WO2007101637A1 - Three-dimensional representation method and system - Google Patents

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WO2007101637A1
WO2007101637A1 PCT/EP2007/001861 EP2007001861W WO2007101637A1 WO 2007101637 A1 WO2007101637 A1 WO 2007101637A1 EP 2007001861 W EP2007001861 W EP 2007001861W WO 2007101637 A1 WO2007101637 A1 WO 2007101637A1
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WO
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light
array
projection screen
views
imaging
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/001861
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Wegwerth
Thomas BRÜGGERT
Markus Klippstein
Stephan Otte
Jürgen Schwarz
Ferenc Toma
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Newsight Gmbh
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    • H04N13/388Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
    • H04N13/395Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume with depth sampling, i.e. the volume being constructed from a stack or sequence of 2D image planes

Definitions

  • the invention relates to a method for the spatial representation of a scene for one or more observers, in which a plurality of views of the scene are imaged onto a directionally selective projection screen, wherein each of the views in the one imaging direction, which is different from the imaging directions for the other views, on the direction-selective projection screen is mapped, and by the direction-selective projection screen for light emitted from this in a viewing space light propagation directions depending on the imaging directions are given so that a viewer with the left and right eye perceives each different sets of views, so that a spatial impression arises.
  • the invention further relates to an arrangement for spatially displaying a scene for one or more observers, comprising a directionally selective projection screen onto which several views of the scene are imaged, each of the views being in an imaging direction different from the imaging directions for the other views. is imaged on the directionally selective projection screen, and wherein by the directionally selective projection screen for this emitted in a viewing space light propagation directions depending on the imaging directions are given, so that a viewer with the left and right eye perceives different sets of views, so that a spatial impression arises, also comprising an image-forming array of individually controllable ⁇ optical elements, as well as a lighting device that illuminates the array with light.
  • the set is not empty, ie it contains at least one view; but it can also contain more than one view. It is only important that the quantities are not identical. Even views with differently perceived light intensities can be included in the quantities.
  • the invention relates to the problem that.
  • the brightness of autostereoscopic screens is generally lower than their counterparts for two-dimensional representation. This is especially true when it comes to screens that can be switched between autostoscopic and two-dimensional display. In this case, the switching from one to the other mode leads to a clearly perceivable difference in brightness.
  • the autostereoscopic display is darker.
  • Such arrangements are described, for example, in WO 2004/057878 and PCT / EP20000 / O09405, both owned by the Applicant.
  • the device disclosed in US 5,132,839 is also associated with a similar disadvantage.
  • an arrangement is described which uses a normal 2D screen for illumination and images its light through a lens or lenticular onto a light modulator.
  • the 2D screen is in the focus of the lens or lenses of the lenticular.
  • the views are sequentially generated on the light modulator, which is an LCD array.
  • the lighting is varied, so that for each view, the light - which leaves the lens in the form of parallel rays - comes from another direction.
  • the light passes through the LCD array without changing its direction but is modulated by it. So not the whole 2D-Bildschlrm can be used for lighting, but only a very small part of it.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and an arrangement for spatial representation, with which a high resolution and a high brightness can be achieved, in particular when switching from the 2D in the 3D rendering should not suffer losses in brightness and resolution.
  • the arrangement should also be characterized by a compact design, the largest unit of the screen is.
  • This object is achieved in a method of the type described above in that the views are projected onto the projection screen by successively generating images of the views with an image-generating array of individually controllable optical elements and imaged onto the projection screen.
  • the views are projected onto the projection screen by successively generating images of the views with an image-generating array of individually controllable optical elements and imaged onto the projection screen.
  • the imaging array itself can generate the views without being illuminated. However, this is very expensive. Preferably, therefore, the imaging array is irradiated with light. Each image is then generated by modifying the light through the optical elements. The modified light is emitted in each case by the array and imaged in the imaging direction of the respective view onto the projection screen.
  • a first possibility is to illuminate the array successively, preferably alternately periodically, from different illumination directions, each illumination direction defining an imaging direction. According to the illumination direction, the modified light is then emitted in a corresponding emission direction. If, for example, a transparent imaging array is used, the illumination direction and emission direction are identical. Depending on the type of imaging optics used, the illumination direction can also correspond to the imaging direction.
  • Another possibility is to illuminate the array from one direction with light and to radiate the modified light sequentially, preferably alternately periodically, in different emission directions. Each emission direction in turn provides an imaging device. For example, this can be achieved with a bi-directional array whose optical elements can be switched so that they reflect the light in different directions.
  • a third possibility is to illuminate the array from one direction, the modified light also being emitted in one direction only.
  • the modified light must then be transmitted to the projection screen via imaging optics with which the imaging directions are alternated one after the other, preferably periodically be imaged. This can be achieved, for example, by dividing the light, after it has been emitted by the image-forming array, into different beam quantities, for example by means of switchable mirrors, or other switchable beam splitters on an electro- or acousto-optic basis. This split occurs synchronously with the view change. - '
  • One possibility is to generate the images of the views by the optical elements of the array to modulate the light and thus change its brightness or intensity.
  • the optical elements are driven so that they change their transparency or reflectivity.
  • the modulation can be carried out preferably temporally, for example by optical elements that can be switched back and forth only between fully transparent / reflective and not transparent / reflective switched at such a high frequency that different brightness levels are generated for the light to be emitted.
  • the color of the light in the illumination for each imaging direction.
  • a separate image of each view is generated for each base color.
  • the optical elements of the array changing the spectrum of the light.
  • they can themselves be provided with color filters in the form of thin layers. Included here is also a change in the brightness between dark (no color of the spectrum) and light (all colors of the spectrum).
  • a light modulation can take place in that the optical elements modify the polarization of the light, as is the case, for example, when using LC displays.
  • identical views are used.
  • a viewer creates a two-dimensional impression. This can optionally be done, i. It can be switched between two-dimensional and three-dimensional representation. There is no loss of brightness, and the resolution of all views remains the same. The process is also sufficiently snowy! to switch without noticeable delay.
  • the views of picture elements are expediently combined with picture information, wherein the optical elements of the array are assigned to picture elements of the respective view to be imaged and to modify the light as a function of the picture information of the picture element.
  • the views are composed of pixels, each optical element corresponds to a pixel in a view.
  • the object is further achieved for an arrangement of the type described above in that a Ansteusei ⁇ cardi is provided which controls the array and the rest of the arrangement so that successively images of the views are generated with the image-forming array by the light through the optical elements accordingly the respective current view - ie according to the view in the temporal sequence to be displayed at the respective time - is modified, and the modified light is imaged in the imaging direction of the respective view on the projection screen.
  • the Ansteusei ⁇ cardi therefore ensures on the one hand that according to a predetermined view, an image is generated on or with the image-forming array; on the other hand, it ensures that the image is also displayed on the projection screen according to the imaging direction associated with the particular view.
  • the image of the modified light can be realized in various ways.
  • the illumination device has means for illuminating the array from different illumination directions. Each illumination direction is an imaging device.
  • the control device controls the illumination device so that the array is periodically illuminated and is generated periodically are synchronized by the driving device
  • a stroboscopically switchable lamp is provided for each illumination direction in the illumination device for alternately periodic illumination. These lamps then emit light along the illumination direction onto the image-generating array. The light is modified by the array and either according to the respective illumination direction By means of a corresponding imaging optics is then to ensure that the emitted light from the array is imaged according to the respective, predetermined by theans ⁇ chtung Ab Strukturs ⁇ chtung on the projection screen.
  • the lamps can also be provided with diaphragms that are in synchronized short distances controlled by the An horrungsein ⁇ chtung open and close Furthermore, instead of lamps and fast switching, high-performance LED arrays can be used
  • a single light source can also be provided, the light of which is then divided into a separate illumination beam path for each illumination direction, the division being able to take place, for example, by means of switchable diaphragms, acousto-optic transmission filters, partially or semi-transmissive mirrors, etc.
  • a rotatably mounted polygon mirror is provided in the illumination device, which deflects light from a light source to a fixed Polygonhohlador, the mirror surfaces of the polygon mirror light along the illumination directions to the array of optical elements reflect the polygonal surfaces are Preferably, but may also be curved
  • the polygon mirror may be formed, for example in the form of a wheel, which is not round, but has a plurality of surfaces by the rotation of the polygon mirror light from a light source, which meets the polygon mirror on the
  • the polygonal hollow mirror, the mirror surfaces can also be flat, is shaped so that each of its surfaces, the light along one of the Be leuchtungs ⁇ chtonne that dictate the Abbildu ⁇ gs ⁇ chtitch on d
  • the image-generating array thus directs the light only from one direction, ie from a mirror surface the polygon hollow mirror comes, either the lamp is stroboscopically switched, or there are switchable diaphragms are used, which can be arranged either
  • the imaging directions are not predetermined by different illumination directions, but instead the array has means for emitting the modified light in different emission directions.
  • Each emission direction predetermines an imaging direction.
  • the drive device controls the array so that the array alternately radiates the modified light periodically in the different emission directions.
  • the image-forming array itself is thus designed in this case so that it can radiate the light in different directions. This can be done for example with the help of mirrors that can be switched to multiple positions.
  • a controllable imaging optics is provided, with which the imaging directions are periodically alternated.
  • the division into the different imaging direction is thus effected here only after leaving the image-producing array. This can be done with similar means as the above-described change of Beleuchtu ⁇ gsraum. Compared to an array that emits light in different directions, this design is simpler in its construction.
  • the period should be at most 1 / 16s, to make sure that the display does not flicker for the viewer.
  • an imaging array for example, an array of micromirrors, a so-called Digital Micromirrar Device (DMD), as offered by the company Texas Instruments, Inc. is suitable. It is an array of fast switching mirrors, each of which can be switched to a on and an off state. In the on state it reflects the light, in the off state the light is not reflected. This switching between on and off state takes place so fast that up to 1 024 brightness gradations can be generated for incident light. In this way can be with a DMD alone already create a Crau processnsent a view. It is therefore expedient to provide means for varying the color of the illumination light in the illumination device. These may be, for example, color wheels or colored lamps, which are synchronized by the control device accordingly.
  • DMD Digital Micromirrar Device
  • the DMD is fast enough for each of the three basic color red, green and blue to produce a corresponding grayscale image in a correspondingly short time.
  • the micromirrors of the DMD can also be designed so that they are different angles in the on state depending on the view to be displayed - for example, the angles 1 1 ° , 1 1, 5 DEG, ..., 14.5 DEG -, so that the modified light is emitted in different emission directions.
  • a ferroelectric LC display (FLCD) is provided in another embodiment of the invention as an image-forming array. According to the given imaging direction, the associated view is displayed in full resolution on the FLCD.
  • Other fast switchable LC dispayers can also be used.
  • Similar to the DMD there are also on and off states. In the on state, the optical element of the FLCD is tra ⁇ smissiv in the off state, it allows no light through. In this way, a grayscale image can also be generated.
  • one or more wheels with color filters or colorful lamps can be provided as means for varying the color of the illumination light.
  • DMDs or FLCDs are also conceivable in which the optical elements, i.
  • an optical element may comprise three likewise switchable sub-elements for an RGB display, which reflect or transmit light only in the colors red, green or blue.
  • a fast-switching LCOS chip liquid-crystal-on-silicon chip
  • a number of projection optics with projecting lenses are preferably provided corresponding to the number of imaging directions.
  • a holographic-optical projection screen is preferably provided.
  • the images of the views are usually displayed in the same size on the projection screen, which is located in the image plane. The views are superimposed. Due to the directions and phases of the incident light, the projection screen specifies the propagation directions of the light.
  • the holographic Seio ⁇ stalk is formed as a one-piece holographic-optical element (HOE) on the basis of diffraction gratings.
  • Such integral holographic optical elements can be Such emustrous holographic optical elements can nowadays be covered over a large area and very thinly with a high-density grid network, which can also vary.
  • Such HOE acts quasi-continuously and can represent views in a wide variety of resolutions, for example the resolutions 800 ⁇ 600, 1024 x 768 and 1 920 x 1 200
  • resolutions 800 ⁇ 600, 1024 x 768 and 1 920 x 1 200 Naturally, HOE is also conceivable for currently customary designs for holographic projection screens, for example based on cylindrical lenses.
