DE69420813T2

DE69420813T2 - Dreidimensionales Projektionsanzeigegerät

Info

Publication number: DE69420813T2
Application number: DE69420813T
Authority: DE
Inventors: David Ezra; Jonathan Harrold; Basil Arthur Omar; Graham John Woodgate
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 2000-02-03
Anticipated expiration: 2014-11-12
Also published as: EP0653891A1; DE69420813D1; JPH07168126A; GB2284068A; US5703717A; GB9323402D0; EP0653891B1

Description

Dreidimensionales Projektionsanzeigegerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein dreidimensionales (3D) Projektionsanzeigegerät.
Fig. 1 der begleitenden Zeichnungen zeigt eine bekannte Großschirm-3D-Anzeige mit einer Vielzahl von Projektoren 1, deren jeder ein Bild projiziert, das eine zweidimensionale (2D) Ansicht darstellt. Die Ausgangslichtstrahlen der Projektoren 1 sind auf eine selbstkollimierende Linsenanordnung 3 gerichtet. Die 2D-Ansichten werden bei der Anordnung 3 abgebildet, und die Lichtstrahlen von den Projektoren sind in verschiedene Richtungen durch die Anordnung 3 derart gerichtet, daß jedes Auge eines Beobachters 4 eine verschiedene 2D-Ansicht über der gesamten Anordnung 3 sieht, um so ein autostereoskopisches 3D-Bild hervorzurufen. Ähnliche Anzeigen sind offenbart in "Survey of three dimensional television", James F. Butterfield, Seite 40, Proc. SPIE, Band 212, Optics and Photonics Applied to Three Dimensional Imagery (1979) und "Electronic Registration for an Autostereoscopic Lenticular 3D TV on a CRT: An equivalent of a Varifocal lens for an electronic 3D display", M, Okada, J. Hamasaki, S. Utsunomiya, O. Takeuchi, First International Symposium on 3D Images (Paris, 26. bis 28. September 1991).
Eine Anzeige von diesem Typ kann ein großen 3D-Bild von beispielsweise etwa 1 Meter in der diagonalen Abmessung liefern und erfordert jedoch eine relativ große Anzahl von Projektoren, um eine akzeptable Anzahl von 2D-Ansichten zu erhalten. Eine derartige Anzeige ist daher untragbar sperrig und aufwendig. Weiterhin leidet ohne den Gebrauch einer aufwendigen anamorphen Korrekturoptik in den Projektoren 1 eine solche Anzeige unter Schlußsteinverzerrungen zwischen den projizierten Bildern. Alternativ kann eine Echtzeit-Elektronikkorrektur für Schlußsteinverzerrungen erforderlich sein.
Fig. 2 der begleitenden Zeichnungen zeigt einen anderen bekannten Typ einer Projektions-3D-Anzeige, die einen einzigen Projektor mit einer Lichtquelle (nicht gezeigt), einem Raumlichtmodulator (SLM) 5 und einer Projektionslinse 6 verwendet. Eine Vielzahl von räumlich multiplexten 2D-Ansichten wird durch den SLM gebildet und über die Projektionslinse 6 auf einen Linsenschirm 7 projiziert. Um jedoch eine große Anzeige mit einer angemessenen Anzahl von 2D-Ansichten zu liefern, muß der SLM 5 ein räumlich multiplextes Bild mit einer Auflösung liefern, die größer ist als das, was durch gegenwärtig verfügbare Vorrichtungen erreicht werden kann. Weiterhin ist eine sehr genaue Steuerung einer Registrierung der Bilder bezüglich des Linsenschirmes erforderlich, was seinerseits eine sehr gut korrigierte Projektionslinse 6 erfordert. Ein ähnlicher Typ eines Systems ist offenbart in "50 inch autostereoscopic full colour 3D TV display system", Isono, Yasua, Takemori, Kanayama, Yamada & Chiba, Seite 176, Proc. SPIE, Band 1669, Stereoscopic Displays and Application III (1992).
