WO2007101605A1

WO2007101605A1 - Three-dimensional representation method and system

Info

Publication number: WO2007101605A1
Application number: PCT/EP2007/001769
Authority: WO
Inventors: Christian Wegwerth; Alexander Schmidt; Thomas BRÜGGERT; Stephan Otte
Original assignee: NEWSIGHT GmbH
Current assignee: NEWSIGHT GmbH
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2008-09-07
Also published as: TW200801585A; DE102006010969A1

Abstract

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

Description

Verfahren und Anordnung zur räumlichen Darstellung Method and arrangement for spatial representation

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter, bei dem mehrere Ansichten der Szene auf einen richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet werden, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektionsschirm für von diesem in einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreituπgsrichtungeπ in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter mit dem linken und dem rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht.The invention relates to a method for the spatial representation of a scene for one or more observers, in which a plurality of views of the scene are imaged onto a directionally selective projection screen, wherein each of the views in the one imaging direction, which is different from the imaging directions for the other views, on the directional selective projection screen is mapped, and being provided by the directionally selective projection screen for this radiated in a viewing space Ausbreituπgsrichtungeπ depending on the imaging directions, so that a viewer with the left and right eye perceives different sets of views, so that a spatial Impression arises.

Die Erfindung betrifft au&erdem eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene für einen oder mehrere Betrachter, wobei die Anordnung einen richtungsselektiven Projektionsschirm, auf den mehrere Ansichten der Szene abgebildet werden, umfaßt, wobei jede der Ansichten in einer Abbildungsrichtung, die von den Abbildungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm abgebildet wird, und wobei durch den richtungsselektiven Projektionsschirm für von diesem einen Betrachtungsraum abgestrahltes Licht Ausbreitungsrichtungen in Abhängigkeit von den Abbildungsrichtungen vorgegeben werden, so daß ein Betrachter mit dem linken und dem rechten Auge jeweils verschiedene Mengen von Ansichten wahrnimmt, so daß ein räumlicher Eindruck entsteht. Au&erdem umfa&t die Anordnung eine Beleuchtungseinrichtung. Die Menge ist dabei nicht leer, d.h. sie enthält mindestens eine Ansicht; sie kann aber auch mehr als eine Ansicht enthalten, wichtig ist nur, daß die Mengen jeweils nicht identisch sind. Auch Ansichten mit unterschiedlich wahrgenommenen Lichtintensitäten können in den Mengen enthalten sein. Die Abbilduπgsrichtung einer Ansicht entspricht dabei der optischen Achse, d.h. der Richtung, die beispielsweise durch den Objektivmittelpunkt eines die Ansicht abbildenden Objektivs zum Flächen mittelpunkt des Projektionsschirms weist.The invention also relates to an arrangement for spatially displaying a scene for one or more observers, the arrangement comprising a directionally selective projection screen onto which multiple views of the scene are imaged, each of the views in one imaging direction being different from the imaging directions for the other Views is mapped to the directionally selective projection screen, and wherein by the directionally selective projection screen for radiated from this one viewing space light propagation directions depending on the imaging directions are given so that a viewer with the left and right eye perceives different sets of views , so that a spatial impression arises. In addition, the arrangement comprises a lighting device. The set is not empty, ie it contains at least one view; but it can also contain more than one view, it is only important that the quantities are not identical. Even views with differently perceived light intensities can be included in the quantities. The image direction of a view corresponds to the optical axis, ie the Direction, the center point of the projection screen, for example, through the lens center of a lens imaging the view points.

Die Erfindung betrifft das Problem, daß bei gleichzeitiger Projektion verschiedener Ansichten auf einen Projektionsschirm in der Regel eine der Anzahl der Ansichten entsprechende Anzahl von Projektoren notwendig ist. Solche Projektoren beispielsweise auf digitaler Basis mit einem digital micromirror device-Chip (DMD), sind jedoch teuer, erfordern beim Betrieb viel Energie und eine dementsprechende Kühlung und müssen zudem sehr exakt zueinander justiert werden, damit alle Ansichten in ein einheitliches Bildfeld projiziert werden. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der WO 2004/008779 der Anmelderin beschrieben.The invention relates to the problem that with the simultaneous projection of different views on a projection screen usually one of the number of views corresponding number of projectors is necessary. Such projectors, for example, on a digital basis with a digital micromirror device chip (DMD), but are expensive, require a lot of energy and cooling during operation and must also be adjusted very closely to each other, so that all views are projected into a single image field. Such an arrangement is described for example in WO 2004/008779 of the applicant.

Hinzu kommt, daß bei Anordnungen aus dem Stand der Technik die Helligkeit von au- tostereoskopischen Bildschirmen in der Regel geringer ist als bei ihren Pendants zur zweidimensionalen Darstellung. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn es sich um zwischen autostereoskopischer und zweidimensionaler Darstellung umschaltbare Bild* schirme handelt. In diesem Fall führt das Umschalten von der einen in die andere Betriebsart zu einem deutlich wahrnehmbaren Helligkeitsunterschied. In der Regel ist dabei die autostereoskopische Darstellung dunkler. Solche Anordnungen sind beispielsweise in der WO 2004/057878 und der PCT/EP2O05/O094O5, beide aus dem Hause der Anmelderin, beschrieben.In addition, in arrangements of the prior art, the brightness of autostereoscopic screens is generally lower than in their counterparts for two-dimensional representation. This is especially true when it comes to image screens switchable between autostereoscopic and two-dimensional display. In this case, the switching from one to the other mode leads to a clearly perceivable difference in brightness. As a rule, the autostereoscopic display is darker. Such arrangements are described for example in WO 2004/057878 and PCT / EP2O05 / O094O5, both from the applicant's own house.

Mit einem ähnlichen Nachteil ist auch die in der US 5,132,839 offenbarte Einrichtung behaftet. Hier wird eine Anordnung beschrieben, die für die Beleuchtung einen normalen 2D-Bildschirm verwendet und dessen Licht über eine Linse oder ein Lentikular auf einen üchtmodulator abbildet. Der 2D-Bitdschirm befindet sich dabei im Fokus der Linse bzw. der Linse des Lentikulars. Die Ansichten werden hier nacheinander auf dem Lichtmodulator, bei dem es sich um ein LCD-Array handelt, erzeugt. Damit einhergehend wird die Beleuchtung variiert, so daß für jede Ansicht das Licht - welches die Linse in Form paralleler Strahlen verläßt - aus einer anderen Richtung kommt. Das Licht tritt durch das LCD hindurch, ohne seine Richtung zu ändern, wird jedoch von diesem moduliert. Zur Beleuchtung kann also nicht der ganze 2D-Bildschirm benutzt werden, sondern nur ein sehr kleiner Teil davon. Im Betrieb, wenn die Beleuchtung und die Ansichten sehr schnell variiert werden, um ein Flackern auf dem Bildschirm zu vermeiden, macht sich dies einerseits durch eine verminderte Helligkeit bemerkbar, andererseits dadurch, daß jede Ansicht nur einen kleinen Teil des Bildschirms nutzt. Ein Betrachter sieht daher kein voll aufgelöstes räumliches Bild. Auch hier wäre eine zweidimensionale Darstellweise möglich, in dem eine einzige Ansicht auf dem Bildschirm gezeigt wird und alle Elemente des 2D-Bildschirms Licht abstrahlen würden. Helligkeit und Auflösung wären in diesem Fall höher.A similar disadvantage is also associated with the device disclosed in US 5,132,839. Here is an arrangement is described which uses a normal 2D screen for the illumination and whose light is reflected by a lens or a lenticular on a üchtmodulator. The 2D bit screen is in the focus of the lens or lens of the lenticular. The views are successively generated on the light modulator, which is an LCD array. Along with this, the lighting is varied, so that for each view, the light - which leaves the lens in the form of parallel rays - comes from another direction. The light passes through the LCD without changing its direction but is modulated by it. Thus, not the entire 2D screen can be used for lighting, but only a very small part of it. In operation, when the lighting and the views are varied very rapidly to avoid flickering on the screen, this is noticeable on the one hand by a reduced brightness, on the other hand by the fact that each view uses only a small part of the screen. A viewer therefore does not see a fully resolved spatial image. Again, a two-dimensional Darstellungsweise would be possible in which a single view is shown on the screen and all elements of the 2D screen would emit light. Brightness and resolution would be higher in this case.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur räumlichen Darstellung zu entwik- kefn, die gegenüber den im Stand der Technik bekannten Anordnungen kostengünstiger hergestellt werden kann, wobei sich eine hohe Auflösung und eine hohe Helligkeit erzielen lassen sollen und insbesondere bei einem Umschalten von einer 2D- in die 3D- Darstellung keine Verluste an Helligkeit und Auflösung auftreten sollen. Die Anordnung soll sich darüber hinaus auch durch eine kompakte Bauweise, deren größte Einheit der Bildschirm ist, auszeichnen.Starting from this prior art, the present invention has the object to develop a method and a device for spatial representation, which can be produced more cost-effectively compared to the arrangements known in the prior art, wherein a high resolution and a high brightness should be achieved and in particular when switching from a 2D to the 3D display no loss of brightness and resolution should occur. The arrangement should also be characterized by a compact design, the largest unit of the screen is.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Ansichten auf den Projektionsschirm abgebildet werden, indem Bilder einer Teilmenge der Ansichten gleichzeitig auf mindestens einem bilderzeugenden Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen erzeugt und gleichzeitig auf den Projektion sschirm abgebildet werden. Cegenüber dem in der WO 2004/0087749 beschriebenen Stand der Technik, bei dem alle Bilder gleichzeitig von verschiedenen Projektoren auf den Projektionsschirm abgebildet werden, kommt man erfiπdungsgemäß mit einem oder wenigen Projektionsgeräten bzw. bilderzeugenden Arrays aus.This object is achieved in a method of the type described above in that the views are displayed on the projection screen by simultaneously generating images of a subset of the views on at least one image-forming array of individually controllable optical elements and at the same time mapped onto the projection screen. In contrast to the prior art described in WO 2004/0087749, in which all images are simultaneously imaged by different projectors onto the projection screen, according to the invention it is possible to use one or a few projection devices or image-producing arrays.

