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Diese Erfindung befasst sich mit
dem Gebiet der dreidimensionalen Abbildung und insbesondere mit
der Steuerung der Position der Betrachtungszonen im Raum, die erforderlich
sind, damit ein Zuschauer ohne die Verwendung von speziellen Sehhilfen
ein dreidimensionales Bild sehen kann.
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HINTERGRUND
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Die Internationale Patentanmeldung WO94/20875
(Street) beschreibt eine Vorrichtung, in der zwei zweidimensionale
perspektivische Bilder, die von konventionellen Flüssigkristallanzeige(LCD)-Tafeln
geliefert werden, mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels kombiniert
werden, so dass jedes Auge des Zuschauers eine unterschiedliche Perspektive
sieht, jedoch an derselben Stelle. Dies bewirkt, dass das Gehirn
diese Perspektiven zu einem dreidimensionalen Bild verschmilzt.
Der Hauptzweck der zuvor erwähnten
Erfindung ist es, die Notwendigkeit zu vermeiden, dass der Zuschauer eine
spezielle Brille tragen muss. In der Internationalen Patentanmeldung
WO97/22033 (Street) ist eine Vorrichtung beschrieben, die aus einer
einzigen LCD gleichzeitig sowohl Bilder für das rechte und das linke Auge
liefert. Auf diese Weise bereitgestellte dreidimensionale Bilder
werden im Allgemeinen als autostereoskopisch bezeichnet.
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Bei gewissen Ausführungsformen, die in beiden
der zuvor erwähnten
Veröffentlichungen,
der WO94/20875 und der WO97/22033 beschrieben sind, wird die Lage
der Betrachtungszone für
jedes der jeweiligen Augen des Zuschauers durch die genaue Relativpositionierung
von zwei komplementären
optischen Komponenten gesteuert. Die erste von diesen umfasst ein regelmäßiges Array
von nebeneinanderliegenden zylindrischen Linsenelementen, oder Lenticula,
die an einem durchsichtigen Substrat befestigt sind und von diesem
getragen werden, und wird gewöhnlich
als Linsenschirm bezeichnet. Die zweite und komplementäre Komponente,
die hinter dem Linsenschirm und nahe bei diesem angeordnet ist,
umfasst ein Array von lichtundurchlässigen Bereichen auf einem
durchsichtigen Substrat. Diese undurchlässigen Bereiche können die
Form von langen Streifen annehmen, wie in der WO94/20875, oder sie können in
einer schachbrettartigen Weise angeordnet sein, wie in der WO97/22033.
Die Europäische Patentanmeldung
EP 0 788 008 (Naosato et,
al.) beschreibt eine Vorrichtung, die derjenigen aus der WO97/22033 ähnelt, obwohl
sie sich darüber
ausschweigt, wie eine Zuschauernachführung zu erreichen ist. Dies
ist ein wichtiges Ziel der jetzigen Erfindung und wird im Prinzip
sowohl in der WO94/20875 und der WO97/22033 erwähnt. Indem man sowohl den Linsenschirm
und das nachfolgend als Sperrschirm bezeichnete undurchlässige Muster
mit einer vertikal verjüngten
Struktur versieht und die Relativposition des einen in Bezug zum
anderen steuert, kann dort die Position einer Betrachtungszone in
seitlicher Richtung und ihr Abstand von der Vorrichtung gesteuert
werden. Eine solche Steuerung ist im rechten Winkel zu den Längsachsen
der Linsenelemente für
eine Horizontalverschiebung der Zone erforderlich, sowie entlang
der Achse des zentralen Linsenelements (vertikal) für eine relative
Veränderung
des lokalen Maßstabs
zwischen dem Linsen- und Sperrschirm. Diese Veränderung des lokalen Maßstabs verursacht
eine Veränderung
der Konvergenz von Licht, das die Vorrichtung aus benachbarten Linsenelementen
verlässt,
und verändert
somit den Konvergenzpunkt sowie den Abstand der Betrachtungszone von
der Vorrichtung.