  • reflective HOEs can be used
  • optical correction devices for correcting a color-length error of the holo-graphic projection screen. These can be integrated, for example, in the imaging optics
  • the projection screen is also actively designed so that it specifies different Lichtausbreitungs ⁇ chtitch for the temporally succession imaged on him views
  • the image-generating array can also emit the modified light directly onto a polygon mirror, which then images the light onto the projection screen from different directions via a corresponding imaging optics
  • Figure 1 shows a first embodiment of the invention with a DMD chip, which is illuminated from under different directions, ig 2 a second embodiment of the invention, in which is used to divide light on ver different lighting directions a polygon piegel, ig 3 a third execution of Invention, which differs from the first embodiment in that a FLCD is used instead of the DMD chip, ig 4 a modification of the third embodiment, ig another modification of the third embodiment, ig 6 a third modification of the third embodiment, and 7 shows a possibility of the wavelength-selective splitting of the beam path for the correction of the color slant error of a holographic projection screen
  • a DMD digital micromirror device
  • stroboscopic switchable lamps 2 To illuminate the DMD 1 arranged on a circular arc stroboscopic switchable lamps 2 are provided. In order to create a stereoscopic view, at least two lamps 2 must be provided, there may be more. A limitation of the number of lamps or representable views is given only by the demand for spatially compact design. Therefore, eight views are preferably represented by eight lamps.
  • the stroboscopically switchable lamps 2 are switched by a control device (not shown) in such a way that only one of them illuminates the DMD 1 at a time. Preferably, they are switched periodically one after the other. Instead of stroboscopically switchable lamps 2, it is also possible to provide rapidly switchable diaphragms, the lamps then emitting light permanently
  • Each lamp 2 indicates a central illumination direction corresponding to the optical axis, from which the DMD 1 is illuminated.
  • the light is emitted by the DMD 1 and imaged via an imaging optics, which is exemplified here by mirror 3, onto a directionally selective projection screen 4, which in the present example is designed to be transmissive as a one-piece holographic-optical element (HOE) on the basis of diffraction gratings.
  • HOE holographic-optical element
  • An equivalent reflective design is also possible.
  • the figure is shown by way of example for the two outer lamps 2.
  • the light of the left of the two lamps 2 is imaged on the projection screen 4 according to the solid lines.
  • the light of the right of the two lamps 2 is imaged onto the projection screen 4 in accordance with the dot-dash lines.
  • the light is in each case reflected by the DMD 1 and the mirrors 3, so that each illumination direction directly defines an imaging direction.
  • the views are displayed on the DMD 1 over the entire surface. Each view is therefore the whole DMD 1 available, accordingly, it is displayed over a large area in full resolution on the projection screen 4.
  • the view is resolved to pixels, and the resolution can be chosen to match the number of optical elements of the imaging array.
  • a pixel of the view therefore corresponds to the DMD 1, an optical element which is designed as a tilting mirror. Since only the brightness of the irradiated light is varied with the DMD 1 and so only a Crau processnsent can be generated, it is useful - not shown here - color wheels with color filters to produce, for example, images of different views for the three primary colors red, green and blue each The three images of a view are then modulated in brightness.
  • the lamps 2 and the color wheels can be controlled such that the three images of one view are first generated by rotating the color wheel before the next view is generated, or such that each color, one after another, produces the images of all the views.
  • it is enough to have ⁇ . r n single Farbrdd, weic ⁇ es be arranged between the lamps 2 and the DMD J can Since the DMD 1 is very small, it is magnified visually to the viewer 5, so that a sensible viewer Big results
  • the projection screen 4 is located in the image plane of the image of the enlarged image.
  • the images of the views reproduced on the projection screen 4 are made visible to a viewer 5, which is located in front of the projection screen 4.
  • a holographic image is used Projection screen based on diffraction gratings, the viewer sees 5 a virtual image
  • Each view can be, for example, in a strip that has a width that corresponds approximately to the interpupillary distance In this way, each eye of the viewer is 5 different views and it creates a spatial impression
  • the same appearance may be used for each imaging direction.
  • a viewer sees a two-dimensionally resolved image having the same brightness and resolution as the spatial image except for the impression of spatial depth
  • a viewer perceives no difference
  • the switching between see two-dimensional and three-dimensionally perceptible operation can ma nuell or electronically by the Ansteuungsan ⁇ chtung done, depending on the available Blildlnformationen
  • FIG. 2 another embodiment of the invention is shown, which also has a DMD 1 as an imaging array, but grouted over another illumination device
  • the light comes to illuminate the DMD 1 from a single light source 6 via a lighting optics 7, a rotating polygon mirror 8 is illuminated
  • the polygon mirror 8 is rotatably mounted on a rotation axis 9 and rotates in operation in the example along the direction of rotation shown by the arrow
  • the light which strikes the polygon mirror 8 is reflected by this on a Polygonhohlspiegel 10
  • the Mirror surfaces of polygon mirror 8 and polygon hollow mirror 10 are each configured in a planar manner, but, if this should be technically necessary, can also be configured differently.
  • the illumination optics 7 expedient switchable diaphragms are also nen instead of a single light source. 6
  • a color wheel with a plurality of color filters can be provided in the lighting unit 7, which are correspondingly rotated in the beam path.
  • the DMD 1, the polygon mirror 8, as well as the switchable Apertures in the illumination optical system 7 are thereby synchronized by an activation electrode, not shown, in such a way that, when generating the images belonging to a view, the DMD 1 is always illuminated from only one illumination direction.
  • the DMD 1 modifies the light as above described and ray From a mirror 3, the light corresponding to the imaging direction given by the illumination direction is reflected by one of several lenses 1 1. For each imaging device there is an associated lens, which is the one on the DMD!
  • the number of lenses corresponds to the number of views shown corresponding lenses can also be used in the first Ausbowu ⁇ gsbeispiel to Fig 1 Also in the example shown here can be left without brightness or Auflosungshnee switch between a mode of operation for two-dimensional or three-dimensional perceptual ren representation
  • FIG. 3 A third exemplary embodiment is shown in FIG. 3.
  • This example is structurally similar to the example shown in FIG. 1, but instead of the reflective DMD 1, a transmissive, snowing! Switchable LC D ⁇ s ⁇ lay, in the example, a FLCD (ferro- lectrical liquid crystal dispiay) 12 used on the FLCD 12 stroboscopically light is radiated from the lamps 2 from different directions According to the clock of the lamps 2 is now on the FLCD 12 an image of the associated View displayed in full view Each individual optical element of the FLCD 12 is switched between the states transmissive and non-transmissive with a given frequency, so that the corresponding image is generated.
  • a FLCD ferrro- lectrical liquid crystal dispiay
  • FIG. 1 A further embodiment of the invention is shown in FIG.
  • an LC display 13 is arranged as an image-forming array directly behind the directionally selective projection screen 4.
  • the individual views are displayed in high-frequency time-resolved on the LC display l 3.
  • light sources 14 are switched on and off, so that the light only comes from one of the light sources 14 for each view.
  • the light sources may be stroboscopically switchable and controllable lamps, or also light sources provided with switchable diaphragms. Other means for optically splitting a light source on different illumination beam paths are conceivable. Since the LC display 13 is arranged directly behind the directionally selective projection screen 4, the example illustrated in FIG. 4 is particularly suitable for smaller imaging systems, while the embodiments described above are also suitable for large-format projections.
  • a lens array 15 with a punctiform light source 16, which is moved rapidly horizontally behind the lens array can also be used.
  • the lens array 1 5 may consist of both normal lenses and cylindrical lenses, or may be formed as an additional holographic optical element.
  • the light source can also be designed as a stroboscopic lamp, it can also be provided with a shutter to prevent light during the movement of the lamp by two lenses is simultaneously displayed on the LCD display 13, if only one view to see there should be. From the LC display 1 3, the light is changed in color and brightness and transmitted according to the direction of illumination. Corresponding to the emission direction from the LC display 1 3, the light impinges on the projection screen 4, where the exit directions are predetermined as a function of the directions of incidence.
  • FIG. 4 A third modification of the arrangement shown in FIG. 4 is shown in FIG.
  • a backlight 1 7 customary for LCD displays is used here for illumination.
  • the loss of light which is emitted by the backlight 1 7 can be minimized by means of a brightness-enhancing film (BEF) 18.
  • BEF brightness-enhancing film
  • a brightness-enhancing film 1 8 for example, a prismatic film is suitable. By using the film 18, the light is directed forward and strikes substantially only one direction on a light modulator 19.
  • Such a light modulator 19 may comprise, for example, elements on a membrane basis, wherein the membrane is deflected more or less depending on the applied voltage and thus the light beam is deflected stronger or weaker than both reflexive and also transmissive membranes are ri p nkba r
  • the durc 1 ! the light modulator 1 9 passing light then enters from a certain direction, which is associated with the respective view, on a ⁇ chtungsselektiv projection screen 4 This forms the light through the LC display 1 3 through into the corresponding eye of a viewer 5 on the LC display.
  • a holographic-optical element HOE
  • the representation of autostereoscopic impressions due to the wavelength dependence of the diffraction at the brongene of the HOE results in wavelength-dependent viewing spaces and thus in the misrepresentation of views and colors
  • a separate correction mechanism was required, which is however too expensive.
  • the white light emitted by an illuminated imager 20 is subtracted is irradiated, first by means of two color divider 21, which may be configured as splitter mirrors and / or splitter prisms decomposed into the primary colors red, crun and blue If white light comes from the imager 20, the light may instead of dividing into individual colors in wavelength ranges If the images for red, blue and blue are generated one after the other, then the color splitters can be made narrow-banded.
  • each color image can be mapped from a different position or distance on the projection screen

Abstract

The invention relates to a method and a system for three-dimensionally representing a scene for one or more viewers. According to said method, a plurality of views of the scene is displayed on a direction-selective projection screen (4), every view being displayed on the direction-selective projection screen in a direction of display different from the directions of display of the other views. Depending on the directions of display, the direction-selective projection screen defines directions of propagation for the light emitted by the screen into a viewing space. This is done in such a manner that a viewer (5) is presented with different numbers of views for the left and the right eye, thereby producing a three-dimensional effect. The views are displayed on the projection screen (4) by producing one by one images of the views with the help of an image-producing array of individually controlled optical elements - for example a DMD (1) - and displaying them on the projection screen (4).

Description

Verfahren und Anordnung zur räumlichen Darstellung Method and arrangement for spatial representation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter, bei dem mehrere Ansichten der Szene auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in eine Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektionsschirm für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbil- dungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht.The invention relates to a method for the spatial representation of a scene for one or more observers, in which a plurality of views of the scene are imaged onto a directionally selective projection screen, wherein each of the views in the one imaging direction, which is different from the imaging directions for the other views, on the direction-selective projection screen is mapped, and by the direction-selective projection screen for light emitted from this in a viewing space light propagation directions depending on the imaging directions are given so that a viewer with the left and right eye perceives each different sets of views, so that a spatial impression arises.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter, umfassend einen richtungsselektiven Projektionsschirm, auf den mehrere Ansichten der Szene abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektionsschirm für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht, außerdem umfassend ein bilderzeugendes Array aus einzeln ansteuerbareπ optischen Elementen, sowie eine Beleuchtungseinrichtung, die das Array mit Licht beleuchtet. Die Menge ist dabei nicht leer, d.h. sie enthält mindestens eine Ansicht; sie kann aber auch mehr als eine Ansicht enthalten. Wichtig ist nur, daß die Mengen jeweils nicht identisch sind. Auch Ansichten mit unterschiedlich wahrgenommenen Lichtintensitäten können in den Mengen enthalten sein. The invention further relates to an arrangement for spatially displaying a scene for one or more observers, comprising a directionally selective projection screen onto which several views of the scene are imaged, each of the views being in an imaging direction different from the imaging directions for the other views. is imaged on the directionally selective projection screen, and wherein by the directionally selective projection screen for this emitted in a viewing space light propagation directions depending on the imaging directions are given, so that a viewer with the left and right eye perceives different sets of views, so that a spatial impression arises, also comprising an image-forming array of individually controllableπ optical elements, as well as a lighting device that illuminates the array with light. The set is not empty, ie it contains at least one view; but it can also contain more than one view. It is only important that the quantities are not identical. Even views with differently perceived light intensities can be included in the quantities.