Fig. 3 der begleitenden Zeichnungen zeigt einen anderen bekannten Typ einer 3D- Autostereoskop-Projektionsanzeige mit einer Kathodenstrahlröhre 8, einer Projektionslinse 9, einem Flüssigkristallanzeige-(LCD-)Verschluß 10 und einer Fresnel- Linse 11; "The Design and Evaluation of CRT based Autostereoscopic 3D Display", A. R. L. Travis, S. R. Lang, Proc. SID, Band 32/4, 1991. Ein multiplextes Bild ist auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 8 vorgesehen und wird durch die Projektionslinse 9 über den LCD-Verschluß 10 auf die Oberfläche der Fresnel-Linse 11 abgebildet. Das zeitweise multiplexte Bild umfaßt eine Vielzahl von 2D-Ansichten, die in Folge auf dem Schirm der Röhre 8 angezeigt sind. Der Verschluß 10 liefert eine Vielzahl von seitlich versetzten und sequentiell transparenten Bereichen zum Steuern der Richtungen, in welchen die 2D-Ansichten für einen Beobachter sichtbar sind. Der Verschluß 10 ist so nahe wie möglich an der Projektionslinse 9 und in der Brennebene der Fresnel-Linse 11 angeordnet, so daß kollimiertes Licht von jedem Punkt in der Verschlußebene durch die Linse 11 abgebildet wird. Jedoch ist dieser Typ einer Anzeige in der Lage, lediglich eine begrenzte Abmessung eines Bildes und ein begrenztes Ansichts- bzw. Gesichtsfeld zu liefern.
GB 851 404 offenbart eine Stereosichteinheit, in welcher ein optisches System vorgesehen ist, um es zu erlauben, zwei Transparenzen, die Ansichten für das linke Auge und das rechte Auge führen, jeweils durch das linke und das rechte Auge eines Beobachters zu sehen. Verschiedene Techniken sind beschrieben, um es den linken und rechten Bildern entsprechend den linken und rechten Ansichten zu ermöglichen, sich in einer durch eine Feldlinse erzeugten Bildebene zu überlappen. Eine derartige Technik schließt die Verwendung einer Linse ein, um das Überlappen der Bilder zu steuern.
EP-A-O 309 630 offenbart eine Anordnung, in welcher die Bilder von zwei Hälften eines Objektes über einen verschiedenen Strahlengang in ein Auge eines Beobachters abgebildet werden.
WO 88/08146 offenbart eine Anordnung, in welcher verschiedene Anzeigeelemente durch ein optisches System abgebildet werden, um reale Zwischenbilder zu erzeugen. Ein ein Bild erzeugendes optisches System erzeugt ein reales Bild von Feldmembranen in dem Sichtfeld eines Beobachters. Das das Bild erzeugende optische System besteht aus einer Anordnung von Linsen, wobei eine Linse für jedes Anzeigeelement vorgesehen ist.
US 4 756 601 offenbart eine Anzeige, in welcher Bilder von einem Paar von Kathodenstrahlröhren durch Linsen fokussiert werden, um reale Bilder in einer Ebene zwischen den Linsen und einem Spiegel zu erzeugen. Die Bilder werden dann zu einem Beobachter durch ein gemeinsames optisches System mit einem Konkavspiegel und einer Linse projiziert.
Gemäß der Erfindung ist ein 3D-Projektionsanzeigegerät vorgesehen, wie dieses im beigefügten Anspruch 1 definiert ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den anderen beigefügten Ansprüchen definiert.
Es ist somit möglich, ein 3D-Projektionsanzeigegerät vorzusehen, das in der Lage ist, vollfarbige oder monochrome Steh- oder Lauf-Autostereoskopbilder mit einer relativ großen Abmessung und mit einer angemessenen Anzahl von Ansichten zu liefern, um ein akzeptables 3D-Bild zu erzeugen. Ein derartiges Gerät kann für ein 3D-Fernsehen, eine 3D-computergestützes Design und Graphiken, ein 3D-medizinisches Abbilden, eine virtuelle Realität und Computerspiele verwendet werden. Auch kann eine derartige Anzeige benutzt werden, um eine Projektion einer Hartkopie von einem Computer-Peripherie-Vollfarben-3D-Drucker zu liefern. Es ist weiterhin möglich, die Bildabmessung der 3D-Anzeige zu steigern, während die geforderte Winkeltrennung der Ausgangsansichten des Gerätes beibehalten wird. Dies kann mit einer einzigen, eine relativ niedrige Apertur aufweisenden Projektionslinse erzielt werden.