Das bilderzeugende Array kann dabei selbst die Ansichten erzeugen, ohne beleuchtet zu werden. Dies ist jedoch sehr aufwendig. Bevorzugt wird daher das bilderzeugende Array mit Licht bestrahlt. Die Bilder der Teilmenge der Ansichten werden dann erzeugt, in dem das Licht durch die optischen Elemente modifiziert wird, und das modifizierte Licht vom Array abgestrahlt und für jedes Bild in der Abbildungsrichtung der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet wird.The imaging array itself can generate the views without being illuminated. However, this is very expensive. Preferably, therefore, the imaging array is irradiated with light. The images of the subset of views are then generated by modifying the light through the optical elements, and emitting the modified light from the array and imaging the projection screen for each image in the imaging direction of the particular view.

Auf dem Array werden also mehrere Bilder gleichzeitig erzeugt und in die gleiche Richtung abgestrahlt, erst dann findet eine Aufteilung der Bilder in verschiedene Strahlengänge statt, so daß jedes der Bilder aus einer anderen Abbildungsrichtung auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Die Aufteilung in verschiedene Strahlengänge kann dabei sowohl vor der Abbildung durch eine Anzahl von Projektionsobjektiven als auch nach der Abbildung durch ein einziges Projektionsobjektiv erfolgen.Thus, several images are simultaneously generated on the array and emitted in the same direction, only then is a division of the images into different beam paths instead, so that each of the images from a different imaging direction is displayed on the projection screen. The division into different beam paths can take place both before imaging through a number of projection objectives and after imaging through a single projection objective.

Die Teilmenge der Ansichten umfaßt dabei mindestens zwei Ansichten, sie kann aber auch mehr und sogar alle Ansichten umfassen. In diesem Fall werden Bilder aller Ansichten gleichzeitig auf dem bilderzeugenden Array erzeugt. Da das bilderzeugende Array in der Regel nur eine beschränkte Größe hat. wird die Auflösung der Ansichten um so kleiner, je mehr Bilder von Ansichten auf dem bilder- zeugendeπ Arraγ gleichzeitig erzeugt werden. Um eine höhere Auflösung zu erzielen, kann man mehrere bilderzeugende Arrays verwenden und Bilder mehrerer Teilmengen von Ansichten gleichzeitig auf mehreren bilderzeugenden Arrays erzeugen, so daß gleichzeitig Bilder aller Ansichten erzeugt und dargestellt werden. Vorteilhaft sind also die Teilmengen disjunkt. Verwendet man beispielsweise acht Ansichten, so werden auf dem ersten Arraγ die Ansichten 1 bis 4 und auf dem zweiten Array die Ansichten 5 bis 8 erzeugt.The subset of views includes at least two views, but may include more and even all views. In this case, images of all views are created simultaneously on the imaging array. Because the imaging array is usually of limited size. For example, the more images of views on the imaging arra γ are generated at the same time, the smaller the resolution of the views becomes. To achieve higher resolution, one can use multiple imaging arrays and generate images of multiple subsets of views simultaneously on multiple imaging arrays so that images of all views are simultaneously generated and displayed. Advantageously, therefore, the subsets are disjoint. If, for example, eight views are used, then views 1 to 4 are generated on the first array and views 5 to 8 are generated on the second array.

Alternativ kann man auch Bilder mehrerer Teilmengen von Ansichten nacheinander auf einem einzigen bilderzeugenden Arraγ erzeugen. Auch hier verwendet man vorteilhaft disjunkte Teilmengen, gemeinsame Schnittmengen sind jedoch ebenso wie in der vorangehend beschriebenen Ausführung durchaus möglich. Verwendet man beispielsweise wiederum acht Ansichten, so werden in einem ersten Schritt zunächst Bilder für die Ansichten 1 bis 4 erzeugt und abgestrahlt, in einem zweiten Schritt werden Bilder für die Ansichten 5 bis 8 erzeugt und abgestrahlt. Dabei muß darauf geachtet werden, daß die Strahlengänge korrekt aufgeteilt werden, so daß jedes Bild in der Abbildungsrichtung entsprechend der jeweiligen Ansicht auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Werden die Ansichten nacheinander erzeugt, so muß der Abbildungsstrahlengang entsprechend jeweils angepaßt werden, wobei die Ansichten mit einer hohen Frequenz gewechselt werden. Zweckmäßig wird ein jedes Bild über einen Abbildungsstrahlengang, der von den Abbildungsstrahlengängen für die anderen Bilder verschieden ist, in der Abbildungsrichtung auf den Projektionsschirm abgebildet.Alternatively, one can also generate images of multiple subsets of views in succession on a single image generating array. Again, one advantageously uses disjoint subsets, but common intersections are quite possible as well as in the embodiment described above. If, for example, in turn eight views are used, firstly images for the views 1 to 4 are generated and emitted in a first step, in a second step images for the views 5 to 8 are generated and emitted. It must be ensured that the beam paths are divided correctly, so that each image is imaged in the imaging direction according to the respective view on the projection screen. If the views are generated in succession, then the imaging beam path must be adjusted accordingly, the views are changed at a high frequency. Suitably, each image is imaged on the projection screen in the imaging direction via an imaging beam path different from the imaging beam paths for the other images.

Auch eine zweidimensionale Betriebsart ist möglich, indem statt verschiedener jeweils immer die gleiche Ansicht wiederholt gezeigt wird. Die Auflösung ist jedoch in diesem Fall nicht so hoch, wie wenn das gesamte bilderzeugende Array für die Erzeugung einer Ansicht verwendet würde.A two-dimensional mode of operation is also possible by repeatedly displaying the same view instead of different ones. However, the resolution in this case is not as high as if the entire imaging array were used to create a view.

Für die Modifikation des Lichts gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, die Bilder der Ansichten zu erzeugen, indem die optischen Elemente des Arrays das Licht modulieren und so seine Helligkeit verändern. Die optischen Elemente werden so angesteuert, daß sie ihre Transparenz oder Reflexivität ändern. Die Modulation kann dabei auch zeitlich erfolgen, in dem beispielsweise optische Elemente, die nur zwischen volltransparent/reflektierend und überhaupt nicht transparent/reflektierend hin und her geschaltet werden können, in einer so hohen Frequenz geschaltet werden, daß verschiedene Helligkeitsstufen für das abzustrahlende Licht erzeugt werden.For the modification of the light there are different possibilities. One possibility is to generate the images of the views by modulating the light of the optical elements of the array and thus changing its brightness. The optical elements are controlled so that they change their transparency or reflectivity. The modulation can also take place in time, in which, for example, optical elements which can only be switched back and forth between completely transparent / reflective and not transparent / reflective at such a high frequency be switched that different brightness levels are generated for the light to be emitted.

