DE20211612U1 - Autostereoscopic projection arrangement - Google Patents
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Description
u.Z.: GM 3DProjektion0702 Jena, 12. Juli 2002u.C.: GM 3DProjection0702 Jena, July 12, 2002
4D-Vision GmbH4D Vision GmbH
Löbstedter StraßeLöbstedter Straße
07749 Jena07749 Jena
* * * Autostereoskopische Proj ektionsanordnung* * * Autostereoscopic projection arrangement
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4D-Vision GmbH Jena, den 12. Juli 20024D-Vision GmbH Jena, July 12, 2002
u.Z.: GM 3DProiektion0702o.Z.: GM 3DProiektion0702
Die Erfindung bezieht sich auf autostereoskopische Projektionsanordnungen.The invention relates to autostereoscopic projection arrangements.
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der DE 206474 beschrieben. Diese Schrift offenbart einen Projektionsschirm, der in Betrachtungsrichtung vor und hinter einer Mattscheibe über jeweils ein Linienraster verfügt. Die Linienraster enthalten schmale, vertikal ausgerichtete, wechselweise opake und transparente Linien, durch die rückseitig ein Stereobildpaar projiziert wird. Der bzw. die Betrachter schauen auf der Frontseite durch ein Linienraster hindurch und erleben einen räumlichen Seheindruck, da den Betrachteraugen jeweils unterschiedliche Perspektiven dargeboten werden. Nachtteilig bei dieser Anordnung ist, daß leicht fehlerhafte Justagen der Linienraster bzw. der Mattscheibe zu unangenehmen Erscheinungen wie etwa Moire-Effekten führen.Such an arrangement is described, for example, in DE 206474. This document discloses a projection screen that has a line grid in front of and behind a ground glass screen in the viewing direction. The line grids contain narrow, vertically aligned, alternately opaque and transparent lines through which a stereo image pair is projected at the back. The viewer(s) look through a line grid on the front and experience a spatial visual impression, as the viewer's eyes are presented with different perspectives. The disadvantage of this arrangement is that slightly incorrect adjustments of the line grid or the ground glass screen lead to unpleasant phenomena such as moiré effects.
Die US 5,146,246 beschreibt eine Zweiansichtenprojektion. Bei dieser Anordnung bekommt jedes Betrachterauge im wesentlichen nur eine Ansicht dargeboten, entweder die rechte oder die linke. Auch hier ist wieder in Betrachtungsrichtung vor und hinter dem Projektionsschirm jeweils ein Linienraster, d.h. ein Barriereschirm angeordnet. Dieser Barriereschirm wird auch wieder als vertikale opake und transparente Streifen umfassend offenbart. Eine ähnliche Anordnung zeigt die US 5,225,861 des gleichen Erfinders. Hierbei handelt es sich um eine Rückprojektionssystem, welches jeweils ein linkes und ein rechtes Bild durch ein Raster mit opaken und transparenten Elementen projiziert, wobei den Betrachteraugen wegen eines weiteren Rasters mit opaken und transparenten Elementen jeweils im wesentlichen disjunkte
Ansichten sichtbar sind. Die Schrift beschreibt ebenfalls vertikale opake und transparente Streifen als Rasterelemente.US 5,146,246 describes a two-view projection. In this arrangement, each viewer's eye is essentially presented with only one view, either the right or the left. Here, too, a line grid, i.e. a barrier screen, is arranged in front of and behind the projection screen in the viewing direction. This barrier screen is again disclosed as comprising vertical opaque and transparent strips. US 5,225,861 by the same inventor shows a similar arrangement. This is a rear projection system which projects a left and a right image through a grid with opaque and transparent elements, whereby the viewer's eyes are presented with essentially disjoint images due to a further grid with opaque and transparent elements.
views are visible. The font also describes vertical opaque and transparent stripes as grid elements.
Für die letztgenannten Schriften gilt wieder, daß die entsprechenden Anordnungen einen hohen Justageaufwand notwendig machen. Außerdem sind die zusätzlich beschriebenen Bildtrennmittel nur im wesentlichen für Systeme mit zwei dargestellten Ansichten geeignet, so daß dem bzw. den Betrachterin) kaum Bewegungsfreiheit bei der stereoskopischen Wahrnehmung ermöglicht wird.For the latter documents, the corresponding arrangements require a great deal of adjustment effort. In addition, the additionally described image separation means are only essentially suitable for systems with two displayed views, so that the viewer is hardly given any freedom of movement during stereoscopic perception.
Die Offenlegungsschrift JP 9179090 beschreibt ein Rückprojektionssystem mit einem Lentikular, bei welchem mindestens zwei Ansichten einer Szenerie zeitmultiplex dargestelltThe publication JP 9179090 describes a rear projection system with a lenticular in which at least two views of a scene are displayed time-multiplexed
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4D-Vision GmbH Jena, den 12. Juli 20024D-Vision GmbH Jena, July 12, 2002
u.Z.: GM 3DProjektion0702o.Z.: GM 3DProjection0702
werden. Die Zuordnung der rückseitig projizierten Ansichten zu den Streifenabschnitten auf der Projektionsscheibe, welche zu den Abbildungsrichtungen der Lentikulare korrespondieren, geschieht über steuerbare Flüssigkristallabschnitte. Diese Abschnitte sind entweder transparent oder streuend geschaltet, so daß entsprechend ihrem Zustand jeweils eine Ansicht durch die Lentikulare in stets eine oder mehrere definierte Richtungen abgebildet wird. Von Nachteil ist bei dieser Anordnung zunächst der hohe materielle Aufwand. Vor allem ist ein hohes Maß an Ansteuerelektronik erforderlich. Fernerhin wird trotz der in voller Auflösung zeitmultiplex dargestellten Ansichten für den Betrachter jeweils nur ein Bild in verminderter horizontaler Auflösung pro Auge sichtbar. Die Anordnung erfordert zur flimmerfreien Darstellung überdies schnelle Projektionsbildgeber. Die Bildwiederholrate dieser Bildgeber muß um so höher sein, je mehr Ansichten zur Darstellung kommen sollen, was die Anordnungen zusätzlich verteuert.The rear-projected views are assigned to the strip sections on the projection screen, which correspond to the image directions of the lenticulars, via controllable liquid crystal sections. These sections are either transparent or scattering, so that depending on their state, a view is always projected through the lenticulars in one or more defined directions. The disadvantage of this arrangement is the high material expenditure. Above all, a high level of control electronics is required. Furthermore, despite the views being displayed in full resolution using time multiplexing, the viewer only sees one image at a reduced horizontal resolution per eye. The arrangement also requires fast projection imagers for flicker-free display. The frame rate of these imagers must be higher the more views are to be displayed, which makes the arrangements even more expensive.
Die US 4,101,210 und die US 4,132,468 beschreiben eine Stereoprojektion für mehrere Ansichten einer Szenerie, wobei auf Grund der Abbildungsmaßnahmen auf einem Schirm (z.B. einer Emulsion) ununterbrochene und einander nicht überlappende, linienförmig strukturierte Rasterbilder mehrerer Ansichten gebildet werden. Diese Rasterbilder weisen quasi keine Lücken auf, d.h. die Ansichtenanteile werden dicht nebeneinander abgebildet. Die besagten Abbildungsmaßnahmen umfassen insbesondere die Verwendung von Linsenrastern in Kombination mit Lentikularen.US 4,101,210 and US 4,132,468 describe a stereo projection for several views of a scene, whereby continuous and non-overlapping, line-structured raster images of several views are formed on a screen (e.g. an emulsion) due to the imaging measures. These raster images have virtually no gaps, i.e. the view parts are shown close to one another. The said imaging measures include in particular the use of lens grids in combination with lenticulars.
In der Schrift DE 3529819 C2 wird eine Projektion mehrerer Ansichten durch ein Lentikular hindurch beschrieben. Bei dieser Anordnung werden zur Projektion der Ansichtenstreifen unter jede einzelne Zylinderlinse die jeweils benachbarten Zylinderlinsen benutzt. Der Vorteil dabei ist, daß die Projektorengehäuse nicht besonders schmal sein müssen, um die korrekte Ansichtenkombination auf dem Projektionsschirm zu erzielen. Nachteilig ist hier, daß insbesondere bei großen Schirmdurchmessern- großformatige Lentikulare benötigt werden.Document DE 3529819 C2 describes a projection of several views through a lenticular. In this arrangement, the adjacent cylindrical lenses are used to project the strips of views under each individual cylindrical lens. The advantage of this is that the projector housings do not have to be particularly narrow in order to achieve the correct combination of views on the projection screen. The disadvantage here is that large-format lenticulars are required, particularly for large screen diameters.
Die DE 19608305 Al offenbart ein Rückprojektionssystem, wobei zwei Ansichten durch vertikale Barrierestreifen auf einen Schirm projiziert werden. Das entstehende Rasterbild aus den zwei Ansichten wird hernach vom Betrachter durch einen Barriereschirm derart sichtbar gemacht, daß die Betrachteraugen jeweils unterschiedliche Ansichten sehen, wodurch ein räumlicher Eindruck entsteht. Die Anordnung ist gekennzeichnet durch einen Verschiebemechanismus, der den betrachterseitigen Barriereschirm augenpositionsabhängigDE 19608305 A1 discloses a rear projection system, whereby two views are projected onto a screen through vertical barrier strips. The resulting raster image from the two views is then made visible to the viewer through a barrier screen in such a way that the viewer's eyes see different views, creating a spatial impression. The arrangement is characterized by a sliding mechanism that moves the viewer-side barrier screen depending on the position of the eye.
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u.Z.: GM 3DProiektion0702o.Z.: GM 3DProiektion0702
verschiebt. Hierbei ist von Nachteil, daß zum einen lediglich zwei Ansichten einer Szenerie zum Einsatz kommen. Fernerhin besitzt der Regelkreis zum Ermitteln der Augenposition und entsprechenden Verschieben des betrachterseitigen Barriereschirmes eine gewisse Trägheit, wodurch der Betrachter mitunter ein pseudoskopisches Bild wahrnimmt. Die Anordnung ist in regelhaften Ausprägungen für lediglich einen Betrachter geeignet.shifts. The disadvantage here is that only two views of a scene are used. Furthermore, the control circuit for determining the eye position and correspondingly shifting the barrier screen on the viewer side has a certain inertia, which means that the viewer sometimes perceives a pseudoscopic image. The arrangement is usually only suitable for one viewer.
Eine Projektionseinrichtung mit Lentikular ist in der DE 3700525 Al dargestellt. Bei dieser Anordnung ist die Projektionsfläche gekrümmt. Nachteilig ist dabei unter anderem der hohe Platzbedarf bei großformatigen Bildschirmen.A projection device with lenticular is shown in DE 3700525 A1. In this arrangement, the projection surface is curved. One of the disadvantages is the large amount of space required for large-format screens.
Die WO 98/43441 Al beschreibt ein dynamisches Mehransichtenprojektionssystem mit Shuttern. Nachteilig ist hierbei vor allem der hohe Aufwand bei der Herstellung der Anordnung.WO 98/43441 A1 describes a dynamic multi-view projection system with shutters. The main disadvantage here is the high cost of manufacturing the arrangement.
In der US 2,313,947 wird ein Mehransichtenprojektion mit zwei Barriereschirmen, welche vertikale Barrierestreifen umfassen, offenbart. Auch die Schrift US 2,307,276 beschreibt eine Mehransichtenprojektion mit Barriereschirmen unter Verwendung von vertikalen Barrierestreifen, wobei charakteristisch zwischen den entstehenden Ansichtenstreifen auf dem Schirm eine bestimmte Streifenbreite dunkel bleibt. Dadurch werden pseudoskopische und Doppelbildpositionen weitestgehend vermieden.US 2,313,947 discloses a multi-view projection with two barrier screens comprising vertical barrier strips. US 2,307,276 also describes a multi-view projection with barrier screens using vertical barrier strips, whereby a certain strip width remains dark between the resulting view strips on the screen. This largely avoids pseudoscopic and double image positions.
Die US 4,872,750 beschreibt ein Rückprojektionssystem mit rückseitigem Barriereschirm, wobei Farbbilder durch das Überlappen von separaten R-,G-,B- Projektionen erzielt werden. Zur räumlichen Rekonstruktion werden hier bevorzugt Lentikulare eingesetzt. Nachteilig ist hier der hohe apparative Aufwand.US 4,872,750 describes a rear projection system with a rear barrier screen, whereby color images are achieved by overlapping separate R, G, and B projections. Lenticulars are preferably used for spatial reconstruction. The disadvantage here is the high level of equipment required.
Die Patenschrift DE 195 06 648 kritisiert am Stand der Technik der 3D-Darstellung die sprunghafte Änderung der Perspektive bei einer Betrachterbewegung, welche wegen der diskreten Anzahl der dargestellten Ansichten auftritt. Es wird eine autostereoskopische Anordnung zur Vermeidung dieser Nachteile beschrieben, bei der mehrere Ansichten in beobachtbaren Zonen dargestellt werden, so daß Überlappungsbereiche zwischen den Beobachtungszonen erzeugt werden und so daß die Beleuchtungsintensität der einzelnen Beobachtungszonen an den Rändern reduziert ist. Als optische Abbildungseinrichtungen werden u.a. Aperturblenden beschrieben, die in einem Übergangsbereich jeweils sichPatent document DE 195 06 648 criticizes the state of the art of 3D representation for the sudden change in perspective when the viewer moves, which occurs due to the discrete number of views displayed. An autostereoscopic arrangement is described to avoid these disadvantages, in which several views are displayed in observable zones, so that overlapping areas are created between the observation zones and so that the illumination intensity of the individual observation zones is reduced at the edges. Optical imaging devices described include aperture stops, which are each in a transition area.
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u.Z.: GM 3DProjektion0702o.Z.: GM 3DProjection0702
überlappende Beobachtungszonen zweier Ansichten erzeugen. Das dieser Anmeldung zu Grunde liegende Prinzip erfordert einen hohen technischen Aufwand, insofern 3D-Bilder mit größeren Abmessungen gefordert werden.generate overlapping observation zones of two views. The principle underlying this application requires a high level of technical effort, as 3D images with larger dimensions are required.
In der DE 10003326 C2 der Anmelderin werden autostereoskopische Verfahren und entsprechende Anordnungen beschrieben, bei denen der hilfsmittelfrei räumliche Eindruck für mehrere Betrachter vermöge eines Wellenlängenfilterarrays erzeugt wird. Das Filterarray, welches sich vor oder hinter einem Bildgeber befindet, besteht aus einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Wellenlängenfiltern, die jeweils für Licht bestimmter Transparenzwellenlängen/-bereiche transparent sind und somit diskrete wellenlängenabhängige Lichtausbreitungsrichtungen für das von dem Bildgeber ausgesandte Licht vorgeben. Auf dem Bildgeber mit in Zeilen und Spalten eingeteilten Bildelementen wird ein aus mehreren Ansichten einer Szene oder eines Gegenstandes zusammengesetztes Bild dargestellt, so daß auf Grund des Filterarrays ein Betrachter mit beiden Augen überwiegend unterschiedliche Auswahlen von Ansichten sieht. Als Nachteil stellt sich hierbei heraus, daß Großbildprojektionen nicht ohne weiteres zu realisieren sind.In the applicant's DE 10003326 C2, autostereoscopic methods and corresponding arrangements are described in which the spatial impression for several viewers is created without the need for any aids by means of a wavelength filter array. The filter array, which is located in front of or behind an image generator, consists of a large number of wavelength filters arranged in rows and columns, each of which is transparent to light of certain transparency wavelengths/ranges and thus specifies discrete wavelength-dependent light propagation directions for the light emitted by the image generator. An image composed of several views of a scene or an object is displayed on the image generator with image elements divided into rows and columns, so that due to the filter array, a viewer sees predominantly different selections of views with both eyes. The disadvantage here is that large-screen projections cannot be easily realized.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Anordnungen der eingangs genannten Art in einer Weise weiterzubilden, daß eine verbesserte Wahrnehmbarkeit auch bei größeren Bildabmessungen erreicht wird. Das Ziel soll bevorzugt mit einfachen bzw. einfach herstellbaren Baugruppen erreicht werden. Es soll fernerhin ein räumlicher Eindruck für mehrere Betrachter ermöglicht werden.Based on this state of the art, the invention is based on the object of developing arrangements of the type mentioned at the beginning in such a way that improved perceptibility is achieved even with larger image dimensions. The aim should preferably be achieved with simple or easily manufactured components. Furthermore, a spatial impression should be made possible for several viewers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine autostereoskopische Projektionsanordnung, umfassend:This object is achieved according to the invention by an autostereoscopic projection arrangement comprising:
- mindestens zwei Projektoren,- at least two projectors,
- einen Projektionsschirm,- a projection screen,
- mindestens zwei Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..), wobei mindestens ein Filterarray (Fi) zwischen dem Projektionsschirm und den mindestens zwei Projektoren, d.h. in Betrachtungsrichtung hinter dem Projektionsschirm, und mindestens ein Filterarray (F2) in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm angeordnet ist, wobei- at least two filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..), wherein at least one filter array (Fi) is arranged between the projection screen and the at least two projectors, i.e. behind the projection screen in the viewing direction, and at least one filter array (F2) is arranged in front of the projection screen in the viewing direction, wherein
- alle Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) in Spalten und Zeilen angeordnete Wellenlängenfilterelemente aufweisen, die für Licht verschiedener Wellenlängen (&lgr;) oder verschiedener Wellenlängenbereiche (&Dgr;&lgr;) transparent sind,- all filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) have wavelength filter elements arranged in columns and rows which are transparent to light of different wavelengths (λ) or different wavelength ranges (Δλ),
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u.Z.: GM 3DProiektion0702o.Z.: GM 3DProiektion0702
- vermittels der Projektoren Teilinformationen von &eegr; Ansichten Ak (mit k=l..n; n>2) einer Szene oder eines Gegenstandes durch mindestens ein Filterarray (Fi) hindurch auf den Projektionsschirm projiziert werden, so daß auf dem Projektionsschirm Teilinformationen der Ansichten (Ak) in einer durch die Anordnungsgeometrie bestimmten Kombination bzw. Mischung optisch sichtbar gemacht werden, und der Projektionsschirm in ein hinreichend auflösendes Raster von Bildwiedergabeelementen (ay) in Spalten (i) und Zeilen (j) eingeteilt ist, die je nach Ausprägung der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) und der Projektoren jeweils Licht bestimmter Wellenlängen (&lgr;) oder Wellenlängenbereiche abstrahlen, und jedes Bildwiedergabeelement (aij) Teilinformation(en) mindestens einer der Ansichten Ak wiedergibt,- by means of the projectors, partial information of η views Ak (with k=l..n; n>2) of a scene or an object is projected through at least one filter array (Fi) onto the projection screen, so that partial information of the views (Ak) is made optically visible on the projection screen in a combination or mixture determined by the arrangement geometry, and the projection screen is divided into a sufficiently resolving grid of image display elements (ay) in columns (i) and rows (j), which, depending on the characteristics of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) and the projectors, each emit light of certain wavelengths (λ) or wavelength ranges, and each image display element (aij) displays partial information(s) of at least one of the views Ak,
- für das von dem Projektionsschirm zum Betrachter hin abgestrahlte Licht durch das mindestens eine Filterarray (F2), welches in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm angeordnet ist, Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, wobei jeweils ein Bildwiedergabeelement (o^) mit mehreren zugeordneten Wellenlängenfiltern des Filterarrays (F2) oder ein Wellenlängenfilter des Filterarrays (F2) mit mehreren zugeordneten Bildwiedergabeelementen (a,j) derart korrespondiert, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Bildwiedergabeelements (aij) und dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Wellenlängenfilters einer Ausbreitungsrichtung entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter ein räumlicher Eindruck entsteht.- for the light emitted from the projection screen to the viewer, directions of propagation are specified by the at least one filter array (F2) which is arranged in front of the projection screen in the viewing direction, wherein in each case an image display element (o^) corresponds to a plurality of associated wavelength filters of the filter array (F2) or a wavelength filter of the filter array (F2) corresponds to a plurality of associated image display elements (a,j) in such a way that the connecting line between the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the image display element (aij) and the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the wavelength filter corresponds to a direction of propagation, so that from each viewing position an observer optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the observer from a plurality of viewing positions.
Vorteilhaft kommen insgesamt 2, 4, 8, 16, 32 oder 40 Projektoren zum Einsatz. Sehr gute räumliche Eindrücke mit guter Helligkeit für mehrere Betrachter bei gleichzeitig angenehmer Bewegungsfreiheit werden ab etwa 8 dargestellten Ansichten erzielt, wobei hierzu vorzugsweise mindestens 8 Projektoren zur Ansichtenprojektion eingesetzt werden.It is advantageous to use a total of 2, 4, 8, 16, 32 or 40 projectors. Very good spatial impressions with good brightness for several viewers and at the same time pleasant freedom of movement are achieved from around 8 views shown, whereby preferably at least 8 projectors are used to project the views.
Bevorzugt kommen genau zwei Filterarrays (Fi) und (F2) in der oben beschriebenen Anordnung zum Einsatz. Besondere Ausgestaltungen, bei denen mehr als zwei Filterarrays von Vorteil sind, werden weiter unten beschrieben.Preferably, exactly two filter arrays (Fi) and (F2) are used in the arrangement described above. Special embodiments in which more than two filter arrays are advantageous are described below.
4D-Vision GmbH ·· ·!.·!.· "..* &Ggr; *..*.!.. Jena, den 12. Juli 20024D-Vision GmbH ·· ·!.·!.· "..* &Ggr; *..*.!.. Jena, July 12, 2002
u.Z.: GM 3DProiektion0702o.Z.: GM 3DProiektion0702
Die in den Wellenlängenfilterarrays enthaltenen Wellenlängenfilterelemente können beispielsweise transparent für Rot, Grün, Blau, Gelbes, Zyan oder Magenta und/oder transparent oder opak für den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich sein.The wavelength filter elements contained in the wavelength filter arrays can, for example, be transparent to red, green, blue, yellow, cyan or magenta and/or transparent or opaque to the entire visible wavelength range.
