WO2008003563A1 - Autostereoskopisches display - Google Patents

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WO2008003563A1
WO2008003563A1 PCT/EP2007/055658 EP2007055658W WO2008003563A1 WO 2008003563 A1 WO2008003563 A1 WO 2008003563A1 EP 2007055658 W EP2007055658 W EP 2007055658W WO 2008003563 A1 WO2008003563 A1 WO 2008003563A1
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WO
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matrix
image
control signals
crosstalk
illumination
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PCT/EP2007/055658
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WO2008003563B1 (de
WO2008003563A8 (de
Inventor
Jean-Christophe Olaya
Sebastien Amroun
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Seereal Technologies S.A.
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Publication date
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Publication of WO2008003563A1 publication Critical patent/WO2008003563A1/de
Publication of WO2008003563A8 publication Critical patent/WO2008003563A8/de
Publication of WO2008003563B1 publication Critical patent/WO2008003563B1/de

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    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G—PHYSICS
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    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • G09G3/003—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to produce spatial visual effects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N13/30—Image reproducers
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    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/08—Details of timing specific for flat panels, other than clock recovery

Definitions

  • the invention relates to an autostereoscopic display for the time-sequential 3D display of images or image sequences, in which light emitted by activated illumination elements of a controllable illumination matrix is imaged by means of an imaging matrix through an image matrix onto a viewer's eye of a viewer and at the same time is modulated with a left or right stereo image and which includes a control unit which generates control signals for activating the illumination matrix and the image matrix.
  • Field of application of the invention are all areas in which such time-sequential autostereoscopic displays are used and the SD representation is made for at least one observer.
  • An observer can view the various image contents in either 2D or 3D mode from random locations.
  • 3D mode a right and a left stereo image are displayed periodically to the corresponding eye in a very rapid sequence, from which the viewer is given the autostereoscopic impression of an object without the use of auxiliary means.
  • the control signals required for stereo image representation are generated as a function of the position of the observer's eyes in a control unit.
  • An autostereoscopic display used in the invention includes a controllable directional illumination device consisting of a backlight and a controllable light modulator as the illumination matrix.
  • the activated light of the illumination matrix is directed from an imaging matrix through a display matrix in parallel beams onto the eyes of at least one observer.
  • the homogeneity of the illumination of the image information on the display matrix also referred to as an image matrix, should always be ensured and the spatial crosstalk to the other eye in the representation of the 3D information should be avoided. Even if the viewer changes his position in the room in front of the display, the conditions mentioned must continue to apply.
  • a large backlight which has a Light modulator illuminated as a so-called shutter for location-dependent intensity control, as described in the OS 103 39 076 A1 of the applicant.
  • This shutter consists of a regular array of controllable areas (pixels), which can be switched to be transparent or light-absorbing and allow the light emanating from the backlight to pass only in certain places.
  • the transparent areas are suitably moved for tracking the stereo images.
  • the appropriately determined rows or columns are switched transparent on the shutter.
  • line light sources are used in a directional illumination device.
  • Each imaging element of the imaging matrix is assigned a plurality of illumination elements of the illumination matrix, in this case line light sources.
  • EP 1 460 857 A1 describes a method for compensating these ghost images for a self-illuminating stereoscopic display, which is simultaneously the image matrix.
  • a ghost image is first calculated and subtracted from the next to be displayed stereo field.
  • suffers the stereo contrast of the field so that an optimum for the calculation of the ghost and the stereo contrast for each stereo field, must be found.
  • the described crosstalk occurs in two controllable spatial light modulators (illumination and image matrix).
  • the control signals of the two Jardinlichtmodulatoren will yet another crosstalk effective, namely a temporal crosstalk between the control signals of the two Jardinlichtmodulatoren.
  • This temporal crosstalk is caused by the function-dependent switching time delay of each individual lighting element or picture element of both light modulators and manifests itself in that the control signal is still effective, for example, to illuminate a left stereo image, while already the image modulation signal of a right stereo image is generated.
  • the control signals of both light modulators generated in rectangular form are deformed by their rise and fall times so that their effects overlap in time and prevent a quality-oriented 3D display.