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Die erforderliche Genauigkeit bei
der Positionierung des Linsenschirms in Bezug zu seinem entsprechenden
Sperrschirm ist hoch, da die optische Vergrößerung des Musters des Sperrschirms,
das die Betrachtungszonen hervorruft, bis hin zu 300:1 betragen
kann. Typischerweise ist in seitlicher Richtung eine relative und
schnelle Positionierung bis zu einer Genauigkeit von wenigen Mikron
wünschenswert,
während
die Anforderung an die orthogonale Positionierung weniger anspruchsvoll
sein wird. Wenn eine konventionelle Steuerschleife bei jeder Komponente
verwendet würde,
würde für jede ein Freiheitsgrad
zugelassen, während
bei allen anderen die geforderte Genauigkeit zwingend wäre. Zudem müsste die
strukturelle Stabilität
des Systems als Ganzes hoch sein, um Maßstabsänderungen infolge von Temperaturänderungen
oder mechanischem Kriechen der Lage von Komponenten zu vermeiden.
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Ein vorgeschlagenes Verfahren zur
Steuerung der Position eines Linsenschirms in Bezug zu einer LCD,
um ein autostereoskopisches Bild bereitzustellen, ist in der UK
Patentanmeldung GB 2317771 A (Woodgate et al.) beschrieben. Die
Merkmale der in diesem Stand der Technik beschriebenen Ausführungsformen
schließen
unter anderem erstens die Notwendigkeit ein, sichtbare oder infrarote
Bilder des Zuschauers zu analysieren und diese Signale zu verwenden,
um die Ausrichtung des Linsenschirms in Bezug zu der bildliefernden
LCD zu steuern, zweitens eine oder mehr Detektoranordnungen, die
in Bezug zum Pixelarray der LCD mit großer Genauigkeit angeordnet
sind. Vorzugsweise sind die Photodetektoren in die LCD-Konstruktion
integriert. Die zuvor erwähnten
PCT-Anmeldungen trachten in ihren bevorzugten Ausführungsformen
danach, normale LCD-Vorrichtungen zu verwenden, die nicht speziell für einen
stereoskopischen Gebrauch angepasst worden sind. Außerdem sind
diese LCDs typischerweise vor einer strukturierten Lichtquelle angeordnet, womit
sie zum konventionellen Gebrauch geeignet sind, und bilden keinen
Teil des Zuschauernachführungssystems.
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Weiteren allgemeinen Hintergrund
zum Stand der Technik, der für
die jetzige Erfindung Relevanz besitzt, kann man in der
EP 0 743 552 (Fogel et al.)
finden. Hier ist es das Ziel, einen in Abschnitte unterteilten Druck,
der viele verschiedene Perspektiven eines dreidimensionalen Schauplatzes
umfasst, vor einer Laminierung zur Betrachtung durch einen Zuschauer
sehr genau hinter einem Linsenschirm in Register zu bringen. Dies
wird erreicht, indem man außerhalb
des sichtbaren Bereichs ein regelmäßiges Array von Bezugsmarkierungen
auf dem bildtragenden Druck vorsieht, und das Moiré-Muster
zwischen diesen kleinen Mustern und dem regelmäßigen Array von zylindrischen
Linsenelementen betrachtet, aus denen das Linsenmaterial besteht.
Zwei am oberen und unteren Ende des in Register zu bringenden Bildes
angeordnete solche Muster können
sowohl ein Register in seitlicher Richtung und auch die Beseitigung
von jeglichem Drehausrichtungsfehler ermöglichen. Dort findet sich keine
Maßnahme
zur Verstellung des relativen Maßstabs der Teilung zwischen den
Abschnitten des Drucks und derjenigen zwischen den Elementen des
Linsenschirms. Außerdem sieht
das Verfahren keine Absolutposition in seitlicher Richtung vor,
sondern eine Mehrzahl von Lösungen, da
ein Register nur im Hinblick auf das nächstliegende Linsenelement
des Schirms erforderlich ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein System zur Steuerung der seitlichen Position eines Linsenschirms
in Bezug zu einem entsprechenden Sperrschirm bereitzustellen, um
für eine
stabile und genau positionierte Betrachtungszone zu sorgen, ohne
die Notwendigkeit der strukturellen Stabilität, die bei einer Verwendung
von unabhängigen
Steuereinrichtungen für
jede dieser Komponenten erforderlich wäre.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
eine zweckmäßige Einrichtung
zur Steuerung des Abstands der Betrachtungszone von der Vorrichtung bereitzustellen.
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Es ist ein anderes Ziel der Erfindung,
eine automatische Kompensation für
jegliche Veränderungen
des relativen Maßstabs oder
der Positionierung infolge eines mechanischen Kriechens oder von Temperaturänderungen
bereitzustellen.