Ferner weisen die Filterelemente der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) beliebige, vorzugsweise vieleckige, besonders bevorzugt rechteckige Urnrißformen auf. In der Regel besitzt ein Filterelement eine Fläche von ca. wenigen 10.000 &mgr;&eegr;&igr;2 bis zu einigen Quadratmillimetern. Abweichungen hiervon sind fallbedingt möglich. Dabei kann die Filterelementform und/oder -größe auch innerhalb eines Filterarrays oder sogar innerhalb einer Zeile oder Spalte ein- und desselben Filterarrays variieren.Furthermore, the filter elements of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) have any shape, preferably polygonal, particularly preferably rectangular. As a rule, a filter element has an area of approximately a few 10,000 μm 2 up to a few square millimeters. Deviations from this are possible depending on the case. The filter element shape and/or size can also vary within a filter array or even within a row or column of one and the same filter array.
Die Bildelementform auf dem Projektionsschirm hängt wesentlich von den projektorseitigen Filterarrays ab, so daß die vorstehend genannten Variationen der Filterelementform bzw. -größe essentiellen Einfluß auf die Bildelemente haben.The shape of the picture elements on the projection screen depends essentially on the filter arrays on the projector side, so that the above-mentioned variations in the shape or size of the filter elements have an essential influence on the picture elements.
Das auf dem Projektionsschirm entstehende, aus verschiedenen Teilinformationen der Ansichten (Ak) kombinierte Bild weist -je nach der Struktur des/der Filterarrays und der geometrischen Anordnung der Projektoren- ein Raster von Bildwiedergabeelementen (ay) in Spalten (i) und Zeilen (j) auf. Diese Rasterstruktur ist nicht notwendigerweise sichtbar. Dabei können die Bildwiedergabeelemente (cty) Licht ganz verschiedenartiger Wellenlängenbereiche abstrahlen - je nachdem, was für Licht von den Projektoren an den entsprechenden Stellen des Projektionsschirms ankommt. Abhängig von der Ausgestaltung der Erfindung können auch zwischen den Bildwiedergabeelementen geringfügige Teilflächen des Projektionsschirms ohne irgendeine Teilinformation irgendeiner Ansicht (Ak) bleiben, etwa weil kein Licht irgendeines Projektors zu dieser Teilfläche gelangt. Solche Flächen sind dann nicht notwendigerweise als Bildwiedergabeelemente (a,j) im Raster (i,j) zu betrachten. Derartige Anordnungen führen auch zum Ergebnis, sind aber nicht unbedingt zu bevorzugen.The image created on the projection screen, which is combined from various partial information of the views (Ak), has - depending on the structure of the filter array(s) and the geometric arrangement of the projectors - a grid of image display elements (ay) in columns (i) and rows (j). This grid structure is not necessarily visible. The image display elements (cty) can emit light of very different wavelength ranges - depending on what kind of light from the projectors arrives at the corresponding points on the projection screen. Depending on the design of the invention, small partial areas of the projection screen between the image display elements can also remain without any partial information of any view (Ak), for example because no light from any projector reaches this partial area. Such areas are then not necessarily to be regarded as image display elements (a,j) in the grid (i,j). Such arrangements also produce the result, but are not necessarily preferable.
Es ist auch denkbar, daß ein Bildwiedergabeelement (aij) vollfarbige Bildteilinformationen wiedergibt, die insbesondere aus einer optischen Mischung von Teilinformationen verschiedener WellenlängeiV-bereiche herrühren. Außerdem kann -ebenfalls in Abhängigkeit von der Anordnungsstruktur- ein solches Bildelement auch Teilinformationen gleichzeitig aus verschiedenen Bildelementpositionen innerhalb einer Ansicht oder gar aus verschiedenen Ansichten wiedergeben, etwa wenn sich die auf dem Projektionsschirm ankommenden Lichtstrahlen zweier oder mehrerer Projektoren überlagern.It is also conceivable that an image display element (aij) displays full-color partial image information, which in particular originates from an optical mixture of partial information from different wavelength ranges. In addition - also depending on the arrangement structure - such an image element can also display partial information simultaneously from different image element positions within a view or even from different views, for example when the light rays arriving on the projection screen from two or more projectors overlap.
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Es ist von Vorteil, wenn jedes der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) Wellenlängenfilterelemente (ßApq) in einem jeweils eigenen, filterarrayzugeordnetem Raster aus Zeilen (qA) und Spalten (Pa) enthält, die in Abhängigkeit von ihrer Transparenzwellenlänge/ ihrem Transparenzwellenlängenbereich (XAb) nach folgender Funktion auf dem Filterarray angeordnet sindIt is advantageous if each of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) contains wavelength filter elements (ßApq) in a separate, filter array-assigned grid of rows (qA) and columns (Pa), which are arranged on the filter array according to the following function depending on their transparency wavelength/transparency wavelength range (XAb)
= PA- dApq ■ qA - nAm ■ IntegerPart= P A - d Apq ■ q A - n Am ■ IntegerPart
mitwith
- (A) dem Index des jeweiligen Arrays (Fa).- (A) the index of the respective array (Fa).
- (&rgr;&agr;) dem Index eines Wellenlängenfilters (ßAPq) in einer Zeile des jeweiligen Arrays (Fa),- (ρα) the index of a wavelength filter (ßA Pq ) in a row of the respective array (Fa),
- (qA) dem Index eines Wellenlängenfilter (ßAPq) in einer Spalte des jeweiligen Arrays (FA),- (q A ) the index of a wavelength filter (ßA Pq ) in a column of the respective array (F A ),
- (b) einer ganzen Zahl, die für ein Wellenlängenfilter (ßApq) des Filterarrays (Fa) an der Position (pA,qA) eine der vorgesehenen Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche (AAb) festlegt und Werte zwischen 1 und bAmax haben kann,- (b) an integer which defines one of the intended transparency wavelengths/wavelength ranges (AAb) for a wavelength filter (ßApq) of the filter array (Fa) at the position (pA,qA) and which can have values between 1 and bAmax,
- (nAm) einem ganzzahligen Wert größer „Null", der bevorzugt der Gesamtzahl (n) der von den Projektoren dargestellten Ansichten (Ak) entspricht,- (nAm) an integer value greater than zero, which preferably corresponds to the total number (n) of views (Ak) displayed by the projectors,
- (dApq) einer wählbaren Maskenkoeffizientenmatrix zur Variation der Anordnung der Wellenlängenfilter auf dem jeweiligen Array (Fa) und- (dApq) a selectable mask coefficient matrix for varying the arrangement of the wavelength filters on the respective array (Fa) and
- IntegerPart einer Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.- IntegerPart of a function to produce the largest integer that does not exceed the argument enclosed in square brackets.
Die Matrix (dAPq) kann als Einträge reelle Zahlen besitzen, wobei in der obigen Gleichung (Pa) dem Index (p) und (qA) dem Index (q) für die Matrix (dAPq) bzw. für die Filterelemente (ßApq) entspricht.The matrix (dA Pq ) can have real numbers as entries, where in the above equation (Pa) corresponds to the index (p) and (qA) to the index (q) for the matrix (dA Pq ) and for the filter elements (ß Apq ), respectively.
Es können für verschiedene (b) auch Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche (k/^) gleichen Inhalts vorgegeben werden: Gilt beispielsweise bAmax=8, können Xai bis Aa3 für R,G,B in dieser Reihenfolge und &lgr;&Mgr; bis Xas für Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Lichts stehen, wobei dann Xai bis Xa3 die Farben R,G,B transmittieren und Xa4 bis Xas das sichtbare Spektrum abblocken. Dann liefert die Kombinationsvorschrift für ein Filter (Fa) mit dem Index (A) und für die Parameter dAPq=-l=const und nAm=8 eine Filterstruktur, die periodisch auf opakem Hintergrund schräge Streifen in den RGB-Farben erzeugt. Zwischen diesen farbigen Streifen bleiben jeweils fünf der Filterelemente in jeder Zeile opak. Der Winkel der Schrägstellung der farbigen Streifen hängt dabei von den Abmaßen der Filterelemente (ßApq) ab. Zu bevorzugen sind Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen
und nAm gleich groß sind.Transparency wavelengths/wavelength ranges (k/^) of the same content can also be specified for different (b): For example, if bAmax=8, Xai to Aa3 can stand for R,G,B in this order and λ �Mgr; to Xas for wavelengths outside of visible light, with Xai to Xa3 then transmitting the colors R,G,B and Xa4 to Xas blocking the visible spectrum. The combination rule for a filter (Fa) with the index (A) and for the parameters dA Pq =-l=const and nAm=8 then provides a filter structure that periodically generates oblique stripes in the RGB colors on an opaque background. Between these colored stripes, five of the filter elements in each row remain opaque. The angle of the inclination of the colored stripes depends on the dimensions of the filter elements (ßApq). Embodiments of the invention are preferred in which
and nAm are equal.
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In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung können wiederum mehrere der Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche X^b die gleichen Filterwirkungen haben: Seien Äai-Aa7 Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken, Xas ein für das sichtbare Spektrum transparenter Filterbereich und sei weiterhin nAm=8 sowie dAPq=-l=const, so ergibt sich nach der Vorschrift zur Erzeugung einer Filterstruktur ein im wesentlichen opakes Filterarray (Fa), welches auf der Fläche gleichmäßig verteilte schräge, stufenförmige transparente Streifen beinhaltet, die etwa ein Achtel der gesamten Fläche einnehmen.In a further exemplary embodiment, several of the transparency wavelengths/wavelength ranges X^b can again have the same filter effects: If Äai-Aa7 are wavelength ranges that block the entire visible spectrum, Xas is a filter range that is transparent to the visible spectrum and if nAm=8 and dA Pq =-l=const, then according to the rule for generating a filter structure, an essentially opaque filter array (Fa) results, which contains oblique, step-shaped transparent strips evenly distributed over the surface, which take up approximately one eighth of the entire surface.
Es ist in diesem Zusammenhang weiterhin vorteilhaft, wenn mindestens zwei der Filterarrays (Fi, F2,.. Fa, ..) nicht durch horizontale und/oder vertikale lineare Skalierung ihrer Strukturen vollständig zur Kongruenz zu bringen sind. Mit anderen Worten: Die Strukturen der entsprechenden Filterarrays gehen nicht durch ein- oder zweidimensionale Vergrößerung oder Verkleinerung ineinander über. Im Bezug auf den räumlichen Eindruck hat diese NichtKongruenz den Effekt, daß tatsächlich von jedem Betrachtungspunkt aus ein Betrachterauge stets eine Mischung aus Teilinformationen mehrerer Ansichten (Ak) wahrnimmt. Der Fall, daß ein Betrachterauge Teilinformationen genau einer der Ansichten (Ak) sieht, ist damit vollständig ausgeschlossen.In this context, it is also advantageous if at least two of the filter arrays (Fi, F 2 ,.. Fa, ..) cannot be made completely congruent by horizontal and/or vertical linear scaling of their structures. In other words: the structures of the corresponding filter arrays do not merge into one another by one- or two-dimensional enlargement or reduction. In relation to the spatial impression, this non-congruence has the effect that from every viewing point, an observer's eye always perceives a mixture of partial information from several views (Ak). The case that an observer's eye sees partial information from exactly one of the views (Ak) is thus completely ruled out.
Außerdem bewirken derartige Eigenschaften der Filterarrays einen besonderen Effekt: Bei einer Betrachterbewegung kann sich -geeignete Anordnungsgeometrien vorausgesetzt- die Struktur einer mit einem Auge überwiegend gesehenen 2D-Ansicht ändern. So ist beispielsweise denkbar, daß ein Auge eines Betrachters an einer bestimmten Stelle im Betrachtungsraum zu 90% des wahrgenommenen Bildes Teilinformationen aus der Ansicht Ai (k=l) und einen Restgemisch von 10% des wahrgenommenen Bildes aus Teilinformationen anderer Ansichten (Ak) mit k>l sieht, wobei die wahrgenommenen Teilinformationen der Ansicht Ai (k=l) eine Auflösung von beispielsweise 600x400 Bildelementen aufweisen. Unter den vorstehend genannten Voraussetzungen kann sich die wahrgenommene Struktur dieser überwiegend gesehenen Ansicht Ai (k=l) nun in einer anderen Betrachtungsposition so ändern, daß sie eine sichtbare Auflösung von beispielsweise 400x600 aufweist.In addition, such properties of the filter arrays have a special effect: When the viewer moves - assuming suitable arrangement geometries - the structure of a 2D view predominantly seen with one eye can change. For example, it is conceivable that an eye of a viewer at a certain point in the viewing space sees 90% of the perceived image as partial information from view Ai (k=l) and a remaining mixture of 10% of the perceived image as partial information from other views (A k ) with k>l, whereby the perceived partial information of view Ai (k=l) has a resolution of, for example, 600x400 image elements. Under the conditions mentioned above, the perceived structure of this predominantly seen view Ai (k=l) can now change in a different viewing position so that it has a visible resolution of, for example, 400x600.
Mitunter kann die Filteranordnung so gewählt werden, daß die sichtbare Auflösung pro Ansicht verschieden von der eines einzelnen Projektors ist.Sometimes the filter arrangement can be chosen so that the visible resolution per view is different from that of a single projector.
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Für einige Anwendungsfälle kann es außerdem von Vorteil sein, wenn mindestens ein Teil der Filterelemente mindestens eines der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) als Neutralfilter zur wellenlängenunabhängigen Abschwächung der Lichtintensität ausgebildet sind. Beispielweise können derartige Filterelemente das sichtbare Licht zu 0% (opak), 25%, 50%, 75% oder zu 100% (volltransparent) unabhängig von der Lichtwellenlängenlänge transmittieren. Derartige Neutralfilterelemente oder auch Graustufenfilterelemente sind unter Umständen günstiger herzustellen, als Wellenlängenfilterarrayelemente. Überdies lassen sich vermöge eines Filterarrays mit Neutralfilterelementen spezielle Effekte erzielen, wie etwa die Veränderung der wahrgenommenen Lichtintensität einer oder mehrerer Ansichten bei einer Betrachterbewegung. For some applications, it can also be advantageous if at least some of the filter elements of at least one of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) are designed as neutral filters for wavelength-independent attenuation of the light intensity. For example, such filter elements can transmit 0% (opaque), 25%, 50%, 75% or 100% (fully transparent) of visible light, regardless of the wavelength of the light. Such neutral filter elements or grayscale filter elements can be manufactured more cheaply than wavelength filter array elements. In addition, special effects can be achieved using a filter array with neutral filter elements, such as changing the perceived light intensity of one or more views when the viewer moves.
Die Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) sind jeweils im Abstand (za) in Betrachtungsrichtung vor oder hinter dem Projektionsschirm angeordnet. Es nimmt (za) jeweils Werte in der Größenordnung -60 mm < za < 60 mm an, wobei ein negativer Wert für (za) die Anordnung in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm und ein positiver Wert für (za) die Anordnung in Betrachtungsrichtung hinter dem Projektionsschirm jeweils im Abstand des Absolutbetrages von (za) bedeutet. In Ausnahmefällen kann der Absolutbetrag von (za) auch größere Werte als 60 mm annehmen, etwa wenn die Diagonale des Projektionsschirmes extrem groß ist.The filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) are each arranged at a distance (za) in the viewing direction in front of or behind the projection screen. (za) takes on values in the order of magnitude -60 mm < za < 60 mm, where a negative value for (za) means the arrangement in the viewing direction in front of the projection screen and a positive value for (za) means the arrangement in the viewing direction behind the projection screen, each at a distance of the absolute value of (za). In exceptional cases, the absolute value of (za) can also take on values greater than 60 mm, for example if the diagonal of the projection screen is extremely large.
In einer weiteren besonderen Ausgestaltung ist ein Teil der Filterelemente mindestens eines der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) -vorzugsweise des Filterarrays, welches dem/den Betrachter(n) am nächsten liegt- derart ausgebildet, daß besagte Filterelemente nur Licht ausgewählter Einfallsrichtungen transmittieren. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung bestimmter Kristalle oder einer Polymerbeschichtung gewährleistet werden.
Fernerhin ist es denkbar, mindestens ein Filterelement mindestens eines der Filterarrays (Fj, F2, .. FA, ..) als eine Linse, bevorzugt als eine Zylinderlinse, oder als ein Prisma auszubilden, wobei die Zylinderlinsen oder Prismen auch lediglich in Spalten oder Zeilen angeordnet sein können. Auf diese Weise wird eine vergleichsweise hohe Lichttransmission erreicht. Derartige Ausgestaltungen sind von besonderem Interesse im Bezug auf Systeme mit deutlich mehr als 8 dargestellten Ansichten.In a further special embodiment, a part of the filter elements of at least one of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) - preferably the filter array which is closest to the viewer(s) - is designed in such a way that said filter elements only transmit light from selected directions of incidence. This can be ensured, for example, by using certain crystals or a polymer coating.
Furthermore, it is conceivable to design at least one filter element of at least one of the filter arrays (Fj, F2, .. F A , ..) as a lens, preferably as a cylindrical lens, or as a prism, whereby the cylindrical lenses or prisms can also be arranged only in columns or rows. In this way, a comparatively high light transmission is achieved. Such designs are of particular interest in relation to systems with significantly more than 8 displayed views.
Während in einfachen Ausgestaltungen der Erfindung jeder Projektor Teilinformationen lediglich einer einzelnen Ansicht (Ak) projiziert, z.B. die 2D-Perspektivansichten der darzu-While in simple embodiments of the invention each projector projects partial information of only a single view (Ak), e.g. the 2D perspective views of the corresponding
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stellenden Szenerie, kann es im Sinne der Erfindung vorteilhaft sein, wenn mindestens einer der mindestens zwei Projektoren ein aus Teilinformationen mindestens zweier Ansichten (Ak) zusammengesetztes Kombinationsbild projiziert.representing scenery, it can be advantageous within the meaning of the invention if at least one of the at least two projectors projects a combination image composed of partial information from at least two views (Ak).
In Erweiterung dieses Merkmals bietet es mitunter Vorteile, wenn (mindestens jeweils) zwei Projektoren jeweils ein aus Teilinformationen mindestens zweier Ansichten (Ak) zusammengesetztes Kombinationsbild projizieren und die Bildkombinationsstruktur der Ansichten (Ak) für besagte zwei Projektoren unterschiedlich gewählt ist.In extension of this feature, it sometimes offers advantages if (at least each) two projectors each project a combination image composed of partial information from at least two views (Ak) and the image combination structure of the views (Ak) is selected differently for said two projectors.
Zur Kombination von Teilinformationen mehrerer Ansichten wird auf die eingangs zitierte Schrift DE 10003326 C2 der Anmelderin verwiesen, in der eine Vorschrift zur allgemeinen Bildkombination gegeben ist, welche der hier verwandten Vorschrift zur Strukturierung der Filterarrays artverwandt ist.For the combination of partial information from several views, reference is made to the applicant's document DE 10003326 C2 cited at the beginning, which provides a rule for general image combination which is similar to the rule used here for structuring the filter arrays.
In einigen Ausgestaltungen der Erfindung, etwa wenn mindestens einer der Projektoren unter einem bestimmtem Winkel auf den Projektionsschirm gerichtet ist, können die projizierten Teilinformationen der Ansichten unter Verwendung einer geeigneten Bildvorentzerrungsfunktion, z.B. einer Trapezkorrektur, projiziert werden. Moderne Projektoren bieten in diesem Zusammenhang bereits stufenlose „Scheimpflug-" und/oder „Seagull-" Korrekturen an, die der geometrischen Korrektur des projizierten Bildes dienen. Im Falle der Verwendung von Dias als Projektionsdaten können auch diese mit einer entsprechenden Vorab-Korrektur erstellt werden.In some embodiments of the invention, for example when at least one of the projectors is directed at the projection screen at a certain angle, the projected partial information of the views can be projected using a suitable image pre-distortion function, e.g. a trapezoid correction. In this context, modern projectors already offer continuous "Scheimpflug" and/or "Seagull" corrections, which serve to geometrically correct the projected image. If slides are used as projection data, these can also be created with a corresponding pre-correction.
Besonders effizient im Bezug auf die Licht- und Flächennutzung ist die erfindungsgemäße Anordnung dann, wenn die Ausrichtung und Struktur des/der Filterarray(s) zwischen den Projektoren und dem Projektionsschirm derart gewählt ist, daß jedes Flächenelement auf dem Projektionsschirm mit Licht mindestens eines der Projektoren beaufschlagt werden kann. Es entstehen somit keine „permanent schwarzen Flecken" auf dem Schirm, so daß jedes Flächenelement des Projektionsschirmes eine Teilinformation mindestens einer Ansicht (Ak) abstrahlt. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ist allerdings -wie weiter oben schon erwähnt- keine zwingende Bedingung zur Erhaltung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnungen. The arrangement according to the invention is particularly efficient in terms of light and area utilization when the alignment and structure of the filter array(s) between the projectors and the projection screen is selected such that each surface element on the projection screen can be exposed to light from at least one of the projectors. This means that no "permanent black spots" are created on the screen, so that each surface element of the projection screen emits partial information from at least one view (Ak). However, as already mentioned above, this advantageous embodiment is not a mandatory requirement for maintaining the functionality of the arrangements according to the invention.
Der Projektionsschirm ist bevorzugt transluzent ausgebildet. Er kann außerdem lichtkonzentrierend wirken, d.h. einen positiven „gain" aufweisen. Transluzente und lichtkonzen-The projection screen is preferably translucent. It can also have a light-concentrating effect, i.e. have a positive "gain". Translucent and light-concentrating
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trierende Prqjektionsschirme sind im Stand der Technik bekannt und bedürfen für den Fachmann daher keiner weiteren Erläuterung.tractive projection screens are known in the art and therefore require no further explanation for the person skilled in the art.
Eine ausgezeichnete Schärfe der Bildelemente auf dem Projektionsschirm wird erzielt, wenn der Projektionsschirm als sehr dünne Scheibe, bevorzugt mit einer Dicke kleiner einem Millimeter ausgebildet ist.Excellent sharpness of the image elements on the projection screen is achieved when the projection screen is designed as a very thin disc, preferably with a thickness of less than one millimeter.
In vielen Ausgestaltungen der Erfindung wird der Projektionsschirm eine ebene Platte sein. Unter speziellen Voraussetzungen kann es dennoch vorteilhaft sein, den Projektionsschirm gekrümmt auszubilden. In diesem Falle empfiehlt es sich, auch die Filterarrays in entsprechendem Maße zu krümmen.In many embodiments of the invention, the projection screen will be a flat plate. Under special circumstances, it may nevertheless be advantageous to make the projection screen curved. In this case, it is advisable to also curve the filter arrays to a corresponding extent.