Die Erfindung betrifft das Problem, daß. im Stand der Technik die Helligkeit von auto- stereoskopischen Bildschirmen in der Regel geringer ist als bei ihren Pendants zur zweidimensionalen Darstellung. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn es sich um zwischen autostεrεoskopischer und zweidimensionaler Darstellung umschaltbare Bildschirme handelt. In diesem Fall führt das Umschalten von der einen in die andere Betriebsart zu einem deutlich wahrnehmbaren Helligkeitsunterschied. In der Regel ist dabei die autostereoskopische Darstellung dunkler. Solche Anordnungen sind beispielsweise in der WO 2004/057878 und der PCT/EP2OO5/O09405, beide aus dem Hause der Anmelderin, beschrieben.The invention relates to the problem that. In the prior art, the brightness of autostereoscopic screens is generally lower than their counterparts for two-dimensional representation. This is especially true when it comes to screens that can be switched between autostoscopic and two-dimensional display. In this case, the switching from one to the other mode leads to a clearly perceivable difference in brightness. As a rule, the autostereoscopic display is darker. Such arrangements are described, for example, in WO 2004/057878 and PCT / EP20000 / O09405, both owned by the Applicant.
Mit einem ähnlichen Nachteil ist auch die in der US 5,1 32,839 offenbarte Einrichtung behaftet. Hier wird eine Anordnung beschrieben, die für die Beleuchtung einen normalen 2D-Bildschirm verwendet und dessen Licht über eine Linse oder ein Lentikular auf einen Lichtmodulator abbildet. Der 2D-Bildschirm befindet sich dabei im Fokus der Linse bzw. der Linsen des Lentikulars. Die Ansichten werden nacheinander auf dem Lichtmodulator, bei dem es sich um ein LCD-Array handelt, erzeugt. Damit einhergehend wird die Beleuchtung variiert, so daß für jede Ansicht das Licht - welches die Linse in Form paralleler Strahlen verläßt - aus einer anderen Richtung kommt. Das Licht tritt durch das LCD-Array hindurch, ohne seine Richtung zu ändern, wird jedoch von diesem moduliert. Zur Beleuchtung kann also nicht der ganze 2D-Bildschlrm benutzt werden, sondern nur ein sehr kleiner Teil davon. Im Betrieb, wenn die Beleuchtung und die Ansichten sehr schnell variiert werden um ein Flackern auf dem Bildschirm zu vermeiden, macht sich dies einerseits durch eine verminderte Helligkeit bemerkbar, andererseits dadurch, daß jede Ansicht nur einen kleinen Teil des Bildschirms nutzt. Ein Betrachter sieht daher kein vollaufgelόstes räumliches Bild. Auch hier wäre eine zweidimensionale Darstellweise möglich, indem eine einzige Ansicht auf den Bildschirm gezeigt wird und alle Elemente des 2D-Bιldschirms Licht abstrahlen würden. Helligkeit und Auflösung wären in diesem Fall hoher.The device disclosed in US 5,132,839 is also associated with a similar disadvantage. Here, an arrangement is described which uses a normal 2D screen for illumination and images its light through a lens or lenticular onto a light modulator. The 2D screen is in the focus of the lens or lenses of the lenticular. The views are sequentially generated on the light modulator, which is an LCD array. Along with this, the lighting is varied, so that for each view, the light - which leaves the lens in the form of parallel rays - comes from another direction. The light passes through the LCD array without changing its direction but is modulated by it. So not the whole 2D-Bildschlrm can be used for lighting, but only a very small part of it. In operation, when the lighting and the views are varied very rapidly to avoid flickering on the screen, this is noticeable on the one hand by a diminished brightness, on the other hand by the fact that each view uses only a small part of the screen. An observer therefore does not see a fully resolved spatial image. Again, a two-dimensional Darstellweise would be possible by a single view is shown on the screen and all elements of the 2D Bιldschirms would emit light. Brightness and resolution would be higher in this case.
Anstatt die Bilder mit einem Lichtmodulator zu erzeugen, kann man auch Projektoren verwenden, die das Bild einer Ansicht - gegebenenfalls über eine Abbildungsoptik - auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm werfen. Der richtungsselektive Projektionsschirm gibt dann die Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Einfallswinkeln des Lichts vor. Verwendet man mehrere in einem Kreisbogen um den Projektionsschirm aufgestellte Projektoren, von denen jeder das Bild einer anderen Ansicht erzeugt, so wird jedes Bild in voller Auflösung auf den Projektionsschirm abgebildet. Die Auflösung für den Betrachter erhöht sich dadurch beträchtlich. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der WO 2004/008779 der Anmelderin beschrieben. Aufgrund der dort beschriebenen Ausführung des richtungsselektiven Projektionsschirms ist jedoch eine Umschaltung zwischen einer 3D-Darstellung und einer 2D-Darstellung umständlich bis unmöglich Zudem ist der Aufbau mit einer hohen Anzahl exakt ausgerichteter Projektoren sehr aufwendig und erfordert viel PlatzInstead of producing the images with a light modulator, it is also possible to use projectors which cast the image of a view-possibly via an imaging optics-onto a direction-selective projection screen. The directionally selective projection screen then specifies the directions of propagation as a function of the angles of incidence of the light. If you use several projectors set up in a circular arc around the projection screen, each of which produces the image of another view, each image is displayed in full resolution on the projection screen. The resolution for the viewer increases considerably. Such an arrangement is described for example in WO 2004/008779 of the applicant. Due to the embodiment of the directionally selective projection screen described therein, however, switching between a 3D representation and a 2D representation is inconvenient to impossible. In addition, the design with a high number of precisely aligned projectors is very complicated and requires a lot of space
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur räumlichen Darstellung zu eπtwik- keln, mit denen sich eine hohe Auflösung und eine hohe Helligkeit erzielen lassen, wobei insbesondere bei einem Umschalten von der 2D- in die 3D-Darstellung keine Verluste an Helligkeit und Auflösung auftreten sollen. Die Anordnung soll sich darüber hinaus durch eine kompakte Bauweise, deren größte Einheit der Bildschirm ist, auszeichnen.Based on this prior art, the object of the invention is therefore to provide a method and an arrangement for spatial representation, with which a high resolution and a high brightness can be achieved, in particular when switching from the 2D in the 3D rendering should not suffer losses in brightness and resolution. The arrangement should also be characterized by a compact design, the largest unit of the screen is.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelost, daß die Ansichten auf den Projektionsschirm abgebildet werden, indem nacheinander Bilder der Ansichten mit einem bilderzeugenden Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen erzeugt und auf den Projektionsschirm abgebildet werden. Gegenüber dem in der WO 2004/008779 beschriebenen Stand der Technik, bei dem alle Bilder gleichzeitig auf den Projektionsschirm abgebildet werden, kommt man erfindungsgemäß mit einem Projektionsgerät bzw. einem bilderzeugenden Array aus.This object is achieved in a method of the type described above in that the views are projected onto the projection screen by successively generating images of the views with an image-generating array of individually controllable optical elements and imaged onto the projection screen. Compared with the prior art described in WO 2004/008779, in which all images are simultaneously imaged on the projection screen, according to the invention one arrives at a projection apparatus or an image-generating array.
Das bilderzeugende Array kann dabei selbst die Ansichten erzeugen, ohne beleuchtet zu werden. Dies ist jedoch sehr aufwendig. Bevorzugt wird daher das bilderzeugende Array mit Licht bestrahlt. Ein jedes Bild wird dann erzeugt, indem das Licht durch die optischen Elemente modifiziert wird. Das modifizierte Licht wird jeweils vom Array abgestrahlt und in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet.The imaging array itself can generate the views without being illuminated. However, this is very expensive. Preferably, therefore, the imaging array is irradiated with light. Each image is then generated by modifying the light through the optical elements. The modified light is emitted in each case by the array and imaged in the imaging direction of the respective view onto the projection screen.
Um die Ansichten aus den verschiedenen Abbildungsrichtungen auf den Projektioπs- schirm abzubilden, hat man nun mehrere Möglichkeiten. Eine erste Möglichkeit besteht darin, das Array nacheinander, bevorzugt alternierend periodisch, aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen zu beleuchten, wobei jede Beleuchtungsrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt. Entsprechend der Beleuchtungsrichtung wird das modifizierte Licht dann in einer entsprechenden Abstrahlrichtung abgestrahlt. Verwendet man beispielsweise ein transparentes bilderzeugendes Array, so sind ßeleuchtungsrichtung und Abstrahlrichtung identisch. Die Beleuchtuπgsπchtung kann je nach Art der verwendeten Abbildungsoptik auch der Abbildungsrichtung entsprechen Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Array aus einer Richtung mit Licht zu beleuchten und das modifizierte Licht nacheinander, bevorzugt alternierend periodisch, in verschiedene Abstrahlrichtungen abzustrahlen. Jede Abstrahlrichtung gibt dabei wiederum eine Abbildunqsrichtung vor. nies laßt sich beispielsweise mit einem biider- zeugenden Array erreichen, dessen optische Elemente so geschaltet werden können, daß sie das Licht in verschiedene Richtungen reflektieren.In order to map the views from the different imaging directions on the Projektioπs- screen, there are now several options. A first possibility is to illuminate the array successively, preferably alternately periodically, from different illumination directions, each illumination direction defining an imaging direction. According to the illumination direction, the modified light is then emitted in a corresponding emission direction. If, for example, a transparent imaging array is used, the illumination direction and emission direction are identical. Depending on the type of imaging optics used, the illumination direction can also correspond to the imaging direction Another possibility is to illuminate the array from one direction with light and to radiate the modified light sequentially, preferably alternately periodically, in different emission directions. Each emission direction in turn provides an imaging device. For example, this can be achieved with a bi-directional array whose optical elements can be switched so that they reflect the light in different directions.
Eine dritte Möglichkeit schließlich besteht darin, das Array aus einer Richtung zu beleuchten, wobei das modifizierte Licht auch nur in eine Richtung abgestrahlt wird Das modifizierte Licht muß dann über eine Abbildungsoptik, mit der die Abbildungsrichtungen nacheinander, bevorzugt periodisch, alterniert werden, auf den Projektionsschirm abgebildet werden. Dies läßt sich beispielsweise erreichen, indem das Licht, nachdem es von dem bilderzeugenden Array abgestrahlt wurde, in verschiedene Strah- lengäπge aufgeteilt wird, beispielsweise mittels schaltbarer Spiegel, oder anderer schaltbarer Strahlteiler auf elektro- oder akustooptischer Basis. Diese Aufteilung erfolgt synchron mit dem Ansichtenwechsel. -'Finally, a third possibility is to illuminate the array from one direction, the modified light also being emitted in one direction only. The modified light must then be transmitted to the projection screen via imaging optics with which the imaging directions are alternated one after the other, preferably periodically be imaged. This can be achieved, for example, by dividing the light, after it has been emitted by the image-forming array, into different beam quantities, for example by means of switchable mirrors, or other switchable beam splitters on an electro- or acousto-optic basis. This split occurs synchronously with the view change. - '
In allen Fällen ist darauf zu achten, daß die Frequenz der Darstellung nicht zu einer flackernden Wahrnehmung führt. Ein vollständiger Durchlauf aller Ansichten mit allen zu erzeugenden Bildern sollte daher bevorzugt in einer Periode von höchstens 1/16s erfolgen.In all cases care must be taken that the frequency of the presentation does not lead to a flickering perception. A complete run of all views with all the images to be generated should therefore preferably take place in a period of at most 1/16 s.
Auch für die Modifikation des Lichts gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, die Bilder der Ansichten zu erzeugen, indem die optischen Elemente des Arrays das Licht modulieren und so seine Helligkeit bzw. Intensität verändern. Die optischen Elemente werden so angesteuert, daß sie ihre Transparenz oder Reflektivität ändern. Die Modulation kann erfolgt bevorzugt zeitlich, indem beispielsweise optische Elemente, die nur zwischen voll transparent/reflektierend und überhaupt nicht transparent/reflektierend hin und her geschaltet werden können, in einer so hohen Frequenz geschaltet werden, daß verschiedene Helligkeitsstufen für das abzustrahlende Licht erzeugt werden.Also for the modification of the light there are different possibilities. One possibility is to generate the images of the views by the optical elements of the array to modulate the light and thus change its brightness or intensity. The optical elements are driven so that they change their transparency or reflectivity. The modulation can be carried out preferably temporally, for example by optical elements that can be switched back and forth only between fully transparent / reflective and not transparent / reflective switched at such a high frequency that different brightness levels are generated for the light to be emitted.