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Die Vorrichtung und das Verfahren
gemäß der Erfindung
sind in den Ansprüchen
1 bzw. 14 definiert.
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Vorzugsweise ist das zweite Substrat
ein Linsenschirm; die erste Konvergenzeinrichtung umfasst ein erstes
zylindrisches Linsenelement des Schirms; und die erste Orthogonalebene
ist orthogonal zur Längsachse
des ersten zylindrischen Linsenelements.
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Vorteilhafterweise ist eine langgestreckte Apertur-
bzw. Öffnungseinrichtung
in Bezug zum Linsenschirm feststehend und angeordnet, um Licht, das
durch zum ersten zylindrischen Linsenelement benachbarte Linsenelemente
hindurchtritt, zu blockieren bzw. nicht durchzulassen. Die Öffnungseinrichtung
kann eine undurchsichtige Beschichtung auf einem Teil der Vorderseite
des Linsenschirms umfassen.
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Das erste Objektmuster auf dem ersten
Substrat umfasst abwechselnde, nebeneinanderliegende lichtundurchlässige und
lichtdurchlässige
Streifen, die jeweils eine Auswahl von Breiten und Lücken aufweisen
und angeordnet sind, so dass im Gebrauch die Lokalisierung von mindestens
drei Grenzen bzw. Begrenzungslinien zwischen den Bildern von lichtdurchlässigen und
lichtundurchlässigen
Streifen innerhalb des ersten Bildteils mittels der ersten Bilderfassungseinrichtung
die Daten liefert, um die Identität von einem der Streifen und
seine Lage entlang der ersten Objektachse in Bezug zur ersten Konvergenzeinrichtung
unzweideutig festzustellen. Vorzugsweise wird eine bestimmte Folge
von Breiten und Lücken innerhalb
des Objektmusters nicht wiederholt.
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Vorteilhafterweise weist das erste
Substrat auf: eine zweite Mehrzahl von lichtundurchlässigen und
lichtdurchlässigen
Bereichen, die gemeinsam in der Objektebene ein zweites Objektmuster
umfassen; eine zweite Konvergenzeinrichtung, die in Bezug zum zweiten
Substrat feststehend ist, um Licht aus Punkten des zweiten Objektmusters
in einer zweiten Orthogonalebene im Wesentlichen zu kollimieren,
wobei die zweite Orthogonalebene orthogonal zur Objektebene ist,
um an einer zweiten Bildebene ein dem zweiten Objektmuster entsprechendes zweites
Bildmuster bereitzustellen oder anschließend zu erzeugen; sowie eine
an der zweiten Bildebene angeordnete zweite Bilderfassungseinrichtung zur
Erfassung eines zweiten Bildteils, der einen Teil des zweiten Bildmusters
umfasst, wobei der zweite Bildteil ausreichend Bilddaten enthält, um seine
Lage innerhalb des zweiten Bildmusters entlang einer zweiten Bildachse
unzweideutig festzustellen, die einer zweiten Objektachse am zweiten
Objektmuster entspricht, wodurch im Gebrauch die Relativposition des
ersten Substrats in Bezug zum zweiten Substrat entlang der zweiten
Objektachse bestimmt wird.
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Bei gewissen Ausführungsformen liefert die Lokalisierung
bzw. Lage des ersten Bildteils entlang der ersten Bildachse eine
erste Ordinate; die Lokalisierung bzw. Lage des zweiten Bildteils
entlang der zweiten Bildachse liefert eine zweite Ordinate; und die
erste und zweite Ordinate werden kombiniert, um die Position des
ersten Substrats in Bezug zum zweiten Substrat zu liefern.
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Vorzugsweise ist das zweite Substrat
ein Linsenschirm mit einer verjüngten
Struktur, wobei die erste Konvergenzeinrichtung ein erstes zylindrisches Linsenelement
des Schirms umfasst und die zweite Konvergenzeinrichtung ein zweites,
im Abstand vom ersten Linsenelement angeordnetes zylindrisches Linsenelement
des Schirms umfasst. Das erste und zweite Muster können verjüngt sein,
so dass die Breite jedes Streifens von einem Ende zum anderen abnimmt,
und die erste Objektachse und die zweite Objektachse können in
Bezug zueinander geneigt sein, so dass die Position des ersten Substrats
in Bezug zum zweiten Substrat in zwei orthogonalen Richtungen bereitgestellt
werden kann.