Generell wird für jeden Projektor eine separate Projektionsposition und Projektionsrichtung im Bezug auf den Projektionsschirm vorgegeben, wobei die jeweilige Projektionsrichtung und der jeweilige Projektionsabstand von Projektor zu Projektor bevorzugt unterschiedlich ist.
Im Zusammenspiel mit einem gekrümmten Projektionsschirm wird somit beispielsweise erreicht, daß das Licht der verschiedenen Projektoren im wesentlichen unter einem jeweils etwa gleichen Lichteinfallswinkel auf den Projektionsschirm trifft. Mit Lichteinfallswinkel ist hier der Winkel gemeint, unter dem die Lichthauptausbreitungsrichtung eines projizierten Bildes auf den Projektionsschirm auftrifft.In general, a separate projection position and projection direction in relation to the projection screen is specified for each projector, whereby the respective projection direction and the respective projection distance preferably vary from projector to projector.
In conjunction with a curved projection screen, for example, this means that the light from the various projectors hits the projection screen at approximately the same angle of incidence. The angle of incidence here is the angle at which the main direction of light propagation of a projected image hits the projection screen.
Insofern sie sich alle Projektorenobjektive in der gleichen Höhe hinter dem Projektionsschirm befinden, soll diese Höhe bevorzugt etwa die Höhe des Flächenmittelpunktes des Projektionsschirmes sein. Zur Gewährleistung einer derartigen Positionierung ist beispielsweise ein entsprechend dimensioniertes mechanisches Stativ geeignet.If all projector lenses are at the same height behind the projection screen, this height should preferably be approximately the height of the center of the projection screen. An appropriately dimensioned mechanical tripod is suitable for ensuring this type of positioning.
Die Helligkeit eines oder mehrerer Projektoren kann mitunter -innerhalb festgelegter Grenzen- variabel verstellbar sein. Dies ist eine Eigenschaft, die von einigen modernen Projektoren dargeboten wird und hier zur gleichmäßigen Beaufschlagung des Projektionsschirmes ausgenutzt werden kann. Sollte beispielsweise eine dargestellte Ansicht einer Szenerie aus aufnahmetechnischen Gründen etwas heller sein, als die übrigen Ansichten, so bietet die Helligkeitsregulierung des entsprechenden Projektors hier eine suffiziente Abhilfemöglichkeit. The brightness of one or more projectors can sometimes be variably adjusted - within specified limits. This is a feature offered by some modern projectors and can be used to evenly illuminate the projection screen. If, for example, a view of a scene shown is somewhat brighter than the other views for recording reasons, the brightness control of the corresponding projector offers a sufficient remedy.
Als Projektoren kommen beispielsweise Flüssigkristallprojektoren, DLP/DMD-Projektoren, CRT-Projektoren oder Dia-Projektoren in Frage. Außerdem ist eine Laserprojektion mit z.B.Examples of projectors that can be used are liquid crystal projectors, DLP/DMD projectors, CRT projectors or slide projectors. Laser projection is also possible, e.g.
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drei Lasern als separaten RGB-Bildgebern denkbar. Selbstverständlich können auch mehr als drei Laser eingesetzt werden.three lasers as separate RGB imagers. Of course, more than three lasers can also be used.
Diese Aufzählung der einzusetzenden Projektoren typen kann noch ergänzt werden und bedeutet nicht, daß eine erfindungsgemäße Anordnung nicht auch mit andersartigen Projektoren ausgestaltet werden kann. Im übrigen können innerhalb erfindungsgemäßer Anordnungen auch gleichzeitig verschiedengeartete Projektoren eingesetzt werden. Die Verschiedenheit kann sich dabei sowohl auf das Lichtmodulationsprinzip als auch auf einzelne Parameter, wie etwa Lichtstrom oder Bildauflösung, beziehen.This list of the types of projectors to be used can be supplemented and does not mean that an arrangement according to the invention cannot also be designed with other types of projectors. Furthermore, different types of projectors can also be used simultaneously within arrangements according to the invention. The differences can relate both to the light modulation principle and to individual parameters such as luminous flux or image resolution.
Die Projektoren werden in der Regel von einer Ansteuerelektronik, die auch mehrere separate Geräte umfassen kann, mit Bilddaten versorgt.The projectors are usually supplied with image data by a control electronics, which can also include several separate devices.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang eine Bilddatenquelle, die aus je einem Videorecorder pro Projektor besteht. Jeder Videorecorder speist den zugeordneten Projektor mit der Bildsequenz einer Ansicht (Ak). Die Videorecorder sind über einen Trigger miteinander gekoppelt, so daß alle &eegr; Ansichten (Ak) zeitlich synchronisiert dargestellt werden.
Es ist auch denkbar jeden Projektor mit einem eigenen Rechner anzusteuern, wobei auch hier wieder alle Rechner -etwa über eine Netzwerkverbindung- miteinander synchronisiert sind. Die Ausgestaltung unter Verwendung von Rechnern ermöglicht insbesondere den Anwendungsfall, daß mindestens ein Projektor Teilinformationen aus mindestens zwei verschiedenen Ansichten (Ak) projiziert. Zur möglichen Kombination der Teilinformationen aus mindestens zwei verschiedenen Ansichten (Ak) sei auch hier wieder auf die Schrift DE 10003326 C2 verwiesen.In this context, an image data source consisting of one video recorder per projector is conceivable. Each video recorder feeds the associated projector with the image sequence of a view (Ak). The video recorders are linked to one another via a trigger so that all &eegr; views (Ak) are displayed in a synchronized manner.
It is also conceivable to control each projector with its own computer, whereby all computers are synchronized with each other - for example via a network connection. The design using computers enables the application in particular in which at least one projector projects partial information from at least two different views (Ak). For the possible combination of partial information from at least two different views (A k ), reference is again made to document DE 10003326 C2.
Fernerhin können auch handelsübliche Split-Rechner zur Ansteuerung gleichzeitig mehrerer Projektoren eingesetzt werden.Furthermore, commercially available split computers can also be used to control several projectors simultaneously.
Um einen verbesserten Bildkontrast zu erzielen, kann auf das Filterarray, welches dem Betrachter am nächsten befindlich ist, eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht sein. Damit werden Fremdlichtreflexe zu einem gewissen Teil vermieden, wodurch die Wahrnehmbarkeit des räumlichen Bildes weiter verbessert wird.To achieve improved image contrast, an anti-reflection coating can be applied to the filter array closest to the viewer. This prevents extraneous light reflections to a certain extent, which further improves the perceptibility of the spatial image.
Jedes der Filterarrays (Fi, F2, .. FA, ..) ist beispielsweise als belichtete Folie, als gedrucktes Bild oder als optisches Gitter ausgebildet. Weitere Herstellungsvarianten sind denkbar.
Bevorzugt ist mindestens eines der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) auf ein Substrat, z.B. auf ein Glassubstrat, auflaminiert. Dadurch kann ein guter mechanischer Halt erreicht werden.Each of the filter arrays (Fi, F2, .. F A , ..) is designed, for example, as an exposed film, as a printed image or as an optical grating. Other manufacturing variants are conceivable.
Preferably, at least one of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) is laminated onto a substrate, e.g. onto a glass substrate. This allows a good mechanical hold to be achieved.
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In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß mindestens eines der Filterarrays (Fi, F2,.. FA, ..) innerhalb einer Sandwich-Struktur bestehend aus mehreren Substraten angeordnet ist, wobei die Substrate optional jeweils bestimmte optische Eigenschaften -wie vorgegebene Brechungsindizes- aufweisen. Mit der Sandwich-Struktur wird ebenfalls ein guter mechanischer Halt in Verbindung mit einer langen Lebensdauer der Filterarrays erreicht.In another embodiment, it is provided that at least one of the filter arrays (Fi, F2,.. F A , ..) is arranged within a sandwich structure consisting of several substrates, wherein the substrates optionally each have certain optical properties - such as predetermined refractive indices. The sandwich structure also achieves good mechanical support in conjunction with a long service life of the filter arrays.
Eine ganz spezielle Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß sich auf Teilen mindestens eines Filterarrays eine spiegelnde Oberfläche befindet und diese spiegelnde Oberfläche jeweils auf der zu den Projektoren zeigenden Seite des/der Filterarrays und vorzugsweise nur auf den nicht-transparenten Filterelementen angeordnet ist, so daß ein Teil des projizierten Lichtes in die Projektoren zurückgeworfen wird. Ist der entsprechende Projektor in der Lage, derartiges Licht wiederzuverwenden („transflektive Projektion"), so kann ein besserer Lichtausnutzungsgrad erzielt werden.A very special embodiment of the invention results from the fact that a reflective surface is located on parts of at least one filter array and this reflective surface is arranged on the side of the filter array(s) facing the projectors and preferably only on the non-transparent filter elements, so that part of the projected light is reflected back into the projectors. If the corresponding projector is able to reuse such light ("transflective projection"), a better degree of light utilization can be achieved.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß mindestens ein Teil der Filterelemente mindestens eines der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) als Polarisationsfilter ausgebildet ist und daß mindestens einer der Projektoren polarisiertes Licht ausstrahlt. Dabei können die Polarisationsfilter beispielsweise transparent für horizontal oder vertikal linear polarisiertes Licht und optional gleichzeitig nur transparent für Licht bestimmter Wellenlängen/-bereiche sein. Auch eine Kombination aus wellenlängenunabhängigen Neutralfiltern und Polarisationsfiltereigenschaften ist in diesem Zusammenhang denkbar. Die polarisationsabhängig transmittierenden Filter lassen dabei nur das Licht derjenigen Projektoren passieren, deren Licht entsprechende Polarisationseigenschaften aufweist.Further embodiments of the invention provide that at least some of the filter elements of at least one of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) are designed as polarization filters and that at least one of the projectors emits polarized light. The polarization filters can, for example, be transparent for horizontally or vertically linearly polarized light and optionally only transparent for light of certain wavelengths/ranges. A combination of wavelength-independent neutral filters and polarization filter properties is also conceivable in this context. The polarization-dependent transmitting filters only allow the light of those projectors whose light has corresponding polarization properties to pass through.
Bei einer Erweiterung der vorgenannten Ausgestaltung strahlt der mindestens eine polarisiertes Licht aussendende Projektor das Licht in zeitlich alternierender Polarisation, bevorzugt abwechselnd horizontal linear und vertikal linear polarisiert, ab. Damit wird eine zeitliche Veränderung der Struktur des auf dem Projektionsschirm entstehenden Kombinationsbildes erreicht.In an extension of the above-mentioned embodiment, the at least one projector emitting polarized light emits the light in temporally alternating polarization, preferably alternating horizontally linearly and vertically linearly polarized. This achieves a temporal change in the structure of the combination image created on the projection screen.
Generell kann weiterhin mindestens ein Teil der Filterelemente mindestens eines der Filterarrays (Fi, F2, .. FA, ..) als photochrome oder elektrochrome optische Bauelemente ausgebildet sein. Damit kann eine Umschaltung zwischen 2D- und 3D-Projektion erzielt werden, nämlich wenn die photochromen bzw. elektrochromen Bauelemente in einem ersten Zustand die vorgegebene WellenlängenAbereichstransmission gestatten, um einen räumlichenIn general, at least some of the filter elements of at least one of the filter arrays (Fi, F2, .. F A , ..) can be designed as photochromic or electrochromic optical components. This makes it possible to switch between 2D and 3D projection, namely when the photochromic or electrochromic components in a first state allow the specified wavelength range transmission in order to achieve a spatial
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Eindruck zu erzeugen („3D-Modus"), während sie in einem zweiten Zustand weitestgehend transparent für quasi das ganze sichtbare Wellenlängenspektrum sind. In letzterem Zustand wird somit eine nahezu unbeeinflußte Projektion durch besagte Filterelemente hindurch auf den Projektionsschirm gewährleistet. Werden nun alle Filterelemente aller vorhandenen Filterarrays in diesen Zustand gebracht, so ist für den oder die Betrachter eine quasi vollauflösende 2D-Wahrnehmung möglich. Während im 3D-Modus die Projektoren mindestens Teilinformationen zweier Ansichten projizieren, wird im 2D-Modus genau eine Ansicht dargestellt. Im einfachsten Fall projiziert dann lediglich ein Projektor eine Ansicht in üblicher Weise, wobei ggf. hier auch schon eine Bildentzerrungskorrektur eingesetzt wird. Um eine Helligkeitsverbesserung zu erzielen, können im 2D-Modus auch mehrere Projektoren ein- und dasselbe Bild auf den Projektionsschirm abstrahlen. Dabei ist allerdings darauf zu achten, daß die jeweiligen Projektorenbilder derart abgebildet werden, daß sich alle gleichartigen Ansichten einwandfrei auf dem Projektionsschirm überlagern.
Es ist ebenfalls möglich, andere optische Bauelemente also photochrome oder elektrochrome einzusetzen. Entscheidend und wesentlich im Sinne der Erfindungsausgestaltung für die Umschaltung zwischen einem 2D- und einem 3D-Modus ist, daß die optischen Bauelemente in einem ersten Zustand eine definierte Transparenz in bestimmten Wellenlängen/-bereichen oder ggf. in bestimmten Transmissionsgraden zur wellenlängenunabhänigen Schwächung der Lichtintensität aufweisen, während sie in einem zweiten Zustand eine möglichst hohe Transparenz für im wesentlichen das volle sichtbare Wellenlängenspektrum besitzen.impression ("3D mode"), while in a second state they are largely transparent to virtually the entire visible wavelength spectrum. In the latter state, an almost unaffected projection through the filter elements onto the projection screen is thus ensured. If all filter elements of all existing filter arrays are now brought into this state, a quasi full-resolution 2D perception is possible for the viewer or viewers. While in 3D mode the projectors project at least partial information from two views, in 2D mode exactly one view is shown. In the simplest case, only one projector projects a view in the usual way, whereby image distortion correction may also be used here. In order to improve brightness, several projectors can also project one and the same image onto the projection screen in 2D mode. However, care must be taken to ensure that the respective projector images are projected in such a way that all similar views are perfectly superimposed on the projection screen.
It is also possible to use other optical components, such as photochromic or electrochromic ones. The decisive and essential aspect of the invention for switching between a 2D and a 3D mode is that the optical components in a first state have a defined transparency in certain wavelengths/ranges or, if necessary, in certain transmission levels for wavelength-independent attenuation of the light intensity, while in a second state they have the highest possible transparency for essentially the full visible wavelength spectrum.
In einem besonders einfachen Fall, der keine elektrochromen Filterarrayelemente erfordert, werden die Filterarrays einfach von der erfindungsgemäßen Anordnung entfernbar ausgebildet, um eine 2D-Projektion zu erzielen.In a particularly simple case, which does not require electrochromic filter array elements, the filter arrays are designed to be easily removable from the arrangement according to the invention in order to achieve a 2D projection.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnungen sieht vor, daß mindestens einer der Projektoren mit einem Farbfilter verblendet ist, wodurch das von besagtem Projektor abgestrahlte Licht lediglich Wellenlängenfilter der entsprechenden Transparenzwellenlänge bzw. des entsprechenden Transparenzwellenlängenbereichs durchdringen kann. Dadurch wird es möglich, besondere Kombinationsstrukturen der Teilinformationen auf dem Projektionsschirm zu erzielen. Es kann dann -für spezielle Anwendungsfälle- auch bei einer Betrachterbewegung eine farbliche Veränderung der wahrgenommenen Ansichten erreicht werden.A further embodiment of the arrangements according to the invention provides that at least one of the projectors is covered with a color filter, whereby the light emitted by said projector can only penetrate wavelength filters of the corresponding transparency wavelength or the corresponding transparency wavelength range. This makes it possible to achieve special combination structures of the partial information on the projection screen. It is then possible - for special applications - to achieve a color change in the perceived views even when the viewer moves.
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Die Verblendung eines oder mehrerer Projektoren mit einem Farbfilter kann auch grundlegend anders umgesetzt werden, etwa bei DMD-Projektoren, welche zeitlich alternierend die roten, grünen und blauen Teilbilder eines Vollfarbbildes projizieren. Dann ist keine Verblendung nötig; vielmehr strahlt der Projektor funktionsinhärent alternierend Licht verschiedener Wellenlängenbereiche ab.Blending one or more projectors with a color filter can also be implemented in a fundamentally different way, for example with DMD projectors, which project the red, green and blue partial images of a full-color image alternately over time. In this case, blending is not necessary; instead, the projector inherently emits light of different wavelength ranges alternately.
Außerdem können in wiederum besonderen Ausgestaltungen der Erfindung die Projektoren in mindestens zwei im wesentlichen horizontalen Reihen angeordnet werden. Damit kann zum einen erreicht werden, daß das entstehende Kombinationsbild auf dem Projektionsschirm in seiner Struktur beeinflußt wird. Zum anderen kann -insofern zwei mit ihrem Projektiv im wesentliche übereinander liegende Projektoren ein- und dasselbe Bild abstrahlen- eine Helligkeitserhöhung bestimmter Ansichten oder Ansichtenteile auf dem Kombinationsbild, welches sich auf dem Projektionsschirm ergibt, erreicht werden.Furthermore, in particular embodiments of the invention, the projectors can be arranged in at least two essentially horizontal rows. This can be achieved on the one hand by influencing the structure of the resulting combined image on the projection screen. On the other hand - insofar as two projectors with their projections essentially lying one above the other emit one and the same image - an increase in the brightness of certain views or parts of views on the combined image that results on the projection screen can be achieved.
Auch ein räumlicher Versatz zwischen den zwei Reihen ist denkbar, etwa, um die Projektionsobjektive horizontal ungefähr im Augenabstand anzuordnen, obwohl die Projektorengehäuse deutlich breiter als ein Augenabstand sind.A spatial offset between the two rows is also conceivable, for example to arrange the projection lenses horizontally at approximately eye distance, although the projector housings are significantly wider than eye distance.
Zur einfachen Handhabung verfügt die Anordnung optional über zusätzliche Mittel zur automatischen Ausrichtung der Projektoren, beispielsweise über elektromechanische Stellglieder. Die Projektoren werden dann nach oder während des Einschaltvorgangs in eine vorgegebene Position gebracht.For ease of use, the arrangement optionally has additional means for automatically aligning the projectors, for example electromechanical actuators. The projectors are then brought into a predetermined position after or during the switch-on process.
Die Synchronisation der Projektoren kann selbstverständlich auch bei Bedarf manuell durchgeführt werden. Hierzu dienen vorzugsweise projizierte Testbilder mit Referenzmarken, die aufeinander ausgerichtet werden.The synchronization of the projectors can of course also be carried out manually if necessary. This is preferably done using projected test images with reference marks that are aligned with one another.
Auch kann der Lichtweg des von mindestens einem Projektor abgestrahlten Lichtes durch die Verwendung mindestens eines Spiegels gefaltet sein. Faltungen sind fachmännisch übliche Maßnahmen insbesondere zur Platzersparnis in optischen Baugruppen.
Hier kann die Faltung jedoch noch einen weiteren vorteilhaften Effekt erbringen: Der gefaltete Strahlengang verursacht einen bezüglich der Lichthauptausbreitungsrichtung nichtsenkrechten Lichteinfall auf dem Projektionsschirm. Wird nun der Projektionsschirm als holographische Scheibe ausgebildet ist, die insbesondere nicht-senkrecht einfallendes LichtThe light path of the light emitted by at least one projector can also be folded by using at least one mirror. Folding is a common technical measure, particularly for saving space in optical assemblies.
Here, however, folding can have another advantageous effect: the folded beam path causes light to fall on the projection screen that is not perpendicular to the main direction of light propagation. If the projection screen is designed as a holographic disk, which in particular reflects non-perpendicularly incident light,
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konzentrierend transmittiert (wie z.B. das Produkt „HOPS" der Sax3D GmbH/ Chemnitz), so wird auch bei Tageslicht ein brillantes und kontrastreiches 3D-Projektionsbild gezeigt.If the light is transmitted in a concentrated manner (such as the product "HOPS" from Sax3D GmbH/Chemnitz), a brilliant and high-contrast 3D projection image is shown even in daylight.
Wie eingangs erwähnt können auch mehr als zwei Filterarrays (Fi, F2, .. Fa, ..) zum Einsatz kommen. Vorteilhaft kommen dann drei Filterarrays zum Einsatz, wobei sich vorzugsweise zwei zwischen dem Projektionsschirm und den Projektoren und eines zwischen dem Projektionsschirm und den Betrachtern befindet. In diesem Fall passiert das von den Projektoren abgestrahlte Licht zwei Filterarrays und wird daher besonders stark strukturiert, ehe es auf dem Projektionsschirm auftrifft.As mentioned at the beginning, more than two filter arrays (Fi, F 2 , .. Fa, ..) can be used. It is then advantageous to use three filter arrays, with two preferably located between the projection screen and the projectors and one between the projection screen and the viewers. In this case, the light emitted by the projectors passes through two filter arrays and is therefore particularly strongly structured before it hits the projection screen.
