NL9401500A - Recording and reproduction system for threedimensional images - Google Patents
Recording and reproduction system for threedimensional images Download PDFInfo
- Publication number
- NL9401500A NL9401500A NL9401500A NL9401500A NL9401500A NL 9401500 A NL9401500 A NL 9401500A NL 9401500 A NL9401500 A NL 9401500A NL 9401500 A NL9401500 A NL 9401500A NL 9401500 A NL9401500 A NL 9401500A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- pixel
- sub
- recording
- light
- elements
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
- H04N13/305—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/324—Colour aspects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/257—Colour aspects
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/286—Image signal generators having separate monoscopic and stereoscopic modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
Description
Opname- en weergavesysteem voor drie-dimensionale beelden.Recording and playback system for three-dimensional images.
De uitvinding betreft een opname- en weergavesysteem voor drie-dimensionale beelden, bijvoorbeeld ten behoeve van televisie, video of computerapparatuur.The invention relates to a recording and reproduction system for three-dimensional images, for example for the purpose of television, video or computer equipment.
In het verleden zijn al meermaals pogingen gedaan om drie-dimensionale beelden op een beeldscherm weer te geven. De opnames hiervoor werden gemaakt door met behulp van een stereoscopische camera, die in werkelijkheid bestond uit twee camera’s op geringe afstand van elkaar opgesteld en ten opzichte van elkaar gefixeerd, beelden op te nemen, waarbij voor de ene camera een groen filter en voor de andere camera een rood filter was geplaatst. Bij gelijktijdige weergave via de televisie van de twee samengevoegde opnames, waarbij de kijker een speciale bril moet dragen met één rood glas en één groen glas, kan een drie-dimensionale impressie worden verkregen.In the past, attempts have been made several times to display three-dimensional images on a screen. The pictures were taken by recording images using a stereoscopic camera, which in reality consisted of two cameras placed at a close distance from each other and fixed relative to each other, with one camera having a green filter and the other camera a red filter was placed. A three-dimensional impression can be obtained by simultaneously viewing the two combined recordings via television, in which the viewer must wear special glasses with one red glass and one green glass.
Het nadeel van bovenomschreven systeem is, dat de beelden niet in kleur kunnen worden weergegeven en dat de kijker een speciaal hulpmiddel moet aanschaften en dragen.The disadvantage of the system described above is that the images cannot be displayed in color and that the viewer must purchase and wear a special aid.
Recentere ontwikkelingen met doorzichtig vloeibaar kristallijn materiaal, zoals toegepast in platte Liquid Crystal Display (LCD) beeldschermen, hebben geleid tot een systeem, waarbij de bril bestaat uit twee LC glazen, die onder invloed van een electrisch signaal transparant, dan wel opaak gemaakt kunnen worden. De beelden worden op dezelfde wijze als bij de gekleurde bril stereoscopisch opgenomen. Door nu met hoge snelheid synchroon afwisselend het linkerbeeld weer te geven, bet linker brilleglas transparant te maken en het rechter brilleglas opaak en vervolgens bet rechterbeeld weer te geven, het rechter brilleglas transparant te maken en bet linker brilleglas opaak, ontstaat een driedimensionale beeldimprcssie.More recent developments with transparent liquid crystalline material, such as used in flat Liquid Crystal Display (LCD) screens, have led to a system in which the glasses consist of two LC glasses, which can be made transparent or opaque under the influence of an electrical signal. . The images are recorded stereoscopically in the same way as with the colored glasses. By alternately displaying the left image at high speed in synchronization, making the left lens transparent and the right lens opaque, and then displaying the right image, making the right lens transparent and the left lens opaque, a three-dimensional image impression is created.
Het voordeel van deze methode is, dat ook beelden in kleur kunnen worden weergegeven, maar ook hier is een speciale bril nodig, die ook nog via een kabeltje of via optische of radiosignalen met het toestel verbonden moet zijn.The advantage of this method is that images can also be displayed in color, but here too special glasses are required, which must also be connected to the device via a cable or via optical or radio signals.
Een aanvullend nadeel van beide systemen is, dat een stereoscopisch beeld wordt weergegeven, dat vanuit elke gezichtshoek of waamemingsrichting hetzelfde is.An additional drawback of both systems is that a stereoscopic image is displayed, which is the same from every viewing angle or direction of observation.
De onderhavige uitvinding beoogt een opnamesysteem en een beeldscherm te bieden, waarbij drie-dimensionale beelden kunnen worden weergegeven, zonder gebruik te maken van visuele hulpmiddelen en waarbij het waargenomen beeld, evenals bij rechtstreekse waarneming afhankelijk is van de waamemingsrichting.The object of the present invention is to provide a recording system and a screen, in which three-dimensional images can be displayed without using visual aids and in which the observed image, as with direct observation, depends on the direction of observation.