Insbesondere in einem solchen Fall wird man bevorzugt bei der Beleuchtung für jede Abbildungsrichtung zusätzlich die Farbe des Lichts variieren. Entsprechend wird beispielsweise für jede Grundfarbe Rot (R)₁ Grün (G) und Blau (B) im sogenannten RGB- Farbraum ein eigenes Bild jeder Ansicht erzeugt.In particular, in such a case, it is preferable to additionally vary the color of the light in the illumination for each imaging direction. Accordingly, for example, for each primary color red (R) ₁ green (G) and blue (B) in the so-called RGB color space a separate image of each view is generated.

Alternativ ist es auch möglich, die Bilder der Ansichten zu erzeugen, indem die optischen Elemente des Arrays das Spektrum des Lichts verändern. Dabei eingeschlossen ist auch eine Veränderung der Helligkeit zwischen Dunkel (keine Farbe des Spektrums) und Hell (alte Farben des Spektrums). Beispielsweise können die optischen Elemente jeweils mit unterschiedlichen Farbfiltern versehen sein.Alternatively, it is also possible to generate the images of the views by the optical elements of the array changing the spectrum of the light. Also included is a change in brightness between dark (no spectrum color) and bright (old spectrum colors). For example, the optical elements may each be provided with different color filters.

In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens modifizieren die optischen Elemente die Polarisation des Lichts.In another embodiment of the method, the optical elements modify the polarization of the light.

Wie oben schon erwähnt, lassen sich wahlweise auch identische Ansichten verwenden, wodurch bei einem Betrachter ein zweidimensionaler Eindruck entsteht. Der Betrachter hat dabei eine Wahlmöglichkeit zwischen zweidimensionaler und dreidimensionaler Darstellung, wobei die Wahl auch automatisch in Abhängigkeit von dem darzustellenden Inhalt erfolgen kann. Ein Helligkeitsverlust tritt nicht auf, auch die Auflösung aller Ansichten bleibt dieselbe.As mentioned above, it is also possible to use identical views, which gives a viewer a two-dimensional impression. The viewer has a choice between two-dimensional and three-dimensional representation, the choice can also be made automatically depending on the content to be displayed. A loss of brightness does not occur, and the resolution of all views remains the same.

Zweckmäßig werden die Ansichten aus Bildelementen mit Bildinformationen zusammengesetzt, wobei die optischen Elemente des Arrays Bildelementen der jeweils abzubildenden Ansicht zugeordnet werden und das Licht in Abhängigkeit von der Bildinformation des Bildelemeπts modifizieren. Werden die Ansichten also aus Pixeln zusammengesetzt, so korrespondiert jedes optische Element zu einem Pixel in einer Ansicht. Der Projektionsschirm kann als holographisches optisches Element ausgestaltet sein.The views of picture elements are expediently combined with picture information, wherein the optical elements of the array are assigned to picture elements of the respective view to be imaged and to modify the light as a function of the picture information of the picture element. Thus, if the views are composed of pixels, each optical element corresponds to a pixel in a view. The projection screen can be designed as a holographic optical element.

Die Aufgabe wird ferner für eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß mindestens ein durch die Beleuchtungseinrichtung mit Licht beleuchtetes bilder2eugendes Array aus einzeln ansteuerbaren optischen Elementen vorgesehen ist, auf dem Bilder einer Teilmenge der Ansichten durch Modifikation des Lichts gleichzeitig erzeugt werden, sowie eine Abbildungsoptik vorgesehen ist, mit der die Bilder entsprechend ihrer jeweiligen Abbildungsrichtung gleichzeitig auf den Projektionsschirm abgebildet werden. Ist das bilderzeugende Array entsprechend groß, so ist es vorteilhaft, wenn die Teilmenge alle Ansichten umfaßt, d.h. alle Ansichten werden gleichzeitig erzeugt. Diese lassen sich dann ohne all zu großen Auflösungsverlust auf den Projektionsschirm abbilden.The object is further achieved for an arrangement of the type described above in that at least one illuminated by the illumination device with bilder2eugendes array of individually controllable optical elements is provided on the images of a subset of the views are generated by modifying the light simultaneously, as well Imaging optics is provided, with the images at the same time on the projection screen according to their respective imaging direction be imaged. If the image-generating array is correspondingly large, it is advantageous if the subset encompasses all views, ie all views are generated simultaneously. These can then be imaged on the projection screen without too much loss of resolution.

Bei kleineren Arrays wird man in der Regel davon absehen, alle Ansichten gleichzeitig auf dem Array zu erzeugen, da dies mit einem Auflösungsverlust verbunden ist. Vorteilhaft sieht man in einem solchen Fall beispielsweise mehrere bilderzeugende Arrays vor, auf denen Bilder mehrerer Teilmengen von Ansichten gleichzeitig erzeugt werden. Verwendet man beispielsweise acht Ansichten und zwei bilderzeugende Arrays, so kann man mit dem ersten bilderzeugenden Array Bilder der Ansichten 1 bis 4 erzeugen und mit dem zweiten bilderzeugeπden Array Bilder der Ansichten 5 bis 8. Die Bilder aller Ansichten werden dann gleichzeitig erzeugt und auf den Projektionsschirm abgebildet. Die Teilmengen sind in dem Fall disjunkt, müssen es aber insbesondere im Hinblick auf eine zweidimensionale Betriebsweise nicht unbedingt sein.For smaller arrays, one will usually refrain from producing all the views simultaneously on the array, as this involves loss of resolution. In such a case, for example, it is advantageous to provide a plurality of image-producing arrays on which images of several subsets of views are generated simultaneously. Using, for example, eight views and two image-forming arrays, one can generate images of views 1 to 4 with the first image-forming array and images of views 5 to 8 with the second image-forming array. The images of all views are then generated simultaneously and onto the projection screen displayed. The subsets are disjoint in the case, but need not necessarily be particular to a two-dimensional operation.

In einer andern Ausgestaltung der Erfindung ist das bilderzeugende Array Bilder mehrere Teilmengen zeitlich nacheinander erzeugend ausgestaltet. In diesem Fall ist eine entsprechende Ansteuerung vorgesehen, die dafür sorgt, daß beispielsweise bei acht Ansichten erst Bilder der Ansichten 1 bis 4 erzeugt und abgestrahlt werden und sodann Bilder der Ansichten 5 bis 8 erzeugt und abgestrahlt werden. Gleichzeitig muß die Ansteuerung dafür Sorge tragen, daß die Bilder, da diese ja vom gleichen Array erzeugt werden, auf verschiedene Strahlengänge aufgeteilt werden. Verwendet man mehr als acht Ansichten, will jedoch ein bildererzeugendes Array nicht in mehr als vier Teile unterteilen, um die Auflösung nicht zu sehr zu beschränken, so lassen sich wiederum mehrere bilderzeugende Arrays verwenden, die so ausgestaltet sind, daß sie jeweils Bilder mehrerer Teilmengen zeitlich nacheinander erzeugen.In another embodiment of the invention, the image-generating array is configured to generate images of multiple subsets in succession. In this case, a corresponding control is provided, which ensures that, for example, in eight views only images of views 1 to 4 are generated and emitted and then images of the views 5 to 8 are generated and emitted. At the same time the control must ensure that the images, since they are indeed generated by the same array, are divided into different beam paths. However, using more than eight views, but not wanting to divide an image-forming array into more than four parts, so as not to limit the resolution too much, it is again possible to use a plurality of image-forming arrays configured to time frame images of multiple subsets generate one after the other.

Für jedes bilderzeυgende Array kann man dabei eine eigene Lichtquelle vorsehen. Dies hat jedoch einen hohen Energieverbrauch zur Folge. Vorteilhaft sind dabei Strahlteiler zur Aufteilung des Lichts der Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Arrays vorgesehen. Da die Anzahl verwendeter Arrays in der Regel nicht größer als vier und damit sehr klein ist, ist bei einer genügend hellen Lichtquelle der Helligkeitsverlust minimal.For each imageregende array can thereby provide a separate light source. However, this results in a high energy consumption. Advantageously, beam splitters are provided for dividing the light of the illumination device for illuminating the arrays. Since the number of arrays used is usually not larger than four and thus very small, the brightness loss is minimal with a sufficiently bright light source.