  • an additional phase for the time delay of the control signal of one of the light modulators can already be permanently programmed into the control unit as a hardware solution. But this prevents the interchangeability of the room light modulators.
  • Document US Pat. No. 6,448,952 B1 minimizes the temporal crosstalk between the image modulation signal and the control signal for shutter glasses occurring in a display in that a phase shift is added to the image modulation signal.
  • This is a stereoscopic display in which the user wears a shutter glasses to see a three-dimensional image.
  • the signal processing described here is not applicable to an autostereoscopic display described above.
  • the crosstalk of the right and left images is determined to test the quality of a three-dimensional image.
  • the determined value is stored and used in the context of quality control to compensate for crosstalk.
  • the object of the invention is to improve the provision of the control signals and thus the three-dimensional display quality in the control unit of a time-sequential autostereoscopic display with controllable directional lighting device.
  • the invention is based on an autostereoscopic display described at the outset with an illumination matrix, an image matrix and a control unit which generates control signals for activating the illumination matrix and the image matrix.
  • the object is achieved by determining a temporal crosstalk between the control signals for the illumination matrix and the image matrix in the control unit of the autostereoscopic display from predetermined system parameters and, after generating a first control signal for the illumination matrix, a phase shift to minimize the temporal Crosstalk is added.
  • the frequency of the control signals is not changed.
  • the temporal crosstalk is calculated from parameters of the given display system and can be represented as a function of the phase shift.
  • the addition of the phase shift is realized with a value at which the calculated temporal crosstalk of the control signals has a minimum of light energy.
  • Light energy is understood here to mean the proportion of light which additionally arises due to the temporal crosstalk of a left and right stereo image.
  • the minimum of the light energy of the temporal crosstalk at least two successive regions of the temporal crosstalk (CTmin; CTmax) of a periodic sequence of control signals are selected, summed and minimized system-parameter-dependent in the control unit. For the calculation, this means that areas with the lowest and highest temporal crosstalk are detected and minimized.
  • the periodic signal sequence of Control signals are defined, for example, by two control signals for a right eye or a left eye and the image data corresponding to the respective eye.
  • the illumination matrix and the image matrix are realized by controllable spatial light modulators, of which at least the rise and fall times and the frequency are detected as system parameters for calculating the temporal crosstalk.
  • control signals of the illumination matrix and the image modulation signals of the display matrix are optimally optimally coordinated in an autostereoscopic display of the type mentioned at the outset.
  • the correction is always based on the display used, as always enter the current system parameters in the calculation.
  • Fig. 1 graphically combines the time course of the control signal for the illumination of a left and a right eye and the time course of each corresponding image modulation signal in a periodic sequence
  • Fig. 2 shows the waveform corresponding to Fig. 1, but only for a left eye and for a right stereo image, and the determined ranges of temporal crosstalk
  • Fig. 3 shows the signal waveform corresponding to Fig. 1, but with an added to the first image modulation signal phase shift and
  • a position finder of a right or left eye of at least one observer determines the position coordinates which are used by the control unit for subsequent control processes.
  • a left and a right stereo image are periodically generated for the respective viewer in order to realize a 3D image representation.
  • light of an illumination matrix is first directed to the one eye of an observer via an imaging matrix in parallel beam bundles, for example the left one, wherein left image information is simultaneously generated in an image matrix.
  • control unit absolutely synchronously the control signals of the illumination matrix LI; Lr and the image modulation signals Dl; Dr controls the image matrix to achieve a flawless 3D image representation. Any time deviation from this synchronization causes a temporal crosstalk of the signals and leads to a deterioration of the 3D image representation in the display.
  • Controllable spatial light modulators are used as the illumination and image matrix.
  • temporal crosstalk of the control signals of the illumination and the image matrix occurs.
  • the temporal crosstalk can also be described as a delay time between the mentioned signals.
  • Fig. 2 two control signals for the left eye LI and below two image modulation signals Dr for the right eye are shown. For clarity, not every subsequent control signal was drawn. It can be seen that light is still being directed to the left eye by the effective fall time of the control signal while the right eye image data is already being modulated. This effect represents the temporal crosstalk of the control signals between the two light modulators. Due to the temporal crosstalk occur Crosstalk areas (CT areas) in the waveform. These areas represent a light energy that exists at the moment of the transition from the left to the right stereo image and that disturbs the 3D representation. This light energy must be minimized to improve the quality of the 3D presentation.