Insbesondere in einem solchen Fall wird man bevorzugt bei der Beleuchtung für jede Abbildungsrichtung zusätzlich die Farbe des Lichts variieren. Entsprechend wird beispielsweise für jede Grundfarbe ein eigenes Bild jeder Ansicht erzeugt. Alternativ ist es auch möglich, die Bilder der Ansichten zu erzeugen, indem die optischen Elemente des Arrays das Spektrum des Lichts verändern. Sie können beispielsweise selbst mit Farbfiltern in Form von dünnen Schichten versehen sein. Dabei eingeschlossen ist auch eine Veränderung der Helligkeit zwischen Dunkel (keine Farbe des Spektrums) und Hell (alle Farben des Spektrums).In particular, in such a case, it is preferable to additionally vary the color of the light in the illumination for each imaging direction. Accordingly, for example, a separate image of each view is generated for each base color. Alternatively, it is also possible to generate the images of the views by the optical elements of the array changing the spectrum of the light. For example, they can themselves be provided with color filters in the form of thin layers. Included here is also a change in the brightness between dark (no color of the spectrum) and light (all colors of the spectrum).
Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens eine Lichtmodulation erfolgen, indem die optischen Elemente die Polarisation des Lichts modifizieren, wie es beispielsweise bei der Verwendung von LC-Displays der Fall ist.Finally, in a further embodiment of the method, a light modulation can take place in that the optical elements modify the polarization of the light, as is the case, for example, when using LC displays.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden identische Ansichten verwendet. Auf diese Weise entsteht bei einem Betrachter ein zweidimensionaler Eindruck. Dies kann wahlweise geschehen, d.h. es kann zwischen zweidimensionaler und dreidimensionaler Darstellung umgeschaltet werden. Dabei tritt kein Helligkeitsverlust auf, auch die Auflösung aller Ansichten bleibt dieselbe. Das Verfahren ist auch hinreichend schnei! um ohne wahrnehmbare Verzögerung umschalten zu können.In a particularly preferred embodiment of the invention, identical views are used. In this way, a viewer creates a two-dimensional impression. This can optionally be done, i. It can be switched between two-dimensional and three-dimensional representation. There is no loss of brightness, and the resolution of all views remains the same. The process is also sufficiently snowy! to switch without noticeable delay.
Zweckmäßig werden die Ansichten aus Bildelementen mit Bildinformationen zusammengesetzt, wobei die optischen Elemente des Arrays Bildelementen der jeweils abzubildenden Ansicht zugeordnet werden und das Licht in Abhängigkeit von der Bildinformation des Bildelements modifizieren. Werden die Ansichten also aus Pixeln zusammengesetzt, so korrespondiert jedes optische Element zu einem Pixel in einer Ansicht.The views of picture elements are expediently combined with picture information, wherein the optical elements of the array are assigned to picture elements of the respective view to be imaged and to modify the light as a function of the picture information of the picture element. Thus, if the views are composed of pixels, each optical element corresponds to a pixel in a view.
Die Aufgabe wird ferner für eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß eine Ansteuerungseiπrichtung vorgesehen ist, die das Array und die übrige Anordnung so ansteuert, daß nacheinander Bilder der Ansichten mit dem bilderzeugenden Array erzeugt werden, indem das Licht durch die optischen Elemente entsprechend der jeweils aktuellen Ansicht - d.h. entsprechend der Ansicht in der zeitlichen Sequenz, die zu dem jeweiligen Zeitpunkt dargestellt werden soll - modifiziert wird, und das modifizierte Licht in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Die Ansteuerungseiπrichtung sorgt also einerseits dafür, daß entsprechend einer vorgegebenen Ansicht ein Bild auf bzw. mit dem bilderzeugenden Array erzeugt wird; sie sorgt andererseits dafür, daß das Bild auch entsprechend der Abbildungsrichtung, die der jeweiligen Ansicht zugeordnet ist, auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Die Abbildung des modifizierten Lichts kann dabei auf verschiedene Arten realisiert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Beleuchtung des Arrays aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen auf Jede Beleuchtungsrichtung gibt dabei eine Abbildungsπchtung vor Die Ansteuerungs einrichtung steuert dabei die Beleuchtungsemrichtung so an, daß das Array alternie rend periodisch beleuchtet wird Be'e'jchtuπg und Biiderzeugung werden durch die Ansteuerungseinπchtung synchronisiertThe object is further achieved for an arrangement of the type described above in that a Ansteuseiπrichtung is provided which controls the array and the rest of the arrangement so that successively images of the views are generated with the image-forming array by the light through the optical elements accordingly the respective current view - ie according to the view in the temporal sequence to be displayed at the respective time - is modified, and the modified light is imaged in the imaging direction of the respective view on the projection screen. The Ansteuseiπrichtung therefore ensures on the one hand that according to a predetermined view, an image is generated on or with the image-forming array; on the other hand, it ensures that the image is also displayed on the projection screen according to the imaging direction associated with the particular view. The image of the modified light can be realized in various ways. In one preferred embodiment of the invention, the illumination device has means for illuminating the array from different illumination directions. Each illumination direction is an imaging device. The control device controls the illumination device so that the array is periodically illuminated and is generated periodically are synchronized by the driving device
In einer ersten Variante dieser Ausgestaltung ist bei der Beleuchtungseinrichtung zur alternierend periodischen Beleuchtung für jede Beleuchtungsrichtung eine strobosko- pisch schaltbare Lampe vorgesehen Diese Lampen strahlen dann Licht entlang der Beleuchtungsrichtung auf das bilderzeugende Array Entsprechend der jeweiligen Be- leuchtuπgsπchtuπg wird das Licht vom Array modifiziert und entweder transmittiert oder reflektiert Mittels einer entsprechenden Abbildungsoptik ist dann dafür Sorge zu tragen, daß das vom Array abgestrahlte Licht entsprechend der jeweiligen, durch die Beleuchtungsπchtung vorgegebenen Abbildungsπchtung auf den Projektionsschirm abgebildet wird Statt stroboskopisch schaltbarer Lampen können die Lampen auch mit Blenden versehen sein, die sich in kurzen Abstanden synchronisiert angesteuert durch die Ansteuerungseinπchtung offnen und schließen Ferner können an Stelle von Lampen auch schnell schaltende, leistungsstarke LED-Arrays eingesetzt werdenIn a first variant of this embodiment, a stroboscopically switchable lamp is provided for each illumination direction in the illumination device for alternately periodic illumination. These lamps then emit light along the illumination direction onto the image-generating array. The light is modified by the array and either according to the respective illumination direction By means of a corresponding imaging optics is then to ensure that the emitted light from the array is imaged according to the respective, predetermined by the Beleuchtungsπchtung Abbildungsπchtung on the projection screen. Instead of stroboscopically switchable lamps, the lamps can also be provided with diaphragms that are in synchronized short distances controlled by the Ansteuerungseinπchtung open and close Furthermore, instead of lamps and fast switching, high-performance LED arrays can be used
Alternativ kann auch eine einzige Lichtquelle vorgesehen sein, deren Licht dann für jede Beleuchtungsπchtung in einen eigenen Beleuchtungsstrahlengang aufgeteilt wird, wobei die Aufteilung beispielsweise mittels schaltbarer Blenden, akustooptischer Transmissionsfilter, teil oder halbdurchlassiger Spiegel etc erfolgen kannAlternatively, a single light source can also be provided, the light of which is then divided into a separate illumination beam path for each illumination direction, the division being able to take place, for example, by means of switchable diaphragms, acousto-optic transmission filters, partially or semi-transmissive mirrors, etc.
In einer zweiten Variante dieser Ausgestaltung der Erfindung ist bei der Beleuchtungs einrichtung ein drehbar gelagerter Polygonspiegel vorgesehen, der Licht aus einer Lichtquelle auf einen feststehenden Polygonhohlspiegel ablenkt, wobei die Spiegelflächen des Polygonhohlspiegels Licht entlang der Beleuchtungsrichtungen auf das Array von optischen Elementen reflektieren Die Polygonflachen sind dabei bevorzugt eben, können aber auch gewölbt sein Der Polygonspiegel kann beispielsweise in Form eines Rades ausgebildet sein, welches jedoch nicht rund ist, sondern eine Vielzahl von Flachen aufweist Durch die Drehung des Polygonspiegeis wird Licht aus einer Lichtquelle, welches auf den Polygonspiegel trifft, auf die verschiedenen Flachen des Polygonhohlspiegels abgebildet Der Polygonhohlspiegel, dessen Spiegelflächen ebenfalls eben sein können, ist dabei so geformt, daß jede seiner Flachen das Licht entlang einer der Be leuchtungsπchtungen, die die Abbilduπgsπchtungen vorgeben, auf das bilderzeugende Array lenkt Damit das Licht immer nur aus einer Richtung, d h von einer Spiegelfläche des Polygonhohlspiegels kommt, wird entweder die Lampe stroboskopisch geschaltet, oder aber es kommen schaltbare Blenden zum Einsatz, die entweder vor dem Polygonspiegel, zwischen Polygonspiegel und Polygonhohlspiegel, oder im Strahlengang hinter dem Polygonhohlspiegel und vor dem bilderzeugenden Array angeordnet sein können.In a second variant of this embodiment of the invention, a rotatably mounted polygon mirror is provided in the illumination device, which deflects light from a light source to a fixed Polygonhohlspiegel, the mirror surfaces of the polygon mirror light along the illumination directions to the array of optical elements reflect the polygonal surfaces are Preferably, but may also be curved The polygon mirror may be formed, for example in the form of a wheel, which is not round, but has a plurality of surfaces by the rotation of the polygon mirror light from a light source, which meets the polygon mirror on the The polygonal hollow mirror, the mirror surfaces can also be flat, is shaped so that each of its surfaces, the light along one of the Be leuchtungsπchtungen that dictate the Abbilduπgsπchtungen on d The image-generating array thus directs the light only from one direction, ie from a mirror surface the polygon hollow mirror comes, either the lamp is stroboscopically switched, or there are switchable diaphragms are used, which can be arranged either in front of the polygon mirror, between polygon mirror and Polygonhohlspiegel, or in the beam path behind the Polygonhohlspiegel and before the image-forming array.
in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Abbildungsrichtungen nicht durch verschiedene Beleuchtungsrichtungen vorgegeben, sondern weist das Array Mittel zur Abstrahlung des modifizierten Lichts in verschiedene Abstrahlrichtungen auf. Dabei gibt jede Abstrahlrichtung eine Abbildungsrichtung vor. Die Ansteuerungsein- richtung steuert das Array dabei so an, daß das Array das modifizierte Licht alternierend periodisch in die verschiedenen Abstrahlrichtungen abstrahlt. Das bilderzeugende Array selbst ist in diesem Fall also so ausgestaltet, daß es das Licht in verschiedene Richtungen abstrahlen kann. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Spiegeln geschehen, die in mehrere Stellungen geschaltet werden können.In a further embodiment of the invention, the imaging directions are not predetermined by different illumination directions, but instead the array has means for emitting the modified light in different emission directions. Each emission direction predetermines an imaging direction. The drive device controls the array so that the array alternately radiates the modified light periodically in the different emission directions. The image-forming array itself is thus designed in this case so that it can radiate the light in different directions. This can be done for example with the help of mirrors that can be switched to multiple positions.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist schließlich eine ansteuerbare Abbildungsoptik vorgesehen, mit der die Abbildungsrichtungen periodisch alterniert werden. Die Aufteilung auf die verschiedenen Abbildungsrichtungeπ erfolgt also hier erst nach Verlassen des bilderzeugenden Arrays. Dies kann mit ähnlichen Mitteln erfolgen wie der oben beschriebene Wechsel der Beleuchtuπgsrichtung. Gegenüber einem Array, das Licht in verschiedene Richtungen abstrahlt, ist diese Ausführung einfacher in ihrer Konstruktion.In a further embodiment of the invention finally a controllable imaging optics is provided, with which the imaging directions are periodically alternated. The division into the different imaging direction is thus effected here only after leaving the image-producing array. This can be done with similar means as the above-described change of Beleuchtuπgsrichtung. Compared to an array that emits light in different directions, this design is simpler in its construction.
Die Periode sollte dabei höchstens 1/16s betragen, um sicher zu gehen, daß die Darstellung für den Betrachter nicht flackert.The period should be at most 1 / 16s, to make sure that the display does not flicker for the viewer.