Strahlt die Lichtquelle beispielsweise unpolarisiertes bzw. senkrecht und parallel polarisiertes Licht aus, so sind die Strahlteiler bevorzugt als Polarisationsstrahlteiler ausgestaltet. In diesem Fall werden senkrecht und parallel polarisiertes Licht in verschiedene Richtungen geleitet und können jeweils zur Beleuchtung eines von zwei Arrays verwendet werden. Bevorzugt sind auch zur Aufteilung des vom Array modifizierten Lichts Strahlteiler vorgesehen. Werden die Bilder aller Ansichten gleichzeitig auf dem Projektionsschirm abgebildet, so kann man fest montierte Strahlteiler verwenden. Dabei sind insbesondere Polarisationsstrahlteiler und Spiegel geeignet. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind bei den Strahlteilern fest montierte Spiegel vorgesehen, die das Licht entsprechend der Anzahl der auf dem Array dargestellten Bilder der Ansichten in verschiedene Strahlengänge aufteilen. Auch andere Arten von räumlichen Strahlteilern sind vorstellbar. Spiegel haben insbesondere den Vorzug, da& das auftreffeπde Licht nahezu ohne Verluste reflektiert wird. Falls das bilderzeugende Arraγ Bilder mehrere Teilmengen zeitlich nacheinander erzeugend ausgestaltet ist, so sieht man zweckmäßig bei den Strahlteilern ergänzend zu den fest montierten Spiegeln drehbare Spiegel vor. Diese können dann zeitlich im Takt geschaltet werden und so die Bilder einer ersten Teilmenge von Ansichten in eine andere Richtung als Bilder einer zweiten Teilmenge von den Ansichten leiten bzw. abbilden. Als bilderzeugendes Array eignen sich bevorzugt Arrays aus Mikrospiegeln, sogenannte digital mircromirror devices (OMD), wie sie von der Firma Texas Instruments, Inc. angeboten werden. Auch ein ferroelektri- sches LC-Display (FLCD) kommt als bilderzeugendes Array in Frage. DMD und FLCD lassen sich sehr schnell schalten, so daß sie mit hoher Frequenz verschiedene Ansichten nacheinander darstellen können, sind jedoch auch entsprechend teuer. Langsamer schaltend und daher billiger, jedoch ebenso hochauflösend sind sogenannte LCOS- Chips (liquid-crystal-on-silicon-Chips). Da mehrere Ansichten gleichzeitig auf einem solchen Chip dargestellt werden, können diese Chips mit einer niedrigeren Frequenz betrieben werden als in dem Falle, in dem nur eine einzige Ansicht zur gleichen Zeit dargestellt würde. Die niedrigere Schaltfrequeπz von LCOS-Ch ips ist daher in diesem Falle ausreichend, so daß das bilderzeugende Array bevorzugt aus einem solchem LCOS-Chip besteht.If the light source emits, for example, unpolarized or perpendicularly and parallelly polarized light, then the beam splitters are preferably designed as polarization beam splitters. In this case, perpendicular and parallel polarized light in different Directed directions and can each be used to illuminate one of two arrays. Preferably, beam splitters are also provided for the division of the light modified by the array. If the images of all views are displayed simultaneously on the projection screen, you can use fixed beam splitters. In particular, polarization beam splitters and mirrors are suitable. In a preferred embodiment, fixedly mounted mirrors are provided in the beam splitters, which divide the light into different beam paths in accordance with the number of images of the views represented on the array. Other types of spatial beam splitters are conceivable. Mirrors in particular have the advantage that the incident light is reflected with almost no losses. If the image-generating Arraγ images several subsets sequentially temporally generating configured, it is expedient to see in the beam splitters in addition to the fixed mounted mirrors before rotatable mirrors. These can then be timed in time to direct the images of a first subset of views in a different direction than images of a second subset of the views. Arrays of micromirrors, so-called digital mircromirror devices (OMD), as offered by the company Texas Instruments, Inc., are preferably suitable as the image-generating array. A ferroelectric LC display (FLCD) also comes into question as an image-generating array. DMD and FLCD can be switched very quickly, so that they can display different views in succession at high frequency, but are also correspondingly expensive. Switching slower and therefore cheaper, but equally high-resolution are so-called LCOS chips (liquid-crystal-on-silicon chips). Since multiple views are displayed simultaneously on such a chip, these chips can be operated at a lower frequency than in the case where only a single view would be displayed at the same time. The lower switching frequency of LCOS chips is therefore sufficient in this case, so that the image-forming array preferably consists of such an LCOS chip.

Außerdem können als bilderzeugende Arrays auch selbstleuchtende OLED (Organic LighUEmmitting-Diodes) zum Einsatz kommen. Damit ist auch keine gesonderte Beleuchtung notwendig.In addition, self-illuminating OLEDs (Organic Light-emitting Diodes) can also be used as image-forming arrays. Thus, no separate lighting is necessary.

Beim DMD handelt es sich um ein Array aus schnellschaltbaren Spiegein, von denen jeder in einen An- und einen Aus-Zustand geschaltet werden kann. Im An-Zustand reflektiert er das Licht, im Aus-Zustand wird das Licht nicht reflektiert. Dieses Umschalten zwischen An- und Aus-Zustand erfolgt dabei so schnell, daß bis zu dreimal 1024 Intensitätsabstufungen - für Rot, Grün und Blau - für eingestrahltes Licht erzeugt wer- den können. Auf diese Weise läßt sich mit einem DMD alleine schon ein Farbbild einer Ansicht erzeugen.The DMD is an array of fast-switching mirrors, each of which can be switched to an on and an off state. In the on state it reflects the light, in the off state the light is not reflected. This switchover between on and off state takes place so fast that up to three times 1024 intensity graduations - for red, green and blue - are generated for irradiated light. you can. In this way, a DMD alone can produce a color image of a view.

Ein LCOS-Chip unterscheidet sich von einem üblichen LC-Display-Panel dadurch, daß die komplette Rückseite des Panels mit einem Silizium-Chip ausgestattet ist. Dieser enthält die gesamte Steuerelektronik ebenso wie u.U. einen Bildspeicher. Auf der Vorderseite, zwischen der mit einem Silizium-Chip ausgestatteten Rückseite des Panels und der liquid-crystal-ScWickl, liegt eine Schicht mit hochreflektierenden Aluminiumspiegeln, die durch den Silizium-Chip angesteuert werden. Jeder der Spiegel ist etwa 14 x 14 μm groß. Auf der Vorderseite des LC-Panels befindet sich eine Glasplatte. Beleuchtungslicht fällt durch diese Glasplatte und trifft auf die LC-Schicht. Die Kristalle dieser Schicht modulieren die Intensität des einfallenden Lichtes, indem sie die Polarisation beeinflussen. Je nach Ansteuerung wird das Licht daher entweder von den Aluminiumspiegeln reflektiert, oder von den Kristallen blockiert.An LCOS chip differs from a typical LC display panel in that the entire back of the panel is equipped with a silicon chip. This contains the entire control electronics as well as u.U. a frame buffer. On the front, between the back of the panel, which is equipped with a silicon chip, and the liquid-crystal ScWickl, lies a layer of highly reflecting aluminum mirrors, which are driven by the silicon chip. Each of the mirrors is about 14 x 14 μm in size. There is a glass plate on the front of the LC panel. Illumination light passes through this glass plate and strikes the LC layer. The crystals of this layer modulate the intensity of the incident light by influencing the polarization. Depending on the control, the light is therefore either reflected by the aluminum mirrors or blocked by the crystals.

Ohne zusätzliche Modifikation ändern DMD, FLCD und LCOS-Chip nur die Intensität bzw. Helligkeit des einfallenden Lichtes. Zweckmäßig sind daher bei der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Variation der Farbe des Beleuchtungslichts vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere Räder mit Farbfiltern oder bunte Lampen handeln, die von einer Ansteuerungseinrichtung entsprechend synchronisiert angesteuert werden. Alternativ kann man auch beispielsweise für jede der drei Grundfarben R, G, B ein eigenes DMD oder einen eigenen LCOS-Chip verwenden. Diese Bilder können dann, bevor die Aufteilung in verschiedene Strahlengänge für jedes Bild erfolgt, zusammengeführt werden. Es ist aber ebenso möglich, jedes Bild aus den drei einfarbigen Bildern erst vor der Projektion zusammenzusetzen.Without additional modification, DMD, FLCD and LCOS chip only change the intensity or brightness of the incident light. Appropriately, means for varying the color of the illumination light are therefore provided in the illumination device. This may be, for example, one or more wheels with color filters or colored lamps, which are controlled by a control device synchronized accordingly. Alternatively, it is also possible, for example, to use a separate DMD or a separate LCOS chip for each of the three primary colors R, G, B. These images can then be merged before dividing into different optical paths for each image. But it is also possible to assemble each image from the three monochrome images only before the projection.