In tegenstelling tot electronenstraalbuizen CRT’s, waarbij de beelden lijn voor lijn worden opgebouwd met fluoriserend materiaal, wordt het beeld in platte LCD beeldschermen opgebouwd met behulp van discrete zogenaamde beeldpunten of pixels. Eén lijn in het beeld bestaat bijvoorbeeld uit 800 pixels of beeldpunten, die allemaal individueel worden aangestuurd. Het totale beeld bevat dan bijvoorbeeld 600 van dergelijke lijnen en in totaal dus 480.000 pixels. Bij kleurenschermen bestaat elke pixel uit drie kleinere pixelgedeelten, die respectievelijk rood (R) groen (G) en blauw (B) uitzenden, waarmee door menging van deze basiskleuren bijna het gehele voor het menselijke oog waarneembare kleurenpalet kan worden weergegeven. Eén beeldpunt of pixel geeft uniforme kleurinformatie.Unlike electron beam tubes CRTs, where the images are built up line by line with fluorescent material, the image is built up in flat LCD screens using discrete so-called pixels or pixels. For example, one line in the image consists of 800 pixels or pixels, all of which are controlled individually. The total image then contains, for example, 600 such lines and thus a total of 480,000 pixels. In color screens, each pixel consists of three smaller pixel areas, which emit red (R) green (G) and blue (B), respectively, which by mixing these basic colors can display almost the entire color palette perceivable to the human eye. One pixel or pixel provides uniform color information.
Het principe van LCD beeldschermen, zoals toegepast in computers of kleine TV-sets, berust op het gedoseerd doorlaten van achtergrondlicht, bijvoorbeeld opgewekt door electro-luminicentie en gefilterd in de kleuren rood, groen of blauw, door de respectievelijke pixelgedeelten, afhankelijk van de electrische spanning over het vloeibaar kristallijne materiaal. Hierbij wordt de polarisatiehoek van het invallende gepolariseerde licht afhankelijk van de spanning vergroot of verkleind, zodat dit licht in meer of mindere mate door een tweede gepolariseerd filter, geplaatst achter het vloeibaar kristallijne materiaal, wordt doorgelaten. Door de vloeibaar kristallijne laag zeer dun te maken, wordt bereikt, dat een relatief grote openingshoek of zichthoek van maximaal ca. 90 graden kan worden verkregen. De ruimtelijke verdeling van de lichtsterkte per pixel, ook wel de richtingscoëfficiënt genoemd, wordt zo gelijkmatig mogelijk gemaakt, zodat de lichtopbrengst naar alle zijden ongeveer evenveel is.The principle of LCD screens, as used in computers or small TV sets, is based on the metered transmission of background light, for example generated by electro-luminance and filtered in the colors red, green or blue, by the respective pixel sections, depending on the electrical voltage across the liquid crystalline material. The polarization angle of the incident polarized light is increased or decreased depending on the voltage, so that this light is transmitted to a greater or lesser degree through a second polarized filter placed behind the liquid crystalline material. By making the liquid crystalline layer very thin, it is achieved that a relatively large opening angle or viewing angle of a maximum of approximately 90 degrees can be obtained. The spatial distribution of the light intensity per pixel, also known as the direction coefficient, is made as uniform as possible, so that the light output on all sides is approximately the same.
Bij zeer grote beeldschermen opgebouwd uit Licht Emitterende Dioden LED’s, wordt er eveneens naar gestreefd, om de ruimtelijke verdeling van de lichtsterkte per pixel zo gelijkmatig mogelijk te maken.With very large screens built up of Light Emitting Diodes LEDs, we also strive to make the spatial distribution of the light intensity per pixel as even as possible.
Het basisprincipe van de onderhavige uitvinding berust op het regelen en beheersen van de ruimtelijke verdeling van de lichtsterkte ofwel de richtingscoëfficiënt per pixel en zal aan de hand van enkele figuren in het vervolg worden beschreven.The basic principle of the present invention is based on controlling and controlling the spatial distribution of the light intensity or the direction coefficient per pixel and will be described below with reference to a few figures.
Door de richtingscoëfficiënt per pixel te variëren en aan te passen aan de lichtintensiteit gemeten in de overeenkomstige opnamerichting, ontstaat een werkelijk drie-dimensio-naal beeld, waarbij het beeld verandert als men zich naar een andere waarnemingspositie verplaatst.By varying the direction coefficient per pixel and adapting it to the light intensity measured in the corresponding recording direction, a truly three-dimensional image is created, the image changing as one moves to a different viewing position.
Een voorwaarde voor een dergelijk systeem is, dat de kijkhoek ofwel de horizontale als ook de vertikale openingshoek van zowel een camera als van een beeldscherm voor het gehele drie-dimensionale opname- en weergavesysteem éénmalig moet worden vastgelegd. Hierbij kan de horizontale openingshoek ten opzichte van de vertikale openingshoek zich bijvoorbeeld verhouden als de beeldratio, ofwel de verhouding tussen de horizontale en de vertikale beeldafmeting. Het gevolg hiervan is, dat de zogenaamde zoom-funktie in de camera niet mogelijk is, omdat hierdoor vertekening van het driedimensionale beeld zou ontstaan. Deze funktie kan bij de drie-dimensionale beeldweergave volgens de uitvinding alléén zonder beeldvervorming worden gerealiseerd, door ook werkelijk de camera te verplaatsen, waarbij de horizontale en de vertikale openingshoek constant wordt gehouden en bijvoorbeeld respectievelijk 90 en 67,5 graden bedraagt.A prerequisite for such a system is that the viewing angle or the horizontal as well as the vertical opening angle of both a camera and a screen must be recorded once for the entire three-dimensional recording and reproduction system. Here, the horizontal opening angle with respect to the vertical opening angle can for instance relate as the image ratio, or the ratio between the horizontal and the vertical image size. The consequence of this is that the so-called zoom function in the camera is not possible, because this would distort the three-dimensional image. In the three-dimensional image display according to the invention, this function can only be realized without image distortion, by actually moving the camera, whereby the horizontal and vertical opening angles are kept constant and are, for example, 90 and 67.5 degrees respectively.