Als bilderzeugendes Array eignet sich beispielsweise ein Array aus Mikrospiegeln, ein sogenanntes Digital Micromirrar Device (DMD), wie es von der Firma Texas Instruments, Inc. angeboten wird. Dabei handelt es sich um ein Array aus schnell schaltbaren Spiegeln, von denen jeder in einen An- und einen Aus-Zustand geschaltet werden kann. Im An-Zustand reflektiert er das Licht, im Aus-Zustand wird das Licht nicht reflektiert. Dieses Umschalten zwischen An- und Aus-Zustand erfolgt dabei so schnell, daß bis zu 1 024 Helligkeitsabstufungen für eingestrahltes Licht erzeugt werden können. Auf diese Weise läßt sich mit einem DMD alleine schon ein Craustufenbild einer Ansicht erzeugen. Zweckmäßig sieht man daher bei der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts vor. Dabei kann es sich beispielsweise um Farbräder oder bunte Lampen handeln, die von der Ansteuerungseinrichtung entsprechend synchronisiert werden. Das DMD ist schnell genug, um für jede der drei Grund- färben Rot, Grün und Blau ein entsprechendes Graustufenbild in entsprechend kurzer Zeit zu erzeugen. In einer Ausgestaltung, bei der das Array das Licht in verschiedene Richtungen abstrahlt, können die Mikrospiegel des DMD auch so ausgelegt sein, daß sie im An-Zustand jeweils in Abhängigkeit von der darzustellenden Ansicht unterschiedliche Winkel - bei 8 Ansichten beispielsweise die Winkel 1 1 DEG, 1 1 ,5 DEG, ..., 14,5 DEG - einnehmen, so daß das modifizierte Licht in verschiedene Abstrahlrichtun- gen abgestrahlt wird.As an imaging array, for example, an array of micromirrors, a so-called Digital Micromirrar Device (DMD), as offered by the company Texas Instruments, Inc. is suitable. It is an array of fast switching mirrors, each of which can be switched to a on and an off state. In the on state it reflects the light, in the off state the light is not reflected. This switching between on and off state takes place so fast that up to 1 024 brightness gradations can be generated for incident light. In this way can be with a DMD alone already create a Craustufenbild a view. It is therefore expedient to provide means for varying the color of the illumination light in the illumination device. These may be, for example, color wheels or colored lamps, which are synchronized by the control device accordingly. The DMD is fast enough for each of the three basic color red, green and blue to produce a corresponding grayscale image in a correspondingly short time. In an embodiment in which the array emits the light in different directions, the micromirrors of the DMD can also be designed so that they are different angles in the on state depending on the view to be displayed - for example, the angles 1 1 ° , 1 1, 5 DEG, ..., 14.5 DEG -, so that the modified light is emitted in different emission directions.
Anstelle eines DMDs ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung als bilderzeugendes Array ein ferroelektrisches LC-Display (FLCD) vorgesehen. Entsprechend der vorgegebenen Abbildungsrichtung wird die dazugehörige Ansicht jeweils vollauflösend auf dem FLCD dargestellt. Auch andere schnell schaltbare LC-Disp)ays können verwendet werden. Ähnlich wie beim DMD gibt es auch hier einen An- und einen Aus-Zustand. Im An-Zustand ist das optische Element des FLCD traπsmissiv, im Aus-Zustand läßt es kein Licht durch. Auf diese Weise läßt sich ebenfalls ein Graustufenbild erzeugen. Auch hier können als Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts ein oder mehrere Räder mit Farbfiltern oder bunte Lampen vorgesehen sein. Selbstverständlich sind auch DMDs oder FLCDs denkbar, bei denen die optischen Elemente, d.h. die Spiegel bzw. Pixel, so konstruiert sind, daß sie von vorneherein nur bestimmte Farben reflektieren bzw. durchlassen. Ein optisches Element kann für eine RGB-Darstellung in diesem Fall beispielsweise drei ebenfalls schaltbare Sub-E/emente umfassen, die Licht nur in den Farben Rot, Grün oder Blau reflektieren oder transmitteren.Instead of a DMD, a ferroelectric LC display (FLCD) is provided in another embodiment of the invention as an image-forming array. According to the given imaging direction, the associated view is displayed in full resolution on the FLCD. Other fast switchable LC dispayers can also be used. Similar to the DMD, there are also on and off states. In the on state, the optical element of the FLCD is traπsmissiv in the off state, it allows no light through. In this way, a grayscale image can also be generated. Again, one or more wheels with color filters or colorful lamps can be provided as means for varying the color of the illumination light. Of course, DMDs or FLCDs are also conceivable in which the optical elements, i. the mirrors or pixels are constructed in such a way that they only reflect or transmit certain colors from the outset. In this case, for example, an optical element may comprise three likewise switchable sub-elements for an RGB display, which reflect or transmit light only in the colors red, green or blue.
Schließlich kann anstelle eines DMD oder eines FLCD auch ein schnell schaltender LCOS-Chip (Liquid-Crystal-on-Silicon-Chip) verwendet werden.Finally, instead of a DMD or a FLCD, a fast-switching LCOS chip (liquid-crystal-on-silicon chip) can also be used.
Damit das Licht auf den Projektionsschirm abgebildet wird, sind bevorzugt eine der Zahl der Abbiidungsrichtungen entsprechende Anzahl Projektioπsoptiken mit Projekti- oπsobjektiven vorgesehen.So that the light is imaged on the projection screen, a number of projection optics with projecting lenses are preferably provided corresponding to the number of imaging directions.
Als richtungsselektiver Projektionsschirm ist bevorzugt ein holographisch-optischer Projektionsschirm vorgesehen. Die Bilder der Ansichten werden in der Regel in gleicher Größe auf den Projektionsschirm, der sich in der Bildebene befindet, abgebildet. Die Ansichten überlagern sich also. Aufgrund der Richtungen und Phasen des einfallenden Lichts gibt der Projektionsschirm die Ausbreitungsrichtungen des Lichts vor. Besonders bevorzugt ist dabei der holographische Projektioπsschirm als einstückiges holographisch-optisches Element (HOE) auf der Grundlage von Beugungsgittern ausgebildet. Der Betrachter sieht also ein virtuelles Bild, das reelle Bild entspricht dem Beugungsbildpunkt Solche einstückigen holographisch optischen Elemente lassen sich gungsbildpunkt Solche emstuckigen holographisch optischen Elemente lassen sich heutzutage großflächig und sehr dünn mit einem Gitternetz von hoher Dichte, welches auch variieren kann, überziehen Em solches HOE wirkt quasi-kontinuierlich und kann Ansichten in den verschiedensten Auflosungen darstellen, beispielsweise die Auflosun gen 800 x 600, 1024 x 768 und 1 920 x 1 200 Selbstverständlich sind auch a"e sr.de ren derzeit üblichen Ausgestaltungen für holographische Projektionsschirme, bei spielsweise basierend auf Zylinderlinsen, als HOE denkbar Auch reflexive HOE sind verwendbarAs a directionally selective projection screen, a holographic-optical projection screen is preferably provided. The images of the views are usually displayed in the same size on the projection screen, which is located in the image plane. The views are superimposed. Due to the directions and phases of the incident light, the projection screen specifies the propagation directions of the light. Particularly preferably, the holographic Projektioπsschirm is formed as a one-piece holographic-optical element (HOE) on the basis of diffraction gratings. The viewer therefore sees a virtual image, the real image corresponds to the diffraction image point Such integral holographic optical elements can be Such emustrous holographic optical elements can nowadays be covered over a large area and very thinly with a high-density grid network, which can also vary. Such HOE acts quasi-continuously and can represent views in a wide variety of resolutions, for example the resolutions 800 × 600, 1024 x 768 and 1 920 x 1 200 Naturally, HOE is also conceivable for currently customary designs for holographic projection screens, for example based on cylindrical lenses. Also, reflective HOEs can be used
Da ein HOE, wie es oben beschrieben wurde, die verschiedenen Farben in unterschiedliche Entfernungen von den Bildschirm abbildet bzw projiziert, sind zweckmaßigerwei- se optische Korrektureinrichtungen zur Korrektur eines Farblangsfehlers des holo graphischen Projektionsschirms vorgesehen Diese können beispielsweise in die Abbil- dungsoptik integriert seinSince an HOE, as described above, images or projects the different colors at different distances from the screen, it is expedient to provide optical correction devices for correcting a color-length error of the holo-graphic projection screen. These can be integrated, for example, in the imaging optics
In einer weiteren Ausgestaltung ist auch der Projektionsschirm aktiv gestaltet, so daß er für die zeitlich nacheinander auf ihn abgebildeten Ansichten jeweils unterschiedliche Lichtausbreitungsπchtungen vorgibtIn a further embodiment, the projection screen is also actively designed so that it specifies different Lichtausbreitungsπchtungen for the temporally succession imaged on him views
Auch kann das bilderzeugende Array das modifizierte Licht direkt auf einen Polygon Spiegel abstrahlen, der dann das Licht jeweils über eine entsprechende Abbildungsop- tik aus unterschiedlichen Richtungen auf den Projektionsschirm abbildetThe image-generating array can also emit the modified light directly onto a polygon mirror, which then images the light onto the projection screen from different directions via a corresponding imaging optics
Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausfuhrungsbeispielen naher erläutert werden In den dazugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in the accompanying drawings
Fig 1 eine erste Ausfuhrung der Erfindung mit einem DMD Chip, der aus unter schiedlichen Richtungen beleuchtet wird, ig 2 eine zweite Ausfuhrung der Erfindung, in der zur Aufteilung von Licht auf ver schiedene Beleuchtungsrichtungen ein Polygons piegel verwendet wird, ig 3 eine dritte Ausfuhrung der Erfindung, die sich von der ersten Ausführung dar in unterscheidet, daß anstelle des DMD-Chips ein FLCD verwendet wird, ig 4 eine Abwandlung der dritten Ausfuhrung, ig 5 eine weitere Abwandlung der dritten Ausfuhrung, ig 6 eine dritte Abwandlung der dritten Ausfuhrung, und ig 7 eine Möglichkeit der wellenlängenselektiveπ Aufteilung der Strahlengange zur Korrektur des Farblangsfehlers eines holographischen Projektionsschirms Bei der in Fig.l gezeigten ersten Ausführung der Erfindung wird als bilderzeugendes Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen ein DMD (digital micromirror device) 1 , wie es von der Firma Texas Instruments, Inc. angeboten wird, verwendet. Zur Beleuchtung des DMD 1 sind auf einem Kreisbogen angeordnete stroboskopisch schaltbare Lampen 2 vorgesehen. Um eine stereoskooische Ansicht zu erzeugen, müssen mindestens zwei Lampen 2 vorgesehen sein, es können auch mehr sein. Eine Begrenzung der Anzahl von Lampen bzw. darstellbaren Ansichten ist nur durch die Forderung nach räumlich kompakter Bauweise gegeben. Bevorzugt werden daher acht Ansichten mittels acht Lampen dargestellt. Durch eine nicht gezeigte Ansteuerungsein- richtung werden die stroboskopisch schaltbaren Lampen 2 so geschaltet, daß jeweils nur eine von ihnen das DMD 1 beleuchtet. Bevorzugt werden sie periodisch nacheinander geschaltet. Statt stroboskopisch schaltbarer Lampen 2 können auch schnell schaltbare Blenden vorgesehen sein, wobei die Lampen dann permanent Licht abstrahlenFigure 1 shows a first embodiment of the invention with a DMD chip, which is illuminated from under different directions, ig 2 a second embodiment of the invention, in which is used to divide light on ver different lighting directions a polygon piegel, ig 3 a third execution of Invention, which differs from the first embodiment in that a FLCD is used instead of the DMD chip, ig 4 a modification of the third embodiment, ig another modification of the third embodiment, ig 6 a third modification of the third embodiment, and 7 shows a possibility of the wavelength-selective splitting of the beam path for the correction of the color slant error of a holographic projection screen In the first embodiment of the invention shown in Fig.l is used as the image-forming array of individually controllable optical elements, a DMD (digital micromirror device) 1, as offered by the company Texas Instruments, Inc. To illuminate the DMD 1 arranged on a circular arc stroboscopic switchable lamps 2 are provided. In order to create a stereoscopic view, at least two lamps 2 must be provided, there may be more. A limitation of the number of lamps or representable views is given only by the demand for spatially compact design. Therefore, eight views are preferably represented by eight lamps. The stroboscopically switchable lamps 2 are switched by a control device (not shown) in such a way that only one of them illuminates the DMD 1 at a time. Preferably, they are switched periodically one after the other. Instead of stroboscopically switchable lamps 2, it is also possible to provide rapidly switchable diaphragms, the lamps then emitting light permanently
Jede Lampe 2 gibt dabei eine mittlere, der optischen Achse entsprechende Beleuchtungsrichtung vor, aus der das DMD 1 beleuchtet wird. Das Licht wird vom DMD 1 abgestrahlt und über eine Abbildungsoptik, die hier beispielhaft durch Spiegel 3 symbolisiert wird, auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm 4 abgebildet, der im vorliegenden Beispiel als einstückiges holographisch-optisches Element (HOE) auf der Basis von Beugungsgittern transmissiv ausgestaltet ist. Eine äquivalente reflexive Ausgestaltung ist ebenso möglich. In der in Fig.l gezeigten Draufsicht auf die Anordnung ist die Abbildung beispielhaft für die beiden äußeren Lampen 2 eingezeichnet. Das Licht der linken der beiden Lampen 2 wird entsprechend der durchgezogenen Linien auf den Projektionsschirm 4 abgebildet. Das Licht der rechten der beiden Lampen 2 wird entsprechend der strichpunktierten Linien auf den Projektionsschirm 4 abgebildet. Das Licht wird in jedem Fall vom DMD 1 und von den Spiegeln 3 reflektiert, so daß jede Beleuchtungsrichtung direkt eine Abbildungsrichtung vorgibt.Each lamp 2 indicates a central illumination direction corresponding to the optical axis, from which the DMD 1 is illuminated. The light is emitted by the DMD 1 and imaged via an imaging optics, which is exemplified here by mirror 3, onto a directionally selective projection screen 4, which in the present example is designed to be transmissive as a one-piece holographic-optical element (HOE) on the basis of diffraction gratings. An equivalent reflective design is also possible. In the plan view of the arrangement shown in Fig.l the figure is shown by way of example for the two outer lamps 2. The light of the left of the two lamps 2 is imaged on the projection screen 4 according to the solid lines. The light of the right of the two lamps 2 is imaged onto the projection screen 4 in accordance with the dot-dash lines. The light is in each case reflected by the DMD 1 and the mirrors 3, so that each illumination direction directly defines an imaging direction.