In weiteren Ausgestaltungsvarianten können durchaus auch mehr als drei Filterarrays zum Einsatz kommen.In further design variants, more than three filter arrays can be used.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die folgende Ausgestaltungsvariante einer autostereoskopischen Projektionsanordnung, in diesem Falle durch eine SD-Frontprojektionsanordnung, gelöst. Diese umfaßt:The object of the invention is also achieved by the following design variant of an autostereoscopic projection arrangement, in this case by an SD front projection arrangement. This comprises:
- mindestens zwei Projektoren,- at least two projectors,
- einen Projektionsschirm, geeignet zur Frontprojektion,- a projection screen suitable for front projection,
- ein Filterarray, welches zwischen dem Projektionsschirm und den mindestens zwei Projektoren angeordnet ist, wobei- a filter array arranged between the projection screen and the at least two projectors, wherein
- das Filterarray in Spalten und Zeilen angeordnete Wellenlängenfilterelemente aufweist, die für Licht verschiedener Wellenlängen (&lgr;) oder verschiedener Wellenlängenbereiche (&Dgr;&lgr;) transparent sind und die das entsprechend nicht transmittierte Licht mindestens anteilig bevorzugt jedoch hochgradig- absorbieren,- the filter array has wavelength filter elements arranged in columns and rows which are transparent to light of different wavelengths (λ) or different wavelength ranges (Δλ) and which absorb the corresponding non-transmitted light at least partially but preferably to a high degree,
- vermittels der Projektoren Teilinformationen von &eegr; Ansichten (Ak mit k=l..n; n>2) einer Szene oder eines Gegenstandes durch das Filterarray hindurch auf den Projektionsschirm projiziert werden, so daß auf dem Projektionsschirm Teilinformationen der Ansichten (Ak) in einer durch die Anordnungsgeometrie bestimmten Kombination bzw. Mischung optisch sichtbar gemacht werden, und der Projektionsschirm in ein hinreichend auflösendes Raster von Bildwiedergabeelementen (ccy) in Spalten (i) und Zeilen (j) eingeteilt ist, die je nach Ausprägung des Filterarrays und der Projektoren jeweils Licht bestimmter Wellenlängen (&lgr;) oder Wellenlängenbereiche abstrahlen, und jedes Bildwiedergabeelement
Teilinformation(en) mindestens einer der Ansichten (Ak) wiedergibt,- by means of the projectors, partial information of &eegr; views (A k with k=l..n; n>2) of a scene or an object is projected through the filter array onto the projection screen, so that partial information of the views (Ak) is made optically visible on the projection screen in a combination or mixture determined by the arrangement geometry, and the projection screen is divided into a sufficiently resolving grid of image display elements (ccy) in columns (i) and rows (j), which, depending on the characteristics of the filter array and the projectors, each emit light of certain wavelengths (&lgr;) or wavelength ranges, and each image display element
Represents partial information(s) of at least one of the views (Ak),
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- für das von dem Projektionsschirm projektionsseitig zum Betrachter hin abgestrahlte Licht durch das Filterarray Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, wobei jeweils ein Bildwiedergabeelement (oty) mit mehreren zugeordneten Wellenlängenfiltern des Filterarrays oder ein Wellenlängenfilter des Filterarrays mit mehreren zugeordneten Bildwiedergabeelementen (ocij) derart korrespondiert, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Bildwiedergabeelements (ay) und dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Wellenlängenfilters einer Ausbreitungsrichtung entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter ein räumlicher Eindruck entsteht.- for the light emitted from the projection screen on the projection side towards the viewer, directions of propagation are specified by the filter array, wherein in each case an image display element (oty) corresponds to a plurality of associated wavelength filters of the filter array or a wavelength filter of the filter array corresponds to a plurality of associated image display elements (ocij) in such a way that the connecting line between the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the image display element (ay) and the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the wavelength filter corresponds to a direction of propagation, so that from each viewing position an observer optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the observer from a plurality of viewing positions.
Bei einer derartigen 3D-Frontprojektion befindet sich der/befinden sich die Betrachter auf der Seite der Projektoren, wobei sie sich regelhaft nicht in einem der Projektionsstrahlengänge aufhalten sollten, um keine Abschattungen hervorzurufen.With such a 3D front projection, the viewer(s) is/are located on the side of the projectors, but they should generally not be in one of the projection beam paths in order to avoid causing shadows.
Die in den Wellenlängenfilterarrays enthaltenen Wellenlängenfilterelemente können auch in dieser Ausgestaltung beispielsweise transparent für Rot, Grün, Blau, Gelbes, Zyan oder Magenta und/oder transparent oder opak für den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich sein.In this embodiment, the wavelength filter elements contained in the wavelength filter arrays can also be, for example, transparent for red, green, blue, yellow, cyan or magenta and/or transparent or opaque for the entire visible wavelength range.
Das auf dem Projektionsschirm entstehende, aus verschiedenen Teilinformationen der Ansichten (Ak) kombinierte Bild weist -je nach der Struktur des Filterarrays und der geometrischen Anordnung der Projektoren- ein Raster von Bildwiedergabeelementen (cXy) in Spalten (i) und Zeilen (j) auf. Diese Rasterstruktur ist nicht notwendigerweise sichtbar. Dabei können die Bildwiedergabeelemente (ocij) Licht ganz verschiedenartiger Wellenlängenbereiche abstrahlen- je nachdem, was für Licht von den Projektoren an der entsprechenden Stelle des Projektionsschirms ankommt. Es ist auch denkbar, daß ein Bildwiedergabeelement eine vollfarbige Bildteilinformation wiedergibt, die insbesondere aus einer optischen Mischung von Teilinformationen verschiedener Wellenlängen/-bereiche herrührt. Außerdem kann -ebenfalls in Abhängigkeit von der Anordnungsstruktur- ein solches Bildelement auchThe image created on the projection screen, which is combined from various partial information of the views (A k ), has - depending on the structure of the filter array and the geometric arrangement of the projectors - a grid of image display elements (cXy) in columns (i) and rows (j). This grid structure is not necessarily visible. The image display elements (ocij) can emit light of very different wavelength ranges - depending on what kind of light from the projectors arrives at the corresponding point on the projection screen. It is also conceivable that an image display element displays full-color partial image information, which in particular comes from an optical mixture of partial information of different wavelengths/ranges. In addition - also depending on the arrangement structure - such an image element can also
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Teilinformationen aus verschiedenen Bildelementpositionen innerhalb einer Ansicht (Ak) oder gar aus verschiedenen Ansichten (Ak) wiedergeben.Display partial information from different image element positions within one view (Ak) or even from different views (Ak).
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Filterarray Wellenlängenfilterelemente (ßpq) in einem Raster aus Zeilen (q) und Spalten (p) enthält, die in Abhängigkeit von ihrer Transparenzwellenlänge/ ihrem Transparenzwellenlängenbereich (kb) nach folgender Funktion auf dem Filterarray angeordnet sindIt is also advantageous if the filter array contains wavelength filter elements (ß pq ) in a grid of rows (q) and columns (p) which are arranged on the filter array according to the following function depending on their transparency wavelength/transparency wavelength range (k b )
b = p-dp-q-nm- IntegerPartb = pd p -qn m - IntegerPart
, mit , with
- (p) dem Index eines Wellenlängenfilters (ßpq) in einer Zeile des Arrays,- (p) the index of a wavelength filter (ß pq ) in a row of the array,
- (q) dem Index eines Wellenlängenfilter (ßpq) in einer Spalte des Arrays,- (q) the index of a wavelength filter (ß pq ) in a column of the array,
- (b) einer ganzen Zahl, die für ein Wellenlängenfilter (ßpq) des Filterarrays an der Position (p,q) eine der vorgesehenen TransparenzwellenlängenAwellenlängenbereiche (Xb) festlegt und Werte zwischen 1 und bmax haben kann,- (b) an integer which defines one of the intended transparency wavelengthsAwavelength ranges (Xb) for a wavelength filter (ß pq ) of the filter array at position (p,q) and which can have values between 1 and b max ,
- (nm) einem ganzzahligen Wert größer „Null", der bevorzugt der Gesamtzahl &eegr; der von den Projektoren dargestellten Ansichten (Ak) entspricht,- (n m ) an integer value greater than "zero", which preferably corresponds to the total number &eegr; of views displayed by the projectors (Ak),
- (dpq) einer wählbaren Maskenkoeffizientenmatrix zur Variation der Anordnung der Wellenlängenfilter auf dem Array und- (d pq ) a selectable mask coefficient matrix for varying the arrangement of the wavelength filters on the array and
- IntegerPart einer Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.- IntegerPart of a function to produce the largest integer that does not exceed the argument enclosed in square brackets.
Die Filterelemente des Filterarrays weisen beliebige, vorzugsweise vieleckige, besonders bevorzugt rechteckige Umrißformen auf. In speziellen Ausgestaltungen sind auch bei dieser Frontprojektionsvariante mehrere Filterarrays (Fa) zwischen den Projektoren und dem Projektionsschirm einsetzbar, wobei jedoch im folgenden von lediglich einem Filterarray ausgegangen wird.The filter elements of the filter array have any shape, preferably polygonal, particularly preferably rectangular. In special embodiments, several filter arrays (Fa) can also be used between the projectors and the projection screen in this front projection variant, although only one filter array is assumed in the following.
Für einige Anwendungsfälle kann es außerdem von Vorteil sein, wenn mindestens ein Teil der Filterelemente als Neutralfilter zur wellenlängenunabhängigen Abschwächung der Lichtintensität ausgebildet sind. Derartige Neutralfilterelemente oder auch Graustufenfilterelemente sind mitunter günstiger herzustellen, als Wellenlängenfilterarrayelemente. Überdies lassen sich vermöge eines Filterarrays mit Neutralfilterelementen spezielle EffekteFor some applications, it can also be advantageous if at least some of the filter elements are designed as neutral filters for wavelength-independent attenuation of the light intensity. Such neutral filter elements or grayscale filter elements are sometimes cheaper to produce than wavelength filter array elements. In addition, special effects can be achieved by means of a filter array with neutral filter elements.
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erzielen, wie etwa die Veränderung der wahrgenommenen Lichtintensität einer oder mehrerer Ansichten bei einer Betrachterbewegung.such as changing the perceived light intensity of one or more views when the viewer moves.
Das Filterarray ist im Abstand (z) in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm, d.h. betrachter- und projektorenseitig, angeordnet.The filter array is arranged at a distance (z) in the viewing direction in front of the projection screen, i.e. on the viewer and projector sides.
Dabei nimmt (z) Werte in der Größenordnung 0 mm < &zgr; < 60 mm an. In Ausnahmefällen kann der Betrag von (z) auch größere Werte annehmen, etwa wenn die Diagonale des Projektionsschirmes extrem groß ist.Here, (z) takes on values in the order of 0 mm < ζ < 60 mm. In exceptional cases, the magnitude of (z) can also take on larger values, for example if the diagonal of the projection screen is extremely large.
In der Regel wird in dieser Ausführung der Projektionsschirm als ebene Platte ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, den Projektionsschirm nicht eben, sondern räumlich strukturiert auszubilden. Beispielsweise eine zylindrisch-periodische reflektierende Oberfläche ist im Zusammenhang mit der Frontprojektion von Vorteil, weil dann allein schon die Beschaffenheit des Projektionsschirms für eine gewisse strukturierte Lichtrichtungsgebung des reflektierten Lichtes sorgt.As a rule, the projection screen in this design is designed as a flat plate. However, it is also conceivable for the projection screen to be spatially structured rather than flat. For example, a cylindrical-periodic reflecting surface is advantageous in connection with front projection because the nature of the projection screen alone ensures a certain structured direction of the reflected light.
In einer weiteren besonderen Ausgestaltung ist ein Teil der Filterelemente derart ausgebildet, daß besagte Filterelemente nur Licht ausgewählter Einfallsrichtungen transmittieren. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung bestimmter Kristalle oder einer Polymerbeschichtung gewährleistet werden.In a further special embodiment, some of the filter elements are designed in such a way that said filter elements only transmit light from selected directions of incidence. This can be ensured, for example, by using certain crystals or a polymer coating.
Fernerhin ist es denkbar, mindestens ein Filterelement als eine Linse, bevorzugt als eine Zylinderlinse, oder als ein Prisma auszubilden, wobei die Zylinderlinsen oder Prismen auch lediglich in Spalten oder Zeilen angeordnet sein können. Auf diese Weise wird eine vergleichsweise hohe Lichttransmission erreicht. Derartige Ausgestaltungen sind von besonderem Zusammenhang im Bezug auf Systeme mit deutlich mehr als 8 dargestellten Ansichten.It is also conceivable to design at least one filter element as a lens, preferably as a cylindrical lens, or as a prism, whereby the cylindrical lenses or prisms can also be arranged only in columns or rows. In this way, a comparatively high light transmission is achieved. Such designs are of particular relevance in relation to systems with significantly more than 8 views shown.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine autostereoskopische Projektionsanordnung, umfassend:The object of the invention is further achieved by an autostereoscopic projection arrangement comprising:
- einen Projektor,- a projector,
- einen Projektionsschirm, geeignet zur Frontprojektion,- a projection screen suitable for front projection,
- ein Filterarray, welches zwischen dem Projektionsschirm und dem Projektor angeordnet ist, wobei- a filter array arranged between the projection screen and the projector, whereby
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- das Filterarray in Spalten und Zeilen angeordnete Wellenlängenfilterelemente aufweist, die für Licht verschiedener Wellenlängen (&lgr;) oder verschiedener Wellenlängenbereiche (&Dgr;&lgr;) transparent sind und die das entsprechend nicht transmittierte Licht mindestens anteilig bevorzugt jedoch hochgradig- absorbieren,- the filter array has wavelength filter elements arranged in columns and rows which are transparent to light of different wavelengths (λ) or different wavelength ranges (Δλ) and which absorb the corresponding non-transmitted light at least partially but preferably to a high degree,
- vermittels des Projektors Teilinformationen von &eegr; Ansichten (Ak mit k=l..n; n>2) einer Szene oder eines Gegenstandes durch das Filterarray hindurch auf den Projektionsschirm projiziert werden, so daß auf dem Projektionsschirm Teilinformationen der Ansichten Ak in einer durch die Anordnungsgeometrie bestimmten Kombination bzw. Mischung optisch sichtbar gemacht werden, und der Projektionsschirm in ein hinreichend auflösendes Raster von Bildwiedergabeelementen (a^) in Spalten (i) und Zeilen (j) eingeteilt ist, die je nach Ausprägung des Filterarrays und des Projektors jeweils Licht bestimmter Wellenlängen (&lgr;) oder Wellenlängenbereiche abstrahlen, und jedes Bildwiedergabeelement (ocy) Teilinformation(en) mindestens einer der Ansichten (Ak) wiedergibt,- by means of the projector, partial information from η views (Ak with k=l..n; n>2) of a scene or an object is projected through the filter array onto the projection screen, so that partial information of the views Ak is made optically visible on the projection screen in a combination or mixture determined by the arrangement geometry, and the projection screen is divided into a sufficiently resolving grid of image display elements (a^) in columns (i) and rows (j), which, depending on the characteristics of the filter array and the projector, each emit light of certain wavelengths (λ) or wavelength ranges, and each image display element (ocy) displays partial information(s) of at least one of the views (Ak),
- für das von dem Projektionsschirm projektionsseitig zum Betrachter hin abgestrahlte Licht durch das Filterarray Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, wobei jeweils ein Bildwiedergabeelement (oCy) mit mehreren zugeordneten Wellenlängenfiltern des Filterarrays oder ein Wellenlängenfilter des Filterarrays mit mehreren zugeordneten Bildwiedergabeelementen (ay) derart korrespondiert, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Bildwiedergabeelements (ay) und dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Wellenlängenfilters einer Ausbreitungsrichtung entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter ein räumlicher Eindruck entsteht.- for the light emitted from the projection screen on the projection side towards the viewer, directions of propagation are specified by the filter array, wherein in each case an image display element (oCy) corresponds to a plurality of associated wavelength filters of the filter array or a wavelength filter of the filter array corresponds to a plurality of associated image display elements (ay) in such a way that the connecting line between the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the image display element (ay) and the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the wavelength filter corresponds to a direction of propagation, so that from each viewing position an observer optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the observer from a plurality of viewing positions.
Eine weitere Lösung der Aufgabenstellung gibt die folgende autostereoskopische Projektionsanordnung, umfassend:A further solution to the problem is the following autostereoscopic projection arrangement, comprising:
- einen Projektor,- a projector,
- einen transluzenten Projektionsschirm,- a translucent projection screen,
- mindestens zwei Filterarrays (Fi, F2,.. Fa,..). wobei mindestens ein Filterarray (Fi) zwischen dem Projektionsschirm und dem Projektor, d.h. in Betrachtungsrichtung hinter dem- at least two filter arrays (Fi, F 2 ,.. Fa,..), whereby at least one filter array (Fi) is located between the projection screen and the projector, ie in the viewing direction behind the
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Projektionsschirm, und mindestens ein Filterarray (F2) in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm angeordnet ist, wobeiprojection screen, and at least one filter array (F2) is arranged in front of the projection screen in the viewing direction, wherein
- alle Filterarrays (Fi, F2, .., Fa ,..) in Spalten und Zeilen angeordnete Wellenlängenfilterelemente aufweisen, die für Licht verschiedener Wellenlängen (&lgr;) oder verschiedener Wellenlängenbereiche (&Dgr;&lgr;) transparent sind,- all filter arrays (Fi, F2, .., Fa,..) have wavelength filter elements arranged in columns and rows which are transparent to light of different wavelengths (λ) or different wavelength ranges (Δλ),
- vermittels des Projektors Teilinformationen von &eegr; Ansichten (Ak mit k=l..n; n>2) einer Szene oder eines Gegenstandes durch mindestens ein Filterarray (Fi) hindurch auf den Projektionsschirm projiziert werden, so daß auf dem Projektionsschirm Teilinformationen der Ansichten (Ak) in einer durch die Anordnungsgeometrie bestimmten Kombination bzw. Mischung optisch sichtbar gemacht werden, und der Projektionsschirm in ein hinreichend auflösendes Raster von Bildwiedergabeelementen (cCy) in Spalten (i) und Zeilen (j) eingeteilt ist, die je nach Ausprägung der Filterarrays (Fi, F2, .. Fa ,..) und des Projektors jeweils Licht bestimmter Wellenlängen (&lgr;) oder Wellenlängenbereiche abstrahlen, und jedes Bildwiedergabeelement (a^) Teilinformation(en) mindestens einer der Ansichten (Ak) wiedergibt,- by means of the projector, partial information from η views (Ak with k=l..n; n>2) of a scene or an object is projected through at least one filter array (Fi) onto the projection screen, so that partial information of the views (Ak) is made optically visible on the projection screen in a combination or mixture determined by the arrangement geometry, and the projection screen is divided into a sufficiently resolving grid of image display elements (cCy) in columns (i) and rows (j), which, depending on the characteristics of the filter arrays (Fi, F2, .. Fa, ..) and the projector, each emit light of certain wavelengths (λ) or wavelength ranges, and each image display element (a^) displays partial information(s) of at least one of the views (Ak),
- für das von dem Projektionsschirm zum Betrachter hin abgestrahlte Licht durch das mindestens eine Filterarray (F2), welches in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm angeordnet ist, Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, wobei jeweils ein Bildwiedergabeelement (oCjj) mit mehreren zugeordneten Wellenlängenfiltern des Filterarrays (F2) oder ein Wellenlängenfilter des Filterarrays (F2) mit mehreren zugeordneten Bildwiedergabeelementen (oCjj) derart korrespondiert, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Bildwiedergabeelements (oCij) und dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Wellenlängenfilters einer Ausbreitungsrichtung entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter ein räumlicher Eindruck entsteht.- for the light emitted from the projection screen towards the viewer, directions of propagation are specified by the at least one filter array (F2) which is arranged in front of the projection screen in the viewing direction, wherein in each case an image display element (oCjj) corresponds to a plurality of associated wavelength filters of the filter array (F2) or a wavelength filter of the filter array (F2) corresponds to a plurality of associated image display elements (oCjj) in such a way that the connecting line between the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the image display element (oCij) and the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the wavelength filter corresponds to a direction of propagation, so that from each viewing position an observer optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (A k ), whereby a spatial impression is created for the observer from a plurality of viewing positions.
In beiden vorgenannten Ausgestaltungsvarianten der autostereoskopischen Projektionsanordnungen mit lediglich einem Projektor strahlt dieser vorzugsweise zeitlich aufeinanderfolgend Licht verschiedener Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche ab.In both of the aforementioned design variants of the autostereoscopic projection arrangements with only one projector, the projector preferably emits light of different wavelengths or wavelength ranges in temporal succession.
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Außerdem werden dabei die Teilinformationen jeder der &eegr; Ansichten Ak (mit k=l..n) in paarweise unterschiedlichen Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereichen projiziert.
Dieser Ansatz ist beispielsweise umzusetzen, indem Teilinformationen von n=3 Ansichten Ak zur Darstellung gelangen, indem der Projektor ein DMD/DLP-Projektor ist und indem die Ansicht Ai (k=l) ausschließlich in rot, die Ansicht A2 (k=2) ausschließlich in grün sowie die Ansicht A3 (k=3) ausschließlich in blau dargestellt wird. Selbstverständlich können die Farbzuordnungen auch permutiert werden und sind nicht auf diese Zuordnung beschränkt.
Im Ergebnis werden dem bzw. den Betrachtern dadurch verschiedenfarbige Ansichten sichtbar gemacht.In addition, the partial information of each of the η views Ak (with k=l..n) is projected in pairs of different wavelengths or wavelength ranges.
This approach can be implemented, for example, by displaying partial information from n=3 views Ak, by using a DMD/DLP projector, and by displaying view Ai (k=1) exclusively in red, view A2 (k=2) exclusively in green, and view A3 (k=3) exclusively in blue. Of course, the color assignments can also be permuted and are not limited to this assignment.
As a result, different colored views are made visible to the viewer(s).
Außerdem wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine autostereoskopische Projektionsanordnung, umfassend:Furthermore, the object of the invention is achieved by an autostereoscopic projection arrangement comprising:
- einen transluzenten Projektionsschirm,- a translucent projection screen,
- einen Projektor, der in Betrachtungsrichtung hinter dem Projektionsschirm angeordnet ist,- a projector located behind the projection screen in the viewing direction,
- mindestens ein Filterarray, welches in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm angeordnet ist, wobei- at least one filter array which is arranged in front of the projection screen in the viewing direction, wherein
- das Filterarray in Spalten und Zeilen angeordnete Wellenlängenfilterelemente aufweist, die für Licht verschiedener Wellenlängen (&lgr;) oder verschiedener Wellenlängenbereiche (&Dgr;&lgr;) transparent sind,- the filter array has wavelength filter elements arranged in columns and rows which are transparent to light of different wavelengths (λ) or different wavelength ranges (Δλ),
- vermittels des Projektors Teilinformationen von &eegr; Ansichten (Ak mit k=l..n; n>2) einer Szene oder eines Gegenstandes in einer definierten Kombination der Teilinformationen direkt auf den Projektionsschirm projiziert werden, so daß auf dem Projektionsschirm Teilinformationen der Ansichten (Ak) optisch sichtbar gemacht werden, und der Projektionsschirm in ein hinreichend auflösendes Raster von Bildwiedergabeelementen (ay) in Spalten (i) und Zeilen (j) eingeteilt ist, die je nach Ausprägung des Projektors jeweils Licht bestimmter Wellenlängen (&lgr;) oder Wellenlängenbereiche abstrahlen, und jedes Bildwiedergabeelement (ay) Teilinformation(en) mindestens einer der Ansichten Ak wiedergibt,- by means of the projector, partial information of η views (Ak with k=l..n; n>2) of a scene or an object is projected directly onto the projection screen in a defined combination of the partial information, so that partial information of the views (Ak) is made optically visible on the projection screen, and the projection screen is divided into a sufficiently resolving grid of image display elements (ay) in columns (i) and rows (j), which, depending on the design of the projector, each emit light of certain wavelengths (λ) or wavelength ranges, and each image display element (ay) displays partial information(s) of at least one of the views Ak,
- für das von dem Projektionsschirm zum Betrachter hin abgestrahlte Licht durch das mindestens eine Filterarray Ausbreitungsrichtungen vorgegeben werden, wobei jeweils ein Bildwiedergabeelement (oiy) mit mehreren zugeordneten Wellenlängenfiltern des Filterarrays oder ein Wellenlängenfilter des Filterarrays mit mehreren zugeordneten Bildwiedergabeelementen (0^) derart korrespondiert, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Bildwiedergabeelements- for the light emitted from the projection screen to the viewer, directions of propagation are specified by the at least one filter array, wherein in each case one image display element (oiy) corresponds to several associated wavelength filters of the filter array or one wavelength filter of the filter array corresponds to several associated image display elements (0^) in such a way that in each case the connecting line between the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the image display element
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(ay) und dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Wellenlängenfilters einer Ausbreitungsrichtung entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter ein räumlicher Eindruck entsteht.(ay) and the centre of gravity of the cross-sectional area of a visible portion of the wavelength filter corresponds to a direction of propagation, so that from each viewing position an observer optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the observer from a multitude of viewing positions.
