberfläche, bestehend aus Glas oder Kunststoff, liegt in einem Abstand über die Linsenplatte 30 und trägt auf der Oberfläche, die der Platte zugewandt ist, eine dünne, elektrisch leitende und transparente Schicht 37, auch hier beispielsweise wieder aus ITO, die als Gegenelektrode wirksam ist. Ein elektrooptisches Material 38, dessen Brechzahl durch die selektive Zuführung eines elektrischen Potentials daran geändert werden kann, befindet sich zwischen der Platte 30 und der Platte 36. Der Raum zwischen der Platte 30 und der Platte 36 wird völlig durch dieses Material gefüllt, so dass das Material 38 an der profilierten Oberfläche der Platte 30 anliegt. In diesem Beispiel umfasst das elektrooptische Material 38 ein geeignetes Flüssigkristallmaterial, im Allgemeinen einen nematischen Flüssigkristall, der wie ein Sandwich zwischen der Platte 30 und der Platte 36 vorgesehen ist, oder genauer gesagt zwischen den bedeckenden Elektroden 34 und 37, und zwar auf eine Art und Weise, entsprechend derjenigen, die herkömmlicherweise bei der Herstellung von Flüssigkristall-Wiedergabeanordnungen angewandt wird, wobei um den Umfang des Linsenmittels Abdichtungen vorgesehen werden um das Material festzuhalten. Wie es dem Fachmann auf dem Gebiet der Flüssigkristall-Wiedergabeanordnungen einleuchten dürfte, werden auf einer der Elektroden oder auf beiden Elektroden 34 und 37 geeignete Orientierungsschichten vorgesehen.
Das Linsenmittel 15 besteht auf diese Art und Weise aus einer Linsenplatte 30 und einer angrenzenden Flüssigkristallzelle, gebildet durch die Teile 34, 38, 37, 36, deren aneinander grenzende Oberflächen gleichlaufend mit einander sind.
Die selektive Zuführung eines elektrischen Potentials zu den Elektroden 34 und 37 ist in 3 durch eine Potentialquelle 40 und den Schalter 41 auf einfache Weise dargestellt.
Es wird nun beispielsweise vorausgesetzt, dass wenn zwischen die Elektroden 34 und 37 kein Potential angelegt wird, das Flüssigkristallmaterial 38 derart orientiert wird, dass die Brechzahl des Materials in der Sehrichtung abweicht und insbesondere kleiner ist als die des Materials, das für die Platte 30 verwendet wird und dass wenn ein vorbestimmtes Potential an die Elektroden angelegt wird, der Flüssigkristall derart orientiert wird, dass seine Brechzahl in der Sehrichtung geändert wird und im Wesentlichen derjenigen der Platte 30 entspricht, dürfte es einleuchten, dass die Linsenwirkung der Linsenelemente 16 im Endeffekt ein- und abgeschaltet wird. Beim Fehlen eines zugeführten elektrischen Potentials verhält sich das Linsenmittel 15 nahezu gleich wie die Linsenplatte 30 dies tun würde, so dass wenn die Ausgangsseite der Wiedergabeplatte 10 nahe bei der flachen Außenseite 31 der Linsenplatte 30 liegt, das Linsenmittel 15 auf die Art und Weise wie eine herkömmliche Linsenplatte funktioniert zum Richten Teilbildwiedergabe auf der Platte zu verschiedenen Augen des Zuschauers, wodurch es ermöglicht wird, dass dieser ein stereoskopisches Bild sieht. Wenn an das Material 38 ein elektrisches Potential angelegt wird, so dass seine Brechzahl in der Sehrichtung im Wesentlichen dieselbe wird wie die der Platte 30, wird die Linsenwirkung der Linsenelemente 16 entfernt und das Linsenmittel 15 verhält sich wie eine für Licht durchlässige Platte, die über die Wiedergabeplatte liegt, wobei der Weg des Lichtes von der Wiedergabeplatte 10 im Wesentlichen unbeeinflusst wird. In diesem Fall wird ein 2-D-Bild, wiedergegeben an der Wiedergabeplatte von einem Zuschauer als ein 2-D-Bild mit einer Auflösung wie durch die Wiedergabeplatte bestimmt (beispielsweise 800 zu 600) gesehen und als gäbe es kein Linsenmittel 15.