Die Ansichten werden auf dem DMD 1 vollflächig dargestellt. Jeder Ansicht steht also das ganze DMD 1 zur Verfügung, entsprechend wird sie großflächig in voller Auflösung auf den Projektionsschirm 4 abgebildet. In der Regel liegt die Ansicht nach Pixeln aufgelöst vor, wobei die Auflösung so gewählt werden kann, daß sie mit der Anzahl der optischen Elemente des bilderzeugenden Arrays übereinstimmt. Einem Pixel der Ansicht entspricht daher beim DMD 1 ein optisches Element, welches als Kippspiegel ausgestaltet ist. Da mit dem DMD 1 nur die Helligkeit des eingestrahlten Lichts variiert werden und so nur ein Craustufenbild erzeugt werden kann, verwendet man zweckmäßig - hier nicht gezeigte - Farbrader mit Farbfiltern um beispielsweise Bilder der verschiedenen Ansichten für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zu erzeugen Jedes der drei Bilder einer Ansicht wird dann entsprechend in der Helligkeit moduliert Dabei können die Lampen 2 und die Farbrader so angesteuert werden, daß erst die drei Bilder einer Ansicht durch Drehen des Farbrades erzeugt werden, bevor die nächste Ansicht erzeugt wird, oder so, daß für jede Farbe nacheinander die Bilder aller Ansichten erzeugt werden Im letzteren Fall genugr gπinHcatz'ich ε.rn einziges Farbrdd, weicπes zwischen den Lampen 2 und dem DMD J angeordnet sein kann Da das DMD 1 sehr klein ist, wird es für den Betrachter 5 visuell vergrößert, so daß sich eine vernunftige Betrachterbildgroße ergibtThe views are displayed on the DMD 1 over the entire surface. Each view is therefore the whole DMD 1 available, accordingly, it is displayed over a large area in full resolution on the projection screen 4. Typically, the view is resolved to pixels, and the resolution can be chosen to match the number of optical elements of the imaging array. A pixel of the view therefore corresponds to the DMD 1, an optical element which is designed as a tilting mirror. Since only the brightness of the irradiated light is varied with the DMD 1 and so only a Craustufenbild can be generated, it is useful - not shown here - color wheels with color filters to produce, for example, images of different views for the three primary colors red, green and blue each The three images of a view are then modulated in brightness. In this case, the lamps 2 and the color wheels can be controlled such that the three images of one view are first generated by rotating the color wheel before the next view is generated, or such that each color, one after another, produces the images of all the views. In the latter case, it is enough to have π. r n single Farbrdd, weicπes be arranged between the lamps 2 and the DMD J can Since the DMD 1 is very small, it is magnified visually to the viewer 5, so that a sensible viewer Big results
Der Projektionsschirm 4 befindet sich in der Bildebene der Abbildung des vergrößerten Bildes Mittels des richtungsselektiven Projektionsschirms 4 werden die πchtuπgsselek- tiv auf den Projektionsschirm 4 abgebildeten Bilder der Ansichten für einen Betrachter 5, der sich vor dem Projektionsschirm 4 befindet, sichtbar gemacht Verwendet man einen holographischen Projektionsschirm auf der Basis von Beugungsgittern, so sieht der Betrachter 5 ein virtuelles Bild Jede Ansicht kann dabei beispielsweise in einen Streifen, der eine Breite hat, die etwa dem Augenabstand entspricht, abgestrahlt werden Auf diese Weise steht jedes Auge des Betrachters 5 unterschiedliche Ansichten und es entsteht ein räumlicher EindruckThe projection screen 4 is located in the image plane of the image of the enlarged image. By means of the directionally selective projection screen 4, the images of the views reproduced on the projection screen 4 are made visible to a viewer 5, which is located in front of the projection screen 4. If a holographic image is used Projection screen based on diffraction gratings, the viewer sees 5 a virtual image Each view can be, for example, in a strip that has a width that corresponds approximately to the interpupillary distance In this way, each eye of the viewer is 5 different views and it creates a spatial impression
Wahlweise kann anstelle einer Vielzahl verschiedener Ansichten auch die gleiche An sieht für jede Abbildungsrichtung verwendet werden In diesem Fall sieht ein Betrachter ein zweidimensional aufgelöstes Bild, welches die gleiche Helligkeit und die gleiche Auflosung aufweist wie das raumliche Bild Außer in bezug auf den Eindruck der räumlichen Tiefe bemerkt ein Betrachter also keinen Unterschied Die Umschaltung zwi sehen zweidimensional und dreidimensional wahrnehmbarer Betriebsweise kann ma nuell oder elektronisch durch die Ansteuerungseinπchtung erfolgen, je nach vorliegenden BlldlnformationenAlternatively, instead of a plurality of different views, the same appearance may be used for each imaging direction. In this case, a viewer sees a two-dimensionally resolved image having the same brightness and resolution as the spatial image except for the impression of spatial depth Thus, a viewer perceives no difference The switching between see two-dimensional and three-dimensionally perceptible operation can ma nuell or electronically by the Ansteuungsanπchtung done, depending on the available Blildlnformationen
In Fig 2 ist eine andere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, welche ebenfalls ein DMD 1 als bilderzeugendes Array aufweist, jedoch über eine andere Beleuchtungseinrichtung verfugt In der in Fig 2 dargestellten Ausfuhrung stammt das Licht zur Beleuchtung des DMD 1 aus einer einzigen Lichtquelle 6 Über eine Beleuchtungsoptik 7 wird ein rotierender Polygonspiegel 8 beleuchtet Der Polygonspiegel 8 ist auf einer Drehachse 9 drehbar gelagert und dreht sich im Betrieb im Beispiel entlang der durch den Pfeil dargestellten Rotationsrichtung Das Licht, welches auf den Polygonspiegel 8 trifft, wird von diesem auf einen Polygonhohlspiegel 10 reflektiert Die Spiegelflächen von Polygonspiegel 8 und Polygonhohlspiegel 10 sind jeweils eben ausgestaltet, können aber, falls dies abbildungstechnisch erforderlich sein sollte, auch anders ausge- fuhrt sein Durch die Drehung des Polygonspiegeis 8 überstreicht der von diesem reflektierte Lichtstrahl den gesamten Polygonhohlspiegel 10 Um auszuschließen, daß das DMD 1 aus zwei verschiedenen Richtungen gleichzeitig beleuchtet wird, sind bei der Beleuchtungsoptik 7 zweckmäßig schaltbare Blenden vorgesehen Außerdem kon nen statt einer einzigen Lichtquelle 6 verschiedene L'chtquei'εn, mit denen verschiedene Farben erzeugt werden, vorgesehen sein Alternativ kann bei der Beleuchtuπgsop tik 7 auch ein Farbrad mit mehrefen Farbfiltern vorgesehen sein, die entsprechend in den Strahlengang gedreht werden Das DMD 1 , der Polygonspiegel 8, sowie die schaltbaren Blenden in der Beleuchtungsoptik 7 werden dabei durch eine nicht gezeigte An- steuerelektroπik synchronisiert so angesteuert, daß bei der Erzeugung der Bilder, die zu einer Ansicht gehören, das DMD 1 immer nur aus einer Beleuchtungsrichtung beleuchtet wird Das DMD 1 modifiziert das Licht wie oben schon beschrieben und strahlt es auf einen Spiegel 3 ab Vom Spiegel 3 wird das Licht entsprechend der Abbildungsrichtung, die durch die Beleuchtungsπchtung vorgegeben wird, m eins von mehreren Objektiven 1 1 reflektiert Für jede Abbildungsπchtung gibt es ein zugeordnetes Objektiv, welches die auf dem DMD ! dargestellte Ansicht möglichst großflächig und in voller Auflosung auf einen hier nicht gezeigten Projektionsschirm abbildet Die Anzahl der Objektive entspricht dabei der Anzahl der dargestellten Ansichten Entsprechende Objektive können auch im ersten Ausfuhruπgsbeispiel zu Fig 1 verwendet werden Auch beim hier gezeigten Beispiel laßt sich ohne Helligkeits- oder Auflosungsverluste zwischen einer Betriebsweise zur zweidimensional oder zur dreidimensional wahrnehmba ren Darstellung umschalten2, another embodiment of the invention is shown, which also has a DMD 1 as an imaging array, but grouted over another illumination device In the embodiment shown in Figure 2, the light comes to illuminate the DMD 1 from a single light source 6 via a lighting optics 7, a rotating polygon mirror 8 is illuminated The polygon mirror 8 is rotatably mounted on a rotation axis 9 and rotates in operation in the example along the direction of rotation shown by the arrow The light which strikes the polygon mirror 8 is reflected by this on a Polygonhohlspiegel 10 The Mirror surfaces of polygon mirror 8 and polygon hollow mirror 10 are each configured in a planar manner, but, if this should be technically necessary, can also be configured differently. Due to the rotation of the polygon mirror 8, the light beam reflected from this sweeps over the whole Polygonhohlspiegel 10 In order to exclude that the DMD 1 is illuminated from two different directions simultaneously, the illumination optics 7 expedient switchable diaphragms are also nen instead of a single light source. 6 Alternatively, a color wheel with a plurality of color filters can be provided in the lighting unit 7, which are correspondingly rotated in the beam path. The DMD 1, the polygon mirror 8, as well as the switchable Apertures in the illumination optical system 7 are thereby synchronized by an activation electrode, not shown, in such a way that, when generating the images belonging to a view, the DMD 1 is always illuminated from only one illumination direction. The DMD 1 modifies the light as above described and ray From a mirror 3, the light corresponding to the imaging direction given by the illumination direction is reflected by one of several lenses 1 1. For each imaging device there is an associated lens, which is the one on the DMD! The number of lenses corresponds to the number of views shown corresponding lenses can also be used in the first Ausfuhruπgsbeispiel to Fig 1 Also in the example shown here can be left without brightness or Auflosungsverluste switch between a mode of operation for two-dimensional or three-dimensional perceptual ren representation
Ein drittes Ausfuhrungsbeispiel ist in Fig 3 dargestellt Dieses Beispiel ist vom Aufbau her ähnlich wie das in Fig 1 gezeigte Beispiel, anstelle des reflektierenden DMD 1 wird jedoch ein transmissives, schnei! schaltbares LC-Dιsρlay, im Beispiel ein FLCD (ferroe- lectrical liquid crystal dispiay) 12 verwendet Auf das FLCD 12 wird aus verschiedenen Richtungen stroboskopisch Licht von den Lampen 2 gestrahlt Entsprechend dem Takt der Lampen 2 wird nun auf dem FLCD 12 ein Bild der zugehörigen Ansicht vollauflosend dargestellt Jedes einzelne optische Element des FLCD 12 wird mit einer vorgegebenen Frequenz zwischen den Zustanden transmissiv und nicht transmissiv hin und her geschaltet, so daß das entsprechende Bild erzeugt wird Auch hier können wieder zur Erzeugung unterschiedlich gefärbten Beleuchtungslichts Farbrader zum Einsatz kommen Eine andere Möglichkeit besteht dann, die einzelnen optischen Elemente mit Farbfiltern zu versehen Das Licht, welches durch das FLCD 12 hindurchtritt, wird auf Spiegel 3 entsprechend der Beleuchtungs- und Abbildungsπchtung gelenkt, von wo es auf den Projektionsschirm abgebildet wird Dazu kann eine Abbildungsoptik vorgese hen sein, die im vorliegenden Beispiel jedoch nicht eingezeichnet ist Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig.4 dargestellt. Hier ist direkt hinter dem richtungsselektiven Projektionsschirm 4 ein LC-Display 13 als bilderzeugendes Array angeordnet. Mittels der nicht gezeigten Ansteuerungselektronik werden die einzelnen Ansichten in hoher Frequenz zeitaufgelöst auf dem LC-Display l 3 dargestellt. Synchronisiert dazu werden Lichtquellen 14 an- und ausgeschaltet, so daß für jede Ansicht das Licht nur von einer der Lichtquellen 14 kommt. Bei den Lichtquellen kann es sich um stroboskopisch schalt- und ansteuerbare Lampen handeln, oder aber auch um Lichtquellen, die mit schaltbaren Blenden versehen sind. Auch andere Mittel zur optischen Aufteilung einer Lichtquelle auf verschiedene Beleuchtungsstrahlengänge sind denkbar. Da das LC-Display 13 direkt hinter dem richtungsselektiven Projektionsschirm 4 angeordnet ist, eignet sich das In Fig 4 dargestellte Beispiel insbesondere für kleinere Abbildungssysteme, während die vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen auch und insbesondere für großformatige Projektionen geeignet sind.A third exemplary embodiment is shown in FIG. 3. This example is structurally similar to the example shown in FIG. 1, but instead of the reflective DMD 1, a transmissive, snowing! Switchable LC Dιsρlay, in the example, a FLCD (ferro- lectrical liquid crystal dispiay) 12 used on the FLCD 12 stroboscopically light is radiated from the lamps 2 from different directions According to the clock of the lamps 2 is now on the FLCD 12 an image of the associated View displayed in full view Each individual optical element of the FLCD 12 is switched between the states transmissive and non-transmissive with a given frequency, so that the corresponding image is generated. Again, color wheels can be used to produce differently colored illumination light Another possibility then there is to provide the individual optical elements with color filters The light that passes through the FLCD 12 is directed to mirror 3 according to the illumination and Bildπchtung from where it is displayed on the projection screen For this purpose, an imaging optics vorgese hen, the in the present case Piel, however, is not shown A further embodiment of the invention is shown in FIG. Here, an LC display 13 is arranged as an image-forming array directly behind the directionally selective projection screen 4. By means of the control electronics, not shown, the individual views are displayed in high-frequency time-resolved on the LC display l 3. In synchronization with this, light sources 14 are switched on and off, so that the light only comes from one of the light sources 14 for each view. The light sources may be stroboscopically switchable and controllable lamps, or also light sources provided with switchable diaphragms. Other means for optically splitting a light source on different illumination beam paths are conceivable. Since the LC display 13 is arranged directly behind the directionally selective projection screen 4, the example illustrated in FIG. 4 is particularly suitable for smaller imaging systems, while the embodiments described above are also suitable for large-format projections.