Zur Abbildung auf den Projektionsschirm ist zweckmäßig eine der Zahl der Abbildungseinrichtungen entsprechende Anzahl von Projektionsoptiken mit Projektionsobjektiven vorgesehen. Die Aufteilung in getrennte Strahlengänge für jedes Bild erfolgt in diesem Fall vor der Projektion. Alternativ kann aber auch ein einziges Projektionsobjektiv vorgesehen sein, die Strahlaufteilung erfolgt in diesem Fall beispielsweise über feststehende Spiegel nach dem Austritt aus dem Projektionsobjektiv.For imaging onto the projection screen, it is expedient to provide a number of projection optics with projection objectives corresponding to the number of imaging devices. The division into separate beam paths for each image takes place in this case before the projection. Alternatively, however, it is also possible to provide a single projection lens, in this case the beam splitting takes place, for example, via fixed mirrors after exiting from the projection objective.

Als richtungsselektiver Projektionsschirm ist bevorzugt ein holographisch-optischer Projektionsschirm vorgesehen. Die Bilder der Ansichten werden in der Regel in der gleichen Größe auf den Projektionsschirm, der sich in der Bildebene befindet, abgebildet. Die Ansichten überlagern sich also. Aufgrund der Richtungen und Phasen des einfallenden Lichts gibt der - entweder transmissive oder reflexive - Projektionsschirm die Ausbreitungsrichtungen des austretenden Lichts vor. Besonders bevorzugt ist dabei der holographisch-optische Projektionsschirm als einstöckiges holographisch-optisches Element (HOE) auf der Grundlage von Beugungsgittern ausgebildet. Ein Betrachter sieht also ein virtuelles Bild, welches durch die Augenlinsen als reelles Bild auf die Netzhaut abgebildet wird. Solche einstückigen holographisch-optischen Elemente lassen sich heutzutage großflächig und sehr dünn mit einem Gitternetz von hoher Dichte, welches auch variieren kann, überziehen. Auch reflexive HOE sind äquivalent verwendbar. Selbstverständlich sind auch alle anderen derzeit üblichen Ausgestaltungen für Projektionsschirme, beispielsweise basierend auf Zylinderlinsen, denkbar.As a directionally selective projection screen, a holographic-optical projection screen is preferably provided. The images of the images are usually displayed in the same size on the projection screen, which is located in the image plane. The views are superimposed. Due to the directions and phases of the incident light, the - either transmissive or reflexive - projection screen gives the Propagation directions of the emergent light. Particularly preferably, the holographic-optical projection screen is designed as a one-level holographic-optical element (HOE) on the basis of diffraction gratings. A viewer thus sees a virtual image, which is imaged by the eye lenses as a real image on the retina. Such one-piece holographic-optical elements can nowadays be covered over a large area and very thinly with a high-density grid network, which can also vary. Also, reflective HOEs are equivalently usable. Of course, all other currently customary embodiments for projection screens, for example based on cylindrical lenses, conceivable.

Oa ein HOE, wie es oben beschrieben wurde, die verschiedenen Farben in unterschiedliche Entfernungen von dem Bildschirm abbildet bzw. projiziert, sind zweckmäßig optische Korrektureinrichtungen zur Korrektur eines Farblängsfehlers des holographischen Projektionsschirms vorgesehen. Diese können beispielsweise in die Abbildungsoptik integriert sein.Since an HOE as described above images the different colors at different distances from the screen, it is convenient to provide optical correction means for correcting a longitudinal chromatic aberration of the holographic projection screen. These can be integrated, for example, in the imaging optics.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. In the accompanying drawings shows

Fig.l das Prinzipschema für eine erste Ausgestaltung der Erfindung, in der Bilder alter Ansichten gleichzeitig auf einen Projektionsschirm abgebildet werden,FIG. 1 shows the basic diagram for a first embodiment of the invention, in which images of old views are simultaneously displayed on a projection screen, FIG.

Fig.2 ein Prinzipschema für eine zweite Ausgestaltung, bei der Bilder mehrerer Teilmengen von Ansichten nacheinander auf dem bilderzeugenden Array erzeugt und auf den Projektionsschirm abgebildet werden,2 shows a schematic diagram for a second embodiment, in which images of several subsets of views are generated successively on the image-generating array and displayed on the projection screen,

Fig.3 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der zwei bilderzeugende Arrays verwendet werden,3 shows a further embodiment of the invention, in which two image-forming arrays are used,

Fig.4 eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der nur ein bilderzeugendes Array eingesetzt wird,4 shows an embodiment of the invention in which only one image-forming array is used,

Fig.5 eine erste Möglichkeit zur zeitlich sequentiellen Aufteilung der abzubildenden Bilder der Ansichten in verschiedene Strahlengänge.5 shows a first possibility for temporally sequential division of the images to be imaged of the views in different beam paths.

Fig.6 eine weitere Möglichkeit zur zeitlich sequentiellen Aufteilung der Bilder der Ansichten in verschiedene Strahlengänge, und6 shows a further possibility for temporally sequential division of the images of the views into different beam paths, and

Fig.7 eine Möglichkeit der wellenlängenselektiven Aufteilung der Strahlengänge zur Korrektur des Farblängsfehlers eines holographischen Projektionsschirms.7 shows a possibility of the wavelength-selective division of the beam paths for the correction of the longitudinal chromatic aberration of a holographic projection screen.

In Fig.l ist die prinzipielle Funktionsweise einer Anordnung gezeigt, bei der Bilder aller Ansichten gleichzeitig auf einem bilderzeugenden Array 1 erzeugt werden. Beispielhaft werden hier neun Ansichten verwendet, diese Zahl stellt jedoch keine besonders be- vorzugte Auswahl dar. Auf dem bilderzeugenden Array 1 , bei dem es sich um einen LCOS-Chip, ein DMO oder ein FLCD handeln kann, werden neun Bilder von neun Ansichten a, bis a_f erzeugt. Das bilderzeugende Array 1 , welches eine vorgegebene Auflösung aufweist, wird dazu in neun Bereiche unterteilt und von einer Beleuchtungseinrichtung 2 mit Licht bestrahlt. Bei der Beleuchtungseiπrichtung 2 können Farbräder vorgesehen sein um verschiedene Farben zu erzeugen. Alternativ und äquivalent können bei der Beleuchtungseinrichtung 2 auch mehrere Beleuchtungsquellen mit unterschiedlichen Farben und mehrere bilderzeugende Arrays 1 - für jede der Farben eines - vorgesehen sein. Das vom bilderzeugende Array I modifizierte Licht wird über eine Abbildungsoptik 3 aufgeteilt. Dabei erfolgt die Aufteilung so, daß für jedes Bild ein eigener Strahlengang, der von den Strahlengängen der anderen Bilder getrennt ist, zur Verfügung gestellt wird, so daß die Bilder der Ansichten a, bis a, jeweils aus unterschiedlichen Abbildungsrichtungen auf einen richtungsselektiven Projektions schirm 4 abgebildet werden. Jede Ansicht wird somit aus einer Abbildungsrichtung, die von den Abbiidungsrichtungen für die anderen Ansichten verschieden ist, auf den richtungsselektiven Projektionsschirm 4 abgebildet. Zur Abbildung sind bei der Abbildungsoptik 3 zweckmäßig Projektionsobjektive vorgesehen, die Strahlaufteilung der Bilder auf verschiedene Strahlengänge kann dabei sowohl vor als auch nach der Projektion erfolgen.In Fig.l the basic operation of an arrangement is shown in which images of all views are generated simultaneously on an image-forming array 1. For example, nine views are used here, but this number does not Preferred selection is on the image-forming array 1, which may be an LCOS chip, a DMO or an FLCD, nine images are generated from nine views a to a _f . The image-forming array 1, which has a predetermined resolution, is subdivided into nine areas and irradiated by a lighting device 2 with light. In the Beleuchtungseiπrichtung 2 color wheels can be provided to produce different colors. Alternatively and equivalently, a plurality of illumination sources with different colors and a plurality of image-producing arrays 1 -for each of the colors of one-can also be provided in the illumination device 2. The light modified by the image-forming array I is split by an imaging optics 3. The division is carried out so that for each image a separate beam path, which is separated from the beam paths of other images, is provided, so that the images of the views a, to a, respectively from different imaging directions on a directionally selective projection screen. 4 be imaged. Each view is thus imaged on the directionally selective projection screen 4 from an imaging direction different from the imaging directions for the other views. For imaging, projection lenses are expediently provided in the imaging optics 3; the beam splitting of the images onto different beam paths can take place both before and after the projection.