Die Kombination der Teilinformation der Ansichten (Ak), welche von dem Projektor auf den Projektionsschirm projiziert wird, geschieht vorzugsweise wiederum nach der in der DE 10003326 C2 der Anmelderin beschriebenen Art und Weise. Dort sind auch beispielhafte Bildkombinationsvorschriften angegeben.The combination of the partial information of the views (Ak) which is projected by the projector onto the projection screen is preferably carried out in the manner described in the applicant's DE 10003326 C2. Example image combination rules are also given there.
Entsprechende Filterarrays, welche im Zusammenhang mit dieser letztgenannten Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise zur Anwendung kommen können, werden ebenfalls in der vorstehend genannten C2-Schrift beschrieben.Corresponding filter arrays, which can be used in connection with this latter embodiment of the invention, for example, are also described in the above-mentioned C2 document.
Ansonsten gilt im Bezug auf die Ausführung der Filterelemente und die Anordnungsgeometrie im wesentlichen dasselbe wie für die eingangs genannten Ausgestaltungen der Erfindung.Otherwise, with regard to the design of the filter elements and the arrangement geometry, essentially the same applies as for the embodiments of the invention mentioned at the beginning.
In dieser letzten Ausgestaltung kann es zur Kompensation von Abbildungsfehlern des Projektorenobjektivs besonders vorteilhaft sein, wenn die Filterelemente in ihrer Form mindestens teilweise variieren.In this last embodiment, it can be particularly advantageous for compensating imaging errors of the projector lens if the filter elements vary at least partially in their shape.
Alle bislang beschriebenen Anordnungen können auch in Modulbauweise aneinandergefügt werden, um besonders große Bilddiagonalen zu erzielen. Fernerhin kann für besondere Zwecke den erfindungsgemäßen Anordnungen auch noch eine Linse, bevorzugt eine Fresnellinse vorangestellt werden, so daß für den/die Betrachter eine relle oder virtuelle Abbildung der autostereoskopischen Projektionseinrichtung entsteht.All the arrangements described so far can also be joined together in a modular design in order to achieve particularly large image diagonals. Furthermore, for special purposes, a lens, preferably a Fresnel lens, can also be placed in front of the arrangements according to the invention, so that a real or virtual image of the autostereoscopic projection device is created for the viewer(s).
Sämtliche beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung erlauben es, die gestellte Aufgabe hervorragend zu lösen: Es werden autostereoskopische Projektionseinrichtungen offenbart, welche eine verbesserte Wahrnehmbarkeit auch bei größeren Bildabmessungen erreichen. Dabei kommen in der Regel einfache bzw. einfach herstellbare Baugruppen zum Einsatz. Je nach Anordnungsgeometrie wird ein räumlicher Eindruck für mehrere Betrachter ermöglicht.All of the described embodiments of the invention allow the stated task to be solved excellently: Autostereoscopic projection devices are disclosed which achieve improved perceptibility even with larger image dimensions. As a rule, simple or easily manufactured components are used. Depending on the arrangement geometry, a spatial impression is made possible for several viewers.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to drawings. It shows:
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Fig. 1 eine Prinzipskizze zu den erfindungsgemäßen Anordnungen, Fig.2 das projektorenseitige Filterarray einer ersten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), geeignet für z.B. 8 Projektoren,Fig. 1 is a schematic diagram of the arrangements according to the invention, Fig. 2 is the projector-side filter array of a first embodiment of the invention (detail), suitable for e.g. 8 projectors,
Fig. 3 das betrachtersei ti ge Filterarray einer ersten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), Fig.4 die auf dem Projektionsschirm bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung entstehende Bildstruktur, welche aus Teilinformationen verschiedener Ansichten zusammengesetzt ist (Ausschnitt),Fig. 3 shows the viewer-side filter array of a first embodiment of the invention (detail), Fig. 4 shows the image structure created on the projection screen in the first embodiment of the invention, which is composed of partial information from different views (detail),
Fig.5 und Fig.6 je eine mögliche Ansichtenmischung, die von einem Betrachterauge bei Verwendung der ersten Ausgestaltung der Erfindung an einer Betrachtungsposition gesehen werden kann (Ausschnitt),Fig.5 and Fig.6 each show a possible mixture of views that can be seen by an observer’s eye when using the first embodiment of the invention at a viewing position (detail),
Fig.7 das projektorenseitige Filterarray einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), ebenfalls für 8 Projektoren geeignet,Fig.7 the projector-side filter array of a second embodiment of the invention (detail), also suitable for 8 projectors,
Fig.8 das betrachterseitige Filterarray der zweiten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), Fig.9 die auf dem Projektionsschirm bei der zweiten Ausgestaltung der Erfindung entstehende Bildstruktur, welche aus Teilinformationen verschiedener Ansichten zusammengesetzt ist (Ausschnitt),Fig.8 the viewer-side filter array of the second embodiment of the invention (detail), Fig.9 the image structure created on the projection screen in the second embodiment of the invention, which is composed of partial information from different views (detail),
Fig. 10 und Fig. 11 je eine mögliche Ansichtenmischung, die von einem Betrachterauge bei Verwendung der zweiten Ausgestaltung der Erfindung an einer Betrachtungsposition gesehen werden kann (Ausschnitt),Fig. 10 and Fig. 11 each show a possible mixture of views that can be seen by an observer's eye when using the second embodiment of the invention at a viewing position (detail),
Fig. 12 das erste projektorenseitige Filterarray einer dritten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), ebenfalls für 8 Projektoren geeignet,Fig. 12 the first projector-side filter array of a third embodiment of the invention (detail), also suitable for 8 projectors,
Fig. 13 das zweite projektorenseitige Filterarray einer dritten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt),Fig. 13 the second projector-side filter array of a third embodiment of the invention (detail),
Fig. 14 das betrachterseitige Filterarray der dritten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), Fig. 15 die auf dem Projektionsschirm bei der dritten Ausgestaltung der Erfindung entstehende Bildstruktur, welche aus Teilinformationen verschiedener Ansichten zusammengesetzt ist (Ausschnitt),Fig. 14 the viewer-side filter array of the third embodiment of the invention (detail), Fig. 15 the image structure created on the projection screen in the third embodiment of the invention, which is composed of partial information from different views (detail),
Fig. 16 das projektorenseitige Filterarray einer vierten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), ebenfalls für 8 Projektoren geeignet,Fig. 16 the projector-side filter array of a fourth embodiment of the invention (detail), also suitable for 8 projectors,
Fig. 17 das betrachterseitige Filterarray der vierten Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), Fig. 18 die auf dem Projektionsschirm bei der vierten Ausgestaltung der Erfindung entstehende Bildstruktur, welche aus Teilinformationen verschiedener Ansichten zusammengesetzt ist (Ausschnitt),Fig. 17 the viewer-side filter array of the fourth embodiment of the invention (detail), Fig. 18 the image structure created on the projection screen in the fourth embodiment of the invention, which is composed of partial information from different views (detail),
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Fig. 19 und Fig.20 je eine mögliche Ansichtenmischung, die von einem Betrachterauge bei Verwendung der vierten Ausgestaltung der Erfindung an einer Betrachtungsposition gesehen werden kann (Ausschnitt),Fig. 19 and Fig. 20 each show a possible mixture of views that can be seen by an observer's eye when using the fourth embodiment of the invention at a viewing position (detail),
Fig.21 das projektorenseitige Filterarray einer fünften Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), welches für einen einzelnen DMD-Projektor geeignet ist, Fig.22 das betrachterseitige Filterarray der fünften Ausgestaltung der Erfindung (Ausschnitt), Fig.23 die auf dem Projektionsschirm bei der fünften Ausgestaltung der Erfindung entstehende Bildstruktur, welche aus Teilinformationen dreier verschiedener Ansichten zusammengesetzt ist (Ausschnitt), wobei die Teilinformationen der verschiedenen Ansichten in von Ansicht zu Ansicht unterschiedlichen Farben (Wellenlängenbereichen) wiedergegeben werden, undFig.21 the projector-side filter array of a fifth embodiment of the invention (detail), which is suitable for a single DMD projector, Fig.22 the viewer-side filter array of the fifth embodiment of the invention (detail), Fig.23 the image structure created on the projection screen in the fifth embodiment of the invention, which is composed of partial information from three different views (detail), wherein the partial information of the different views is reproduced in colors (wavelength ranges) that differ from view to view, and
Fig.24 diverse verwendbare Umrisse für Filterelemente in den erfindungsgemäßen Anordnungen. Fig.24 various usable outlines for filter elements in the arrangements according to the invention.
Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze zu den erfindungsgemäßen Anordnungen. Die Skizze ist nicht maßstäblich.Fig. 1 shows a schematic diagram of the arrangements according to the invention. The diagram is not to scale.
Wie oben beschrieben umfaßt die dargestellte Anordnung erfindungsgemäß folgende Komponenten:As described above, the arrangement shown according to the invention comprises the following components:
- mindestens zwei Projektoren (4); (in der Zeichnung sind der Übersichtlichkeit geschuldet lediglich vier dargestellt, obwohl es auch beispielsweise acht oder mehr Projektoren sein können),- at least two projectors (4); (in the drawing, for the sake of clarity, only four are shown, although there could also be eight or more projectors, for example),
- einen Projektionsschirm (3),- a projection screen (3),
- mindestens zwei Filterarrays (Fi, F2), wobei das Filterarray (Fi) zwischen dem Projektionsschirm (3) und den Projektoren (4), d.h. in Betrachtungsrichtung des Betrachters (5) hinter dem Projektionsschirm (3), und das Filterarray (F2) in Betrachtungsrichtung des Betrachters (5) vor dem Projektionsschirm (3) angeordnet ist.- at least two filter arrays (Fi, F2), wherein the filter array (Fi) is arranged between the projection screen (3) and the projectors (4), i.e. behind the projection screen (3) in the viewing direction of the viewer (5), and the filter array (F2) is arranged in front of the projection screen (3) in the viewing direction of the viewer (5).
Wie in den einzelnen Ausgestaltungsvarianten untenstehend noch näher erläutert wird, weisen hierbei alle Filterarrays (Fi, F2) in Spalten und Zeilen angeordnete Wellenlängenfilterelemente auf, die für Licht verschiedener Wellenlängen (&lgr;) oder verschiedener Wellenlängenbereiche (&Dgr;&lgr;) transparent sind. Dabei werden vermittels der Projektoren (4) Teilinformationen von &eegr; Ansichten Ak (mit k=l..n; n>2) einer Szene oder eines Gegenstandes durch mindestens ein Filterarray (Fj) hindurch auf den Projektionsschirm (3) projiziert, so daß auf dem Projektionsschirm (3) Teilinformationen der Ansichten (Ak) in einer durch die Anordnungs-As will be explained in more detail below in the individual design variants, all filter arrays (Fi, F2) have wavelength filter elements arranged in columns and rows, which are transparent to light of different wavelengths (λ) or different wavelength ranges (Δλ). In this case, partial information from η views Ak (with k=l..n; n>2) of a scene or an object is projected through at least one filter array (Fj) onto the projection screen (3) by means of the projectors (4), so that partial information of the views (Ak) is displayed on the projection screen (3) in a manner determined by the arrangement.
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geometrie bestimmten Kombination bzw. Mischung optisch sichtbar gemacht werden, und der Projektionsschirm (3) in ein hinreichend auflösendes Raster von Bildwiedergabeelementen (ay) in Spalten (i) und Zeilen (j) eingeteilt ist, die je nach Ausprägung des Filterarrays (Fi) und der Projektoren (4) jeweils Licht bestimmter Wellenlängen (&lgr;) oder Wellenlängenbereiche abstrahlen, und jedes Bildwiedergabeelement (oCy) Teilinformation(en) mindestens einer der Ansichten (Ak) wiedergibt.geometry determined combination or mixture are made optically visible, and the projection screen (3) is divided into a sufficiently resolving grid of image display elements (ay) in columns (i) and rows (j), which, depending on the characteristics of the filter array (Fi) and the projectors (4), each emit light of certain wavelengths (λr;) or wavelength ranges, and each image display element (oCy) displays partial information(s) of at least one of the views (Ak).
Für das von dem Projektionsschirm (3) zum Betrachter (5) hin abgestrahlte Licht werden durch das mindestens eine Filterarray (F2), welches in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm (3) angeordnet ist, Ausbreitungsrichtungen vorgegeben, wobei jeweils ein Bildwiedergabeelement (ay) mit mehreren zugeordneten Wellenlängenfiltern des Filterarrays (F2) oder ein Wellenlängenfilter des Filterarrays (F2) mit mehreren zugeordneten Bildwiedergabeelementen (oc^) derart korrespondiert, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Bildwiedergabeelements (cCy) und dem Schwerpunkt der Querschnittsfläche eines sichtbaren Abschnitts des Wellenlängenfilters einer Ausbreitungsrichtung entspricht, so daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter (5) mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter (5) ein räumlicher Eindruck entsteht.For the light emitted from the projection screen (3) to the viewer (5), directions of propagation are specified by the at least one filter array (F2) which is arranged in front of the projection screen (3) in the viewing direction, wherein in each case an image display element (ay) corresponds to a plurality of associated wavelength filters of the filter array (F2) or a wavelength filter of the filter array (F2) corresponds to a plurality of associated image display elements (oc^) in such a way that the connecting line between the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the image display element (cCy) and the center of gravity of the cross-sectional area of a visible section of the wavelength filter corresponds to a direction of propagation, so that from each viewing position an observer (5) optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the observer (5) from a plurality of viewing positions.
Vorteilhaft kommen insgesamt 2, 4, 8, 16, 32 oder 40 Projektoren zum Einsatz. Sehr gute räumliche Eindrücke für mehrere Betrachter bei gleichzeitig angenehmer Bewegungsfreiheit werden ab etwa acht dargestellten Ansichten erzielt, wobei hierzu vorzugsweise mindestens acht Projektoren zur Ansichtenprojektion eingesetzt werden und jeder Projektor genau eine Ansicht (Ak) bzw. Teilinformationen davon projiziert.It is advantageous to use a total of 2, 4, 8, 16, 32 or 40 projectors. Very good spatial impressions for several viewers while at the same time allowing for pleasant freedom of movement are achieved with around eight views displayed, whereby at least eight projectors are preferably used to project the views and each projector projects exactly one view (Ak) or partial information from it.
Wie in Fig.l gezeigt, kommen bevorzugt genau zwei Filterarrays (Fi) und (F2) in der oben beschriebenen Anordnung zum Einsatz. Besondere Ausgestaltungen, bei denen mehr als zwei Filterarrays von Vorteil sind, werden weiter unten beschrieben.As shown in Fig.l, preferably exactly two filter arrays (Fi) and (F 2 ) are used in the arrangement described above. Special embodiments in which more than two filter arrays are advantageous are described further below.
In einer ersten beispielhaften Ausgestaltung kommt eine Anordnung nach Fig. 1 zum Einsatz, wobei allerdings acht an Stelle der in der Zeichnung lediglich vier gezeigten Projektoren (4) verwendet werden. Jeder der acht Projektoren projiziert eine komplette 2D-Ansicht derIn a first exemplary embodiment, an arrangement according to Fig. 1 is used, but eight projectors (4) are used instead of the four shown in the drawing. Each of the eight projectors projects a complete 2D view of the
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darzustellenden Szenerie/ des darzustellenden Gegenstandes, so daß demnach acht Ansichten gezeigt werden. Derlei 2D-Ansichten sind beispielsweise 2D-Aufnahmen einer Szenerie/ eines Gegenstandes, die aus horizontal leicht versetzten Richtungen aufgenommen werden. Durch eine technisch bedingte Rasterung werden die 2D-Ansichten dann als Teilinformationen, beispielsweise in einer Vollfarbauflösung von 800x600 Pixeln, von den Projektoren abgestrahlt.scenery/object to be displayed, so that eight views are shown. Such 2D views are, for example, 2D images of a scenery/object that are taken from slightly offset horizontal directions. Due to a technical rasterization, the 2D views are then emitted by the projectors as partial information, for example in a full-color resolution of 800x600 pixels.
Die optischen Achsen der Projektoren schneiden sich bevorzugt auf der Flächenmitte des Projektionsschirms (3), wobei zwei benachbarte optische Achsen einen Winkel von etwa 3,5 Grad einschließen. Die Projektoren sind entsprechend ausgerichtet und haben einen Projektivabstand von beispielsweise 2900 mm von der Flächenmitte des Projektionsschirmes (3). Vorteilhaft können die Projektoren auf einer Kreisbahn mit besagter Flächenmitte als Kreismittelpunkt angeordnet sein.The optical axes of the projectors preferably intersect at the center of the projection screen (3), with two adjacent optical axes enclosing an angle of approximately 3.5 degrees. The projectors are aligned accordingly and have a projection distance of, for example, 2900 mm from the center of the projection screen (3). The projectors can advantageously be arranged on a circular path with said center of the surface as the circle center.
Alle Projektorenobjektive befinden sich bevorzugt in der gleichen Höhe hinter dem Projektionsschirm, und zwar etwa in der Höhe des Flächenmittelpunktes des Projektionsschirmes. Zur Gewährleistung einer derartigen Positionierung ist beispielsweise ein entsprechend dimensioniertes mechanisches Stativ geeignet.All projector lenses are preferably located at the same height behind the projection screen, approximately at the height of the center of the projection screen. An appropriately dimensioned mechanical tripod is suitable for ensuring this type of positioning.
In Fig.2 ist das projektorenseitige Filterarray (Fi) der ersten Ausgestaltung der Erfindung als Ausschnitt dargestellt. Dieses Filterarray (Fi) enthält Wellenlängenfilterelemente (ßipq) in einem Raster aus Zeilen (q0 und Spalten (p0, die in Abhängigkeit von ihrer Transparenzwellenlänge/ ihrem Transparenzwellenlängenbereich (Au,) nach folgender Funktion auf dem Filterarray angeordnet sindIn Fig.2, the projector-side filter array (Fi) of the first embodiment of the invention is shown as a section. This filter array (Fi) contains wavelength filter elements (ßi pq ) in a grid of rows (q0 and columns (p0), which are arranged on the filter array according to the following function depending on their transparency wavelength/their transparency wavelength range (Au,)
b - Pa - dAPq ■ Qa - nAm ■ integerPart b - Pa - d A Pq ■ Qa - n Am ■ integerPart
, mit, with
- dem Index A=I, da es sich um das Array (Fi) handelt,- the index A=I, since it is the array (Fi),
- (pi) dem Index eines Wellenlängenfilters (ßipq) in einer Zeile des Arrays (Fi),- (pi) the index of a wavelength filter (ßi pq ) in a row of the array (Fi),
- (qi) dem Index eines Wellenlängenfilter (ßipq) in einer Spalte des Arrays (Fi),- (qi) the index of a wavelength filter (ßi pq ) in a column of the array (Fi),
- (b) einer ganzen Zahl, die für ein Wellenlängenfilter (ßipq) des Filterarrays (Fi) an der Position (pi,qO eine der vorgesehenen Transparenzwellenlängen/-Wellenlängenbereiche (Ku3) festlegt und Werte zwischen 1 und bimax haben kann,- (b) an integer which defines one of the intended transparency wavelengths/wavelength ranges (Ku 3 ) for a wavelength filter (ßi pq ) of the filter array (Fi) at the position (pi,qO) and can have values between 1 and bi max ,
- (nim) einem ganzzahligen Wert größer „Null", der bevorzugt der Gesamtzahl (n) der von den Projektoren dargestellten Ansichten (Ak) entspricht,- (nim) an integer value greater than zero, which preferably corresponds to the total number (n) of views (Ak) displayed by the projectors,
: -2&Idigr;7- &Ggr;: -2&Idigr;7- &Ggr;
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- (dipq) einer wählbaren Maskenkoeffizientenmatrix zur Variation der Anordnung der Wellenlängenfilter auf dem Array (Fi) und- (dipq) a selectable mask coefficient matrix for varying the arrangement of the wavelength filters on the array (Fi) and
- IntegerPart einer Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.- IntegerPart of a function to produce the largest integer that does not exceed the argument enclosed in square brackets.
In der obigen Gleichung entspricht (pa=Pi) dem Index (p) und (qA=qO dem Index (q) für die Matrix (dApq=dipq) bzw. für die Filterelemente (ßipq).In the above equation, (pa=Pi) corresponds to the index (p) and (qA=qO to the index (q) for the matrix (dApq=di pq ) and for the filter elements (ßi pq ), respectively.
In dieser Ausgestaltung haben nun mehrere der TransparenzwellenlängenZ-wellenlängenbereiche (&lgr;&kgr;,) die gleichen Filterwirkungen: Seien &lgr;&igr;,&igr; sowie &lgr;&igr;^,&lgr;^ Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken, &lgr;&igr;,2 ein für das sichtbare Spektrum transparenter Filterbereich und sei weiterhin nim=8 sowie dipq=-l=const, so ergibt sich nach der Vorschrift zur Erzeugung einer Filterstruktur ein im wesentlichen opakes Filterarray (Fi), welches auf der Fläche gleichmäßig verteilte schräge, stufenförmige transparente Streifen beinhaltet, die etwa ein Achtel der gesamten Fläche einnehmen. Dies ist in Fig.2 gezeigt. Ein transparentes oder opakes Filterelement ist hier beispielsweise ca. 0,285 mm breit und 0,804 mm hoch. Andere Ausführungen sind selbstverständlich denkbar.In this embodiment, several of the transparency wavelengthsZ-wavelength ranges (λκ,) have the same filter effects: If λα,γ and λα^,λ^ are wavelength ranges that block the entire visible spectrum, λα,2 is a filter range that is transparent to the visible spectrum, and if ni m =8 and di pq =-l=const, then according to the rule for producing a filter structure, an essentially opaque filter array (Fi) results, which contains oblique, step-shaped transparent strips evenly distributed over the surface, which take up approximately one eighth of the entire surface. This is shown in Fig.2. A transparent or opaque filter element here is, for example, approximately 0.285 mm wide and 0.804 mm high. Other designs are of course conceivable.