In einer Abwandlung der in Fig.4 beschriebenen Ausgestaltung kann auch, wie im in Fig.5 gezeigten Beispiel, ein Linsenarray 1 5 mit einer punktförmigen Lichtquelle 16, die schnell horizontal hinter dem Linsenarray bewegt wird, verwendet werden. Das Linsenarray 1 5 kann sowohl aus normalen Linsen als auch aus Zylinderlinsen bestehen, bzw. auch als zusätzliches holographisches optisches Element ausgebildet sein. Die Lichtquelle kann ebenfalls als stroboskopische Lampe ausgebildet sein, sie kann auch mit einem Shutter versehen sein, um zu verhindern, daß Licht während der Bewegung der Lampe von zwei Linsen gleichzeitig auf das LC-Display 13 abgebildet wird, wenn nur eine Ansicht dort zu sehen sein soll. Vom LC-Display 1 3 wird das Licht in Farbe und Helligkeit verändert und entsprechend der Beleuchtungsrichtung transmittiert. Entsprechend der Abstrahlrichtung vom LC-Display 1 3 trifft das Licht auf den Projektionsschirm 4, wo die Austrittsrichtungen in Abhängigkeit von den Einfallsrichtungen vorgegeben werden.In a modification of the embodiment described in FIG. 4, as in the example shown in FIG. 5, a lens array 15 with a punctiform light source 16, which is moved rapidly horizontally behind the lens array, can also be used. The lens array 1 5 may consist of both normal lenses and cylindrical lenses, or may be formed as an additional holographic optical element. The light source can also be designed as a stroboscopic lamp, it can also be provided with a shutter to prevent light during the movement of the lamp by two lenses is simultaneously displayed on the LCD display 13, if only one view to see there should be. From the LC display 1 3, the light is changed in color and brightness and transmitted according to the direction of illumination. Corresponding to the emission direction from the LC display 1 3, the light impinges on the projection screen 4, where the exit directions are predetermined as a function of the directions of incidence.
Eine dritte Abwandlung der in Fig.4 gezeigten Anordnung ist in Fig.6 dargestellt. Im Gegensatz zu den in den Figuren 4 und S dargestellten Anordnungen wird hier zur Beleuchtung eine für LC-Displays übliche Rückbeleuchtung 1 7 verwendet. Der Verlust an Licht, welches von der Rückbeleuchtung 1 7 abgestrahlt wird, kann durch einen hel- ligkeitsverstarkenden Film {brightness enhancement film, BEF) 18 minimiert werden. Als helligkeitsverstärkender Film 1 8 eignet sich beispielsweise eine prismatische Folie. Durch die Verwendung des Films 18 wird das Licht nach vorne ausgerichtet und trifft im wesentlichen nur aus einer Richtung auf einen Lichtmodulator 19. Dieser kann als elektro-optisches oder akusto-optisches Element ausgeführt sein, welches in Abhän- gigkeit von der angelegten Spannung bzw der Frequenz die Ausbreitungsπchtung des Lichts ändert Ein solcher Lichtmodulator 19 kann beispielsweise Elemente auf Mem branbasis umfassen, wobei je nach angelegter Spannung die Membran mehr oder weniger stark ausgelenkt wird und so der Lichtstrahl starker oder schwacher abgelenkt wird Sowohl reflexive als auch transmissive Membrane sind ripnkbar Das durc1! den Lichtmodulator 1 9 hindurchtretende Licht tritt dann aus einer bestimmten Richtung, die der jeweiligen Ansicht zugeordnet ist, auf einen πchtungsselektiven Projektions schirm 4 Dieser bildet das Licht durch das LC Display 1 3 hindurch in das entsprechende Auge eines Betrachters 5 ab Auf dem LC Display 1 3 wird entsprechend der durch den Lichtmodulator 1 9 vorgegebenen Beleuchtungsrichtung, die wiederum eine Abbildungsrichtung vorgibt, die der Abbilduπgsπchtung zugeordnete Ansicht dargestellt In dem in Fig 6 gezeigten Beispiel befindet sich der Projektionsschirm 4 aus der Blickrichtung des Betrachters 5 hinter dem LC Display 1 3 Er kann jedoch auch davor angeordnet werden In beiden Fallen ist eine einfache Umschaltung von einer dreidi mensionalen in eine zweidimensionale Darstellung möglich, indem der Lichtmodulator 19 ausgeschaltet wird Dadurch verliert der richtungsselektive Projektionsschirm 4 seine Wirkung Eine andere Möglichkeit besteht dann, für jede Beleuchtungsπchtung dieselbe Ansicht darzustellenA third modification of the arrangement shown in FIG. 4 is shown in FIG. In contrast to the arrangements shown in FIGS. 4 and S, a backlight 1 7 customary for LCD displays is used here for illumination. The loss of light which is emitted by the backlight 1 7 can be minimized by means of a brightness-enhancing film (BEF) 18. As a brightness-enhancing film 1 8, for example, a prismatic film is suitable. By using the film 18, the light is directed forward and strikes substantially only one direction on a light modulator 19. This can be designed as an electro-optical or acousto-optical element, which depends on Such a light modulator 19 may comprise, for example, elements on a membrane basis, wherein the membrane is deflected more or less depending on the applied voltage and thus the light beam is deflected stronger or weaker than both reflexive and also transmissive membranes are ri p nkba r The durc 1 ! the light modulator 1 9 passing light then enters from a certain direction, which is associated with the respective view, on a πchtungsselektiv projection screen 4 This forms the light through the LC display 1 3 through into the corresponding eye of a viewer 5 on the LC display. 1 3, according to the predetermined by the light modulator 1 9 illumination direction, which in turn provides an imaging direction, the Abbilduπgsπchtung associated view shown in the example shown in Figure 6, the projection screen 4 from the viewing direction of the viewer 5 behind the LC display 1 3 He can In both cases, however, a simple switching from a three-dimensional to a two-dimensional representation is possible by the light modulator 19 being switched off. As a result, the directionally selective projection screen 4 loses its effect. Another possibility then exists for each illumination device to represent the same view
Verwendet man eine holographisch-optisches Element (HOE) als richtungsselektiven Projektionsschirm 4, so kommt es bei der Darstellung von autostereoskopischen Eindrucken bedingt durch die Wellenlangenabhangigkeit der Beugung an den Braggebe- nen des HOE zu wellenlangenabhangigen Betrachtungsraumen und damit zur Falsch darstellung von Ansichten und Farben Für diesen Fall ist es sinnvoll, Korrektureinrichtungen zur Korrektur des Farblangsfehlers des HOE vorzusehen In der Korrekturein πchtung wird dafür Sorge getragen, daß mehrere Wellenlangen aus unterschiedlichen Entfernungen auf den Projektionsschi rm 4 projiziert werden, so daß sie in einen einheitlichen Abstand abgebildet werden und die Betrachtungsabstande somit wellenlan- genunabhangig werden Für jede Wellenlänge wurde grundsätzlich ein eigener Korrekturmechanismus benotigt, was jedoch zu aufwendig ist Bei der in Fig 7 dargestellten Korrektureinrichtung wird das weiße Licht, welches von einem beleuchteten Bildgeber 20 abgestrahlt wird, zunächst mittels zweier Farbteiler 21 , die als Teilerspiegel und/oder Teilerprismen ausgestaltet sein können, in die Grundfarben Rot, Crun und Blau zerlegt Falls weißes Licht vom Bildgeber 20 kommt, so kann das Licht anstelle der Aufteilung In einzelne Farben auch in Wellenlangenbereiche aufgeteilt werden Werden die Bilder für Rot, Crun und Blau nacheinander erzeugt, so können die Farbteiler schmalbandig ausgestaltet sein Je nach Wellenlänge bzw Wellenlangenbereich durchlaufen die Lichtstrahlen verschieden lange Wege, was beispielsweise durch Spiegel 22 und Korrekturlinsen 23 erreicht werden kann, bevor sie wieder zusammengeführt werden und auf ein Projektionsobjektiv 24 Treffen Falls die Beleuchtung in den drei Grundfarben Rot, Crun und Blau getrennt erfolgt, so können anstelle von festen Tei lern, Spiegeln oder Teilerpnsmen auch schaltbare Teiler oder schaltbare Farbfilter verwendet werden um die Lichtverluste zu minimieren Darüber hinaus kann auf die Zn sammentuhrung der Strahlen auch verzichtet werden, jedes Farbbild kann aus einer unterschiedlichen Position bzw Entfernung auf den Projektionsschirm abgebildet werden If a holographic-optical element (HOE) is used as the direction-selective projection screen 4, the representation of autostereoscopic impressions due to the wavelength dependence of the diffraction at the brongene of the HOE results in wavelength-dependent viewing spaces and thus in the misrepresentation of views and colors In the case of correction, care is taken that several wavelengths from different distances are projected onto the projection screen 4, so that they are imaged into a uniform distance and thus the viewing distances are mapped For each wavelength, in principle, a separate correction mechanism was required, which is however too expensive. In the correction device shown in FIG. 7, the white light emitted by an illuminated imager 20 is subtracted is irradiated, first by means of two color divider 21, which may be configured as splitter mirrors and / or splitter prisms decomposed into the primary colors red, crun and blue If white light comes from the imager 20, the light may instead of dividing into individual colors in wavelength ranges If the images for red, blue and blue are generated one after the other, then the color splitters can be made narrow-banded. Depending on the wavelength or wavelength range, the light beams travel through paths of different lengths, which can be achieved, for example, by mirrors 22 If the illumination in the three primary colors red, crun and blue is separated, so instead of fixed Tei learning, mirrors or Teilerpnsmen also switchable divider or switchable color filters In addition to the Zn sammentuhrung the rays can also be omitted, each color image can be mapped from a different position or distance on the projection screen

Claims

Patentansprüche Patent claims
Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter (5), bei dem mehrere Ansichten der Szene auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm (4) abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsπchtuπg, die von den Abbildungsnchtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm (4) abgebildet wird, durch den πchtungsselektiven Projektionsschirm (4) für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbi/dungsπchtungen vorgegeben werden, so daß> ein Betrachter (5) mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansichten auf den Projektionsschirm (4) abgebildet werden, indem nacheinander Bilder der Ansichten mit einem bilderzeugenden Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen erzeugt und auf den Projektionsschirm (4) abgebildet werdenMethod for the spatial representation of a scene for one or more viewers (5), in which several views of the scene are displayed on a direction-selective projection screen (4), each of the views in an imaging mode that is different from the imaging modes for the other views, is imaged on the direction-selective projection screen (4), directions of propagation are specified by the direction-selective projection screen (4) for light emitted from it into a viewing space depending on the imaging directions, so that an observer (5) with the left and right eyes each perceives different sets of views, so that a spatial impression is created, characterized in that the views are imaged on the projection screen (4) by successively generating images of the views with an image-generating array of individually controllable optical elements and onto the projection screen (4 ) are shown
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bilderzeugende Array mit Licht bestrahlt wird, ein jedes Bild erzeugt wird, indem das Licht durch die optischen Elemente modifiziert wird, und das modifizierte Licht jeweils vom Array abgestrahlt und in der Abbildungsπchtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet wirdMethod according to claim 1, characterized in that the image-generating array is irradiated with light, each image is generated by modifying the light by the optical elements, and the modified light is emitted by the array and in the imaging direction of the respective view onto the projection screen