Het basisprincipe van de uitvinding kan zowel in de vorm van een LED beeldscherm met lichtgevende dioden, als in de vorm van een beeldscherm met vloeibaar kristaiiijne kristalelementen LCE’s worden gerealiseerd, omdat het met deze elementen mogelijk is om de gewenste zeer kleine pixeldeelelementen te realiseren.The basic principle of the invention can be realized both in the form of an LED screen with light-emitting diodes, and in the form of a screen with liquid crystal crystal elements LCEs, because with these elements it is possible to realize the desired very small pixel sub-elements.
Een uitvoering met behulp van electronenstraalbuizen (CRT’s) is alleen mogelijk voor zeer grote schermen, bijvoorbeeld opgebouwd uit meerdere CRT’s, omdat de electronenbundels bij de huidige CRT-technologie onvoldoende fijn gefocuseerd kunnen worden.An implementation using electron beam tubes (CRTs) is only possible for very large screens, for example built from multiple CRTs, because the electron beams cannot be finely focused with current CRT technology.
Om alle mogelijkheden van drie-dimensionale beeldweergave goed te benutten heeft een groter beeldscherm met LED-elementen de voorkeur.To make full use of all the possibilities of three-dimensional image display, a larger screen with LED elements is preferable.
Het beeldopname- en weergaveprincipe volgens de onderhavige uitvinding leent zich uiteraard ook voor zwart-wit beeldopname- en weergave, doch zal in het vervolg in de uitgebreidere vorm van kleurenopname- en weergave worden beschreven.The image recording and display principle according to the present invention is of course also suitable for black and white image recording and display, but will be described in the more extensive form of color recording and display in the future.
Figuur 1 geeft schematisch een pixel weer van een conventioneel beeldscherm (1), opgebouwd uit beeldlijnen (2) met pixels (3) elk bestaande uit een rood (R), een groen (G) en een blauw (B) segment met richtingscoëfficiënten die ongeveer in alle richtingen binnen de zichthoek gelijk zijn.Figure 1 schematically shows a pixel of a conventional display (1), composed of image lines (2) with pixels (3) each consisting of a red (R), a green (G) and a blue (B) segment with direction coefficients are approximately the same in all directions within the viewing angle.
In figuur 2 zijn schematisch twee pixels getekend uit een beeldlijn van een mogelijke uitvoeringsvorm van een beeldscherm volgens de uitvinding, waarbij gebruik gemaakt wordt van lichtgevende dioden LED’s, met daarvoor geplaatst een lensje (5) per pixel (4). Elke pixel (4) is hierbij opnieuw opgebouwd uit een matrix gevormd door een groot aantal lichtgevende diodeëlementen (6), gerangschikt in horizontale en vertikale rijen. Figuur 3 geeft schematisch weer, hoe de diodeëlementen (6), waaruit de pixel (4) is opgebouwd en die bijvoorbeeld een afmeting hebben van enkele microns, via de lens (5) hun licht uitstralen in per positie van de diodeëlementen verschillende richtingen a, b en c.Figure 2 schematically shows two pixels from an image line of a possible embodiment of a screen according to the invention, using light-emitting diode LEDs with a lens (5) per pixel (4) placed in front of it. Each pixel (4) is hereby reconstructed from a matrix formed by a large number of light emitting diode elements (6), arranged in horizontal and vertical rows. Figure 3 schematically shows how the diode elements (6), from which the pixel (4) is built up and which, for example, have a size of a few microns, emit their light via the lens (5) in different directions a per position of the diode elements, b and c.
In figuur 4 is aangegeven, hoe een mogelijke uitvoeringsvorm van een beeldscherm volgens de uitvinding funktioneert, waarbij gebruik gemaakt wordt van vloeibaar kristallijne kristallen. Elke pixel (4) is hierbij, evenals bij de uitvoeringsvorm met diodes, opnieuw opgebouwd uit een matrix gevormd door een groot aantal transparante segmenten, gerangschikt in horizontale en vertikale rijen, waarbij per pixelsegment tezamen met de lens de lichtdoorlating in één bepaalde richting wordt gestuurd.Figure 4 shows how a possible embodiment of a screen according to the invention functions, in which use is made of liquid crystalline crystals. Each pixel (4) is, as in the embodiment with diodes, reconstructed from a matrix formed by a large number of transparent segments, arranged in horizontal and vertical rows, whereby the light transmission per pixel segment is directed in one specific direction together with the lens .
Het begrip pixel krijgt bij het opname en weergavesysteem volgens de uitvinding een andere definitie te weten, het kleinste beeldpunt dat licht naar alle richtingen binnen de | openingshoek van het systeem uitzendt, echter met variabele richtingscoëfficiënt voor de intensiteit.In the recording and reproducing system according to the invention, the term pixel is given a different definition, the smallest pixel that directs light in all directions within the | opening angle of the system, but with variable directivity for intensity.