  • CT areas Crosstalk areas
  • the temporal crosstalk can be influenced by introducing a phase shift in the control of the image modulation. Analogously, it is also possible to add the phase shift to this control signal in the control of the lighting.
  • FIG. 3 compared with the illustration in FIG. 1, the image modulation signals D 1; Dr is shown with the phase shift offset from the control signals of the illumination matrix. It can be seen that the signal shift between the illumination signal of the left eye LI and the image modulation signal of the right eye Dr reaches a minimum, thus producing a minimized range of temporal crosstalk for the left eye CTmin, shown hatched. The temporal crosstalk is mathematically so small at this moment that it no longer interferes with the 3D image representation.
  • this disadvantage also initially results in a disadvantage: since the control signals provide light for the left and right eyes periodically, light is generated again for the left eye, while the image modulation signal for the right eye Dr is still generated by the phase shift.
  • a second region of the temporal crosstalk CTmax results for the left eye, in which the signal shift is substantially greater than in the first region CTmin. Accordingly, the light energy of the temporal crosstalk is correspondingly larger.
  • FIG. 4 shows in a diagram the temporal crosstalk as a function of the light energy and the phase shift for a given configuration of the two spatial light modulators. From the course of the function, it can be seen that there is a value for the phase shift in which the temporal crosstalk and the light energy reach a minimum.
  • the response of the two light modulators with the respective rise and fall times of the Jardinlichtmoduiatoren and the frequency with which both Jardinlichtmoduiatoren be controlled taken into account and thus the minimized value of the Phase shift calculated.
  • phase value which is an optimal value for the SD imaging of the autostereoscopic display and ensures a minimum of light energy and temporal crosstalk. This phase value ensures that the synchronization of the control signals of the two spatial light modulators is optimal.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein autostereoskopisches Display zur zeitsequentiellen 3D-Darstetlung, bei dem von einer steuerbaren Beleuchtungsmatrix ausgestrahltes Licht durch eine Bildmatrix hindurch auf ein Auge mindestens eines Betrachters abgebildet und gleichzeitig mit einem entsprechenden Stereobild moduliert wird, wobei eine Steuereinheit Steuersignale für das Aktivieren der Beleuchtungsmatrix und der Bildmatrix erzeugt. Beleuchtungs- und Bildmatrix werden durch zwei Raumlichtmodulatoren realisiert. Anwendungsgebiet der Erfindung sind alle Bereiche, in denen derartige Displays für mindestens einen Betrachter nutzbar sind. Auf Grund eines gegebenen Ansprechverhaltens wird zwischen den Steuersignalen der zwei Raumlichtmodulatoren ein zeitliches Übersprechen hervorgerufen, das die 3D-Darstellungsqualität verschlechtert. Das Problem wird dadurch gelöst, dass in der Steuereinheit aus vorgegebenen Systemparametern ein zeitliche Übersprechen zwischen den Steuersignalen für die Beleuchtungsmatrix (LI; Lr) und für die Bildmatrix (Dl; Dr) ermittelt und nach dem Erzeugen eines ersten Steuersignals für die Beleuchtungsmatrix (LI) einem ersten Bildmodulationssignal (Dl) eine Phasenverschiebung zum Minimieren des zeitlichen Übersprechens hinzu addiert wird.

Description

Autostereoskopisches Display
Die Erfindung betrifft ein autostereoskopisches Display zur zeitsequentiellen 3D- Darstellung von Bildern oder Bildfolgen, bei dem von aktivierten Beleuchtungselementen einer steuerbaren Beleuchtungsmatrix ausgestrahltes Licht mittels einer Abbildungsmatrix durch eine Bildmatrix hindurch auf ein Betrachterauge eines Betrachters abgebildet und gleichzeitig mit einem linken oder rechten Stereobild moduliert wird und das eine Steuereinheit enthält, die Steuersignale für das Aktivieren der Beleuchtungsmatrix und der Bildmatrix erzeugt.