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Vorteilhafterweise ist eine Einrichtung
zur Steuerung der Relativpositionen der Substrate in den beiden
orthogonalen Richtungen vorgesehen. Bei bevorzugten Ausführungsformen
schließt
die Bilderfassungseinrichtung ein oder mehr lineare CCD-Arrays ein.
Eine Aufeinanderfolge von drei Übergängen oder
Grenzen bzw. Begrenzungslinien zwischen durchlässigen und undurchlässigen Bereichen
kann die Lage dieser Grenzen bzw. Begrenzungslinien innerhalb des
Musters, von dem sie einen Teil bilden, unzweideutig festlegen.
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BESCHREIBUNG
VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf
die 1 und 2 beschrieben, in denen:
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1 einen
Schnitt durch eine erfindungsgemäß aufgebaute
Positionskodiervorrichtung zeigt, zusammen mit einer schematischen
Darstellung von daraus abgeleiteten kodierten Positionsdaten.
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2 zeigt,
wie gemäß der Erfindung
zwei Freiheitsgrade zur Relativpositionierung bereitgestellt werden
können.
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Eine typische Anordnung zur Kodierung
der Position eines Linsenschirms in Bezug zu einem Sperrschirm ist
in 1 dargestellt. Ein
Linsenschirm 1 ist vor einem Sperrschirm 2 angeordnet.
Eine Mehrzahl von lichtdurchlässigen
Bereichen und lichtundurchlässigen
Bereichen, die als dünne
bzw. fette Linienabschnitte auf der Vorderseite 3 des Sperrschirms 2 dargestellt
sind, sind in abwechselnder Weise Seite an Seite angeordnet, wodurch
sie nebeneinander liegen, um gemeinsam ein festgelegtes Muster zu
bilden. Eine der Linsen 4 des Linsenschirms wird von ihren
Nachbarn mittels einer schmalen Öffnung 4 in
einer Platte 5 isoliert. Diese weist in Anbetracht der
zylindrischen Natur der Linsenelemente (Lenticula) des Linsenschirms
typischerweise eine beträchtlich
größere Länge als
Breite auf. Das Linsenelement 4 ist ein Konvergenzelement,
das Licht aus Punkten auf der Oberfläche 3 kollimiert,
so dass es durch die Öffnung
der Platte 5 hindurchtritt. Die Oberfläche 3 kann daher als
eine Objektebene angesehen werden, an der sich ein Objektmuster
befindet. Die kollimierende Wirkung des Linsenelements findet in
einer Ebene statt, die sowohl zur Objektebene und zur Längsachse
des zylindrischen Linsenelements 4 im Wesentlichen orthogonal
ist. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung weist das Linsenelement 4 eine Brennweite
von etwa 3 mm auf und kollimiert das Licht aus dem Muster, und so
bildet eine Linse 6 mit einer Brennweite von ungefähr 20 mm
dieses Licht wieder ab, um auf einer Bilderfassungsvorrichtung in
Form eines linearen CCD-Arrays 7 ein vergrößertes Bild
von einem Teil des Musters an der Oberfläche 3 in einer Dimension zu
erzeugen. Dies ist die Bilderfassungseinrichtung, die benötigt wird,
um Merkmale innerhalb des Bildes zu analysieren. Es ist möglich, für eine gewisse
zusätzliche
Konvergenz von Licht in der Orthogonalebene zu sorgen, um das Bild
des Musters im Anschluss an den Hindurchtritt durch das Linsenelement
zu erzeugen, in welchem Fall die Linse 6 nicht benötigt würde, da
das Linsenelement das Licht wieder abbilden würde, während es im Wesentlichen ein kollimierendes
Element bleiben würde.
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Es sind viele verschiedene Konfigurationen im
Hinblick auf Maßstab
und Vergrößerung des
Objektmusters möglich.