Fig.2 zeigt den prinzipiellen Ablauf in einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der Bilder mehrerer Teilmengen von Ansichten nacheinander auf dem bilderzeugenden Array I erzeugt werden. Ein Vorteil liegt darin, daß eine größere Anzahl von Ansichten dargestellt werden kann. Diese Ansichten können außerdem in höherer Auflösung dargestellt werden, da das bilderzeugende Array 1 in weniger Teilbereiche unterteilt werden muß. Als bilderzeugendes Array 1 kommt hier insbesondere ein DMD, F-LCOS (fast LCOS) oder ein FLCD in Frage, beide können mit hohen Schaltfrequenzen arbeiten und sind diesbezüglich einem herkömmlichen LCOS-Chip überlegen. Zu einem Zeitpunkt t, werden auf dem bilderzeugenden Array 1 Bilder der Ansichten a, bis a₄ erzeugt. Diese werden von einer Abbildungsoptik S in verschiedene Strahlengänge aufgeteilt und auf den Projektionsschirm 4 abgebildet. Zu einem nächsten Zeitpunkt t₂ werden auf dem bilderzeugenden Array 1 Bilder der Ansichten a_s bis a, erzeugt. Die Abbildungsoptik S verteilt diese Bilder wiederum auf getrennte Strahlengänge, wobei sich die vier Strahlengänge zum Zeitpunkt t, von den vier Strahlengängen zum Zeitpunkt t, unterscheiden. Dazu sind bei der Abbildungsoptik 5 ansteuerbare Strahlteiler vorgesehen, die synchronisiert mit der Darstellung die Bilder der verschiedenen Ansichten auf die entsprechenden Strahlengänge aufteilen, so daß jede Ansicht a, bis a_g aus einer anderen Abbildungsrichtung auf den Projektionsschirm 4 projiziert wird. Auch hier kann die Aufteilung in verschiedene Strahlengänge im Strahlweg vor oder hinter dem Projektionsobjektiv der Abbildungsoptik erfolgen.FIG. 2 shows the basic procedure in an embodiment of the invention in which images of several subsets of views are generated one after the other on the image-generating array I. One advantage is that a larger number of views can be displayed. These views can also be displayed in higher resolution, since the image-forming array 1 must be divided into fewer sub-areas. As an image-forming array 1 is here in particular a DMD, F-LCOS (almost LCOS) or a FLCD in question, both can work with high switching frequencies and are superior in this respect a conventional LCOS chip. At a time t to be on the imaging array 1 images of the views A, generated to a _fourth These are divided by an imaging optical system S into different beam paths and imaged onto the projection screen 4. At a next time t ₂ , images of the views a _s to a are generated on the image-forming array 1. The imaging optics S in turn distributes these images to separate beam paths, with the four beam paths differing at time t 1 from the four beam paths at time t 1. For this purpose, 5 controllable beam splitters are provided in the imaging optics, the synchronized with the representation, the images of the different views on the corresponding beam paths, so that each view a, to a _{g is} projected from another imaging direction on the screen 4. Again, the Division into different beam paths in the beam path in front of or behind the projection objective of the imaging optics.

In Fig.3 ist gezeigt, wie eine Aufteilung von Beleuchtungslicht der Beleuchtungseinrichtung 2 zunächst auf zwei bilderzeugende Arraγs erfolgt, die hier beispielhaft als LCOS- Chips 7 ausgestaltet sind, und anschließend das durch die Arrays modifizierte Licht für jede Ansicht in einen eigenen Strahlengang aufgeteilt wird. Von der Beleuchtungseinrichtung 2 wird zunächst un polarisiertes Licht abgestrahlt, bzw. Licht, das eine Mischung aus senkrecht und parallel polarisiertem Licht ist. Dies trifft im Strahlengang dann auf einen Polarisationsstrahlteiler 6, der das Licht in senkrecht (S) und parallel (P) polarisiertes Licht zerlegt. Das senkrecht polarisierte Licht wird um 90^* abgelenkt und trifft auf den LCOS-Ch ip 7. welcher hier einmal von der Seite und darunter von vorne gezeigt ist. Der LCOS Chip 7 modifiziert das Licht entsprechend der darzustellenden Ansichten. Im Beispiel weist der LCOS-Chip 7 eine Größe von 1280 x 1024 Pixeln auf. Auf diesem werden die Bilder zweier Ansichten in der Größe von 600 x 800 Pixeln erzeugt. Auf diese Weise lassen sich die Ansichten auch räumlich auf dem LCOS-Chip 7 voneinander trennen, so daß die folgende räumliche Trennung leichter fällt, da noch etwa 80 Pixel zwischen den Bildern der Ansichten liegen. Die Polarisation wird vom LCOS-Chip 7 von Senkrecht (S) in Parallel (P) gewandelt und kann den Polarisations- strahtteiler 6 ungehindert passieren. Das Licht trifft dann auf einen Strahlteiler 8, der das Licht in räumlich getrennte Strahlengänge aufteilt. Dabei kann es sich beispielsweise um zwei Spiegel handeln, die mit einer ihrer Kanten einen Winkel von beispielsweise 90^* einschließen, wobei die Kante parallel zu der Trennungslinie zwischen den beiden Ansichten verläuft, so daß von der Trennungslinie abgestrahltes Licht im wesentlichen auf die Kante fallen würde.In Figure 3 is shown how a division of illumination light of the illumination device 2 initially takes place on two image-forming Arraγs, which are exemplified here as LCOS chips 7, and then the light modified by the arrays for each view is divided into its own beam path , From the illumination device 2 is first emitted un polarized light, or light, which is a mixture of perpendicular and parallel polarized light. This then hits in the beam path on a polarization beam splitter 6, which decomposes the light in perpendicular (S) and parallel (P) polarized light. The vertically polarized light is deflected by 90 ^* and hits the LCOS-Ch ip 7 which is shown here once from the side and below from the front. The LCOS chip 7 modifies the light according to the views to be displayed. In the example, the LCOS chip 7 has a size of 1280 × 1024 pixels. On this the images of two views in the size of 600 x 800 pixels are generated. In this way, the views can also be spatially separated on the LCOS chip 7, so that the following spatial separation easier, since there are still about 80 pixels between the images of the views. The polarization is converted by the LCOS chip 7 from vertical (S) into parallel (P) and can pass through the polarization beam divider 6 unhindered. The light then hits a beam splitter 8, which splits the light into spatially separated beam paths. It may, for example, two mirrors, which with one of its edges an angle of for example 90 ^*, which edge runs parallel to the separation line between the two views would so that fall of the dividing line light emitted in substantially the edge ,