Bekende systemen voor het genereren van pseudo drie-dimensionale beelden zijn de systemen van Travis (PCT) WO 90/07848 en Woodgate EP 0 570 179 A2. Beide systemen zijn voorzien van lichtmodulerende elementen ter weerszijden van de lens of ί het systeem van lenzen, hetgeen zeer complexe constructies noodzakelijk maakt. Tevens geven beide systemen een beperkt aantal stereoscopische weergaven in een beperkt aantal richtingen.Known systems for generating pseudo three-dimensional images are the systems of Travis (PCT) WO 90/07848 and Woodgate EP 0 570 179 A2. Both systems are equipped with light modulating elements on either side of the lens or the system of lenses, which necessitates very complex constructions. Both systems also provide a limited number of stereoscopic views in a limited number of directions.
Allereerst zal de opbouw en de werking van een mogelijke uitvoeringsvorm van een beeldscherm volgens de uitvinding, die met lichtgevende dioden is opgebouwd, worden ) beschreven.First, the construction and operation of a possible embodiment of a screen according to the invention, which is built up with light-emitting diodes, will be described.
Indien het oppervlak van een conventionele lichtgevende diode wordt beschouwd, dan zal het licht dat per oppervlakte-eenheid wordt uitgestraald met een openingshoek van bijvoorbeeld 90 graden in alle richtingen worden uitgezonden, met een richtingscoëffic-ciënt voor de intensiteit, die toeneemt in de richting loodrecht op het afstralende oppervlak. Een waarnemer op een willekeurig punt in de ruimte binnen de openingshoek zal dus licht waarnemen afkomstig van elk punt van het uitstralende oppervlak van de lichtgevende diode. Door nu voor de lichtgevende diode een lens (5) te plaatsen, waarbij het licht uitstralende oppervlak van de diode precies op de brandpuntsafstand, dus in het brandvlak, van deze lens wordt geplaatst, wordt bereikt, dat nagenoeg al het licht afkomstig van één punt van het licht uitstralende oppervlak via de lens in slechts één richting wordt uitgezonden.If the surface of a conventional light-emitting diode is considered, then the light emitted per unit area with an aperture angle of, for example, 90 degrees will be emitted in all directions, with a direction coefficient for the intensity increasing in the direction perpendicular on the radiating surface. Thus, an observer at any point in space within the aperture angle will perceive light from any point of the radiating surface of the light-emitting diode. By now placing a lens (5) in front of the light-emitting diode, in which the light-emitting surface of the diode is placed exactly at the focal length, that is to say in the focal plane, of this lens, it is achieved that almost all light emanating from one point of the light-emitting surface is emitted through the lens in only one direction.
Van deze eigenschap wordt bij het beeldscherm volgens de uitvinding gebruik gemaakt om de richtingskarakteristiek van een pixel, voor het drie-dimensionale beeld, per richting te kunnen instellen voor zowel de basiskleuren rood (R), groen (G) als blauw (B). Om dit te bereiken wordt elk pixelelement (4), waarvan er bijvoorbeeld 800 per beeldlijn aanwezig zijn en zoals aangegeven in figuur 2, opgebouwd uit een matrix van bijvoorbeeld 128 x % diodeëlementen, die individueel aangestuurd kunnen worden.This property is used in the screen according to the invention to be able to set the direction characteristic of a pixel, for the three-dimensional image, per direction for both the basic colors red (R), green (G) and blue (B). To achieve this, each pixel element (4), of which, for example, 800 are present per image line and, as indicated in Figure 2, is built up from a matrix of, for example, 128 x% diode elements, which can be individually controlled.
Via de lens (5) zal het licht, uitgezonden door één van deze diodeëlementen, afhankelijk van de positie van dit diodeëlement in slechts één discrete richting worden uitgezonden. Omdat de lens ongeveer evengroot is als het pixelelement, is de via de lens (5) uitgezonden bundel per diodeëlement dus ook ongeveer even groot als de totale pixel en zal de lichtbundel van een aangrenzende pixel in dezelfde richting dus nagenoeg aansluiten of iets overlappen.Depending on the position of this diode element, the light emitted by one of these diode elements will be emitted in only one discrete direction via the lens (5). Since the lens is about the same size as the pixel element, the beam emitted via the lens (5) is therefore also about the same size as the total pixel per diode element, and the light beam of an adjacent pixel will therefore substantially connect or overlap in the same direction.
De lichtintensiteit, zoals waargenomen door een waarnemer op een willekeurig punt binnen de openingshoek, zal dus ook bij eenzelfde stroom per diodeoppervlak ongeveer gelijk zijn, met andere woorden het rendement, met betrekking tot de lichtopbrengst, verandert nagenoeg niet ten opzichte van een conventioneel LED beeldscherm.The light intensity, as observed by an observer at any point within the aperture angle, will therefore be approximately the same even with the same current per diode surface, in other words the efficiency, with regard to the light output, hardly changes compared to a conventional LED screen. .