Anwendungsgebiet der Erfindung sind alle Bereiche, in denen derartige zeitsequentielle autostereoskopische Displays benutzt werden und die SD- Darstellung für mindestens einen Betrachter erfolgt. Ein Betrachter kann die verschiedenen Bildinhalte entweder im 2D- oder 3D-Modus von wahlfreien Orten aus ansehen. Für den 3D-Modus werden in sehr schneller Folge ein rechtes und ein linkes Stereobild periodisch dem entsprechenden Auge dargestellt, woraus für den Betrachter ohne Verwendung von Hilfsmitteln der autostereoskopische Eindruck eines Objektes ermöglicht wird. Dazu werden in einer Steuereinheit die für die Stereobilddarstellung erforderlichen Steuersignale in Abhängigkeit von der Position der Augen des Betrachters generiert.
Ein in der Erfindung verwendetes autostereoskopisches Display enthält eine steuerbare gerichtete Beleuchtungseinrichtung, die aus einem Backlight sowie einem steuerbaren Lichtmodulator als Beleuchtungsmatrix besteht. Das aktivierte Licht der Beleuchtungsmatrix wird von einer Abbildungsmatrix durch eine Wiedergabematrix hindurch in Parallelstrahlenbündeln auf die Augen mindestens eines Betrachters gerichtet. Dabei soll stets die Homogenität der Ausleuchtung der Bildinformationen auf der Wiedergabematrix, auch als Bildmatrix bezeichnet, gewährleistet werden und das räumliche Übersprechen auf das jeweils andere Auge bei der Darstellung der 3D-lnformationen vermieden werden. Auch wenn der Betrachter seine Position im Raum vor dem Display verändert, müssen die genannten Bedingungen weiterhin gelten. In der genannten Beleuchtungseinrichtung wird üblicherweise ein großflächiges Backlight eingesetzt, welches einen Lichtmodulator als so genannten Shutter zur ortsabhängigen Intensitätsregelung beleuchtet, wie es in der OS 103 39 076 A1 der Anmelderin beschrieben wird. Dieser Shutter besteht aus einer regelmäßigen Anordnung von steuerbaren Bereichen (Pixeln), die transparent oder Licht absorbierend geschaltet sein können und das vom Backlight ausgehende Licht nur an bestimmten Stellen durchlassen. Bei Bewegung eines Betrachters werden zum Nachführen der Stereobilder die transparenten Bereiche geeignet verschoben. Dazu werden auf dem Shutter die entsprechend ermittelten Zeilen bzw. Spalten transparent geschaltet. In einer gerichteten Beleuchtungseinrichtung werden z.B. bei Verwendung einer Abbildungsmatrix mit periodisch angeordneten Zylinderlinsen in Form eines Lentikulars Linien-Lichtquellen verwendet. Jedem Abbildungselement der Abbildungsmatrix ist dabei eine Vielzahl von Beleuchtungselementen der Beleuchtungsmatrix, in diesem Fall Linien-Lichtquellen, zugeordnet.
Bei der periodischen Darstellung des linken bzw. rechten Stereobildes tritt u.a. herstellungsbedingt ein räumliches Übersprechen durch eine unterschiedliche Nachleuchtdauer der roten, grünen und blauen Subpixel auf. Dadurch ist z.B. das linke Stereobild kurzfristig noch sichtbar, wenn das nachfolgende rechte Teilbild schon dargestellt wird. Durch dieses räumliche Übersprechen werden „Geisterbilder" erzeugt, die den Stereoeffekt negativ beeinflussen und die Abbildungsqualität des Displays insgesamt beeinträchtigen.
In EP 1 460 857 A1 wird für ein selbstleuchtendes stereoskopisches Display, das gleichzeitig die Bildmatrix ist, ein Verfahren zum Kompensieren dieser Geisterbilder beschrieben. Dabei wird ein Geisterbild zunächst berechnet und vom nächsten darzustellenden Stereo-Teilbild subtrahiert. Dadurch leidet aber der Stereokontrast des Teilbildes, so dass ein Optimum für die Berechnung des Geisterbildes und des Stereokontrastes für jedes Stereo-Teilbild, gefunden werden muß.