Es ist auch möglich, eine 3D-Anzeige großer Abmessung mit einem großen Sichtfeld mittels einer einzigen Projektionslinse einer relativ kleinen numerischen Ausgangsapertur zu erzielen. Eine derartige Anzeige erfordert nicht einen optischen Verschluß. Die Verwendung einer einzigen Linse zum Projizieren einer autostereoskopen Anzeige reduziert die Kosten, die Komplexität und erleichtert die Justie rung des optischen Systems. Die geringere Komplexität im Vergleich mit äquivalenten bekannten Systemen macht die vorliegenden Erfindung geeigneter für die Projektion einer großen Anzahl von Ansichten, um so die Qualität der erhaltenen 3D-Anzeige zu verbessern.
Wenn ein Winkelverstärkungsschirm vorgesehen ist, ist ein größerer Freiheitsgrad für die Bewegung des Beobachters erlaubt. Dies ermöglicht es, daß einige Beobachter das 3D-Bild betrachten. Auch kann die Anzeige sofort gestaltet werden, um der Position von wenigstens einem Beobachter zu folgen, damit sogar ein größerer Bewegungsgrad erlaubt ist, während noch ein autostereoskopes 3D-Bild gesehen werden kann.
Wie oben erwähnt wurde, können bekannte Projektionsanzeigen unter Schlußsteinverzeichnungen oder anderen Bildverzeichnungen in der Schirmebene leiden. Bei Fehlen von aufwendigen anamorphen Korrekturoptiken oder komplexer elektronischer Korrektur von Bildern kann eine Schlußsteinverzeichnung wenigstens teilweise durch Versetzen von SLMs bezüglich der Achsen der Projektionslinsen beispielsweise in Systemen der in Fig. 1 gezeigten Art korrigiert werden. Ein derartiges Versetzen verursacht eine Reduktion in der Bildqualität. Jedoch werden derartige Probleme bei der vorliegenden Erfindung vermieden, da dort keine Notwendigkeit für eine Schlußsteinverzeichnungskorrektur besteht.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin beispielsweise anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 bis 3 jeweilige bekannte Typen von Projektionsautostereoskop-3D- Anzeigen veranschaulichen; und
Fig. 4 bis 13 schematische Schnittdarstellungen von 3D-Anzeigen sind, die jeweils ein erstes bis neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden.
Die in Fig. 4 gezeigte 3D-Autostereoskopanzeige umfaßt eine Strahlmischanzeige 20, in welcher 2D-Ansichten mittels eines Strahlteilers 21 kombiniert bzw. gemischt werden. Ein oder mehrere Beleuchter 22 beleuchten einen SLM 23 über eine Linse 24, um eine oder mehrere 2D-Ansichten zu liefern, die über den Strahlteiler 21 übertragen werden. In ähnlicher Weise beleuchten ein oder mehrere Beleuchter 25 einen SLM 26 über eine Linse 27, um ein oder mehrere 2D-Ansichten zu liefern, die durch den Strahlteiler 21 so reflektiert werden, daß die durch die SLMs 23 und 26 erzeugte Ansicht räumlich gemultiplext ist. Für Zwecke der Veranschaulichung sind in Fig. 4 ein einziger Beleuchter 22 und ein einziger Beleuchter 25 gezeigt.
Die Ausgangslichtstrahlen von der Strahlmischanzeige 20 werden durch eine Projektionslinse 28 abgebildet und zu einem Ausgangsschirm in der Form einer Fresnel-Linse 29 gespeist. Zwei Abbildungsprozesse erfolgen bei der Anzeige. Gemäß dem ersten Abbildungsprozeß wird jeder der Beleuchter 22 und 25 in eine getrennte Position, gezeigt bei 30, in der Apertur der Projektionslinse 28 abgebildet. Die Bilder der Beleuchter werden erneut durch die Fresnel-Linse 29 abgebildet, um ein Bild 3 der Beleuchter bei einem Beobachter zu erzeugen, der unter einem definierten Bildabstand von der Fresnel-Linse 29 gelegen ist.