Während das von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgesandte senkrecht polarisierte Licht durch den Polarisationsstrahlteiler 6 abgelenkt wurde, konnte das parallel polarisierte Licht ungehindert durch den Polarisationsstrahlteiler 6 hindurchtreten. Es trifft dann auf einen umgekehrt arbeitenden Polarisationsstrahlteiler 9, der die parallel polarisierte Komponente ablenkt und auf einen weiteren LCOS-Chip 7 lenkt. Dort wird das Licht modifiziert und seine Polarisation in S geändert. Das vom LCOS-Chip 7 abgestrahlte Licht kann daher den Polarisationsstrahlteiler 9 ungehindert passieren und trifft ebenfalls auf einen Strahlteiler 8. Werden mehr als zwei Ansichten auf dem LCOS- Chip 7 dargestellt, so kann durch hintereinander angeordnete Strahlteiler 8 eine weitere Aufteilung erreicht werden. In Fig.4 ist die Verwendung eines einzigen Dilderzeugenden Arrays, welches hier als ein DMD 10 ausgestaltet ist, gezeigt. Ucht aus der Beleuchtungseinrichtung 2 wird unter einem bestimmten Winkel auf das DMD 10 gelenkt. Auf diesem werden ähnlich wie im in Fig.3 gezeigten Beispiel wieder Bilder zweier Ansichten erzeugt. Das Licht wird durch das DMD 10 modifiziert und, sofern sich die Spiegel im An-Zustand befinden, in Richtung eines Strahlteilers 8 gelenkt. Das vom DMD 10 nicht modifizierte Licht, das auf die Spiegel im Aus-Zustand trifft, wird auf einen Absorber 1 1 gelenkt. Auch hier lassen sich durch die Hintereinanderschaltung mehrere Strahlteiler 8 Bilder einer Vielzahl von Ansichten erzeugen und gleichzeitig auf einen Projektionsschirm abbilden.While the perpendicular polarized light emitted by the illumination device 2 was deflected by the polarization beam splitter 6, the parallel polarized light could pass unhindered through the polarization beam splitter 6. It then encounters a reverse polarization beam splitter 9 which deflects the parallel polarized component and directs it to another LCOS chip 7. There the light is modified and its polarization changed to S. The light emitted by the LCOS chip 7 light can therefore pass through the polarization beam splitter 9 unhindered and also applies to a beam splitter 8. If more than two views are shown on the LCOS chip 7, it can be achieved by successively arranged beam splitter 8 a further division. In Fig. 4, the use of a single photogenerating array, here embodied as a DMD 10, is shown. Ucht from the lighting device 2 is directed at a certain angle to the DMD 10. Similar to the example shown in FIG. 3, images of two views are again produced thereon. The light is modified by the DMD 10 and, if the mirrors are in the on state, directed in the direction of a beam splitter 8. The unmodified by the DMD 10 light that hits the mirror in the off state, is directed to an absorber 1 1. Here, too, the series connection allows multiple beam splitters 8 to generate images of a multiplicity of views and at the same time image them onto a projection screen.

in Fig.5 ist ein Detail des Strahlenganges gezeigt, wie er beispielsweise ausgestaltet sein kann, wenn das bilderzeugende Array 1 Bilder mehrerer Teilmengen zeitlich nacheinander erzeugt. Vom links gezeigten bilderzeugenden Array 1 werden Bilder von Teilmengen T₁ und T^ von Ansichten zeitlich nacheinander abgestrahlt. Jede Teilmenge T₁ und T₂ enthält dabei im vorliegenden Beispiel zwei Ansichten. Bilder der Teilmenge T₁ werden dabei zu einem Zeitpunkt t, erzeugt und ebenfalls in Pfeilrichtung abgestrahlt. Bilder der Ansichten in der Teilmenge T_} werden zu einem Teilpunkt t_} erzeugt und in Pfeilrichtung abgestrahlt. Aufgrund der Forderung, daß jede Ansicht aus einer anderen Abbildungsrichtung auf den Projektionsschirm abgebildet wird, müssen die zu verschiedenen Zeitpunkten abgestrahlten Teilmengen von Ansichten auch in verschiedene Strahlengänge aufgeteilt werden. Dazu dient im vorliegenden Beispiel ein drehbarer Spiegel 12. Zum Zeitpunkt t, befindet er sich in der mit einer durchgezogenen Linie gezeichneten Stellung. Die Bilder der Teilmenge T₁ werden daher im Beispiel nach unten abgelenkt. Dort treffen sie auf einen Strahlteiler 8, der wiederum die Bilder jeder Ansicht in einen eigenen Strahlengang überführt. Zum Zeitpunkt t_z befindet sich der drehbare Spiegel 12 in der durch eine gestrichelte Linie gekennzeichneten Stellung. Die Bilder der Teilmenge T₂ von Ansichten werden daher nach oben abgebildet. Dort treffen sie ebenfalls auf einen räumlichen Strahlteiler 8, der dafür sorgt, daß die Bilder jeder Ansicht in einen eigenen Strahlengang geleitet werden.FIG. 5 shows a detail of the beam path, as it may be configured, for example, when the image-producing array 1 generates images of several subsets in chronological succession. From the image-forming array 1 shown on the left, images of subsets T ₁ and T 1 of views are emitted successively in time. Each subset T ₁ and T ₂ contains two views in the present example. Images of the subset T ₁ are generated at a time t, and also emitted in the direction of the arrow. Images of the views in the subset T _} are generated at a sub-point t _} and emitted in the direction of the arrow. Due to the requirement that each view from another imaging direction is mapped onto the projection screen, the subsets of views emitted at different times must also be divided into different beam paths. For this purpose, a rotatable mirror 12 is used in the present example. At the time t, it is in the position shown by a solid line. The images of the subset T ₁ are therefore deflected downward in the example. There they meet a beam splitter 8, which in turn transfers the images of each view into its own beam path. At time t _z , the rotatable mirror 12 is in the position indicated by a dashed line. The images of subset T ₂ of views are therefore displayed upwards. There they also encounter a spatial beam splitter 8, which ensures that the images of each view are directed into a separate beam path.

Eine andere Möglichkeit zur zeitlich sequentiellen Strahlteilung ist in Fig.6 dargestellt. Wieder werden von einem bilderzeugenden Array 1 Bilder zweier Teilmengen T₁ und T₂ der Ansichten zeitlich nacheinander erzeugt. Das vom bilderzeugenden Array 1 abgestrahlte Licht ist dabei parallel (P) polarisiert. Im Strahlengang trifft es dann auf ein schaltbares λ/4-Ptättchen, welches die Polarisation des Uchts beeinflussen kann. In einer ersten Stellung wird die Polarisation nicht beeinflußt, In einer zweiten Stellung wird die Polarisation von P in S geändert. Bilderzeugendes Array 1 und schaltbares λ/4- Plättchen T 3 werden dabei synchronisiert so angesteuert, daß das Licht je nach dem, welche Teilmengen von Ansichten abgebildet werden sollen, die Polarisation ändert oder nicht. Im Beispiel werden zu einem ersten Zeitpunkt t₍ Bilder der ersten Teilmenge T₁ der Ansichten erzeugt. Das λ/4-Plättchen ist zu diesem Zeitpunkt so geschaltet, daß es die Polarisation von P in S ändert. Nach Passieren des λ/4-Plättchens 13 trifft das Licht auf einen Polarisationsstrahlteiler 14, der das senkrecht polarisierte Licht um 90^* ablenkt. Im weiteren Verlauf trifft das senkrecht polarisierte Licht auf einen räumlichen Strahlteiler 8, wo die entsprechenden Bilder der Ansichten räumlich separiert werden. Zum Zeitpunkt t, werden auf dem bilderzeugeπden Array 1 Bilder der Ansichten der Teilmenge T₂ erzeugt und abgestrahlt. Das λ/4-Plättchen ist in diesem Fall so geschal* tet, das es die Polarisation nicht ändert. Das parallel polarisierte Licht tritt ungehindert durch den Polarisations Strahlteiler 14 durch, bevor es im weiteren Verlauf ebenfalls auf einen räumlichen Strahlteiler 8 trifft.Another possibility for temporally sequential beam splitting is shown in FIG. Again, images of two subsets T ₁ and T _{2 of} the views are generated in temporal succession by an image-generating array 1. The light emitted by the imaging array 1 is parallel polarized (P). In the beam path, it then encounters a switchable λ / 4 plate, which can influence the polarization of the right. In a first position, the polarization is not affected. In a second position, the polarization is changed from P to S. Imaging array 1 and switchable λ / 4- Platelets T 3 are synchronized so controlled that the light depending on which subsets of views are to be displayed, the polarization changes or not. In the example, t ₍ images of the first subset T _{1 of} the views are generated at a first time t.) The λ / 4 plate at this time is switched to change the polarization of P in S. After passing the λ / 4 plate 13, the light is incident on a polarization beam splitter 14 that deflects the vertically polarized light by 90 ^*. in the course of the vertically polarized light is incident on a spatial beam splitter 8, where the respective images of the views are spatially separated at the time t., are on the Imaging 1 generates and radiates images of the views of the subset T _{2. In} this case, the λ / 4 plate is scanned so that it does not change the polarization The parallel polarized light passes through the polarization beam splitter 14 without hindrance it also encounters a spatial beam splitter 8 in the further course.