Die Fig.3 zeigt das betrachterseitige Filterarray (F2) mit A=2 der ersten Ausgestaltung der Erfindung, ebenfalls als Ausschnitt. Hier kommen ähnliche, aber nicht vollkommen identische Parameter wie für das Filter (FO zum Einsatz. Diese lauten: &lgr;2,&igr; sowie &lgr;2,4..&lgr;2,8 sind Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken; &lgr;2,2 und &lgr;2,3 sind für das sichtbare Spektrum transparente Filterbereiche, und n2m=8 sowie d2Pq=-l=const. Hier ist ebenfalls ein transparentes oder opakes Filterelement beispielsweise ca. 0,285 mm breit und 0,804 mm hoch, wobei andere Maße durchaus möglich sind.Fig. 3 shows the viewer-side filter array (F 2 ) with A=2 of the first embodiment of the invention, also as a section. Similar, but not completely identical parameters are used here as for the filter (FO). These are: &lgr; 2 ,&igr; and &lgr;2.4..&lgr;2.8 are wavelength ranges that block the entire visible spectrum; &lgr; 2 ,2 and &lgr; 2 ,3 are filter ranges that are transparent to the visible spectrum, and n2 m =8 and d2 Pq =-l=const. Here too, a transparent or opaque filter element is, for example, approximately 0.285 mm wide and 0.804 mm high, although other dimensions are certainly possible.
Das Filterarray (Fi) ist im Abstand Zi=2 mm in Betrachtungsrichtung hinter dem Projektionsschirm angeordnet. Für das Array (F2) beträgt der Abstand Z2=(-)45 mm, wobei dieses Array vor dem Projektionsschirm befindlich ist. Das Minuszeichen steht dafür, daß das Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm liegt.The filter array (Fi) is arranged at a distance Zi=2 mm in the viewing direction behind the projection screen. For the array (F2) the distance is Z2=(-)45 mm, whereby this array is located in front of the projection screen. The minus sign means that the array is located in front of the projection screen in the viewing direction.
Um einen verbesserten Bildkontrast zu erzielen, ist bevorzugt auf das Filterarray (F2), welches dem Betrachter am nächsten befindlich ist, eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht. Damit werden Fremdlichtreflexe zu einem gewissen Teil vermieden, wodurch die Wahrnehmbarkeit des räumlichen Bildes verbessert wird.In order to achieve improved image contrast, an anti-reflection coating is preferably applied to the filter array (F2) that is closest to the viewer. This prevents extraneous light reflections to a certain extent, thereby improving the perceptibility of the spatial image.
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Sind die Projektoren wie oben beschrieben ausgerichtet, so entsteht in etwa eine Bildstruktur auf dem Projektionsschirm, welche in Fig.4 ausschnittsweise dargestellt ist. Das Raster mit Spalten (i) und Zeilen (j) ist hierbei nur der Übersicht halber eingezeichnet und selbstverständlich auf dem Projektionsschirm (3) nicht unbedingt sichtbar. In Fig.4 entspricht eine Ziffer in einem Kästchen derjenigen Ansicht (Ak), aus der die Teilinformation stammt, die an diese Rasterstelle auf dem Projektionsschirm projiziert wird. Das auf dem Projektionsschirm (3) entstehende, aus verschiedenen Teilinformationen der Ansichten (Ak) kombinierte Bild weist also ein Raster von Bildwiedergabeelementen (ccy) in Spalten (i) und Zeilen (j) auf. Dabei können die Bildwiedergabeelemente (oCij) Licht ganz verschiedenartiger Wellenlängenbereiche abstrahlen- je nachdem, was für Licht von den Projektoren an der entsprechenden Stelle des Projektionsschirms (3) ankommt. Werden in diesem Ausführungsbeispiel DMD/ DLP-Projektoren eingesetzt, so handelt es sich um vollfarbige Bildwiedergabeelemente (ocy).
Bei korrekter Ausrichtung ist die erfindungsgemäße Anordnung im Bezug auf die Licht- und Flächennutzung besonders effizient, da dann daß jedes Flächenelement auf dem Projektionsschirm mit Licht mindestens eines der Projektoren beaufschlagt werden kann. Es entstehen somit keine „permanent schwarzen Flecken" auf dem Schirm, so daß jedes Flächenelement des Projektionsschirmes irgendeine Teilinformation mindestens irgendeiner Ansicht abstrahlt.If the projectors are aligned as described above, an image structure is created on the projection screen, which is shown in detail in Fig.4. The grid with columns (i) and rows (j) is only shown for the sake of clarity and is of course not necessarily visible on the projection screen (3). In Fig.4, a number in a box corresponds to the view (Ak) from which the partial information comes that is projected onto this grid point on the projection screen. The image created on the projection screen (3), which is combined from various partial information from the views (Ak), therefore has a grid of image display elements (ccy) in columns (i) and rows (j). The image display elements (oCij) can emit light in very different wavelength ranges - depending on what kind of light from the projectors arrives at the corresponding point on the projection screen (3). If DMD/DLP projectors are used in this embodiment, they are full-color image display elements (ocy).
When correctly aligned, the arrangement according to the invention is particularly efficient in terms of light and space utilization, since each surface element on the projection screen can be exposed to light from at least one of the projectors. This means that no "permanent black spots" are created on the screen, so that each surface element of the projection screen emits some partial information of at least some view.
Die auf Grund des Filters (F2) vorgegebenen Lichtausbreitungsrichtungen sorgen dafür, daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter (5) mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter (5) ein räumlicher Eindruck entsteht. Fig.5 und Fig.6 zeigen je eine mögliche Ansichtenmischung, die von einem Betrachterauge bei Verwendung der ersten Ausgestaltung der Erfindung an einer Betrachtungsposition gesehen werden kann (Ausschnittdarstellung). An der ersten Position nach Fig.5 sieht das Betrachterauge beispielsweise überwiegend die Ansichten 2 und 3, während es an der zweiten beispielhaften Position nach Fig.6 überwiegend die Ansichten 6 und 7 wahrnimmt. Sehen nun gerade die verschiedenen Augen des Betrachters beispielsweise die gezeigten Ansichtenmischungen, so entsteht ein räumlicher Eindruck.The light propagation directions specified by the filter (F2) ensure that from each viewing position a viewer (5) with one eye predominantly perceives partial information from a first selection and with the other eye predominantly perceives partial information from a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the viewer (5) from a large number of viewing positions. Fig.5 and Fig.6 each show a possible mixture of views that can be seen by an observer's eye when using the first embodiment of the invention at a viewing position (detail representation). At the first position according to Fig.5, the observer's eye sees predominantly views 2 and 3, for example, while at the second exemplary position according to Fig.6 it predominantly perceives views 6 and 7. If the observer's different eyes now see, for example, the mixtures of views shown, a spatial impression is created.
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Es sei noch bemerkt, daß in diesem ersten Ausgestaltungsbeispiel die zwei Filterarrays (Fi, F2) nicht durch horizontale und/oder vertikale lineare Skalierung ihrer Strukturen vollständig zur Kongruenz zu bringen sind. Mit anderen Worten: Die Strukturen der Filterarrays gehen nicht durch ein- oder zweidimensionale Vergrößerung oder Verkleinerung ineinander über. Im Bezug auf den räumlichen Eindruck hat diese Nicht-Kongruenz den Effekt, daß tatsächlich von jedem Betrachtungspunkt aus ein Betrachterauge stets eine Mischung aus Teilinformationen mehrerer Ansichten wahrnimmt (siehe auch die beispielhaften Ansichtengemische in Fig.5 und Fig.6). Der Fall, daß ein Betrachterauge von einer Position im Betrachtungsraum Teilinformationen genau einer Ansicht sieht, ist vollständig ausgeschlossen. It should also be noted that in this first embodiment, the two filter arrays (Fi, F2) cannot be made completely congruent by horizontal and/or vertical linear scaling of their structures. In other words: the structures of the filter arrays do not merge into one another by one- or two-dimensional enlargement or reduction. In relation to the spatial impression, this non-congruence has the effect that from every viewing point, an observer's eye actually always perceives a mixture of partial information from several views (see also the example mixtures of views in Fig.5 and Fig.6). The case where an observer's eye sees partial information from exactly one view from one position in the viewing space is completely excluded.
Der Projektionsschirm (3) ist transluzent ausgebildet und umfaßt vorzugsweise auch ein Trägersubstrat, z.B. eine Glasscheibe. Er kann außerdem lichtkonzentrierend wirken, d.h. einen positiven „gain" aufweisen. Eine ausgezeichnete Schärfe der Bildelemente auf dem Projektionsschirm wird erzielt, wenn der Projektionsschirm als sehr dünne Scheibe, bevorzugt mit einer Dicke kleiner einem Millimeter ausgebildet ist.The projection screen (3) is translucent and preferably also comprises a carrier substrate, e.g. a glass pane. It can also have a light-concentrating effect, i.e. have a positive "gain". Excellent sharpness of the image elements on the projection screen is achieved if the projection screen is designed as a very thin pane, preferably with a thickness of less than one millimeter.
In dieser ersten Ausgestaltung ist der Projektionsschirm (3) eine ebene Platte mit einer Flächendiagonale von ca. 50 Zoll bei einem Seitenverhältnis von 16:9.In this first embodiment, the projection screen (3) is a flat plate with a surface diagonal of approximately 50 inches and an aspect ratio of 16:9.
Die eingesetzten Projektoren (4) werden von einer Ansteuerelektronik, die auch mehrere separate Geräte umfassen kann, mit Bilddaten versorgt. Beispielsweise besteht besagte Ansteuerelektronik in diesem Zusammenhang aus einer Bilddatenquelle, die einen Videorecorder pro Projektor enthält. Mit anderen Worten: Es sind acht Videorecorder vorhanden. Jeder Videorecorder speist einen Projektor -wie oben schon erwähnt- mit der Bildsequenz einer bestimmten Ansicht (Ak). Die Videorecorder sind über einen Trigger miteinander gekoppelt, so daß alle acht Ansichten (Ak) zeitlich synchronisiert dargestellt werden.The projectors (4) used are supplied with image data by control electronics, which can also include several separate devices. For example, the control electronics in this context consist of an image data source that contains one video recorder per projector. In other words: there are eight video recorders. Each video recorder feeds a projector - as already mentioned above - with the image sequence of a specific view (Ak). The video recorders are linked to one another via a trigger, so that all eight views (Ak) are displayed in a synchronized manner.
Jedes der Filterarrays (Fi) und (F2) ist als belichtete Folie ausgebildet. Beide Filterarrays (Fi, F2) sind auf jeweils ein Substrat, z.B. auf ein Glassubstrat, auflaminiert. Dadurch kann ein guter mechanischer Halt erreicht werden. In der Anordnung nach Fig.l sind beide Filterarrays (Fi, F2) stets auf der den Projektoren (4) zugewandten Seite der Glassubstrate angeordnet. Damit werden die besten Ergebnisse erreicht, da dann die durch die Substrate bedingten Strahlversätze gegenüber Vertauschung der Filterarrayseiten auf den Substraten minimiert sind.Each of the filter arrays (Fi) and (F2) is designed as an exposed film. Both filter arrays (Fi, F2) are laminated onto a substrate, e.g. a glass substrate. This allows a good mechanical hold to be achieved. In the arrangement according to Fig.l, both filter arrays (Fi, F 2 ) are always arranged on the side of the glass substrate facing the projectors (4). This achieves the best results, since the beam offsets caused by the substrates are then minimized compared to swapping the filter array sides on the substrates.
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In einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung kommt ebenfalls eine Anordnung nach Fig.l zum Einsatz, wobei allerdings acht an Stelle der in der Zeichnung lediglich vier gezeigten Projektoren (4) verwendet werden. Jeder der acht Projektoren (4) projiziert wieder eine komplette 2D-Ansicht der darzustellenden Szenerie/ des darzustellenden Gegenstandes, so daß demnach acht Ansichten gezeigt werden.In a second exemplary embodiment, an arrangement according to Fig. 1 is also used, although eight projectors (4) are used instead of the four shown in the drawing. Each of the eight projectors (4) again projects a complete 2D view of the scenery/object to be displayed, so that eight views are shown.
Die optischen Achsen der Projektoren (4) schneiden sich wiederum bevorzugt auf der Flächenmitte des Projektionsschirms (3), wobei zwei benachbarte optische Achsen einen Winkel von etwa 3,5 Grad einschließen. Die Projektoren (4) sind entsprechend ausgerichtet und haben einen Projektivabstand von beispielsweise 2900 mm von der Flächenmitte des Projektionsschirmes (3). Vorteilhaft können die Projektoren (4) auf einer Kreisbahn mit besagter Flächenmitte als Kreismittelpunkt angeordnet sein.The optical axes of the projectors (4) preferably intersect at the center of the projection screen (3), with two adjacent optical axes enclosing an angle of approximately 3.5 degrees. The projectors (4) are aligned accordingly and have a projection distance of, for example, 2900 mm from the center of the projection screen (3). The projectors (4) can advantageously be arranged on a circular path with the said center of the surface as the circle center.
Alle Projektorenobjektive befinden sich in der gleichen Höhe hinter dem Projektionsschirm (3), und zwar etwa in der Höhe des Flächenmittelpunktes des Projektionsschirmes (3). Zur Gewährleistung einer derartigen Positionierung ist beispielsweise ein entsprechend dimensioniertes mechanisches Stativ geeignet.All projector lenses are located at the same height behind the projection screen (3), approximately at the height of the center of the projection screen (3). To ensure this kind of positioning, an appropriately dimensioned mechanical tripod is suitable.
In Fig.7 ist das projektorenseitige Filterarray (Fi) mit A=I der zweiten Ausgestaltung der Erfindung als Ausschnitt dargestellt. Die Wellenlängenfilterelemente (ßipq) im Raster aus Zeilen (qi) und Spalten (pi) sind nach der schon mehrfach beschrieben Vorschrift angeordnet, wobei hier folgende Parameter gewählt wurden: Seien &lgr;&igr;,2..&lgr; i,8 Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken, &lgr;&igr;,&igr; ein für das sichtbare Spektrum transparenter Filterbereich und sei weiterhin bimax=8, nim=8 sowieIn Fig.7, the projector-side filter array (Fi) with A=I of the second embodiment of the invention is shown as a section. The wavelength filter elements (ßi pq ) in the grid of rows (qi) and columns (pi) are arranged according to the rule already described several times, whereby the following parameters were selected here: Let λ&igr;,2..λr; i,8 be wavelength ranges that block the entire visible spectrum, λ&igr;,&igr; a filter range that is transparent to the visible spectrum and let bi max =8, ni m =8 and
_ P1 - ({^IntegerPart{qx -1) · \)+ px )mod 8)_ P 1 - ({^IntegerPart{q x -1) · \)+ p x )mod 8)
Die Funktion „mod" bezeichnet hier die Restklasse in bezug auf einen Teiler.The function "mod" here denotes the remainder class with respect to a divisor.
Ein transparentes oder opakes Filterelement ist hier beispielsweise ca. 0,285 mm breit und ca.A transparent or opaque filter element, for example, is approx. 0.285 mm wide and approx.
0,804 mm hoch. Andere Ausführungen sind selbstverständlich denkbar.0.804 mm high. Other designs are of course possible.
Die Fig. 8 zeigt das betrachterseitige Filterarray (F2) der zweiten Ausgestaltung der Erfindung, ebenfalls als Ausschnitt. Die Parameter zur Erzeugung der entsprechenden Filterstruktur lauten: "ki^.X 2,16 sind Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken; &lgr;2,&igr; und &lgr;2,2 sind für das sichtbare Spektrum transparente Filterbereiche, und es gilt b2max=16,Fig. 8 shows the viewer-side filter array (F2) of the second embodiment of the invention, also as a section. The parameters for generating the corresponding filter structure are: "ki^.X 2,16 are wavelength ranges that block the entire visible spectrum; λ2,&igr; and λ2,2 are filter ranges that are transparent to the visible spectrum, and b2max=16,
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n2m=16 sowie d2Pq=-l =const. Hier ist ein transparentes oder opakes Filterelement beispielsweise ca. 0,14236 mm breit und 0,804 mm hoch, wobei andere Maße möglich sind.n2m=16 and d2 Pq =-l =const. Here, for example, a transparent or opaque filter element is approximately 0.14236 mm wide and 0.804 mm high, although other dimensions are possible.
Das Filterarray (Fi) ist im Abstand zi =2 mm hinter dem Projektionsschirm angeordnet. Für das Array (F2) beträgt der Abstand z2=(-)45 mm, wobei dieses Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm befindlich ist. Das Minuszeichen steht dafür, daß das Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm liegt.The filter array (Fi) is arranged at a distance of zi =2 mm behind the projection screen. For the array (F2) the distance is z 2 =(-)45 mm, whereby this array is located in front of the projection screen in the viewing direction. The minus sign means that the array is located in front of the projection screen in the viewing direction.
Um einen verbesserten Bildkontrast zu erzielen, ist bevorzugt auf das Filterarray (F2), welches dem Betrachter am nächsten befindlich ist, eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht. Damit werden Fremdlichtreflexe zu einem gewissen Teil vermieden, wodurch die Wahrnehmbarkeit des räumlichen Bildes verbessert wird.In order to achieve improved image contrast, an anti-reflection coating is preferably applied to the filter array (F2) that is closest to the viewer. This prevents extraneous light reflections to a certain extent, thereby improving the perceptibility of the spatial image.
Sind die Projektoren wie oben beschrieben ausgerichtet, so entsteht in etwa eine Bildstruktur auf dem Projektionsschirm, welche in Fig.9 ausschnittsweise dargestellt ist. Das Raster mit Spalten (i) und Zeilen (j) ist hierbei nur der Übersicht halber eingezeichnet und selbstverständlich auf dem Projektionsschirm (3) nicht unbedingt sichtbar. Das auf dem Projektionsschirm entstehende, aus verschiedenen Teilinformationen der Ansichten (Ak) kombinierte Bild weist also ein Raster von Bildwiedergabeelementen (oCij) in Spalten (i) und Zeilen (j) auf. Dabei können die Bildwiedergabeelemente ((X1)) Licht ganz verschiedenartiger Wellenlängenbereiche abstrahlen - je nachdem, was für Licht von den Projektoren an der entsprechenden Stelle des Projektionsschirms ankommt. Werden in diesem Ausführungsbeispiel DMD/DLP-Projektoren eingesetzt, so handelt es sich um vollfarbige Bildwiedergabeelemente (ciij).If the projectors are aligned as described above, an image structure similar to that shown in detail in Fig. 9 is created on the projection screen. The grid with columns (i) and rows (j) is only shown for the sake of clarity and is of course not necessarily visible on the projection screen (3). The image created on the projection screen, combined from various partial information from the views (Ak), therefore has a grid of image display elements (oCij) in columns (i) and rows (j). The image display elements ((X 1 )) can emit light in very different wavelength ranges - depending on what kind of light from the projectors arrives at the corresponding point on the projection screen. If DMD/DLP projectors are used in this embodiment, these are full-color image display elements (ciij).
Bei korrekter Ausrichtung ist die erfindungsgemäße Anordnung im Bezug auf die Licht- und Flächennutzung besonders effizient, da dann daß jedes Flächenelement auf dem Projektionsschirm mit Licht mindestens eines der Projektoren beaufschlagt werden kann. Es entstehen somit keine „permanent schwarzen Flecken" auf dem Schirm, so daß jedes Flächenelement des Projektionsschirmes irgendeine Teilinformation mindestens irgendeiner Ansicht (Ak) abstrahlt.When correctly aligned, the arrangement according to the invention is particularly efficient in terms of light and area utilization, since each surface element on the projection screen can be exposed to light from at least one of the projectors. This means that no "permanent black spots" are created on the screen, so that each surface element of the projection screen emits some partial information of at least some view (Ak).
Die auf Grund des Filters (F2) vorgegebenen Lichtausbreitungsrichtungen sorgen dafür, daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter (5) mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teil-The light propagation directions specified by the filter (F2) ensure that from any viewing position a viewer (5) can see with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial
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informationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter (5) ein räumlicher Eindruck entsteht. Fig. 10 und Fig. 11 zeigen je eine mögliche Ansichtenmischung, die von einem Betrachterauge bei Verwendung der ersten Ausgestaltung der Erfindung an einer Betrachtungsposition gesehen werden kann (Ausschnittdarstellung). An der ersten Position nach Fig. 10 sieht das Betrachterauge beispielsweise überwiegend die Ansichten 5 und 6, während es an der zweiten beispielhaften Position nach Fig. 11 überwiegend die Ansichten 2 und 3 wahrnimmt. Sehen nun gerade die verschiedenen Augen des Betrachters die gezeigten Ansichtenmischungen, so entsteht ein räumlicher Eindruck.information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the viewer (5) from a multitude of viewing positions. Fig. 10 and Fig. 11 each show a possible mixture of views that can be seen by an observer's eye when using the first embodiment of the invention at a viewing position (detail view). At the first position according to Fig. 10, the observer's eye sees, for example, predominantly views 5 and 6, while at the second exemplary position according to Fig. 11 it predominantly perceives views 2 and 3. If the observer's different eyes see the mixtures of views shown, a spatial impression is created.
Es sei noch bemerkt, daß in diesem zweiten Ausgestaltungsbeispiel die zwei Filterarrays (Fi, F2) nicht durch horizontale und/oder vertikale lineare Skalierung ihrer Strukturen vollständig zur Kongruenz zu bringen sind. Mit anderen Worten: Die Strukturen der Filterarrays gehen nicht durch ein- oder zweidimensionale Vergrößerung oder Verkleinerung ineinander über.It should also be noted that in this second embodiment, the two filter arrays (Fi, F 2 ) cannot be made to fully congruent by horizontal and/or vertical linear scaling of their structures. In other words, the structures of the filter arrays do not merge into one another by one- or two-dimensional enlargement or reduction.