In dem angegebenen Beispiel umfasst das Muster lichtliefernde Streifen
und dunkle Zwischenräume
mit Lückengrößen und
Breiten, die im Wesentlichen mit einem ganzzahligen Vielfachen von
einem Viertel des Abstands bzw. der Teilung zwischen den Linsenelementen
des Linsenschirms gleichgesetzt sind. Eine typische Teilung zwischen Linsen
in einem autostereoskopischen Anzeigesystem würde 0,6 mm betragen, obwohl
zweckmäßigerweise
größere und
kleinere Linsenteilungen verwendet werden können. Wenn das ganze Muster
an der Oberfläche 3 gleichzeitig
auf die Oberfläche
der CCD abgebildet würde
und sich das Linsenelement 4 wie ein perfektes Abbildungselement
verhalten würde, dann würde die
Breite des abzubildenden Musters ungefähr 6 mm betragen, und das Blickfeld
dieses Elements müsste
größer als
90° sein,
wenn das ganze Bild gleichzeitig zu betrachten wäre. Wenn das erzeugte Bild
keine Verzerrung besäße, dann
wären das
Signal der CCD und das Bild entsprechend der schematischen Darstellung 8.
In der Praxis wird dies als unpraktisch empfunden und ist nicht
notwendig, da ein Teil des Bildes des Musters ausreicht. Lichtdurchlässige Lücken erzeugen
Bildbestandteile, wie 9 und 10. Ein lichtundurchlässiger Bereich
erzeugt einen dunklen Zwischenraum 11. Die relativen Breiten der
undurchlässigen
Bereiche, die Größen der
Lücken,
die von den durchlässigen
Bereichen zwischen ihnen bereitgestellt werden, und die Reihenfolge bzw.
Ordnung, in der diese hellen und dunklen Bereiche angeordnet sind,
legen unzweideutig fest, welcher Teil des Bildes des Musters auf
der CCD erfasst wird. In der Tat sind bei dem speziellen dargestellten Muster
nur drei Übergänge erforderlich,
um die Daten zu gewinnen, die benötigt werden, um ihre exakte Position
innerhalb des Musters mit der Genauigkeit, welche die CCD liefern
kann, unzweideutig festzustellen. Das dargestellte Muster umfasst
drei ihm eigene relative Abmessungen für sowohl die Breite von undurchlässigen Bereichen
und die Lücken
dazwischen. Keine Aufeinanderfolge, die drei Übergänge oder Begrenzungslinien
zwischen einer durchlässigen
Lücke oder
einem undurchlässigen
Bereich umfasst, und dadurch einen dunklen Bereich mit einer Breite
und eine helle Lücke
mit einer bestimmten Größe in Bezug
dazu umfasst, wird innerhalb des Musters als Ganzes wiederholt.
Stellt man eine helle Lücke
als eine (1L), zwei (2L) oder drei (3L) Größeneinheiten besitzend und
die dunklen Bereiche gleichermaßen
als eine (1D), zwei (2D) oder drei (3D) Breiteneinheiten besitzend
dar, umfasst das im angegebenen Beispiel verwendete spezielle Muster
die folgenden Gruppierungen von drei Übergängen, die jeweils im Ganzen
einen dunklen und einen hellen Bereich umfassen:
2L3D, 3D3L,
3L2D, 2D1L, 1L3D, 3D2L, 2L1D, 1D1L, 1L2D
2D2L, 2L2D, 2D3L,
3L1D, 1D3L, 3L3D, 3D1L, 1L1D, 1D2L
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Wenn der Sperrschirm in Bezug zum
Linsenelement 4 in seitlicher Richtung 12 bewegt
wird, verschiebt sich das Muster auf der CCD 7, und es
können
andere Gruppierungen von Übergängen verwendet
werden, um die Relativposition des Sperrschirms 2 in Bezug
zum Linsenschirm 1 in seitlicher Richtung zu bestimmen.
Genauer gesagt, wird die Relativposition des Objektmusters auf der
Oberfläche 3 des Sperrschirms
in Bezug zur Achse des Linsenelements 4 bestimmt. In der
Praxis erfolgt dies zweckmäßig durch
Lokalisierung des Mittelpunkts des hellen Bereichs, der einer vorbestimmten
Position auf der CCD 7 am nächsten ist, wobei sich dieser
Punkt im Wesentlichen am Schnittpunkt der optischen Achse des Linsenelements
und der Oberfläche
der CCD 7 befindet. Zur Berücksichtigung von Übergängen von
einem Mittelpunkt zum nächsten
muss das praktische Blickfeld des Linsenelements (4) derart
sein, dass beliebige zwei benachbarte helle Bereiche gleichzeitig
in Sicht gebracht werden können.