Figuur 3 a,b en c geeft aan, dat het licht afkomstig van een diodeëlement (6) via de lens (5) respectievelijk in slechts één richting wordt uitgestraald. Hiertoe moet de afstand tussen de diodeëlementen, die samen een pixel vormen en de lens (5) gelijk zijn aan de brandpuntsafstand van de lens (5), zodat deze diodeëlementen dus in het brandvlak van de lens liggen. Door deze lenzen uit een glas of kunststof plaat te spuiten of te persen, waarbij deze lenzen in de genoemde plaat gevormd worden, blijft de samenhang tussen de lenzen bestaan, waarbij deze lenzen ter vergroting van de ruimtelijke lichtopbrengst een rechthoekige vorm kunnen hebben, overeenkomend met de vorm van een pixel. Teneinde de lenzen nauwkeurig op hun positie ten opzichte van de diodeëlementen te fixeren, kunnen de pixels, met hun grote aantal diodeëlementen op de lens, of in een vatting geïntegreerd met de lens, worden aangebracht.Figures 3 a, b and c indicate that the light from a diode element (6) is emitted through the lens (5) in only one direction, respectively. For this purpose, the distance between the diode elements, which together form a pixel, and the lens (5) must be equal to the focal length of the lens (5), so that these diode elements are in the focal plane of the lens. By spraying or pressing these lenses from a glass or plastic plate, whereby these lenses are formed in the said plate, the coherence between the lenses remains, whereby these lenses can have a rectangular shape, in order to increase the spatial light output, corresponding to the shape of a pixel. In order to fix the lenses precisely in position relative to the diode elements, the pixels, with their large number of diode elements, can be applied to the lens, or in a mount integrated with the lens.
De positie van de diodeëlementen kan uiteraard, inplaatst van precies op de brandpunts afstand, ook iets verder van de lens liggen, zodanig dat de diodeëlementen op relatief grote afstand van het beeldscherm worden afgebeeld. Het is echter belangrijk een zo groot mogelijke openingshoek per diodeëlement te realiseren. Ook is een systeem met meerdere lenzen in principe mogelijk, doch dit wordt gezien de complexiteit hiervan en de daarmee samenhangende kostprijs verder buiten beschouwing gelaten.The position of the diode elements may, of course, instead of exactly at the focal length, also be slightly further from the lens, such that the diode elements are displayed at a relatively great distance from the screen. However, it is important to achieve the widest possible opening angle per diode element. A system with multiple lenses is also possible in principle, but this is further disregarded in view of its complexity and the associated cost price.
De opbouw van het beschreven LED beeldscherm is uiteraard wel complex ten aanzien van het aantal aan te sturen beeldelementen en de hierbij behorende signaalverwerking, doch de constructieve opbouw per element met één lensje is relatief eenvoudig.The construction of the described LED screen is of course complex with regard to the number of picture elements to be controlled and the associated signal processing, but the constructional structure per element with one lens is relatively simple.
De aansturing van de diodeëlementen per pixel en per lijn kan geschieden op de wijze zoals bekend bij grote stadionschermen opgebouwd met LED-matrixen, of LED video-walls. Door het discrete aantal diodeëlementen per pixel, wordt het licht per pixel dus ook in een discreet aantal richtingen uitgestraald.The control of the diode elements per pixel and per line can take place in the manner known for large stadium screens built with LED matrixes or LED video walls. Due to the discrete number of diode elements per pixel, the light per pixel is therefore also emitted in a discrete number of directions.
Teneinde de bandbreedte van het videosignaal te beperken, is het mogelijk datareductie toe te passen, bijvoorbeeld door de richtingscoëfficiënten voor de diodeëlementen per pixel digitaal te beschrijven met behulp van polynoomvlakken en daarbijbehorende parameters van geschikte ordegrootte. Dit is mogelijk omdat er een uitmiddelingseffect optreedt door de dicht op elkaar geplaatste pixelelementen, die samen het beeld, gezien vanuit één bepaalde waarnemingsrichting, vormen, waardoor per pixel kan worden volstaan met minder oplossend vermogen. Per pixel moeten dan de polynoomvlakken, die de richtingscoëfficiënt aangeven, worden omgerekend naar een diodestroom per diodeëlement, die gedurende de herhalingstijd van één volledige periode van de beeldfrequentie wordt aangehouden. Om dit te bereiken kan de digitale dataverwerking voor het aansturen van de diodeëlementen in het beeldscherm worden geïntegreerd.In order to limit the bandwidth of the video signal, it is possible to apply data reduction, for example by digitally describing the direction coefficients for the diode elements per pixel using polynomial planes and associated parameters of suitable order of magnitude. This is possible because an averaging effect occurs due to the closely spaced pixel elements, which together form the image, viewed from one specific direction of observation, so that less resolving power per pixel suffices. Per pixel, the polynomial areas, which indicate the direction coefficient, must then be converted into a diode current per diode element, which is maintained for the repetition time of one full period of the image frequency. To achieve this, the digital data processing for controlling the diode elements can be integrated in the screen.