Der Projektionsschirm ist transluzent ausgebildet und umfaßt vorzugsweise auch ein Trägersubstrat, z.B. eine Glasscheibe. Er kann außerdem lichtkonzentrierend wirken, d.h. einen positiven „gain" aufweisen.
In dieser zweiten Ausgestaltung ist der Projektionsschirm eine ebene Platte.The projection screen is translucent and preferably also includes a carrier substrate, e.g. a glass pane. It can also have a light-concentrating effect, ie have a positive "gain".
In this second design, the projection screen is a flat plate.
Die eingesetzten Projektoren werden auch hier von einer Ansteuerelektronik, die auch mehrere separate Geräte umfassen kann, mit Bilddaten versorgt.Here, too, the projectors used are supplied with image data by control electronics, which can also include several separate devices.
Jedes der Filterarrays (FO und (F2) ist als belichtete Folie ausgebildet. Beide Filterarrays (Fi, F2) sind auf jeweils ein Substrat, z.B. auf ein Glassubstrat, auflaminiert. Dadurch kann ein guter mechanischer Halt erreicht werden. In der Anordnung nach Fig.l sind beide Filterarrays (Fi, F2) stets auf der den Projektoren (4) zugewandten Seite der Glassubstrate angeordnet, wobei die Glassubstrate in Fig. 1 zeichnerisch nicht dargestellt sind.Each of the filter arrays (FO and (F 2 ) is designed as an exposed film. Both filter arrays (Fi, F 2 ) are each laminated onto a substrate, e.g. onto a glass substrate. This allows a good mechanical hold to be achieved. In the arrangement according to Fig. 1, both filter arrays (Fi, F 2 ) are always arranged on the side of the glass substrates facing the projectors (4), whereby the glass substrates are not shown in the drawing in Fig. 1.
In einer dritten beispielhaften Ausgestaltung kommt ebenfalls eine Anordnung nach Fig.l zum Einsatz, wobei allerdings erneut acht an Stelle der in der Zeichnung lediglich vier gezeigten Projektoren (4) verwendet werden. Außerdem ist jetzt ein drittes Filter (F3) zwischen dem Filter (Fj) und dem Projektionsschirm (3) vorhanden. Das Filter (F3) ist in Fig.l zeichnerisch nicht dargestellt.In a third exemplary embodiment, an arrangement according to Fig.l is also used, but again eight projectors (4) are used instead of the four shown in the drawing. In addition, a third filter (F3) is now present between the filter (Fj) and the projection screen (3). The filter ( F3 ) is not shown in the drawing in Fig.l.
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Jeder der acht Projektoren projiziert wieder eine komplette 2D-Ansicht der darzustellenden Szenerie/ des darzustellenden Gegenstandes, so daß demnach acht Ansichten gezeigt werden.
Die optischen Achsen der Projektoren schneiden sich bevorzugt auf in der Flächenmitte des Projektionsschirms (3), wobei zwei benachbarte optische Achsen einen Winkel von etwa 3,5 Grad einschließen. Die Projektoren (4) sind entsprechend ausgerichtet und haben einen Projektivabstand von beispielsweise 2900 mm von der Flächenmitte des Projektionsschirmes 3. Vorteilhaft können die Projektoren auf einer Kreisbahn mit besagter Flächenmitte als Kreismittelpunkt angeordnet sein.Each of the eight projectors projects a complete 2D view of the scene/object to be displayed, so that eight views are shown.
The optical axes of the projectors preferably intersect in the center of the projection screen (3), with two adjacent optical axes enclosing an angle of approximately 3.5 degrees. The projectors (4) are aligned accordingly and have a projection distance of, for example, 2900 mm from the center of the projection screen 3. The projectors can advantageously be arranged on a circular path with said center of the surface as the center of the circle.
Alle Projektorenobjektive befinden sich bevorzugt in der gleichen Höhe hinter dem Projektionsschirm, und zwar etwa in der Höhe des Flächenmittelpunktes des Projektionsschirmes. Zur Gewährleistung einer derartigen Positionierung ist beispielsweise ein entsprechend dimensioniertes mechanisches Stativ geeignet.All projector lenses are preferably located at the same height behind the projection screen, approximately at the height of the center of the projection screen. An appropriately dimensioned mechanical tripod is suitable for ensuring this type of positioning.
In Fig. 12 ist das erste projektorenseitige Filterarray (Fi) der dritten Ausgestaltung der Erfindung als Ausschnitt dargestellt. Die Wellenlängenfilterelemente (ßipq) im Raster aus Zeilen (qi) und Spalten (pi) sind nach der schon mehrfach beschrieben Vorschrift angeordnet, wobei hier folgende Parameter gewählt wurden: In dieser Ausgestaltung haben wieder mehrere der Transparenzwellenlängen/-Wellenlängenbereiche &lgr;&igr;^ die gleichen Filterwirkungen: Seien &lgr;^ sowie &lgr;&igr;^.,&lgr;&igr;,&bgr; Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken, &lgr;&igr;,2 ein für das sichtbare Spektrum transparenter Filterbereich und sei weiterhin nim=8 sowie dipq=-l=const. Ein transparentes oder opakes Filterelement ist hier beispielsweise ca. 0,2847 mm breit und ca. 0,8044 mm hoch. Andere Ausführungen sind selbstverständlich denkbar.Fig. 12 shows a detail of the first projector-side filter array (Fi) of the third embodiment of the invention. The wavelength filter elements (ßi pq ) in the grid of rows (qi) and columns (pi) are arranged according to the rule already described several times, with the following parameters being selected here: In this embodiment, several of the transparency wavelengths/wavelength ranges λ&igr;^ have the same filter effects: Let λ^ and λ&igr;^.,λ&igr;,βgr; be wavelength ranges that block the entire visible spectrum, λ&igr;,2 be a filter range that is transparent to the visible spectrum, and let ni m =8 and di pq =-l=const. A transparent or opaque filter element here is, for example, approximately 0.2847 mm wide and approximately 0.8044 mm high. Other designs are of course conceivable.
In Fig. 13 ist ein Ausschnitt des zweiten projektorenseitigen Filterarrays (F3) mit A=3 der dritten Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Die Wellenlängenfilterelemente (ß3Pq) im Raster aus Zeilen (q3) und Spalten (p3) sind nach der schon mehrfach beschrieben Vorschrift angeordnet, wobei hier folgende Parameter gewählt wurden: Seien &lgr;3,&igr; bis &lgr;33 Wellenlängenbereiche für die Farben Rot, Grün und Blau in dieser Reihenfolge, und sei weiterhin n3m=3 sowieFig. 13 shows a section of the second projector-side filter array (F3) with A=3 of the third embodiment of the invention. The wavelength filter elements (ß3 Pq ) in the grid of rows (q3) and columns (p3) are arranged according to the rule already described several times, whereby the following parameters were selected here: Let λ3,δ to λ33 be wavelength ranges for the colors red, green and blue in this order, and let n3 m =3 and
_ P3-Jp3 mod 3) _ P 3 -Jp 3 mod 3)
3W " 3W "
-34--34-
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u.Z.: GM 3DProjektion0702o.Z.: GM 3DProjection0702
Ein Filterelement ist hier beispielsweise ca. 0,281 mm breit und ca. 0,796 mm hoch. Andere Ausführungen sind selbstverständlich denkbar. In Fig. 13 sind die farbigen Filterelemente, d.h. die Wellenlängenfilterelemente, zur Unterscheidung von etwa RGB-Bildelementen mit einem Apostroph gekennzeichnet (R', G' und B').For example, a filter element here is approximately 0.281 mm wide and approximately 0.796 mm high. Other designs are of course conceivable. In Fig. 13, the colored filter elements, i.e. the wavelength filter elements, are marked with an apostrophe (R', G' and B') to distinguish them from RGB image elements.
Die Fig. 14 zeigt das betrachterseitige Filterarray (F2) der dritten Ausgestaltung der Erfindung, ebenfalls als Ausschnitt. Es sei hierbei b2max=4, wobei drei TransparenzwellenlängenZ-wellenlängenbereiche &lgr;2,&igr;, &lgr;2,2, &lgr;2,3 vorgegeben werden für die Transparenzwellenlängenbereiche Rot, Grün und Blau (in dieser Reihenfolge) sowie ein weiterer Transparenzwellenlängenbereich &lgr;2,4, mit dem das sichtbare Licht komplett abgeblockt werden kann. Die Koeffizientenmatrix d2Pq wird nach der Vorschrift erzeugt:Fig. 14 shows the viewer-side filter array (F2) of the third embodiment of the invention, also as a section. Let b2max=4, whereby three transparency wavelengthsZ-wavelength ranges λ2,γ, λ2,2, λ2,3 are specified for the transparency wavelength ranges red, green and blue (in this order) and a further transparency wavelength range λ2,4 with which the visible light can be completely blocked. The coefficient matrix d2 Pq is generated according to the rule:
Hierbei sei n2m=8; „mod" bezeichnet die Restklasse in bezug auf einen Teiler. Die Funktion &dgr; gibt für alle Argumente ungleich „Null" den Wert „Null"; für das Argument „Null" ergibt sich der Funktionswert 1, denn es gilt S(O)=I und &dgr;(&khgr;?&udiagr;)=0. Die Indizes (p2,q2) durchlaufen alle möglichen Werte, die innerhalb des zu erzeugenden Filterrasters liegen; das sind beispielsweise für p2 Werte von 1 bis 3840 und für q2 Werte von 1 bis 768.
Hier ist ein Filterelement beispielsweise ca. 0,285 mm breit und 0,804 mm hoch, wobei andere Maße durchaus möglich sind.Here, n2 m =8; "mod" denotes the residue class with respect to a divisor. The function &dgr; returns the value "zero" for all arguments not equal to "zero"; for the argument "zero" the function value is 1, because S(O)=I and &dgr;(&khgr;?&udiagr;)=0. The indices (p2,q2) run through all possible values that lie within the filter grid to be generated; for example, for p2 these are values from 1 to 3840 and for q 2 values from 1 to 768.
Here, for example, a filter element is approximately 0.285 mm wide and 0.804 mm high, although other dimensions are possible.
Das Filterarray (Fi) ist im Abstand zi =2 mm und das Filterarray (F3) ist im Abstand Z3 =1 mm hinter dem Projektionsschirm angeordnet.The filter array (Fi) is arranged at a distance zi =2 mm and the filter array (F3) is arranged at a distance Z3 =1 mm behind the projection screen.
Für das Array (F2) beträgt der Abstand Z2=(-)45 mm, wobei dieses Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm befindlich ist. Das Minuszeichen steht dafür, daß das Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm liegt.For the array (F2) the distance is Z2=(-)45 mm, whereby this array is located in front of the projection screen in the viewing direction. The minus sign means that the array is located in front of the projection screen in the viewing direction.
Sind die Projektoren wie oben beschrieben ausgerichtet, so entsteht in etwa eine Bildstruktur auf dem Projektionsschirm, welche in Fig. 15 ausschnittsweise dargestellt ist. Das Raster mit Spalten (i) und Zeilen (j) ist hierbei nur der Übersicht halber eingezeichnet und selbstverständlich auf dem Projektionsschirm (3) nicht unbedingt sichtbar. Das auf dem Projektionsschirm entstehende, aus verschiedenen Teilinformationen der Ansichten (Ak) kombinierte Bild weist also ein Raster von Bildwiedergabeelementen (a,j) in Spalten (i) und Zeilen (j) auf. Dabei können die Bildwiedergabeelemente (cCy) Licht ganz verschiedenartigerIf the projectors are aligned as described above, an image structure is created on the projection screen, which is shown in detail in Fig. 15. The grid with columns (i) and rows (j) is only shown for the sake of clarity and is of course not necessarily visible on the projection screen (3). The image created on the projection screen, which is combined from various partial information from the views (Ak), therefore has a grid of image display elements (a,j) in columns (i) and rows (j). The image display elements (cCy) can emit light of very different types.
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Wellenlängenbereiche abstrahlen- je nachdem, was für Licht von den Projektoren an der entsprechenden Stelle des Projektionsschirms ankommt. Werden in diesem Ausführungsbeispiel DMD/DLP-Projektoren eingesetzt, so handelt es sich dieses Mal auf Grund des zweiten projektorenseitigen Filters (F3) nicht um vollfarbige Bildwiedergabeelemente (ofy), sondern vielmehr um solche, die i.d.R. Licht der Wellenlängenbereiche für Rot, Grün oder Blau abstrahlen. Dies ist in Fig. 15 durch die mit R, G und B bezeichneten Spalten angedeutet.Emit wavelength ranges - depending on what kind of light from the projectors arrives at the corresponding point on the projection screen. If DMD/DLP projectors are used in this example, this time, due to the second projector-side filter (F3), these are not full-color image display elements (ofy), but rather those that generally emit light in the wavelength ranges for red, green or blue. This is indicated in Fig. 15 by the columns labeled R, G and B.
Die auf Grund des Filters (F2) vorgegebenen Lichtausbreitungsrichtungen sorgen dafür, daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter (5) mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter (5) ein räumlicher Eindruck entsteht.The light propagation directions predetermined by the filter (F 2 ) ensure that from each viewing position a viewer (5) optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the viewer (5) from a large number of viewing positions.
Es sei noch bemerkt, daß auch in diesem dritten Ausgestaltungsbeispiel die drei Filterarrays (Fi, F2) nicht durch horizontale und/oder vertikale lineare Skalierung ihrer Strukturen vollständig zur Kongruenz zu bringen sind. Mit anderen Worten: Die Strukturen der Filterarrays gehen nicht durch ein- oder zweidimensionale Vergrößerung oder Verkleinerung ineinander über. Im Bezug auf den räumlichen Eindruck hat diese Nicht-Kongruenz den Effekt, daß tatsächlich von jedem Betrachtungspunkt aus ein Betrachterauge stets eine Mischung aus Teilinformationen mehrerer Ansichten wahrnimmt.It should also be noted that in this third embodiment, the three filter arrays (Fi, F 2 ) cannot be made completely congruent by horizontal and/or vertical linear scaling of their structures. In other words: the structures of the filter arrays do not merge into one another by one- or two-dimensional enlargement or reduction. In relation to the spatial impression, this non-congruence has the effect that from every viewing point, the observer's eye actually always perceives a mixture of partial information from several views.
Der Projektionsschirm ist transluzent ausgebildet und umfaßt vorzugsweise auch ein Trägersubstrat, z.B. eine Glasscheibe. Er kann außerdem lichtkonzentrierend wirken, d.h. einen positiven „gain" aufweisen. Eine ausgezeichnete Schärfe der Bildelemente auf dem Projektionsschirm wird erzielt, wenn der Projektionsschirm als sehr dünne Scheibe, bevorzugt mit einer Dicke kleiner einem Millimeter ausgebildet ist.
In dieser dritten Ausgestaltung ist der Projektionsschirm eine ebene Platte.The projection screen is translucent and preferably also comprises a carrier substrate, eg a glass pane. It can also have a light-concentrating effect, ie have a positive "gain". Excellent sharpness of the image elements on the projection screen is achieved if the projection screen is designed as a very thin pane, preferably with a thickness of less than one millimeter.
In this third design, the projection screen is a flat plate.
Die eingesetzten Projektoren werden auch hier von einer Ansteuerelektronik, die auch mehrere separate Geräte umfassen kann, mit Bilddaten versorgt.Here, too, the projectors used are supplied with image data by control electronics, which can also include several separate devices.
Jedes der Filterarrays Fi, F2 und F3 ist als belichtete Folie ausgebildet. Sie sind jeweils auf ein Substrat, z.B. auf ein Glassubstrat, auflaminiert.Each of the filter arrays Fi, F 2 and F3 is designed as an exposed film. They are each laminated onto a substrate, e.g. a glass substrate.
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In einer vierten beispielhaften Ausgestaltung kommt ebenfalls eine Anordnung nach Fig.l zum Einsatz, wobei allerdings acht an Stelle der in der Zeichnung lediglich vier gezeigten Projektoren (4) verwendet werden. Jeder der acht Projektoren (4) projiziert wieder eine komplette 2D-Ansicht der darzustellenden Szenerie/ des darzustellenden Gegenstandes, so daß demnach acht Ansichten gezeigt werden.In a fourth exemplary embodiment, an arrangement according to Fig. 1 is also used, although eight projectors (4) are used instead of the four shown in the drawing. Each of the eight projectors (4) again projects a complete 2D view of the scenery/object to be displayed, so that eight views are shown.
Die optischen Achsen der Projektoren (4) schneiden sich wiederum bevorzugt im Flächenmittelpunkt des Projektionsschirms (3), wobei zwei benachbarte optische Achsen einen Winkel von beispielsweise etwa 3,5 Grad einschließen. Die Projektoren (4) sind entsprechend ausgerichtet und haben einen Projektivabstand von beispielsweise 2900 mm von der Flächenmitte des Projektionsschirmes (3). Vorteilhaft können die Projektoren (4) auf einer Kreisbahn mit besagter Flächenmitte als Kreismittelpunkt angeordnet sein.
Alle Projektorenobjektive befinden sich in der gleichen Höhe hinter dem Projektionsschirm (3), und zwar etwa in der Höhe des Flächenmittelpunktes des Projektionsschirmes (3). Zur Gewährleistung einer derartigen Positionierung ist beispielsweise ein entsprechend dimensioniertes mechanisches Stativ geeignet.The optical axes of the projectors (4) preferably intersect in the center of the projection screen (3), with two adjacent optical axes enclosing an angle of, for example, approximately 3.5 degrees. The projectors (4) are aligned accordingly and have a projection distance of, for example, 2900 mm from the center of the projection screen (3). The projectors (4) can advantageously be arranged on a circular path with said center of the surface as the circle center.
All projector lenses are located at the same height behind the projection screen (3), approximately at the height of the center of the projection screen (3). To ensure this kind of positioning, an appropriately dimensioned mechanical tripod is suitable.
In Fig. 16 ist das projektorenseitige Filterarray (Fi) der vierten Ausgestaltung der Erfindung als Ausschnitt dargestellt. Die Wellenlängenfilterelemente (ßipq) im Raster aus Zeilen (qO und Spalten (pi) sind nach der schon mehrfach beschrieben Vorschrift angeordnet, wobei hier folgende Parameter gewählt wurden: Seien &lgr;&igr;,&igr;..&lgr;&igr;,4 sowie &lgr;&igr;,6..&lgr;&igr;,8 Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken, &lgr;&igr;,5 ein für das sichtbare Spektrum transparenter Filterbereich und sei weiterhin bimax=8, nim=8 sowieIn Fig. 16, the projector-side filter array (Fi) of the fourth embodiment of the invention is shown as a section. The wavelength filter elements (ßi pq ) in the grid of rows (qO) and columns (pi) are arranged according to the rule already described several times, whereby the following parameters were selected here: Let λ&igr;,&igr;..λr;&igr;,4 and λ&igr;,6..λr;&igr;,8 be wavelength ranges that block the entire visible spectrum, λ&igr;, 5 be a filter range that is transparent to the visible spectrum and let bi ma x=8, ni m =8 and
_ P1- (integerPart{px + &psgr;) mod &dgr;) _ P 1 - (integerPart{p x + &psgr;) mod &dgr;)
== II
Ein transparentes oder opakes Filterelement ist hier beispielsweise ca. 0,2847 mm breit und ca. 0,8044 mm hoch. Andere Ausführungen sind selbstverständlich denkbar.For example, a transparent or opaque filter element is approximately 0.2847 mm wide and approximately 0.8044 mm high. Other designs are of course conceivable.
Die Fig. 17 zeigt das betrachterseitige Filterarray (F2) der vierten Ausgestaltung der Erfindung, ebenfalls als Ausschnitt. Es sind &lgr;2,4..&lgr; 2,24 Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken; &lgr;2,&igr;..&lgr; 2,3 sind für das sichtbare Spektrum transparente Filterbereiche, und b2max=24, n2m=24 sowieFig. 17 shows the viewer-side filter array (F 2 ) of the fourth embodiment of the invention, also as a section. These are &lgr;2,4..&lgr; 2,24 wavelength ranges that block the entire visible spectrum; &lgr;2,&igr;..&lgr; 2,3 are filter ranges that are transparent to the visible spectrum, and b2max=24, n2 m =24 and
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_ P2-(lntegerPart(p2 +2-q2)mod24) _ P 2 -(lntegerPart(p 2 +2-q 2 ) mod24)
Hier ist ein transparentes oder opakes Filterelement beispielsweise ca. 0,095 mm breit und ca. 0,804 mm hoch, wobei andere Maße durchaus realistisch sind.Here, for example, a transparent or opaque filter element is approximately 0.095 mm wide and approximately 0.804 mm high, although other dimensions are quite realistic.
Das Filterarray (Fi) ist im Abstand z\ =2 mm hinter dem Projektionsschirm angeordnet. Für das Array (F2) beträgt der Abstand Z2=(-)45 mm, wobei dieses Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm befindlich ist. Das Minuszeichen steht dafür, daß das Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm liegt.The filter array (Fi) is arranged at a distance z\ =2 mm behind the projection screen. For the array (F2) the distance is Z2=(-)45 mm, whereby this array is located in front of the projection screen in the viewing direction. The minus sign means that the array is located in front of the projection screen in the viewing direction.
Um einen verbesserten Bildkontrast zu erzielen, ist bevorzugt auf das Filterarray (F2), welches dem Betrachter am nächsten befindlich ist, eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht. Damit werden Fremdlichtreflexe zu einem gewissen Teil vermieden, wodurch die Wahrnehmbarkeit des räumlichen Bildes verbessert wird.In order to achieve improved image contrast, an anti-reflection coating is preferably applied to the filter array (F2) that is closest to the viewer. This prevents extraneous light reflections to a certain extent, thereby improving the perceptibility of the spatial image.