Bei dem dargestellten Beispiel macht dies ein Blickfeld von ungefähr 23° erforderlich,
dem leicht Rechnung getragen werden kann. Typischerweise ist hinter
dem Sperrschirm 2 eine konventionelle diffuse Lichtquelle 13 angeordnet.
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2 veranschaulicht,
wie die Verwendung von zwei Mustern auf dem Sperrschirm benutzt
werden kann, um die Position des letzteren in Bezug zu dem vor ihm
angeordneten Linsenschirm in zwei orthogonalen Richtungen zu bestimmen.
Zum Zweck einer schematischen Vereinfachung sind die beiden Muster 20 und 21 nahe
beieinander und mit ziemlicher Vergrößerung dargestellt. In der
Praxis wäre
ein ziemlicher Zwischenraum typisch, wobei sich ein Muster auf der
linken Seite des Sperrschirms und das andere auf der rechten Seite
befindet. Zwei Öffnungen 22 und 23 sind
schematisch dargestellt. Zum Zweck der Verdeutlichung ist der Linsenschirm,
der sich zwischen den Öffnungen
und dem Sperrschirm befindet, nicht enthalten. Jede der Öffnungen
ist angeordnet, um kein Licht durchzulassen, das durch Linsenelemente
hindurchtritt, die benachbart zu einem anderen von zwei im Abstand
angeordneten Linsenelemente auf dem Linsenschirm angeordnet sind. Dieser
stellt ein erstes bzw. zweites zylindrisches Konvergenzlinsenelement
bereit, um an unterschiedlichen Bildebenen, die mit entsprechenden
CCD-Detektoren verbunden
sind, getrennte Bilder der im Abstand angeordneten Muster zu erzeugen.
Ebenfalls dargestellt ist eine absichtliche Verjüngung bzw. Zuspitzung zwischen
den beiden Mustern 20 und 21. Wenn der Sperrschirm
in Bezug zu den Öffnungen nach
oben und unten bewegt wird, wird es eine Bewegungskomponente geben,
die zur Längsachse
der Streifen innerhalb jedes Musters orthogonal ist, und verschiedene
Teile derselben werden in die Mitte des Blickfelds der entsprechenden
CCD rücken
(wie in 1 vorgesehen
und in 2 nicht dargestellt). Jede
dieser Erfassungsanordnungen weist eine andere Orthogonalebene auf,
die eine Richtung oder Achse der Messung (A1, A2) am Objektmuster
und an der entsprechenden Bildebene festlegt. Wenn der Linsenschirm
und der Sperrschirm eine ihnen eigene verjüngte Struktur aufweisen, wie
sie bei den Ausführungsformen
der zuvor erwähnten
WO94/20875 und WO97/22033 verwendet wird, ist es die Auf- und Ab-Relativbewegung,
welche die Konvergenz des durch die Linsenstruktur hindurchgelassenen
Lichts und somit den Abstand oder die Längspositionierung der resultierenden
Betrachtungszone oder -zonen steuert. An der Ebene, wo die Objektmuster
angeordnet sind, sind die Richtungen der Messachsen in Bezug zueinander
geneigt. Dies ermöglicht
es, zwei verschiedene Ordinaten zu erhalten, und diese liefern,
in einer einfachen Weise, sowohl ein Maß für die Relativbewegung in Seitwärtsrichtung
zwischen dem Linsen- und dem Sperrschirm und ihre Relativbewegung in
der orthogonalen (vertikalen) Richtung. Indem man entgegengesetzt
verjüngte
Muster verwendet, wie dargestellt, ist die Veränderung der Relativposition, die
aus jeder CCD abgeleitet wird, entgegengesetzt, wenn die Relativbewegung
vertikal ist, und besitzt dasselbe Vorzeichen, wenn die Bewegung
seitlich ist. Durch Mittelung der resultierenden Relativbewegungen
wird somit eine genaue Seitwärtsposition
abgeleitet, und durch Bildung der Differenz der zwei erfassten Relativpositionen
erhält
man einen Ausdruck, der proportional zur vertikalen Relativbewegung
ist. Die Proportionalitätskonstante
hängt von
der Neigung des einen Musters in Bezug zu dem anderen ab. Es wird
klar, dass ein kleiner Neigungswinkel zwischen den beiden Ordinatenachsen,
wie dargestellt, einen Messwert in den zwei benötigten orthogonalen Richtungen
liefern kann, dass jedoch das Ergebnis eine größere Genauigkeit für die horizontale
Bewegung als für
die vertikale besitzen wird. Zweckmäßigerweise ist dies mit den
Anforderungen eines autostereoskopischen Anzeigesystems völlig kompatibel, wo
eine Positionierung der Betrachtungszonen in seitlicher Richtung
genau und schnell sein muss, wo bei ihrer Längspositionierung jedoch eine
ziemliche Toleranz vorhanden ist.