Gemäß dem zweiten Abbildungsprozeß werden die auf den SLMs 23 und 26 erzeugten 2D-Bilder durch die Projektionslinse 28 auf eine Vorderfläche der Fresnel- Linse 29 abgebildet. Somit wird eine verschiedene 2D-Ansicht durch die Augen des Beobachters gesehen, wenn dieser bei den Bildern 31 der Beleuchter 22 und 25 vorgesehen ist. Das Bild tritt in der Ebene der Fresnel-Linse 29 auf.
Durch Abbilden der Beleuchter bei verschiedenen Positionen in der Apertur der Projektionslinse 28 ist der Bedarf für einen Verschluß ausgeschlossen, um so die Anzeige im Vergleich mit beispielsweise der in Fig. 3 gezeigten Anzeige zu vereinfachen. Ein relativ groß angezeigtes Bild kann mittels der SLMs des sofort verfügbaren Typs mit akzeptabler Auflösung geliefert werden. Obwohl Fig. 4 eine Anzeige darstellt, in welcher lediglich zwei 2D-Ansichten vorgesehen sind, um das 3D-Bild zu erzeugen, können sofort zusätzliche Ansichten vorgesehen werden. Beispielsweise können weitere Strahlteiler mit zusätzlichen Beleuchtern, Linsen und SLMs vorgesehen werden. Alternativ können, wie oben erwähnt wurde, verschiedene Beleuchter für jeden SLM vorgesehen werden, wobei die Beleuchter zu einer Zeit beleuchtet sind und Licht in jeweilige verschiedene Richtungen liefern, und verschiedene 2D-Ansichten in Sequenz durch jeden SLM erzeugt sind, um so zeitlich ein Multiplexen der 2D-Ansichten zu liefern. Strahlmischanzeigen dieses Typs sind beispielsweise in EP-A-0 602 934, basierend auf der britischen Patentanmeldung Nr. 9226272.4 offenbart.
Mittels der Fresnel-Linse 29 als dem Ausgangsschirm der Anzeige ist die Winkelstreuung der Ansichten durch die numerische Ausgangsapertur der Projektionslinse 28 begrenzt. Wenn eine starke Vergrößerung der durch die SLMs erzeugten Bilder erforderlich ist, dann muß die numerische Ausgangsapertur reduziert werden, um so den verfügbaren Winkelbereich zu begrenzen. Es ist im allgemeinen unpraktisch, infolge des Aufwandes sehr große Projektionslinsen einer ausreichenden Abbildungsqualität zu verwenden.
Wenn zur Veranschaulichung des Problems die LCD-Größe 50 mm mit einer 5 : 1 Vergrößerung durch eine Projektionslinse mit einer Brennweite von 80 mm und einer Apertur f/ 1,9 vorgesehen ist, dann beträgt der Bildabstand der Projektionslinse 480 mm, und die numerische Ausgangsapertur α/2 ist durch 2,5º gegeben. Für vier 2D-Ansichten und einer Trennung der Ansichten bei dem Beobachter von 65 mm sieht der Beobachter ein 3D-Bild einer Abmessung von 250 mm unter einem Abstand von ungefähr 3000 mm von dem Schirm. Dies würde ein unakzeptierbarer Sichtabstand für diese Bildgröße sein.
Die in Fig. 5 gezeigte 3D-Anzeige überwindet dieses Problem durch Verwenden eines Doppellinsen-Schirm-Winkelverstärkers 33 als dem Ausgangsschirm anstelle der Fresnel-Linse 29. Auch ist die Strahlmischeranzeige so gezeigt, daß sie zwei Beleuchter 22 und zwei Beleuchter 25 zum Liefern von vier 2D-Ansichten hat.