Verwendet man ein holographisches optisches Element (HOE) als richtungsselektiven Projektionsschirm 4, so kommt es bei der Darstellung von autostereoskopischen Bildern bedingt durch die Wellenlängenabhängigkeit der Beugung an den Braggebenen des HOE zu wellenlängenabhängigen Betrachtungsräumen und damit zur Falschdarstellung von Ansichten und Farben. In diesem Fall ist es sinnvoll, Korrektureinrichtungen zur Korrektur des Farblängsfehlers des HOE vorzusehen. In der Korrektureinrichtung wird dafür Sorge getragen, daß mehrere Wellenlängen aus unterschiedlichen Entfernungen auf den Projektionsschirm 4 projiziert werden, so daß sie in einem einheitlichen Abstand abgebildet werden und die Betrachtungsabstände somit wellenlängenunabhängig werden. Für jede Wellenlänge würde grundsätzlich ein eigener Korrekturmechanismus benötigt, was jedoch zu aufwendig ist. Bei der in Fig.7 dargestellten Korrektureinrichtung wird das weiße Licht, welches von dem bilderzeugenden Array 1 abgestrahlt wird, zunächst mittels zweier Farbteiler 1 5, die als Teilerspiegel und/oder Teilerprismen ausgestaltet sein können, in die Grundfarben R, C und B zerlegt. Falls weißes Licht vom bilderzeugenden Array 1 kommt, so kann das Ucήt anstelle der Aufteilung in einzelne Farben auch in Wellenlängen be reiche aufgeteilt werden. Werden aber die Bilder für R, G und B nacheinander erzeugt, so können die Farbteiler 1 5 schmalbandig ausgestaltet sein. Je nach Wellenlänge bzw. Wellenlängenbereich durchlaufen die Lichtstrahlen verschieden lange Wege, was beispielsweise mittels Spiegeln 16 und Korrekturlinsen 17 erreicht werden kann, bevor sie wieder zusammengeführt werden und auf ein Projektionsobjektiv 18 treffen. Falls die Beleuchtung in den drei Grundfarben Rot, Grund und Blau getrennt erfolgt, so können anstelle von festen Teilern, Spiegeln oder Teilerprismen auch schaltbare Farbfilter und Teiler verwendet werden, um die Lichtverluste zu minimieren. Darüber hinaus kann auf die Zusammenfüh- rung der Strahlen auch verzichtet werden, jedes Farbbild kann aus einer unterschiedlichen Position bzw. Entfernung auf den Projektionsschirm abgebildet werden. If a holographic optical element (HOE) is used as a directionally selective projection screen 4, the depiction of autostereoscopic images due to the wavelength dependency of the diffraction at the bridging edges of the HOE leads to wavelength-dependent viewing spaces and thus to the misrepresentation of views and colors. In this case, it makes sense to provide correction means for correcting the longitudinal color aberration of the HOE. The correction device ensures that a plurality of wavelengths from different distances are projected onto the projection screen 4, so that they are imaged in a uniform distance and thus the viewing distances become wavelength-independent. For each wavelength basically a separate correction mechanism would be needed, but this is too expensive. In the correction device shown in FIG. 7, the white light which is emitted by the image-producing array 1 is first decomposed into the primary colors R, C and B by means of two color splitters 15, which may be designed as splitter mirrors and / or splitter prisms. If white light comes from the image-forming array 1, the Ucήt can be divided into wavelengths instead of the division into individual colors. If, however, the images for R, G and B are generated one after the other, then the color splitters 1 5 can be made narrow-band. Depending on the wavelength or wavelength range, the light rays pass through paths of different lengths, which can be achieved, for example, by means of mirrors 16 and correction lenses 17 before they are brought together again and strike a projection objective 18. If the lighting in the three primary colors red, ground and blue is separated, then instead of fixed dividers, mirrors or splitter prisms and switchable color filters and dividers can be used to minimize the light losses. In addition, the merger tion of the rays are also omitted, each color image can be mapped from a different position or distance on the projection screen.

Claims

claims

A method for spatially displaying a scene for one or more viewers, wherein a plurality of views of the scene are imaged onto a directionally selective projection screen (4), each of the views being in an imaging direction different from the imaging directions for the other views the directionally selective projection screen (4) is imaged by the directionally selective projection screen (4) for light emitted from it into a viewing space light propagation directions depending on the imaging directions, so that a viewer perceives with the left and right eye respectively different sets of views so that a spatial impression is produced, characterized in that the views are projected onto the projection screen (4) by simultaneously generating images of a subset of the views on at least one image-forming array (1) of individually controllable optical elements d be simultaneously displayed on the projection screen (4).

A method according to claim 1, characterized in that the image-forming array (1) is irradiated with light, each image of the subset is generated by modifying the light by the optical elements, and the modified light is radiated from the array and for each Picture in the imaging direction of the respective view on the projection screen (4) is mapped.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that images of a plurality of subsets of views are successively generated on the image-forming array (1).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that ^β be il- of several subsets of views simultaneously on multiple picture rzeu- gendeπ array (1) is generated.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that images of all views are generated simultaneously on the image-forming array (1).

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that each image on an imaging beam path, which is different from the imaging beam paths for the other images, in the imaging direction on the projection screen (4) is imaged.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the images of the views are generated by the optical elements of the arrays (1) to modulate the light and so change its brightness.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the illumination for each imaging direction, the color of the light is varied.

9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the images of the views are generated by the optical elements of the Arraγs (I) change the spectrum of the light.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical elements modify the polarization of the light.

1 1. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that optionally identical views are used, whereby a viewer creates a two-dimensional impression.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the views of pixels are combined with image information, wherein the optical elements of the array (1) pixels of the respective image to be imaged are assigned and modify the light in dependence on the image information of the pixel.

An arrangement for spatially displaying a scene for one or more observers, comprising a directionally selective projection screen (4) onto which are displayed multiple views of the scene, each of the views in an imaging direction different from the imaging directions for the other views on which directional selective projection screen (4) is imaged, and wherein by the directionally selective projection screen (4) for light emitted from this into a viewing space light propagation directions depending on the Bildrichtung be set so that a viewer with the left and right eye respectively different amounts perceived by views, so that a spatial impression arises, and a lighting device (2), characterized in that at least one illuminated by the illumination device (2) imaging array (1) is provided from individually controllable optical elements, in which images of a subset of the views are simultaneously generated by modifying the light, and imaging optics (3) for simultaneously imaging the images onto the projection screen (4) according to their respective imaging directions.

14. Arrangement according to claim 13, characterized in that the image-generating array (1) is configured to generate images of several subsets in succession.

15. Arrangement according to claim 13 or 14, characterized in that a plurality of image-generating arrays (1) are provided, on which images of multiple subsets of views are generated.

16. The arrangement according to claim 15, characterized in that beam splitters for dividing the light of the illumination device (2) for illuminating the arrays (I) are provided.

17. Arrangement according to claim 16, characterized in that the beam splitters as polarization beam splitter (6, 9) are configured.

18. Arrangement according to claim 13, characterized in that the subset includes all views.

19. Arrangement according to one of claims 13 to 18, characterized in that for the division of the array (1) modified light beam splitter (8) are provided.

20. Arrangement according to claim 19, characterized in that at the beam members (8) permanently mounted mirrors are provided, which divide the light according to the number of images on the array (1) of the views into different beam paths.

2). Arrangement according to claim 1 9 or 20, characterized in that for the division of the array (1) modified light additionally rotatable mirror (1 2) are provided.

22. Arrangement according to one of claims 19 to 21, characterized in that for the division of the array (1) modified Uchts additionally polarization beam splitter (6, 9) are provided.

23. Arrangement according to one of claims 1 3 to 22, characterized in that an array of micromirrors (DMD) (10) is provided as image-forming array (1).

24. Arrangement according to one of claims 13 to 22, characterized in that the image-forming array (1) is a ferroelectric LC display (FLCD) is provided.

25. Arrangement according to one of claims 13 to 22, characterized in that an LCOS chip (7) is provided as image-forming array (1).

26. Arrangement according to one of claims 13 to 25, characterized in that at the Beleuchtunςseinrichtung (2) means for varying the color of the illumination light are provided.

27. Arrangement according to claim 26, characterized in that one or more wheels are provided with color filters as means for varying the color of the illumination light.

28. Arrangement according to one of claims 13 to 27, characterized in that for imaging on the projection screen (4) one of the number of imaging directions corresponding number projection optics are provided with projection lenses.

29. Arrangement according to one of claims 13 to 28, characterized in that a holographic-optical projection screen is provided as a directionally selective projection screen (4).

30. Arrangement according to claim 29, characterized in that the holographic-optical projection screen is formed as a one-piece holographic-optical element (HOE) on the basis of diffraction gratings.

31. Arrangement according to claim 29 or 30, characterized in that optical correction means are provided for correcting a longitudinal chromatic aberration of the holographic projection screen.

32. Arrangement according to one of claims 13 to 28, characterized in that as a directionally selective projection screen (4) a projection screen with cylindrical lenses is provided.