Om de kleuren rood (R) groen (G) en blauw (B) te genereren, kunnen evenals bij conventionele kleureribeeldschermen pixelgedeelten in de beeldlijnen worden geplaatst, die de betreffende kleur uitstralen. Hierbij moet elk pixelgedeelte wel van een eigen lens worden voorzien om te voorkomen dat er een te grote afhankelijkheid ontstaat tussen kleur en richting. Het is echter beter om de diodeëlemenlen in één pixel afwisselend deze kleuren te laten uitstralen, waarbij de positie van deze kleuren in de pixel, bij de aangrenzende pixels telkens één diodeëlement worden verschoven. Op deze wijze wordt een betere kleurmenging verkregen en wordt het drie-dimensionale beeld minder vervormd. Voor deze laatste constructie moet de dotering, die zorgt voor de juiste lichtkleur van de diode echter wel op micronschaal worden aangebracht.In order to generate the colors red (R) green (G) and blue (B), pixel sections can be placed in the image lines, which radiate the corresponding color, as with conventional color screen displays. Each pixel part must be provided with its own lens to prevent an excessive dependence between color and direction. It is, however, better to have the diode elements in one pixel alternately radiate these colors, the position of these colors in the pixel being shifted one diode element at the adjacent pixels. In this way, a better color mixing is obtained and the three-dimensional image is less distorted. For the latter construction, however, the doping, which ensures the correct light color of the diode, must be applied on a micron scale.
Teneinde de hoeveelheid licht, die per diodeëlement (¾) de lens valt, te vergroten, kunnen de respectievelijke lichtuitstralende diodeëlementen loodrecht op hun respectievelijke optische as door de lens worden geplaatst, vergelijkbaar met de vlakken van een fresnellens.In order to increase the amount of light entering the lens per diode element (¾), the respective light-emitting diode elements can be placed perpendicular to their respective optical axis through the lens, similar to the faces of a Fresnel lens.
Om de produktie opbrengst, ook wel "yield" genaamd, per beeldscherm te vergroten, kunnen de beeldschermen worden opgebouwd uit identieke bouwstenen, die per bouwsteen een handelbare hoeveelheid pixels met daarin de diodeëlementen bevat en die naast elkaar gemonteerd, een kompleet beeldscherm vormen. Deze bouwstenen kunnen worden voorzien van geïntegreerde lenzen en geïntegreerde electronica voor de aansturing van de diodeëlementen voor de kleuren rood (R) groen (G) en blauw (B). Door bij de beeldweergave het aangeboden beeldsignaal voor één van de waamemings-richtingen toe te voeren aan alle diodeëlementen van één pixel, kan het drie-dimensionale beeld worden omgeschakeld naar een twee-dimensionaal beeld. Op dezelfde wijze kan een conventioneel twee-dimensionaal TV- of videobeeld ook op het beeldscherm volgens de onderhavige uitvinding worden weergegeven. Het weergavesysteem kan dus opwaarts compatibel gemaakt worden met bestaande en eventuele toekomstige TV- en videonor-men. Het is op deze wijze zelfs mogelijk om op één beeldscherm tegelijkertijd verschillende beelden in verschillende richtingen weer te geven.In order to increase the production yield, also referred to as "yield", per screen, the screens can be built up of identical building blocks, which contain a manageable amount of pixels with the diode elements per building block and which, mounted next to each other, form a complete screen. These building blocks can be equipped with integrated lenses and integrated electronics for controlling the diode elements for the colors red (R) green (G) and blue (B). By applying the offered image signal for one of the directions of observation to all diode elements of one pixel in the image display, the three-dimensional image can be switched to a two-dimensional image. Likewise, a conventional two-dimensional TV or video image can also be displayed on the screen of the present invention. The display system can thus be made upwardly compatible with existing and any future TV and video standards. In this way it is even possible to simultaneously display different images in different directions on one screen.
De opnamecamera voor de drie-dimensionale beelden bestaat uit een inverse constructie van het beeldscherm. Dit wil zeggen, dat de lichtopnemende cellen in deze camera dezelfde constructie kunnen hebben als de pixelelementen in het beeldscherm, waarbij de dioden zijn vervangen door lichtgevoelige cellen, zoals bijvoorbeeld fotodioden, fototransistoren of "Charge Coupled Devices” CCD’s, met daarvoor op overeenkomstige posities aangebrachte filtering voor de kleuren rood (R) groen (G) en blauw (B). Ook hier zijn dus per pixelelement lenzen aangebracht om de intensiteit voor de verschillende kleuren per invalsrichting vast te leggen. Indien een systeem van datareductie wordt toegepast, bijvoorbeeld zoals bovenomschreven, dan worden meteen bij het opnemen de parameters bepaald van de polynoomvlakken per pixel, welke dan aan het beeldsignaal worden toegevoegd. Teneinde de lichtsterkte voor de opname te kunnen regelen kunnen aanvullend conventionele optische middelen, zoals bijvoorbeeld extra lenzen en diafragma’s, in de camera worden aangebracht.The recording camera for the three-dimensional images consists of an inverse construction of the screen. That is, the light-absorbing cells in this camera may have the same construction as the pixel elements in the display, with the diodes replaced by photosensitive cells, such as, for example, photodiodes, phototransistors, or "Charge Coupled Devices" CCDs, with corresponding positions applied thereto. filtering for the colors red (R), green (G) and blue (B), so here too, lenses are placed per pixel element to determine the intensity for the different colors per incident direction, if a system of data reduction is used, for example as described above , the parameters of the polynomial areas per pixel are then determined immediately upon recording, which are then added to the image signal In order to be able to control the brightness for the recording, additional conventional optical means, such as, for example, additional lenses and apertures, can be added to the camera. applied.