Der Doppellinsen-Schirm-Winkelverstärker 33 ist von einem ähnlichen Typ zu einer Anordnung, die in GB 541 753 und durch Hutley und Stevens in einem Artikel mit dem Titel "The formation of Integral Images by Afocal Pairs of Lens Arrays ("Super-Lenses")", Seite 147, IOP Short Meetings Nr. 30, 1. Mai 1992, veröffentlicht ist. Der Winkelverstärker 33 umfaßt eine erste Linsenanordnung 34 mit einer Brennweite f1, die angeordnet ist, um jeden der Beleuchter 22 und 25 bei einem Ebenenstreuelement 35 abzubilden. Die Bilder werden erneut durch eine zweite Linsenanordnung 36 mit einer Brennweite f2, die kleiner als f1 ist, abgebildet. Die kürzere Brennweite der zweiten Linsenanordnung führt zu einer Steigerung der Winkelstreuung der Ansichten, so daß die Trennung der 2D-Ansichten bei dem Beobachter gesteigert ist und eine vernünftige Winkelstreuung erhalten wird. Die Apertur der Projektionslinse 28 kann daher reduziert werden, während die geeignete Trennung der Ansichten bei dem Beobachter beibehalten wird.
In Fortsetzung des zuvor beschriebenen numerischen Beispiels kann die numeri che Ausgangsapertur der Projektionslinse 28 in Fig. 5 2,5º betragen. Für einen Beobachterabstand von dem Schirm von 1000 mm und mit vier Ansichten mit einem Abstand zwischen benachbarten Ansichten von 65 mm ist eine gesamte Ausgangswinkelstreuung von dem Winkelverstärker 33 von 15º erforderlich. Ein Linsenschirm mit einem Verhältnis von f1 : f2 der Brennweiten gleich zu ungefähr 3 : 1 und mit Linsen mit im wesentlichen der gleichen Teilung kann dies erreicht werden. Beispielsweise kann f1 5,7 mm betragen, und f2 kann 1,9 mm aufweisen. Die Abmessung des Bildes der Linsenapertur hinter jedem Linsenelement (angenommen ein Brechungsindex von 1,5) beträgt ungefähr 0,5 mm, was die Mindestlinsenteilung definiert. Die Pixelabmessungen für eine 500 · 500- Pixelanzeige bei dem 250 mm-Bild, das auf das Winkelelement 33 projiziert ist, beträgt 0,5 mm. Somit ist es möglich, eine 3D-Anzeige einer großen Abmessung zu erhalten, was 2D-Ansichten mit einer starken Vergrößerung und einer großen Winkelstreuung liefert.
Ein anderer Vorteil, der durch die Verwendung des Winkelverstärkers 33 gegeben ist, liegt darin, daß eine relativ große zentrale Keule gegeben ist, d. h., es wird ein relativ großer Winkel bei dem Winkelverstärker 33 unterhalten, um so eine größere Freiheit für die Bewegung des Beobachters zu erlauben. Zusätzlich können die Beleuchter 22 und 25 seitlich beweglich gestaltet und Einrichtungen vorgesehen werden, um die Position von einem oder mehreren Beobachtern nachzuführen. Die große zentrale Keule liefert die Möglichkeit, daß mehr als ein Beobacher in der Lage ist, die Anzeige zu betrachten, und das Vorsehen von Beobachter-Nachführmöglichkeiten kann selbst eine größere Bewegungsfreiheit schaffen.
Die in Fig. 6 gezeigte 3D-Anzeige weicht von der in Fig. 5 gezeigten Anzeige dadurch ab, daß eine Feldlinse 37 des Fresnel-Typs neben dem Winkelverstärker 33 auf der Seite hiervon vorgesehen ist, die der Projektionslinse 28 gegenüberliegt. Die Feldlinse 37 ist angeordnet, um die Strahlenbündel in den geeigneten Richtungen auf den Winkelverstärker 33 derart abzubilden, daß für jede besondere Quelle ein einziges Bild durch den Winkelverstärkungsschirm in der Beobachterebene erzeugt wird. Obwohl eine derartige Anordnung ohne eine Feldlinse durch Steuern der relativen Teilung der Linsenschirme 34 und 36 vorgesehen werden kann, sind die Herstellungstoleranzen, die zur Erzielung hiervon erforderlich sind, sehr eng. Das gleiche Ergebnis kann mit der Fresnel-Feldlinse 37 erzielt werden, wobei die Position und Brennweite hiervon geeignet eingestellt sind, und eine derartige Anordnung erfordert geringere Herstellungstoleranzen.