Die zwei Betriebsarten sind in 4A bzw. 4B dargestellt, die in Draufsicht einen Teil der Kombination aus der Wiedergabeplatte 10 und dem Linsenmittel 15 zeigen und Beispiele von Lichtstrecken für das typische Linsenelement 16 und der assoziierten vier Spalten 12, A bis D. 4A illustriert die "Ein"-Mode, wobei Licht von jeder der vier Spalten mit Pixeln (A bis D), die mit dem Linsenelement assoziiert sind, deren Strecken durch die gezogenen Linien, die punktierten Linien, die gestrichelten Linien bzw. die strichpunktierten Linien angegeben sind, wird in senkrecht zueinander stehenden Richtungen durch die Linsenwirkung des Linsenelementes zu den Augen des Zuschauers geschickt, so dass ein Zuschauer in jedem Auge eine andere Pixelspalte sieht. Die Linsenwirkung des Linsenelementes 16 schafft ein Bild der Pixelspalten A bis D nahe der Position des Auges. 4B illustriert die "Aus"-Mode, wobei die trennende Linsenwirkung entfernt ist und der Zuschauer alle vier Pixelspalten A bis D mit jedem Auge sieht.
Die Elektroden 34 und 37 können sich völlig über die Gebiete der Platte 30 und der Platte 36 erstrecken, so dass das Linsenmittel 15 zwischen seinen zwei Betriebsarten als Ganzes schaltet. Gewünschtenfalls können die Elektroden 34 und 37 sich fluchtend über nur einen Teil des gesamten Gebietes der Linsenanordnung erstrecken, so dass nur ein Teil des Linsenmittels, entsprechend dem Gebiet der überlappenden Elektroden, umschaltbar ist, damit es ermöglicht wird, dass beispielsweise ein 2-D Textbild in einem zugeordneten Gebiet des Wiedergabegebietes gleichzeitig mit einem 3-D-Bild wiedergegeben wird. Auf alternative Weise kann jede Elektrode eine Anzahl diskreter Gebietselektroden enthalten, wobei betreffende Paare derartiger diskreter Elektroden auf der Platte 30 und der Platte 36 miteinander registerhaltig sind, wobei jedes betreffende Paar einzeln adressierbar ist um selektiv demselben ein elektrisches Potential zuzuführen zum Ändern der Brechzahl des Flüssigkristallmaterials über das durch das Elektrodenpaar definierte Gebiet unabhängig von den durch die anderen Elektrodenpaare definierten Gebieten. Auf diese Weise können diskrete Gebiete des Linsenmittels entweder allein oder in Kombination umgeschaltet werden um im Endeffekt ein oder mehrere Fenster in einer 3-D-Wiedergabe zu schaffen in der 2-D-Textbilder beispielsweise wiedergegeben werden, oder umgekehrt, ein oder mehrere Fenster in einem 2-D-Bild, in dem eine 3-D-Wiedergabe geschaffen wird.
So können beispielsweise anhand der 5, die schematisch eine Vorderansicht der Linsenmittel 15 darstellt, die Elektroden 34 und 37 aufgeteilt werden zum Definieren von vier gleichen Quadranten 50A–50D, die zusammen das Gebiet der Linsenanordnung bedecken, die je einzeln umschaltbar sind. Die einzelnen Gebiete können entweder allein oder in Kombination umgeschaltet werden. Wenn alle vier die Quadranten umgeschaltet werden, wird ein Effekt erhalten entsprechend dem, wobei Elektroden verwendet werden, welche die Platte 30 und die Platte 36 völlig bedecken.
Im Hinblick auf die Ausführungsform nach 3 dürfte es einleuchten, dass das Linsenmittel 15 umgekehrt vorgesehen werden könnte, so dass die Flüssigkristallschicht 38 anstelle der Platte 30 an die Flüssigkristallplatte grenzt, so dass die ebene Außenfläche der Platte 30 statt der Platte 36 die Ausgangsseite des Linsenmittels wird. In diesem Fall kann die Platte 36 ein transparentes Substrat der Flüssigkristallplatte enthalten.
Es dürfte ebenfalls einleuchten, dass das Profil der an einander grenzenden Flächen der Platte 30 und der Flüssigkristallschicht 38 entgegengesetzt zu dem dargestellten Profil sein kann. Die Oberfläche der Linsenplatte kann stattdessen mit einem konkaven Rippenprofil versehen sein, wie in 6 dargestellt, die schematisch einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Linsenmittels 15 zeigt. Die Platte 30 schafft auf diese Weise eine Anordnung länglicher, paralleler optisch zylinderförmig divergierender Linsenelemente, geformt als konkave zylinderförmige Linsen. In diesem Fall ist das Flüssigkristallmaterial derart, dass die Brechzahl zwischen einem Wert, der höher ist als der des Materials der Platte 30, so dass die notwendige Linsenwirkung, die für eine stereoskopische Wiedergabe erforderlich ist, erreicht wird, und einem Wert umschaltbar ist, der im Wesentlichen dem der Platte 30 entspricht, so dass die Linsenwirkung rückgängig gemacht wird, wodurch es ermöglicht wird, dass 2-D-Bilder, die an der Wiedergabeplatte wiedergegeben werden, mit voller Auflösung gesehen werden können.