Verwendet man kein selbst leuchtendes Display, sondern die eingangs beschriebene steuerbare gerichtete Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtmodulator als Beleuchtungsmatrix und einen weiteren Lichtmodulator für die Bilddarstellung, dann tritt das beschriebene Übersprechen bei zwei steuerbaren Raumlichtmodulatoren (Beleuchtungs- und Bildmatrix) auf. Zusätzlich wird jedoch noch ein weiteres Übersprechen wirksam, und zwar ein zeitliches Übersprechen zwischen den Steuersignalen der zwei Raumlichtmodulatoren. Dieses zeitliche Übersprechen entsteht durch die funktionsbedingte Schaltzeitverzögerung jedes einzelnen Beleuchtungselementes bzw. Bildelementes beider Lichtmodulatoren und äußert sich darin, dass das Steuersignal z.B. zur Beleuchtung eines linken Stereobildes noch wirksam ist, während schon das Bildmodulationssignal eines rechten Stereobildes erzeugt wird. Die in Rechteckform erzeugten Steuersignale beider Lichtmodulatoren werden durch ihre Anstiegs- und Abfallzeiten so verformt, dass sich ihre Wirkungen zeitlich überschneiden und eine qualitätsgerechte 3D- Darstellung verhindern.
Um dieses nachteilige, zeitliche Übersprechen zu eliminieren, müssen entweder für die Beleuchtungsmatrix oder für die Bildmatrix entsprechend korrigierende Maßnahmen ergriffen werden.
Beispielsweise kann als Hardwarelösung in die Steuereinheit bereits eine zusätzliche Phase zur zeitlichen Verzögerung des Steuersignals eines der Lichtmodulatoren fest einprogrammiert sein. Damit wird aber die Austauschbarkeit der Raumlichtmodulatoren verhindert.
Im Dokument US 6 448 952 B1 wird das in einem Display auftretende zeitliche Übersprechen zwischen dem Bildmodulationssignal und dem Steuersignal für eine Shutterbrille minimiert, indem dem Bildmodulationssignal eine Phasenverschiebung hinzu addiert wird. Hierbei handelt es sich um ein stereoskopisches Display, bei dem der Nutzer eine Shutterbrille trägt, um ein dreidimensionales Bild sehen zu können. Die hier beschriebene Signalverarbeitung ist nicht auf ein eingangs beschriebenes autostereoskopisches Display anwendbar.
In einem autostereoskopischen Display des Dokuments GB 2 404 106 A wird zum Testen der Qualität eines dreidimensional dargestellten Bildes das Übersprechen des rechten und linken Bildes ermittelt. Der ermittelte Wert wird gespeichert und im Rahmen der Qualitätskontrolle zur Kompensation des Übersprechens benutzt.
Auf jegliche andere Einflüsse, die sich ebenfalls nachteilig auf die Qualität einer SD- Bilddarstellung auswirken, wie z.B. Abbildungs- oder Materialfehler optischer Komponenten des Displays, wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung nicht eingegangen.
Aufgabe der Erfindung ist es, in der Steuereinheit eines zeitsequentielien autostereoskopischen Displays mit steuerbarer gerichteter Beleuchtungseinrichtung die Bereitstellung der Steuersignale und damit die dreidimensionale Darstellungsqualität zu verbessern.
Der Erfindung liegt ein eingangs beschriebenes autostereoskopisches Display mit einer Beleuchtungsmatrix, einer Bildmatrix und einer Steuereinheit, die Steuersignale für das Aktivieren der Beleuchtungsmatrix und der Bildmatrix erzeugt, zugrunde.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Steuereinheit des autostereoskopischen Displays aus vorgegebenen Systemparametern ein zeitliches Übersprechen zwischen den Steuersignalen für die Beleuchtungsmatrix und für die Bildmatrix ermittelt und nach dem Erzeugen eines ersten Steuersignals für die Beleuchtungsmatrix einem ersten Bildmodulationssignal eine Phasenverschiebung zum Minimieren des zeitlichen Übersprechens hinzu addiert wird. Die Frequenz der Steuersignale wird dabei nicht verändert. Das zeitliche Übersprechen wird aus Parametern des vorgegebenen Displaysystems berechnet und ist als Funktion in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung darstellbar.