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Array alternierend periodisch aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet wird, wobei jede Beleuchtungsrichtung eine Abbildungsπchtung vorgibt Method according to one of the preceding claims, characterized in that the array is alternately periodically illuminated from different lighting directions, each lighting direction specifying an imaging direction
4 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Array aus einer Richtung mit Licht beleuchtet wird und das modifizierte Licht alternierend periodisch in verschiedene Abstrahlrichtungen abstrahlt, wobei jede Abstrahl- richtung eine Abbiidungsrichtung vorgibt.4 Method according to claim 1 or 2, characterized in that the array is illuminated with light from one direction and the modified light is alternately emitted periodically in different radiation directions, each radiation direction specifying an imaging direction.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Array aus einer Richtung beleuchtet wird und das modifizierte Licht in eine Richtung abstrahlt, wobei das modifizierte Licht über eine Abbildungsoptik, mit der die Abbildungsrichtungen periodisch alterniert werden, auf den Projektionsschirm (4) abgebildet wird.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the array is illuminated from one direction and the modified light is radiated in one direction, the modified light being directed onto the projection screen (4.) via imaging optics with which the imaging directions are periodically alternated ) is shown.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Periode ein Wert von höchstens 1 /16 s gewählt wird.6. The method according to one of claims 3 to 5, characterized in that a value of at most 1/16 s is selected as the period.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder der Ansichten erzeugt werden, indem die optischen Elemente des Arrays das Licht modulieren und so seine Helligkeit verändern.7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the images of the views are generated by the optical elements of the array modulating the light and thus changing its brightness.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtung für jede Abbildungsrichtung die Farbe des Lichts variiert wird.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the color of the light is varied for each imaging direction during the illumination.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche T bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente des Arrays das Spektrum des Lichts verändern9. The method according to any one of claims T to 7, characterized in that the optical elements of the array change the spectrum of the light
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente die Polarisation des Lichts modifizieren.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the optical elements modify the polarization of the light.
1 1 Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise identische Ansichten verwendet werden, wodurch bei einem Betrachter ein zweidimensionaler Eindruck entsteht.1 1 Method according to one of the preceding claims, characterized in that identical views are optionally used, which creates a two-dimensional impression for a viewer.
12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansichten aus Bildelementen mit Bildinformationen zusammengesetzt werden, wobei die optischen Elemente des Arrays Bildelementen der jeweils ab- zubildenden Ansicht zugeordnet werden und das Licht in Abhängigkeit von der Bildinformation des Bildelements modifizieren.12. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the views are composed of image elements with image information, the optical elements of the array being image elements of the respective image. be assigned to the view to be formed and modify the light depending on the image information of the image element.
13. Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter (S), umfassend einen richtungsselektiven Projektionsschirm (4), auf den mehrere Ansichten der Szene abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm (4) abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektioπsschirm (4) für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtuπgen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter (5) mit dem linken und rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht, ein bilderzeugendes Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen, eine Beleuchtungseinrichtung, die das Array mit Licht beleuchtet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuerungseinrichtung vorgesehen ist, die das Array und die übrige Anordnung so ansteuert, daß nacheinander Bilder der Ansichten mit dem bilderzeugenden Array erzeugt werden, indem das Licht durch die optischen Elemente entsprechend der jeweils aktuellen Ansicht modifiziert wird, und das modifizierte Licht in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm (4) abgebildet wird.13. Arrangement for the spatial representation of a scene for one or more viewers (S), comprising a direction-selective projection screen (4) on which several views of the scene are imaged, each of the views in an imaging direction that is different from the imaging directions for the other views is different, is imaged on the direction-selective projection screen (4), and propagation directions are specified by the direction-selective projection screen (4) for light emitted from it into a viewing space depending on the imaging directions, so that a viewer (5) with the left and right eye perceives different sets of views, so that a spatial impression is created, an image-generating array of individually controllable optical elements, an illumination device that illuminates the array with light, characterized in that a control device is provided that illuminates the array and the rest The arrangement is controlled in such a way that images of the views are generated one after the other with the image-generating array by modifying the light through the optical elements according to the current view, and the modified light is imaged on the projection screen (4) in the imaging direction of the respective view.
14. Anordnung nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Beleuchtung des Arrays aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen aufweist, wobei jede Beleuchtungsrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt, und wobei die Ansteuerungseinrichtung die Beleuchtungseinrichtung so ansteuert, daß das Array alternierend periodisch beleuchtet wird.14. Arrangement according to claim 13, characterized in that the lighting device has means for illuminating the array from different lighting directions, each lighting direction specifying an imaging direction, and the control device controls the lighting device in such a way that the array is alternately illuminated periodically.
5. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuch- tungseiπrichtung für jede Beleuchtungsrichtung eine stroboskopisch schaltbare Lampe (2) vorgesehen ist.5. Arrangement according to claim 14, characterized in that in the lighting device a stroboscopically switchable lamp (2) is provided for each lighting direction.
6 Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuch- tuπgseinrlchtuπg eine Lichtquelle und für jede Beleuchtungsrichtung ein eigener Beleuchtungsstrahlengang mit schaltbarer Blende vorgesehen ist. 6 Arrangement according to claim 14, characterized in that a light source is provided for the lighting arrangement and a separate lighting beam path with a switchable aperture is provided for each lighting direction.
1 7 Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung in mehrere Beleuchtungsstrahlengänge teildurchlässige Spiegel vorgesehen sind.1 7 Arrangement according to claim 16, characterized in that partially transparent mirrors are provided for division into several illumination beam paths.
1 8 Anordnung nach Anspruch M1 dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtungseinrichtung ein drehbar gelagerter Polygonspiegel (8) vorgesehen ist, der Licht aus einer Lichtquelle (6) auf einen feststehenden Polygonhohlspiegel (10) ablenkt, wobei die Spiegelflächen des Polygonhohlspiegels das Licht entlang der Beleuchtungsrichtungen auf das Array von optischen Elementen reflektieren.1 8 Arrangement according to claim M 1 , characterized in that a rotatably mounted polygonal mirror (8) is provided in the lighting device, which deflects light from a light source (6) onto a fixed polygonal hollow mirror (10), the mirror surfaces of the polygonal hollow mirror reflecting the light along the Reflect lighting directions onto the array of optical elements.
19 Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen von Polygonspiegel (8) und Polygonhohlspiegel (1 0) eben sind.19 Arrangement according to claim 18, characterized in that the mirror surfaces of the polygon mirror (8) and polygon hollow mirror (1 0) are flat.
20. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Array Mittel zur Abstrahlung des modifizierten Lichts in verschiedene Abstrahlrichtungen aufweist, wobei jede Abstrahlrichtung eine Abbildungsrichtung vorgibt, und wobei die Aπsteuerungseinrichtung das Array so ansteuert, daß das Array das modifizierte Licht alternierend periodisch in die verschiedenen Abstrahlrichtungen abstrahlt.20. Arrangement according to claim 13, characterized in that the array has means for emitting the modified light in different radiation directions, each radiation direction specifying an imaging direction, and wherein the control device controls the array in such a way that the array periodically alternates the modified light into the radiates in different directions.
1 . Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine ansteuerbare Abbildungsoptik vorgesehen ist, mit der die Abbildungsrichtungen periodisch alterniert werden.1 . Arrangement according to claim 13, characterized in that controllable imaging optics are provided with which the imaging directions are periodically alternated.
2 Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß als bilderzeugendes Array ein Array aus Mikrospiegeln (1 ) vorgesehen ist.2 Arrangement according to one of claims 13 to 21, characterized in that an array of micromirrors (1) is provided as the image-generating array.
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß als Array von optischen Elementen ein ferroelektrisches LC-Display (1 2) vorgesehen istArrangement according to one of claims 13 to 21, characterized in that a ferroelectric LC display (1 2) is provided as an array of optical elements
Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts vorgesehen sind. Arrangement according to one of claims 13 to 23, characterized in that means for varying the color of the illuminating light are provided in the lighting device.
25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts ein oder mehrere Rader mit Farbfiltern vorgesehen sind.25. Arrangement according to claim 24, characterized in that one or more wheels with color filters are provided as means for varying the color of the illuminating light.
26. Anordnung narh einem der Ansprüche i 3 bis 1 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbildung auf den Projektionsschirm (4) eine der Zahl der Abbildungsrich- tuπgen entsprechende Anzahl Projektionsoptiken mit Projektionsobjektiven vorgesehen sind.26. Arrangement according to one of claims i 3 to 1 5, characterized in that a number of projection optics with projection lenses corresponding to the number of imaging directions are provided for imaging on the projection screen (4).
27. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als richtungsselektiver Projektionsschirm (4) ein holographisch-optischer Projek- tioπsschirm vorgesehen ist.27. Arrangement according to one of claims 13 to 26, characterized in that a holographic-optical projection screen is provided as the direction-selective projection screen (4).
28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der holographischoptische Projektionsschirm als einstückiges holographisches optisches Element (HOE) auf der Grundlage von Beugungsgittern ausgebildet ist.28. Arrangement according to claim 27, characterized in that the holographic-optical projection screen is designed as a one-piece holographic optical element (HOE) based on diffraction gratings.
9 Anordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß optische Korrektureinrichtungen zur Korrektur eines Farblängsfehlers des holographischen Projektionsschirms vorgesehen sind. 9 Arrangement according to claim 27 or 28, characterized in that optical correction devices are provided for correcting a longitudinal chromatic aberration of the holographic projection screen.
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