Die in Fig. 7 gezeigte Anzeige weicht von der in Fig. 4 dargestellten Anzeige dadurch ab, daß die Strahlmischeranzeige 20 durch eine zeitlich gemultiplexte Anzeige ersetzt ist. Die zeitliche gemultiplexte Anzeige umfaßt zusammenhängende Beleuchter 22, die einen Schnellschalt-SLM 23 über eine Linse 24 beleuchten, um zwei zeitlich gemultiplexte 2D-Ansichten zu liefern. Erste und zweite 2D-Ansichten sind abwechselnd durch den SLM 23 synchron mit einer Beleuchtung der ersten und zweiten der Beleuchter angezeigt.
Die in Fig. 8 gezeigte Anzeige weicht von der in Fig. 5 dargestellten Anzeige dadurch ab, daß die Strahlmischeranzeige durch eine räumlich gemultiplexte Anzeige ersetzt ist. Die räumlich gemultiplexte Anzeige umfaßt einen im Sichtpunkt korrigierten Linsenschirm 42, der auf der Oberfläche einer SLM 23 in der Form einer Flüssigkristallvorrichtung (LCD) angeordnet ist. Die LCD zeigt räumlich gemultiplexte 2D-Bilder derart an, daß Streifen der Bilder in Gruppen verschachtelt sind, wobei jede Gruppe mit einer jeweiligen Linse des Schirmes 42 ausgerichtet ist. Die LCD 23 ist in geeigneter Weise beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) diffuse Lichtquelle beleuchtet.
Die in Fig. 9 gezeigte Anzeige weicht von der in Fig. 5 dargestellten Anzeige dadurch ab, daß die Strahlmischeranzeige durch Beleuchter 22, eine Linse 24 und eine Hybridsandwichanzeige 44 ersetzt ist. Die Anzeige 44 von diesem Typ ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 93 303 590.9, veröffentlicht als EP- A-0 570 179, offenbart und umfaßt beispielsweise einen Eingangslinsenschirm, einen SLM, einen Streukörper und einen Ausgangslinsenschirm. Die Anzeige 44 liefert beide, räumlich und zeitlich gemultiplexte 2D-Ansichten.
Die in Fig. 10 gezeigte Anzeige weicht von der in Fig. 4 dargestellten Anzeige dadurch ab, daß die Fresnel-Linse 29 durch einen Winkelverstärker 33 ersetzt ist und daß die Projektionslinse 28 durch erste und zweite Projektionslinsen 28a und 28b ersetzt ist. Die Linse 28a ist zwischen dem Strahlteiler 21 und dem SLM 23 angeordnet, während die Linse 28b zwischen dem Strahlteiler 21 und dem SLM 26 gelegen ist.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, kann die Projektionsanzeige verwendet werden, um ein gedrucktes Bild zu projizieren. Das gedruckte Bild umfaßt einen Linsenschirm 40, auf dem ein im Sichtpunkt korrigiertes Bild gedruckt ist, das räumlich gemultiplexte 2D-Ansichten umfaßt, die beispielsweise mittels der Techniken erzeugt sind, die in GB 9222346.0 und EP-A-0 596 629 (EP 93 308 447.7) offenbart sind. Durch geeignetes Beleuchten von der Rückseite oder der Vorderseite des Linsenschirmes 40 wird das Bild auf den Winkelverstärker 33 projiziert.