Vorteilhafterweise wird die Addition der Phasenverschiebung mit einem Wert realisiert, bei dem das berechnete zeitliche Übersprechen der Steuersignale ein Minimum an Lichtenergie aufweist. Unter Lichtenergie wird hier der Anteil von Licht verstanden, der durch das zeitliche Übersprechen eines linken und rechten Stereobildes zusätzlich entsteht.
Zum Ermitteln des Minimums der Lichtenergie des zeitlichen Übersprechens werden in der Steuereinheit mindestens zwei aufeinander folgende Bereiche des zeitlichen Übersprechens (CTmin; CTmax) einer periodischen Folge von Steuersignalen ausgewählt, summiert und systemparameterabhängig minimiert. Das bedeutet für die Berechnung, dass Bereiche mit dem geringsten und dem größten zeitlichen Übersprechen erfasst und minimiert werden. Die periodische Signalfolge der Steuersignale ist definiert z.B. durch zwei Steuersignale für ein rechtes Auge oder ein linkes Auge und die dem jeweiligen Auge entsprechenden Bilddaten. Einem Ausführungsbeispiel entsprechend werden die Beleuchtungsmatrix und die Bildmatrix durch steuerbare Raumlichtmodulatoren realisiert, von denen mindestens die Anstiegs- und Abfallzeiten sowie die Frequenz als Systemparameter zur Berechnung des zeitlichen Übersprechens erfasst werden.
Mit dieser Erfindung werden in einem autostereoskopischen Display der eingangs genannten Art vorteilhaft die Steuersignale der Beleuchtungsmatrix und die Bildmodulationssignale der Wiedergabematrix optimal koordiniert. Es werden ein zeitliches Übersprechen der Signale zwischen jeweiligem Stereobild und entsprechender Beleuchtung und damit der die Abbildungsqualität störende Anteil der Lichtenergie weitgehend minimiert. Vorteilhafterweise ist durch Verwendung der Systemparameter des Displays bei der Berechnung des zeitlichen Übersprechens die Korrektur immer auf das verwendete Display bezogen, da in die Berechnung immer die aktuellen Systemparameter eingehen.
Das erfindungsgemäße autostereoskopische Display wird nachfolgend näher beschrieben. In den Darstellungen zeigen
Fig. 1 grafisch kombiniert den zeitlichen Verlauf des Steuersignals für die Beleuchtung eines linken und eines rechten Auges und den zeitlichen Verlauf des jeweils entsprechenden Bildmodulationssignals in periodischer Folge
Fig. 2 den Signalverlauf entsprechend Fig. 1 , aber nur für ein linkes Auge und für ein rechtes Stereobild, und die ermittelten Bereiche des zeitlichen Übersprechens
Fig. 3 den Signalverlauf entsprechend Fig. 1 , aber mit einer zum ersten Bildmodulationssignal addierten Phasenverschiebung und
Fig. 4 ein Diagramm mit dem Funktionsverlauf des zeitlichen Übersprechens in Abhängigkeit von der Lichtenergie und der Phasenverschiebung für eine vorgegebene Konfiguration von zwei Lichtmodulatoren. In einem eingangs beschriebenen zeitsequentiellen autostereoskopischen Display mit steuerbarer gerichteter Beleuchtungseinrichtung ermittelt ein Positionsfinder von einem rechten bzw. linken Auge mindestens eines Betrachters die Positionskoordinaten, die von der Steuereinheit für nachfolgende Steuerprozesse benutzt werden. Dem jeweiligen Betrachter werden analog ein linkes und ein rechtes Stereobild periodisch generiert, um eine 3D-Bilddarstellung zu realisieren. Licht einer Beleuchtungsmatrix wird dabei bekanntermaßen über eine Abbildungsmatrix in Parallelstrahlbündeln erst auf das eine Auge eines Betrachters gelenkt, z.B. das linke, wobei gleichzeitig linke Bildinformationen in einer Bildmatrix generiert werden. Anschließend wird der gleiche Vorgang für das rechte Auge wiederholt. Dabei ist es notwendig, dass die Steuereinheit absolut synchron die Steuersignale der Beleuchtungsmatrix LI; Lr und die Bildmodulationssignale Dl; Dr der Bildmatrix steuert, um eine fehlerfreie 3D-Bilddarstellung zu erreichen. Jedes zeitliche Abweichen von dieser Synchronisation ruft ein zeitliches Übersprechen der Signale hervor und führt zu einer Verschlechterung der 3D-Bilddarstellung im Display. Als Beleuchtungs- und Bildmatrix werden steuerbare Raumlichtmodulatoren verwendet.