Een tweede mogelijke uitvoeringsvorm van een beeldscherm volgens de uitvinding werkt met vloeibaar kristallijne kristallen.A second possible embodiment of a screen according to the invention works with liquid crystalline crystals.
Evenals bij de uitvoeringsvorm met dioden wordt hierbij elke pixel (4), waarvan er bijvoorbeeld 800 per beeldlijn aanwezig zijn, opgebouwd uit een matrix van bijvoorbeeld 128 x 96 deelelementen (7,8), die individueel aangestuurd kunnen worden.As with the embodiment with diodes, each pixel (4), of which there are, for example, 800 per image line, is built up from a matrix of, for example, 128 x 96 sub-elements (7,8), which can be controlled individually.
Per pixel wordt evenals bij de uitvoering met LED’s een lensje aangebracht, waarbij ook hier het centrum van de deelelementen precies op de brandpuntsafstand, dus in het brandvlak, van de lens is geplaatst, of iets daarachter.As with the version with LEDs, a lens is placed per pixel, where the center of the sub-elements is placed exactly at the focal length, i.e. in the focal plane, of the lens, or slightly behind it.
Deze deelelementen bestaan, zoals aangegeven in figuur 4, uit twee folies met daartussen een laag vloeibaar kristallijn materiaal (9), zoals toegepast in LCD beeldschermen. Aan de ene zijde van dit vloeibaar kristallijne materiaal zijn horizontale transparante electrisch geleidende banen aangebracht, die de pixeldeelelementen (7) vormen en verbinden en aan de andere zijde zijn identieke vertikale banen aangebracht, die de pixeldeelelementen (8) vormen en verbinden. Dit is gedaan op dezelfde wijze, doch veel kleiner uitgevoerd, als bij een conventioneel LCD beeldscherm.As shown in figure 4, these sub-elements consist of two foils with a layer of liquid crystalline material (9) in between, as used in LCD screens. On one side of this liquid crystalline material, horizontal transparent electrically conductive paths are formed, which form and connect the pixel part elements (7), and on the other side, identical vertical paths are formed, which form and connect the pixel part elements (8). This is done in the same way, but much smaller, as with a conventional LCD screen.
Figuur 4 toont een dwarsdoorsnede van één pixeldeelelement (7,8). Tussen het vlak waarin de pixels met de deelelementen (7,8) zijn aangebracht en de lichtbron (12) wordt het licht gepolariseerd door een polarisatiefilter (10). Afhankelijk van de electrische spanning op de kruisingen van de geleidebanen, die de pixeldeelelementen (7) en (8) van de verschillende pixels verbinden, vindt een verdraaiing van de polarisatiehoek van het gepolariseerde licht plaats, waardoor dit licht in meer of mindere mate wordt doorgelaten door polarisatiefdter (11), die aan de zijde van de lens (13) tussen de lens en het vlak van de pixeldeelelementen (7) en (8) is aangebracht.Figure 4 shows a cross section of one pixel part element (7,8). Between the plane in which the pixels with the sub-elements (7,8) are arranged and the light source (12), the light is polarized by a polarizing filter (10). Depending on the electrical voltage at the intersections of the guideways, which connect the pixel elements (7) and (8) of the different pixels, the polarization angle of the polarized light is rotated, so that this light is transmitted to a greater or lesser degree by polarizing filter (11), which is arranged on the side of the lens (13) between the lens and the plane of the pixel dividing elements (7) and (8).
Op deze wijze is het dus mogelijk, afhankelijk van de positie van het pixelelement (7,8), > de richtingscoëfficiënt voor deze positie te besturen, in totaal dus voor een discreet aantal richtingen, zodat op dezelfde wijze als bij de oplossing met LED’s een volledig drie-dimensionaal beeld ontstaat.In this way it is thus possible, depending on the position of the pixel element (7,8),> to control the directional coefficient for this position, so in total for a discrete number of directions, so that in the same manner as with the LED solution full three-dimensional image is created.
Om de kleuren rood (R) groen (G) en blauw (B) te genereren, kunnen evenals bij conventionele kleuren beeldschermen ook hier pixelgedeelten in de beeldlijnen worden geplaatst, die de betreffende kleur doorlaten via een kleurfilter, waarbij elk kleurgedeel-te van een pixel ook over een eigen lens moet beschikken.In order to generate the colors red (R) green (G) and blue (B), as with conventional color screens, pixel areas can also be placed here in the image lines, which let the corresponding color pass through a color filter, whereby each color portion of a pixel must also have its own lens.
Evenals bij de oplossing met LED’s is het ook hier beter om de deelelementen (7,8) per pixel afwisselend van kleurfilters met de kleuren rood (R) groen (G) en blauw (B) te voorzien, waarbij ook hier de positie van deze kleuren in de pixel, bij de aangrenzende pixels telkens één deelelement wordt verschoven, om een betere kleurmenging te verkrijgen.As with the solution with LEDs, it is also better here to provide the sub-elements (7.8) per pixel alternately with color filters with the colors red (R) green (G) and blue (B), also here the position of these colors in the pixel, with the adjacent pixels one sub-element is shifted each time, in order to obtain a better color mixing.