Die in Fig. 12 gezeigte Projektionsanzeige umfaßt eine Strahlmischeranzeige 20 und eine Projektionslinse 28, die von dem in Fig. 4 gezeigten Typ sind und die nicht weiter beschrieben werden. Die Anzeige von Fig. 12 weicht von den vorangehenden Anzeigen dadurch ab, daß die Lichtübertragungsschirme in Formen der Fresnel 29 und des Winkelverstärkers 33 durch eine reflektive Anordnung in der Form eines Richtungsbewahrungsschirmes 50 ersetzt sind. Der Schirm 50 umfaßt einen Linsenschirm 51 mit einer rückwärtigen Streuoberfläche 52. Die Strahlmischeranzeige 20 kann durch irgendeinen anderen geeigneten Anzeigetyp, wie beispielsweise einen der in anderen Zeichnungen gezeigten Typen ersetzt werden.
Im Gebrauch bildet die Strahlmischeranzeige 20 in eine Keule höherer Ordnung des Linsenschirmes 51 mit Beobachtung in der nullten Keule ab. Jedoch können andere Moden verwendet werden. Beispielsweise können die Strahlmischeranzeige 20 und die Projektionslinse 28 oberhalb der Beobachtungszone 31 angeordnet werden, so daß eine vertikale Diffusion oder Streuung an der Streuoberfläche 52 eine Beobachtung des 3D-Bildes erlaubt.
Der die Richtung bewahrende Schirm 50 kann flach oder gekrümmt sein, wie dies durch R. Borner, "Progress in Projection of Parallax Panoramagrms onto Wide Angle Lenticular Screens,", Seite 35, SPIE, Band 761 "True 3D-Imaging Techniques and Display Technologies" (1987) beschrieben ist. Die Verwendung der Strahlmischeranzeige 20 kann reflektive Modusprojektionsanzeigen durch Ersetzen der Vielzahl von Projektoren, die in bekannten Systemen verwendet sind, und damit durch Reduzieren von Problemen mit "Schlußstein"-Verzeichnung vereinfachen.
Die in Fig. 13 gezeigte Anzeige weicht von der in Fig. 6 dargestellten Anzeige dadurch ab, daß der Streukörper 35 weggelassen ist, der Linsenschirm 36 durch einen Linsenschirm 60 ersetzt ist, der optisch divergierende Elemente umfaßt, und eine weitere Feldkorrekturlinse 61 auf der gegenüberliegenden Seite des Winkelverstärkungsschirmes 33 von der ersten Feldkorrekturlinse 37 vorgesehen ist.
Obwohl zwei Feldkorrekturlinsen 37 und 61 in Fig. 13 gezeigt sind, ist es möglich, ein einziges Feldkorrekturelement zu verwenden, wie beispielsweise eine Einzellinse. Jede Linse des Schirmes 34 wirkt mit der entsprechenden Linse des Schirmes 60 zusammen, um ein Galilei-Teleskop zu bilden, so daß der in Fig. 13 gezeigte Winkelverstärker 33 wirksam in der gleichen Weise wie der Winkelverstärker 33 von Fig. 6 wirkt.
Die Bildebene des Linsenschirmes 34 fällt mit der Objektebene des Linsenschirmes 60 zusammen, wobei diese zusammenfallenden Ebenen auf der rechten Seite des Schirmes 60 in Fig. 13 vorgesehen sind. Somit ist die Brennweite der divergierenden Linsen des Schirmes 60 kleiner als die Brennweite der konvergierenden Linsen des Schirmes 34.