In Fig. 1 bis 3 sind in den betreffenden Darstellungen jeweils kombiniert der zeitliche Verlauf der Steuersignale der Beleuchtung in Bezug auf den zeitlichen Verlauf der Bildmodulationssignale wiedergegeben.
Da die ursprüngliche Form der Steuersignale nicht ideal wiedergegeben wird, weil die Raumlichtmodulatoren nicht unendlich schnell schalten können, tritt ein zeitliches Übersprechen der Steuersignale der Beleuchtungs- und der Bildmatrix auf. Das zeitliche Übersprechen kann man auch als Verzögerungszeit zwischen den genannten Signalen bezeichnen.
In Fig. 2 sind zwei Steuersignale für das linke Auge LI und darunter zwei Bildmodulationssignale Dr für das rechte Auge dargestellt. Wegen der Übersichtlichkeit wurde nicht jedes nachfolgende Steuersignal eingezeichnet. Es ist zu erkennen, dass durch die wirksame Abfallzeit des Steuersignals noch Licht auf das linke Auge gesteuert wird, während die Bilddaten für das rechte Auge schon moduliert werden. Dieser Effekt stellt das zeitliche Übersprechen der Steuersignale zwischen beiden Lichtmodulatoren dar. Durch das zeitliche Übersprechen entstehen Übersprechungsbereiche (CT-Bereiche) im Signalverlauf. Diese Bereiche repräsentieren eine Lichtenergie, die im Moment des Übergangs vom linken zum rechten Stereobild vorhanden ist und die die 3D-Darstellung stört. Diese Lichtenergie muss minimiert werden, um die Qualität der 3D-Darstellung zu verbessern.
Durch Berechnungen in Verbindung mit Simulationen hat sich gezeigt, dass das zeitliche Übersprechen durch das Einführen einer Phasenverschiebung bei der Steuerung der Bildmodulation beeinflusst werden kann. Analog ist es auch möglich, bei der Steuerung der Beleuchtung die Phasenverschiebung diesem Steuersignal hinzu zu addieren.
In Fig. 3 sind gegenüber der Darstellung in Fig. 1 die Bildmodulationssignale Dl; Dr mit der Phasenverschiebung versetzt zu den Steuersignalen der Beleuchtungsmatrix dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Signalverschiebung zwischen dem Beleuchtungssignal des linken Auges LI und dem Bildmodulationssignal des rechten Auges Dr ein Minimum erreicht und so ein minimierter Bereich des zeitlichen Übersprechens für das linke Auge CTmin, schraffiert dargestellt, entsteht. Das zeitliche Übersprechen ist in diesem Moment rechnerisch so klein, dass es sich nicht mehr störend auf die 3D-Bilddarstellung auswirkt. Jedoch ergibt sich aus diesem Vorteil zunächst auch ein Nachteil: da die Steuersignale Licht für das linke und rechte Auge periodisch bereit stellen, wird schon wieder Licht für das linke Auge erzeugt, während durch die Phasenverschiebung noch das Bildmodulationssignal für das rechte Auge Dr erzeugt wird. Es entsteht ein zweiter Bereich des zeitlichen Übersprechens CTmax, schraffiert dargestellt, für das linke Auge, in dem die Signalverschiebung wesentlich größer als im ersten Bereich CTmin ist. Entsprechend größer ist hier auch die Lichtenergie des zeitlichen Übersprechens. Diese beiden Bereiche des zeitlichen Übersprechens bzw. diese beiden Signalverschiebungen treten für jedes Auge auf und müssen für jedes Auge so optimiert werden, dass ihre Summe ein Minimum wird.