Selbstverständlich kann die Anzahl Pixelspalten, die mit jedem Linsenelement assoziiert sind, variiert werden, damit mehr oder weniger stereoskopische Paare geschaffen werden.
Während in den oben beschriebenen Ausführungsformen eine Linsenplatte mit einer Anordnung von länglichen, zylinderförmigen Lisenelementen verwendet worden ist, dürfte es einleuchten, dass die Linsenplatte stattdessen eine Anordnung von sphärischen Mikrolinsenelementen aufweisen könnte, wobei Linsenplatten mit derartigen sphärischen Linsenelementen in dem Bereich der autostereoskopischen Wiedergabegeräte bereits bekannt sind.
Auch die Linsenelemente brauchen sich nicht parallel zu den Pixelspalten zu erstrecken, sondern sie könnten gegenüber den Pixelspalten stattdessen schräg sein, wie in EP-A-0 791847 beschrieben.
Zusammenfassend ist ein autostereoskopisches Wiedergabegerät beschrieben worden, das eine Wiedergabeanordnung für beispielsweise eine Matrix Flüssigkristall-Wiedergabeplatte aufweist zum Wiedergeben eines Wiedergabeausgangssignals, bestehend aus Reihen und Spalten von Pixeln und mit Linsenmitteln an der Ausgangsseite der Wiedergabeanordnung mit einer Anordnung von Linsenelementen, durch die verschiedene Gruppen von Pixeln, die ein oder mehrere stereoskopische Paare bilden, durch das betreffende Auge eines Zuschauers gesehen werden, und wobei die Linsenmittel elektrooptisches Material enthalten mit einer elektrisch änderbaren Brechzahl und die selektiv umgeschaltet werden können zum Rückgängigmachen der Wirkung der Linsenelemente, wodurch es ermöglicht wird, dass 2-D Bilder mit hoher Auflösung gesehen werden können.
Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung dürften dem Fachmann andere Abwandlungen einfallen. Solche Abwandlungen können andere Merkmale betreffen, die im Bereich der autostereoskopischen Wiedergabegeräte bereits bekannt und statt der oder zusätzlich zu den hier bereits beschriebenen Merkmalen verwendbar sind.

Claims

Autostereoskopische Wiedergabeanordnung mit einer Bildwiedergabeanordnung zum Liefern eines aus Pixeln (12) in einer Reihen- und Spaltenanordnung bestehenden Wiedergabeausgangssignals und mit linsenförmigen Mitteln (15) mit einer Anordnung von Linsenelementen (16) zum Richten der Ausgangssignale von den jeweiligen Gruppen von Pixeln (12) in zueinander verschieden Richtungen, damit es ermöglicht wird, dass ein stereoskopisches Bild erfahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass die linsenförmigen Mittel elektrooptisches Material (38) enthalten, dessen Brechzahl durch eine selektive Zuführung eines elektrischen Potentials zwischen einem ersten Wert, bei dem die Richtwirkung des Lichtaugangssignals der linsenförmigen Mittel (15) geliefert wird, und einem zweiten Wert umschaltbar ist, bei dem die Richtwirkung des Lichtausgangssignals entfernt wird.
Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die linsenförmigen Mittel eine linsenförmige Platte (30) mit einer profilierten Oberfläche (32) enthalten, definiert durch die Anordnung von linsenförmigen Elementen (16), wobei diejenige Seite des elektrooptischen Materials (38), die von dieser Oberfläche abgewandt ist, die im Allgemeinen flach ist, und wobei die Brechzahl des elektrooptischen Materials (38) zwischen einem Wert, der dem des Materials der linsenförmigen Platte (30) im Wesentlichen entspricht, und einem anderen Wert umschaltbar ist.
Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrooptische Material (38) ein Flüssigkristallmaterial enthält.
Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand von der profilierten Oberfläche der linsenförmigen Platte eine transparente Platte (36) vorgesehen ist, wobei das Flüssigkristallmaterial zwischen den beiden vorgesehen ist.
Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Platte (36) ein Substrat der Bildwiedergabeanordnung enthält.
Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die linsenförmigen Mittel (15) in eine Anzahl einzelner Gebiete (50A, ..., 50D) aufgeteilt sind, die je einzeln umschaltbar sind.
Autostereoskopische Wiedergabeanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiedergabeanordnung eine Flüssigkristallwiedergabeanordnung enthält.