In een vereenvoudige uitvoering van het opname- en weergavesysteem volgens de uitvinding is het mogelijk, om de beelden uitsluitend in horizontale richting driedimensionaal op te nemen en weer te geven, aansluitend bij de horizontale positie van de menselijke ogen, waardoor deze in vertikale richting moeilijker diepte kunnen waarnemen. De matrix van deelelementen per pixel kan hierbij in vertikale richting bijvoorbeeld bestaan uit drie elementen, die respectievelijk de kleuren rood (R) groen (G) en blauw (B) weergeven, waarbij de lens per pixel, in plaats van rond, cilindervormig kan worden gemaakt om uitsluitend in horizontale richting af te buigen en juist in vertikale richting te verstrooien. In deze vereenvoudigde uitvoering wordt dus uitsluitend de richtingscoëfficiënt van de lichtintensiteit per pixel in horizontale richting bepaald en gereproduceerd.In a simplified embodiment of the recording and reproducing system according to the invention, it is possible to record and display the images in a horizontal direction three-dimensionally, corresponding to the horizontal position of the human eyes, making them more difficult in vertical direction to observe. In the vertical direction, the matrix of subelements per pixel can for instance consist of three elements, which respectively represent the colors red (R) green (G) and blue (B), whereby the lens can be cylindrical per pixel instead of round. designed to deflect only in the horizontal direction and scatter in the vertical direction. In this simplified embodiment, therefore, only the directional coefficient of the light intensity per pixel in the horizontal direction is determined and reproduced.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9401500A NL9401500A (en) | 1994-09-07 | 1994-09-16 | Recording and reproduction system for threedimensional images |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9401453A NL9401453A (en) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | Recording and reproduction system for threedimensional images |
NL9401453 | 1994-09-07 | ||
NL9401500 | 1994-09-16 | ||
NL9401500A NL9401500A (en) | 1994-09-07 | 1994-09-16 | Recording and reproduction system for threedimensional images |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL9401500A true NL9401500A (en) | 1996-04-01 |
Family
ID=26647252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL9401500A NL9401500A (en) | 1994-09-07 | 1994-09-16 | Recording and reproduction system for threedimensional images |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL9401500A (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3932699A (en) * | 1973-11-26 | 1976-01-13 | Tripp Maurice R | Three-dimensional television |
WO1992009914A2 (en) * | 1990-11-23 | 1992-06-11 | Mccarry, John | Three-dimensional image display method and apparatus |
WO1994006049A1 (en) * | 1992-09-06 | 1994-03-17 | Nittetsu Elex Co., Ltd. | Three-dimensional image display |
WO1994006249A1 (en) * | 1992-09-09 | 1994-03-17 | Eichenlaub Jesse B | Stroboscopic illumination system for video displays |
JPH06160770A (en) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Nittetsu Eretsukusu:Kk | Three-dimensional stereoscopic picture display device |
-
1994
- 1994-09-16 NL NL9401500A patent/NL9401500A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3932699A (en) * | 1973-11-26 | 1976-01-13 | Tripp Maurice R | Three-dimensional television |
WO1992009914A2 (en) * | 1990-11-23 | 1992-06-11 | Mccarry, John | Three-dimensional image display method and apparatus |
WO1994006049A1 (en) * | 1992-09-06 | 1994-03-17 | Nittetsu Elex Co., Ltd. | Three-dimensional image display |
WO1994006249A1 (en) * | 1992-09-09 | 1994-03-17 | Eichenlaub Jesse B | Stroboscopic illumination system for video displays |
JPH06160770A (en) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Nittetsu Eretsukusu:Kk | Three-dimensional stereoscopic picture display device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 481 (P - 1797) 7 September 1994 (1994-09-07) * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6201565B1 (en) | Method and apparatus for displaying three-dimensional images | |
EP0570179B1 (en) | Directional display | |
US5519533A (en) | Three-dimensional information reproducing apparatus | |
KR0180509B1 (en) | Stereoscopic image system | |
JP4320410B2 (en) | Autostereoscopic image display device | |
JP3942789B2 (en) | Stereoscopic image playback device with background | |
KR100477638B1 (en) | 2D/3D convertible display | |
CN1836454B (en) | Pixel arrangement for autostereoscopic display devices | |
JP2004537933A (en) | Autostereoscopic image display system equipped with a person tracking system | |
JPH11285030A (en) | Stereoscopic image display method and stereoscopic image display device | |
JPH0736040A (en) | Optical device | |
GB2296152A (en) | An autostereoscopic display | |
US5416509A (en) | Method and apparatus for the generation of a stereoscopic presentation | |
US5223925A (en) | Autostereoscopic system | |
US10750101B2 (en) | Resolution for autostereoscopic video displays | |
JP2004144874A (en) | Picture display device and picture display method | |
JPH08186845A (en) | Focal distance controlling stereoscopic-vision television receiver | |
US20070146845A1 (en) | Three-dimensional image reproducing apparatus and method | |
CN101632312B (en) | Modulator device and apparatus for three dimensional display system | |
NL9401500A (en) | Recording and reproduction system for threedimensional images | |
JP2000267045A (en) | Stereoscopic video display device | |
NL9401453A (en) | Recording and reproduction system for threedimensional images | |
JPH09318910A (en) | Three-dimensional image information reproducing device | |
WO2018112160A2 (en) | Improved resolution for autostereoscopic video displays | |
KR100901352B1 (en) | 3D image realization system and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A1B | A search report has been drawn up | ||
BV | The patent application has lapsed |