Es werden ein minimierter, summarer Bereich des zeitlichen Übersprechens aus zwei aufeinander folgenden, periodisch verlaufenden Signaifolgen der Beleuchtung für das linke LI und ein dazwischen generiertes Beleuchtungssignal Lr für das rechte Auge und den entsprechenden periodisch verlaufenden Signalfolgen der Bildmodulation Dl; Dr für diese Augen ermittelt. Analog können ebenso zwei aufeinander folgende Steuersignale der Beleuchtung für das rechte Auge Lr und ein dazwischen generiertes Steuersignal für das linke Auge LI und die entsprechenden Bildmodulationssignale Dl; Dr für diese Augen zum Minimieren des zeitlichen Übersprechens berechnet werden.
In Fig. 4 ist in einem Diagramm das zeitliche Übersprechen als Funktion der Lichtenergie und der Phasenverschiebung für eine vorgegebene Konfiguration der beiden Raumlichtmoduiatoren dargestellt. Aus dem Funktionsverlauf ist erkennbar, dass es für die Phasenverschiebung einen Wert gibt, bei dem das zeitliche Übersprechen und die Lichtenergie ein Minimum erreichen. Bei der Ermittlung der Phasenverschiebung werden in der Steuereinheit als Systemparameter das Ansprechverhalten der beiden Lichtmodulatoren mit den jeweiligen Anstiegs- und Abfallzeiten (rise time und fall time) der Raumlichtmoduiatoren sowie die Frequenz, mit der beide Raumlichtmoduiatoren gesteuert werden, berücksichtigt und damit der minimierte Wert der Phasenverschiebung berechnet.
Diese Berechnung ergibt einen Phasenwert, der ein optimaler Wert für die SD- Bilddarstellung des autostereoskopischen Displays ist und ein Minimum der Lichtenergie und des zeitlichen Übersprechens gewährleistet. Mit diesem Phasenwert wird erreicht, dass die Synchronisation der Steuersignale beider Raumlichtmoduiatoren optimal verläuft.

Claims

Patentansprüche
1. Autostereoskopisches Display zur zeitsequentiellen 3D-Darstellung von Bildern oder Bildfoigen für mindestens einen Betrachter, wobei von aktivierten Beleuchtungselementen einer steuerbaren Beleuchtungsmatrix ausgestrahltes Licht mittels einer Abbildungsmatrix durch eine Bildmatrix hindurch auf ein Auge eines Betrachters abgebildet und gleichzeitig mit einem linken oder rechten Stereobild moduliert wird und eine Steuereinheit Steuersignale für das Aktivieren der Beleuchtungsmatrix und der Bildmatrix erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit aus vorgegebenen Systemparametern ein zeitliches Übersprechen zwischen den Steuersignalen für die Beleuchtungsmatrix (LI; Lr) und für die Bildmatrix (Dl; Dr) ermittelt und nach dem Erzeugen eines ersten Steuersignals für die Beleuchtungsmatrix (LI) einem ersten Bildmodulationssignal (Dl) eine Phasenverschiebung zum Minimieren des zeitlichen Übersprechens hinzu addiert.
2. Autostereoskopisches Display nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Addition der Phasenverschiebung mit einem Wert erfolgt, bei dem das berechnete zeitliche Übersprechen der Steuersignale ein Minimum an Lichtenergie aufweist.
3. Autostereoskopisches Display nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit zum Ermitteln des Minimums der Lichtenergie mindestens zwei aufeinander folgende Bereiche des zeitlichen Übersprechens (CTmin; CTmax) einer periodischen Folge von Steuersignalen summiert und systemparameterabhängig minimiert werden.
4. Autostereoskopisches Display nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beieuchtungsmatrix und die Bildmatπx durch steuerbare Raumlichtmodulatoren realisierbar sind, von denen mindestens die Anstiegs- und Abfallzeiten sowie die Frequenz als Systemparameter zur Berechnung des zeitlichen Übersprechens erfasst werden.
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