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Die Höhe der Öffnungen 22 und 23 kann klein
sein, wie dargestellt, wenn die horizontale Relativbewegung zwischen
dem Linsen- und Sperrschirm erzielt wird, indem man den Linsenschirm
in Bezug zum Erfassungssystem bewegt. Im Fall der bevorzugten Ausführungsform
der WO97/22033 ist es jedoch der Linsenschirm, der in einer vertikalen
Richtung in Bezug zur Gesamtanordnung bewegt wird, und in diesem
Fall muss die Höhe
(oder Länge)
der Öffnungen 22 und 23 dem
vollen Ausmaß dieser
Bewegung Rechnung tragen. Bei solchen Ausführungsformen ist es praktisch,
die Öffnungen
auf der Oberfläche
des Linsenschirms zu bilden, indem man eine undurchsichtige Beschichtung
oder Schicht auf seiner Oberfläche
vorsieht. Diese weist auf dem Teil der Oberfläche, der das bilderzeugende
Linsenelement umfasst, einen durchsichtigen Bereich auf.
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Einfache Stellglieder, wie Schrittmotoren, Gleichstrommotoren
oder Schwingspulen (nicht dargestellt) können verwendet werden, um die
beiden Substrate (Linsen- und Sperrschirm) relativ zueinander zu
positionieren. Da man für
beide Richtungen der Relativbewegung eine Positionsrückkopplung
direkt aus den Relativpositionen der beiden Schirme oder Substrate
erhält,
wird ohne hohe Kosten eine ziemliche Genauigkeit bewahrt. Sogar
Maßänderungen,
zum Beispiel infolge von Herstellungstoleranzen oder Temperaturauswirkungen,
wird Rechnung getragen. Dies gilt besonders für die verjüngte Struktur, bei der eine
relative Maßstabsänderung
des Sperrschirms oder Linsenschirms durch die notwendige Korrektur
der Relativpositionen dieser zwei Komponenten automatisch kompensiert
würde.
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Für
den Fachmann wird deutlich, dass die Prinzipien dieser Erfindung
nicht auf die Steuerung der Relativposition eines Linsenschirms
in Bezug zu einem entsprechenden Sperrschirm beschränkt sind. Andere
Komponenten, die eine optische Positionsüberwachung und/oder Positionssteuerung
erforderlich machen, könnten
aus ähnlichen
Anordnungen Nutzen ziehen. Obwohl die dargestellten Objektmuster
transparente Bereiche umfassen, die typischerweise von hinten mit
einer diffusen Lichtquelle beleuchtet würden, wäre es ganz praktisch, derartige Bereiche
durch passend geformte lichtemittierende Elemente zu ersetzen, wie
sie zum Beispiel unter Verwendung von lichtemittierenden Polymeren
bereitgestellt werden könnten.
Allgemein verhindern die Bereiche, die lichtundurchlässig sind,
dass Licht Punkte aus ihrer Lage an der Objektebene verlässt. Diese
sind daher lichthemmend. In umgekehrter Weise könnten die Bereiche, die lichtdurchlässig sind, durch
Bereiche ersetzt werden, die lichtemittierend sind, egal ob dieses
Licht an der Objektebene oder an anderer Stelle erzeugt und an ihrer
Oberfläche wieder
emittiert wird. Dieses würde
räumlich
reflektiertes Licht einschließen.
Diese sind daher allgemein lichtliefernde Bereiche. Jegliche Bezugnahme
auf lichtundurchlässige
Bereiche oder Streifen soll daher hier so angesehen werden, als
ob sie lichthemmende Bereiche einschließen, und jegliche Bezugnahme
auf lichtdurchlässige
Bereiche soll hier so angesehen werden, als ob sie lichtliefernde
Bereiche einschließen.