Sind die Projektoren wie oben beschrieben ausgerichtet, so entsteht in etwa eine Bildstruktur auf dem Projektionsschirm, welche in Fig. 18 ausschnittsweise dargestellt ist. Das Raster mit Spalten (i) und Zeilen (j) ist hierbei nur der Übersicht halber eingezeichnet und selbstverständlich auf dem Projektionsschirm (3) nicht unbedingt sichtbar. Das auf dem Projektionsschirm entstehende, aus verschiedenen Teilinformationen der Ansichten Ak kombinierte Bild weist also ein Raster von Bildwiedergabeelementen (oty) in Spalten (i) und Zeilen (j) auf. Dabei können die Bildwiedergabeelemente (&agr;&ugr;) Licht ganz verschiedenartiger Wellenlängenbereiche abstrahlen- je nachdem, was für Licht von den Projektoren an der entsprechenden Stelle des Projektionsschirms ankommt. Werden in diesem Ausführungsbeispiel DMD/DLP-Projektoren eingesetzt, so handelt es sich um vollfarbige Bildwiedergabeelemente (ay).If the projectors are aligned as described above, an image structure is created on the projection screen, which is shown in detail in Fig. 18. The grid with columns (i) and rows (j) is only shown for the sake of clarity and is of course not necessarily visible on the projection screen (3). The image created on the projection screen, combined from various partial information from the views Ak, therefore has a grid of image display elements (oty) in columns (i) and rows (j). The image display elements (α �ugr; ) can emit light in very different wavelength ranges - depending on what kind of light arrives from the projectors at the corresponding point on the projection screen. If DMD/DLP projectors are used in this embodiment, these are full-color image display elements (ay).
Bei korrekter Ausrichtung ist die erfindungsgemäße Anordnung im Bezug auf die Licht- und Flächennutzung besonders effizient, da dann daß jedes Flächenelement auf dem Projektionsschirm mit Licht mindestens eines der Projektoren beaufschlagt werden kann. Es entstehen somit keine „permanent schwarzen Flecken" auf dem Schirm, so daß jedes Flächenelement des Projektionsschirmes irgendeine Teilinformation mindestens irgendeiner Ansicht abstrahlt.When correctly aligned, the arrangement according to the invention is particularly efficient in terms of light and space utilization, since each surface element on the projection screen can be exposed to light from at least one of the projectors. This means that no "permanent black spots" are created on the screen, so that each surface element of the projection screen emits some partial information of at least some view.
Die auf Grund des Filters (F2) vorgegebenen Lichtausbreitungsrichtungen sorgen dafür, daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter (5) mit einem Auge überwiegendThe light propagation directions specified by the filter (F2) ensure that from any viewing position an observer (5) with one eye predominantly
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Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter (5) ein räumlicher Eindruck entsteht. Fig. 19 und Fig.20 zeigen je eine mögliche Ansichtenmischung, die von einem Betrachterauge bei Verwendung der ersten Ausgestaltung der Erfindung an einer Betrachtungsposition gesehen werden kann (Ausschnittdarstellung). An der ersten Position nach Fig. 19 sieht das Betrachterauge beispielsweise überwiegend die Ansichten 1 und 2, während es an der zweiten beispielhaften Position nach Fig.20 überwiegend die Ansichten 4 und 5 wahrnimmt. Sehen nun gerade die verschiedenen Augen des Betrachters die gezeigten Ansichtenmischungen, so entsteht ein räumlicher Eindruck.Partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the viewer (5) from a multitude of viewing positions. Fig. 19 and Fig. 20 each show a possible mixture of views that can be seen by an observer's eye when using the first embodiment of the invention at a viewing position (detail view). At the first position according to Fig. 19, the observer's eye sees predominantly views 1 and 2, for example, while at the second exemplary position according to Fig. 20 it predominantly perceives views 4 and 5. If the observer's different eyes now see the mixtures of views shown, a spatial impression is created.
Es sei wiederum bemerkt, daß in diesem vierten Ausgestaltungsbeispiel die zwei Filterarrays (Fi, F2) ebenfalls nicht durch horizontale und/oder vertikale lineare Skalierung ihrer Strukturen vollständig zur Kongruenz zu bringen sind. Mit anderen Worten: Die Strukturen der Filterarrays gehen nicht durch ein- oder zweidimensionale Vergrößerung oder Verkleinerung ineinander über. Im Bezug auf den räumlichen Eindruck hat diese NichtKongruenz den Effekt, daß tatsächlich von jedem Betrachtungspunkt aus ein Betrachterauge stets eine Mischung aus Teilinformationen mehrerer Ansichten wahrnimmt (siehe auch die beispielhaften Ansichtengemische in Fig. 19 und Fig.20). Der Fall, daß ein Betrachterauge von einer Position im Betrachtungsraum Teilinformationen genau einer Ansicht sieht, ist vollständig ausgeschlossen.It should be noted again that in this fourth embodiment, the two filter arrays (Fi, F2) cannot be made completely congruent by horizontal and/or vertical linear scaling of their structures. In other words: the structures of the filter arrays do not merge into one another by one- or two-dimensional enlargement or reduction. In relation to the spatial impression, this non-congruence has the effect that from every viewing point, an observer's eye actually always perceives a mixture of partial information from several views (see also the example mixtures of views in Fig. 19 and Fig. 20). The case where an observer's eye sees partial information from exactly one view from one position in the viewing space is completely excluded.
Der Projektionsschirm ist transluzent ausgebildet und umfaßt vorzugsweise auch ein Trägersubstrat, z.B. eine Glasscheibe. Er kann außerdem lichtkonzentrierend wirken, d.h. einen positiven „gain" aufweisen. Eine ausgezeichnete Schärfe der Bildelemente auf dem Projektionsschirm wird erzielt, wenn der Projektionsschirm als sehr dünne Scheibe, bevorzugt mit einer Dicke kleiner einem Millimeter ausgebildet ist.
In dieser vierten Ausgestaltung ist der Projektionsschirm eine ebene Platte.The projection screen is translucent and preferably also comprises a carrier substrate, eg a glass pane. It can also have a light-concentrating effect, ie have a positive "gain". Excellent sharpness of the image elements on the projection screen is achieved if the projection screen is designed as a very thin pane, preferably with a thickness of less than one millimeter.
In this fourth embodiment, the projection screen is a flat plate.
Die eingesetzten Projektoren werden auch hier von einer Ansteuerelektronik, die auch mehrere separate Geräte umfassen kann, mit Bilddaten versorgt.Here, too, the projectors used are supplied with image data by control electronics, which can also include several separate devices.
Jedes der Filterarrays (Fj) und (F2) ist als belichtete Folie ausgebildet. Beide Filterarrays (Fi, F2) sind auf jeweils ein Substrat, z.B. auf ein Glassubstrat, auflaminiert. Dadurch kann einEach of the filter arrays (Fj) and (F2) is designed as an exposed film. Both filter arrays (Fi, F2) are laminated onto a substrate, e.g. a glass substrate. This allows a
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guter mechanischer Halt erreicht werden. In der Anordnung nach Fig.l sind beide Filterarrays (Fi, F2) stets auf der den Projektoren 4 zugewandten Seite der Glassubstrate angeordnet.good mechanical hold can be achieved. In the arrangement according to Fig.l, both filter arrays (Fi, F2) are always arranged on the side of the glass substrates facing the projectors 4.
In einer fünften beispielhaften Ausgestaltung kommt ebenfalls eine Anordnung nach Fig.l zum Einsatz, wobei allerdings an Stelle der in der Zeichnung vier gezeigten Projektoren (4) lediglich ein Projektor verwendet wird. Der Projektor ist beispielsweise ein DMD/DLP-Projektor und zeigt zeitlich periodisch aufeinanderfolgend rote, grüne und blaue Bilder, wobei das rote Bild der Ansicht Aj (k=l), das grüne Bild Ansicht A2 (k=2) und das blaue Bild Ansicht A3 (k=3) entspricht. Es werden also n=3 Ansichten dargestellt.
Die optische Achse des Projektors ist bevorzugt auf den Flächenmittelpunkt des Projektionsschirms (3) ausgerichtet. Der Projektivabstand ist beispielsweise 2000 mm von der Flächenmitte des Projektionsschirmes (3).In a fifth exemplary embodiment, an arrangement according to Fig. 1 is also used, but instead of the four projectors (4) shown in the drawing, only one projector is used. The projector is, for example, a DMD/DLP projector and shows red, green and blue images periodically in succession, with the red image corresponding to view Aj (k=1), the green image to view A2 (k=2) and the blue image to view A3 (k=3). Thus, n=3 views are shown.
The optical axis of the projector is preferably aligned with the center of the projection screen (3). The projection distance is, for example, 2000 mm from the center of the projection screen (3).
Das Projektorenobjektiv befindet sich etwa in der Höhe des Flächenmittelpunktes des Projektionsschirmes oder darunter.The projector lens is located approximately at the height of the center of the projection screen or below.
In Fig.21 ist das projektorenseitige Filterarray (Fi) der fünften Ausgestaltung der Erfindung als Ausschnitt dargestellt. Die Wellenlängenfilterelemente (ßipq) im Raster aus Zeilen (q0 und Spalten (pi) sind nach der schon mehrfach beschrieben Vorschrift angeordnet, wobei hier folgende Parameter gewählt wurden: Sei &lgr;&igr;&igr; ein Transparenzwellenlängenbereich für blaues Licht, &lgr;&igr;,2 ein Transparenzwellenlängenbereich für rotes Licht, &lgr;&igr;,3 ein Transparenzwellenlängenbereich für grünes Licht, bimax=3, nim=3 sowie dipq=-l=const. Ein Filterelement ist hier beispielsweise ca. 0,285 mm breit und 0,804 mm hoch. Andere Ausführungen sind selbstverständlich denkbar.In Fig. 21, the projector-side filter array (Fi) of the fifth embodiment of the invention is shown as a section. The wavelength filter elements (ßi pq ) in the grid of rows (q0) and columns (pi) are arranged according to the rule already described several times, whereby the following parameters were selected here: Let λ&igr;&igr; be a transparency wavelength range for blue light, λ&igr;,2 a transparency wavelength range for red light, λ&igr;,3 a transparency wavelength range for green light, bi max =3, ni m =3 and di pq =-l=const. A filter element here is, for example, approximately 0.285 mm wide and 0.804 mm high. Other designs are of course conceivable.
Die Fig.22 zeigt das betrachterseitige Filterarray (F2) der fünften Ausgestaltung der Erfindung, ebenfalls als Ausschnitt. Die entsprechenden Parameter lauten: &lgr;2,&igr; sowie &lgr;2,3 sind Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken; &lgr;2,2 ist ein für das sichtbare Spektrum transparenter Filterbereich, und b2max=3, n2m=3 sowie d2Pq=-l=const. Hier ist ebenfalls ein transparentes oder opakes Filterelement beispielsweise ca. 0,285 mm breit und 0,804 mm hoch, wobei andere Maße durchaus möglich sind.Fig. 22 shows the viewer-side filter array (F2) of the fifth embodiment of the invention, also as a section. The corresponding parameters are: &lgr;2,&igr; and &lgr;2,3 are wavelength ranges that block the entire visible spectrum; &lgr;2,2 is a filter range that is transparent to the visible spectrum, and b2max=3, n2 m =3 and d2 Pq =-l=const. Here, too, a transparent or opaque filter element is, for example, approximately 0.285 mm wide and 0.804 mm high, although other dimensions are certainly possible.
Das Filterarray (Fi) ist im Abstand zi =2 mm hinter dem Projektionsschirm angeordnet. Für das Array (F2) beträgt der Abstand Z2=(-)45 mm, wobei dieses Array in BetrachtungsrichtungThe filter array (Fi) is arranged at a distance of zi =2 mm behind the projection screen. For the array (F2) the distance is Z2=(-)45 mm, whereby this array is
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vor dem Projektionsschirm befindlich ist. Das Minuszeichen steht dafür, daß das Array in Betrachtungsrichtung vor dem Projektionsschirm liegt.in front of the projection screen. The minus sign indicates that the array is in front of the projection screen in the viewing direction.
Um einen verbesserten Bildkontrast zu erzielen, ist bevorzugt auf das Filterarray (F2), welches dem Betrachter am nächsten befindlich ist, eine Antireflexionsbeschichtung aufgebracht. Damit werden Fremdlichtreflexe zu einem gewissen Teil vermieden, wodurch die Wahrnehmbarkeit des räumlichen Bildes verbessert wird.In order to achieve improved image contrast, an anti-reflection coating is preferably applied to the filter array (F2) that is closest to the viewer. This prevents extraneous light reflections to a certain extent, thereby improving the perceptibility of the spatial image.
Ist der Projektor wie oben beschrieben ausgerichtet, so entsteht in etwa eine Bildstruktur auf dem Projektionsschirm, welche in Fig.23 ausschnittsweise dargestellt ist. Das Raster mit Spalten (i) und Zeilen (j) ist hierbei nur der Übersicht halber eingezeichnet und selbstverständlich auf dem Projektionsschirm (3) nicht unbedingt sichtbar. Das auf dem Projektionsschirm (3) entstehende, aus verschiedenen Teilinformationen der Ansichten (Ak) kombinierte Bild weist also ein Raster von Bildwiedergabeelementen (ccy) in Spalten (i) und Zeilen (j) auf. Dabei strahlen die Bildwiedergabeelemente (a,j) Licht ganz verschiedenartiger Wellenlängenbereiche ab, und zwar entsprechend der Anordnungsgeometrie sind die sichtbaren Teilinformationen der Ansicht Ai (k=l) rot, der Ansicht A2 (k=2) grün und der Ansicht A3 (k=3) blau.If the projector is aligned as described above, an image structure is created on the projection screen, which is shown in detail in Fig. 23. The grid with columns (i) and rows (j) is only shown for the sake of clarity and is of course not necessarily visible on the projection screen (3). The image created on the projection screen (3), combined from various partial information from the views (Ak), therefore has a grid of image display elements (ccy) in columns (i) and rows (j). The image display elements (a,j) emit light in very different wavelength ranges; according to the arrangement geometry, the visible partial information from view Ai (k=l) is red, view A2 (k=2) is green, and view A 3 (k=3) is blue.
Die auf Grund des Filters (F2) vorgegebenen Lichtausbreitungsrichtungen sorgen dafür, daß von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter (5) mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten (Ak) optisch wahrnimmt, wodurch von einer Vielzahl von Betrachtungspositionen aus für den Betrachter (5) ein räumlicher Eindruck entsteht.The light propagation directions predetermined by the filter (F2) ensure that from each viewing position a viewer (5) optically perceives with one eye predominantly partial information of a first selection and with the other eye predominantly partial information of a second selection from the views (Ak), whereby a spatial impression is created for the viewer (5) from a multitude of viewing positions.
Es sei erneut bemerkt, daß in diesem fünften Ausgestaltungsbeispiel die zwei Filterarrays (Fi, F2) ebenfalls nicht durch horizontale und/oder vertikale lineare Skalierung ihrer Strukturen vollständig zur Kongruenz zu bringen sind, dies wird hier insbesondere durch die verschiedenen vorgegebenen Transmissionswellenlängenbereiche der zwei Filterarrays (Fi, F2) verhindert.It should be noted again that in this fifth embodiment example, the two filter arrays (Fi, F2) also cannot be brought into complete congruence by horizontal and/or vertical linear scaling of their structures; this is prevented here in particular by the different predetermined transmission wavelength ranges of the two filter arrays (Fi, F2).
Der Projektionsschirm ist transluzent ausgebildet und umfaßt vorzugsweise auch ein Trägersubstrat, z.B. eine Glasscheibe. Er kann außerdem lichtkonzentrierend wirken, d.h. einen positiven „gain" aufweisen. Eine ausgezeichnete Schärfe der Bildelemente auf demThe projection screen is translucent and preferably also includes a carrier substrate, e.g. a glass pane. It can also have a light-concentrating effect, i.e. have a positive "gain". Excellent sharpness of the image elements on the
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Projektionsschirm wird erzielt, wenn der Projektionsschirm als sehr dünne Scheibe, bevorzugt mit einer Dicke kleiner einem Millimeter ausgebildet ist.Projection screen is achieved when the projection screen is designed as a very thin disc, preferably with a thickness of less than one millimeter.
In dieser fünften Ausgestaltung ist der Projektionsschirm eine ebene Platte.In this fifth embodiment, the projection screen is a flat plate.
Der eingesetzte Projektor wird auch hier von einer Ansteuerelektronik mit Bilddaten versorgt. Wegen der spektralen Auftrennung der Ansichten empfiehlt sich hierzu ein PC, der von entsprechender Software gesteuert wird.The projector used here is also supplied with image data by control electronics. Due to the spectral separation of the views, a PC controlled by appropriate software is recommended.
Jedes der Filterarrays (Fi) und (F2) ist als belichtete Folie ausgebildet. Beide Filterarrays (Fi, F2) sind auf jeweils ein Substrat, z.B. auf ein Glassubstrat, auflaminiert. Dadurch kann ein guter mechanischer Halt erreicht werden. In der Anordnung nach Fig.l sind beide Filterarrays (Fi, F2) stets auf der den Projektoren (4) zugewandten Seite der Glassubstrate angeordnet.Each of the filter arrays (Fi) and (F2) is designed as an exposed film. Both filter arrays (Fi, F2) are each laminated onto a substrate, e.g. onto a glass substrate. This allows a good mechanical hold to be achieved. In the arrangement according to Fig.l, both filter arrays (Fi, F2) are always arranged on the side of the glass substrate facing the projectors (4).
Für alle beschriebenen Ausgestaltungsvarianten der Erfindung können -wie schon erwähntneben besonders bevorzugten rechteckigen Filterumrissen auch beliebige Filterumrisse für die Filterelemente verwendet werden. Die Fig.24 zeigt diverse verwendbare Umrisse für Filterelemente in erfindungsgemäßen Anordnungen, wobei unter Umständen auf einem Filterarray gleichzeitig mindestens zwei verschiedenartige Umrißformen ausgebildet sein können. Die Verwendung derartiger Umrisse hat positiven Einfluß auf das Moire-Verhalten der Projektionsanordnung und dient auch zur Verminderung der auftretenden Moire-Effekte.
Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, wenn konkave und konvexe Filterelementumrisse derart angeordnet sind, daß sie ineinander greifen. Als Abmessungen der Filterelemente sollen jeweils die äußersten Abmaße in horizontaler und vertikaler Ausdehnung gelten.For all described embodiment variants of the invention, as already mentioned, in addition to particularly preferred rectangular filter outlines, any filter outlines can also be used for the filter elements. Fig. 24 shows various usable outlines for filter elements in arrangements according to the invention, whereby under certain circumstances at least two different outline shapes can be formed simultaneously on a filter array. The use of such outlines has a positive influence on the moiré behavior of the projection arrangement and also serves to reduce the moiré effects that occur.
It can also be advantageous if concave and convex filter element contours are arranged in such a way that they interlock. The dimensions of the filter elements should be the outermost dimensions in horizontal and vertical extension.
Ganz speziellen Erfordernissen in der Bildkombinationsstruktur oder bei der Vorgabe der Lichtausbreitungsrichtungen kann unter Umständen ferner entsprochen werden, wenn schon einzelne Filterelemente einen Farbverlauf bzw. einen Graukeil als Transparenzwellenlängenbereich bzw. als Neutralfiltertransmissionseigenschaft aufweisen.Very special requirements in the image combination structure or in the specification of the light propagation directions can also be met under certain circumstances if individual filter elements already have a color gradient or a gray wedge as a transparency wavelength range or as a neutral filter transmission property.
Die Erfindung läßt sich hervorragend im Bereich der Unterhaltung (3D-Kino) und auch im Bereich der Präsentation einsetzen. Besonders hervorzuheben ist die Tatsache, daß -je nach Ausführung- mehrere Betrachter mit recht großer Bewegungsfreiheit ein großformatiges, brillantes 3D-BiId sehen können. Einfach erhältliche oder einfach herzustellende Komponenten können eingesetzt werden.The invention can be used excellently in the field of entertainment (3D cinema) and also in the field of presentation. Particularly noteworthy is the fact that - depending on the design - several viewers can see a large-format, brilliant 3D image with a great deal of freedom of movement. Components that are easily available or easy to manufacture can be used.
LU" .::!U .:! 14-1": &Iacgr; V i i &Iacgr;LU" .::!U .:! 14-1": &Iacgr; V i i &Iacgr;
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4D-Vision GmbH ·· ·· ···· ·· · *··" ···· Jena, den 12. Juli 2002 u.Z.: GM 3DProiektion0702 4D-Vision GmbH ·· ·· ···· ·· · *··" ···· Jena, July 12, 2002 CE: GM 3DProiektion0702
Ak Zur Darstellung kommende AnsichtenAk Views to be displayed
&eegr; Gesamtzahl der Ansichten Ak&eegr; Total number of views Ak
k Nummer einer bestimmten Ansicht Ak (k= 1. .n)k Number of a specific view Ak (k= 1. .n)
F2,.. FA Verschiedene FilterarraysF2,.. F A Various filter arrays
A Index eines bestimmten FilterarraysA index of a specific filter array
&lgr; Transparenzwellenlänge&lgr; transparency wavelength
&Dgr;&lgr; TransparenzwellenlängenbereichΔλ Transparency wavelength range
i Spaltenindex auf dem Projektionsschirmi Column index on the projection screen
j Zeilenindex auf dem Projektionsschirmj Line index on the projection screen
OCiJ Bildwiedergabeelemente in Spalten i und Zeilen jOCiJ Image rendering elements in columns i and rows j
Pa Spaltenindex des Filterarrays FaPa Column index of the filter array Fa
qA Zeilenindex des Filterarrays FaqA row index of the filter array company
pApq Wellenlängenfilterelemente im Raster (pA,qA) des Filterarrays FapApq Wavelength filter elements in the grid (pA,qA) of the filter array Fa
b ganze Zahl mit Werten zwischen 1 und bAmaxb integer with values between 1 and bAmax
ÄAb Vorgegeb. Transparenzwellenlänge/ TransparenzwellenlängenbereichÄFrom specified transparency wavelength/transparency wavelength range
nAm ganzzahliger Wert größer „Null"n Am integer value greater than "zero"
dApq wählbare MaskenkoeffizientenmatrixdApq selectable mask coefficient matrix
Za Abstand vom ProjektionssschirmZa Distance from projection screen
&zgr; Abstand vom Projektionssschirm&zgr; Distance from projection screen
3 Projektionsschirm3 Projection screen
4 Projektor(en)4 projector(s)
5 Betrachter5 viewers
• ··
Claims (43)
b = PA - dApq.qA - nAm.IntegerPart[(PA - dApq.qA - 1)/nAm], mit
b = P A - d Apq .q A - n Am .IntegerPart[(P A - d Apq .q A - 1)/n Am ], with
b = p - dpq - q - nm.IntegerPart [(p - dpq.q - 1)/nm], mit
b = p - d pq - q - n m .IntegerPart [(p - d pq .q - 1)/n m ], with
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