Claims

1. Dreidimensionales Projektionsanzeigegerät, mit einer autostereoskopen Bilderzeugungseinrichtung (20; 22 bis 27; 40) zum Leiten von Lichtstrahlen entsprechend jeweiligen Ansichten, die durch die Bilderzeugungseinrichtung geliefert sind, in verschiedenen Richtungen, und einem lichtdurchlässigen oder lichtreflektierenden Schirm (29; 34 bis 36; 50), gekennzeichnet durch eine einzige Projektionslinse (28), die mit der Bilderzeugungseinrichtung (20; 22 bis 27; 40) zusammenwirkt, um die Lichtstrahlen bei jeweiligen verschiedenen Bereichen in der Apertur der Projektionslinse (28) abzubilden, wobei der Schirm (29; 34 bis 36; 50) mit der Bilderzeugungseinrichtung und der Projektionslinse (28) zusammenwirkt, um die Ansichten bei dem Schirm (29; 34 bis 36; 50) abzubilden.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (29) eine Konvergierlinse (29) umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergierlinse (29) eine Fresnel-Linse ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm einen Streukörper (35), eine erste Anordnung (34) von Konvergierlinsen, die auf einer ersten Seite des Streukörpers (35) angeordnet sind, um Licht von der oder jeder Projektionslinse (28) zu empfangen, und eine zweite Anordnung (36) von Konvergierlinsen, die auf einer zweiten Seite des Streukörpers (35) angeordnet sind, umfaßt, wobei die Linsen der zweiten Anordnung (36) eine Brennweite haben, die kleiner als diejenige der Linsen der ersten Anordnung (34) ist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm eine erste Anordnung (34) von Konvergierlinsen zum Empfangen von Licht von der oder jeder Projektionslinse (28), eine zweite Anordnung (60) von Divergierlinsen mit einer Brennweite, die kleiner als diejenige der Linsen der ersten Anordnung (34) ist, und ein Feldkorrekturelement (37) umfaßt.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten Anordnungen (34, 36; 34, 60) einen Linsenschirm mit Zylinder linsen umfaßt.

7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinse (37) zwischen der Projektionslinse und der ersten Anordnung vorgesehen ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinse (37) eine Fresnel-Linse ist.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm einen Richtungsbewahrungslinsenschirm (50) mit einer rückwärtigen Streuoberfläche (52) umfaßt.

10. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinrichtung (20) wenigstens einen räumlichen Lichtmodulator (24, 27) und eine Vielzahl von Lichtquellen (22, 25) umfaßt, die derart angeordnet sind, daß die Lichtquellen an den jeweiligen verschiedenen Bereichen in der Apertur der Projektionslinse (28) abgebildet werden und der oder jeder räumliche Lichtmodulator (22, 27) bei dem Schirm (29) abgebildet wird.

11. Gerät nach Anspruch 10, bei dem die Lichterzeugungseinrichtung (20) einen Strahlmischer (21) umfaßt, der mit den ersten und zweiten Anzeigeeinrichtungen (22 bis 24; 25 bis 27) zusammenwirkt.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Projektionslinse erste und zweite Projektionslinsen (28a, 28b) umfaßt, die zwischen dem Strahlmischer (21) und der ersten bzw. zweiten Anzeigeeinrichtung (22 bis 24, 25 bis 27) angeordnet sind.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten Anzeigeeinrichtungen (22 bis 24, 25 bis 27) einen räumlichen Lichtmodulator (23, 26) und wenigstens eine Lichtquelle (22, 25) umfaßt.

14. Gerät nach einem der Ansprüch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder räumliche Lichtmodulator (23, 26) angeordnet ist, um zeitlich gemultiplexte 2D-Ansichten anzuzeigen, und die Vielzahl von Lichtquellen (22, 25) vorgesehen ist, um den oder jeden jeweiligen räumlichen Lichtmodulator (24, 26) in jeweiligen verschiedenen Richtungen entsprechend den 2D-Ansichten zu beleuchten.

15. Gerät nach einem der Ansprüch 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder räumliche Lichtmodulator (23, 26) angeordnet ist, um räumlich gemultiplexte 2D-Ansichten anzuzeigen, und mit einem jeweiligen parallaxen Schirm (42) zusammenwirkt.

16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der parallaxe Schirm einen Linsenschirm (42) umfaßt.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder räumliche Lichtmodulator (23, 26) zwischen einem Eingangslinsenschirm und einem Ausgangslinsenschirm, dessen Teilung größer ist als diejenige des Eingangslinsenschirmes, angeordnet ist.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinrichtung ein Substrat umfaßt, das ein räumlich gemultiplextes Bild der Ansichten und einen Linsenschirm (40) trägt.

19. Gerät nach Anspruch 18, bei dem der Linsenschirm (40) das Substrat ist.