Reitterer, J. (2016). Large-scale autostereoscopic outdoor display based on microelectromechanical laser scanners [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/79259
-
Number of Pages:
200
-
Abstract:
Dreidimensionale (3D) Displays sind heutzutage allgegenwärtig in Kinos und in der Form von modernen Fernsehgeräten. Der Großteil dieser Anzeigen hat jedoch den signifikanten Nachteil, dass Betrachter spezielle Brillen tragen müssen um den 3D-Effekt wahrnehmen zu können. Für eine Vielzahl von Applikationen, wie z.B. für Großformat-Anzeigen im Außenbereich bei denen Betrachter oftmals nur kurz eine eingeblendete Werbung sehen, sind derartige Brillen jedoch unzweckmäßig. Es existieren zwar bereits Technologien, welche eine 3D-Darstellung ohne Brille ermöglichen, diese können jedoch einige Schlüsselanforderungen für Großformat-Anzeigen im Außenbereich inhärent nicht erfüllen: Sie sind nicht in der Große skalierbar, die Leuchtdichte ist zu niedrig für den Einsatz bei Tageslicht und der 3D-Effekt kann nur in Betrachtungsdistanzen von einigen Metern wahrgenommen werden. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde eine Technologie entwickelt, welche eine 3D-Darstellung ohne Brille (auch ''Autostereoskopie'' genannt) auf Großformat-Displays mit einer hinreichend hohen Leuchtdichte für den Einsatz im Außenbereich ermöglichen. Aufgrund des modularen Aufbaus kann praktisch jede erwünschte Displaygröße realisiert werden. Jedes Displayelement - ein sogenannter Trixel - besteht hierbei aus einem Lasermodul mit drei Laserdioden der Farben Rot, Grün und Blau, einer gemeinsamen Fast Axis Collimator (FAC) Mikrolinse, einem Micro-electro-mechanical System (MEMS) Spiegel sowie einem Gehäuse welches mittels der Molded Interconnect Device (MID) Technologie gefertigt wurde. Die zylindrische FAC Mikrolinse erzeugt im Fernfeld des Trixels vertikale Linien, welche vom oszillierenden eindimensionalen (1D) MEMS Spiegel in der horizontalen Richtung abgelenkt werden. Der autostereoskopische Effekt wird durch eine geeignete Modulation der Laserdioden während des Scan-Vorgangs erzielt. Dies ermöglicht es individuelle Bildinformationen in eine Vielzahl von unterschiedlichen Winkelbereichen - sogenannten 3D-Betrachtungszonen - zu senden.
While three-dimensional (3D) displays are nowadays omnipresent in movie theaters and in the form of state-of-the-art television displays, a majority of these devices still has a significant drawback: they require the viewers to wear special glasses to perceive the 3D effect. For many applications such glasses are inappropriate, like for large-scale outdoor displays where viewers might just briefly watch an advertisement. While there is a range of technologies which can achieve 3D without glasses, there are a few key requirements for such large-scale outdoor displays which presently available approaches inherently cannot fulfill: they are generally not scalable in terms of display size, their luminance is too low in bright daylight, and the 3D effect can only be perceived at viewing distances of up to a few meters. Within this thesis, a technology has been developed, which enables large-scale autostereoscopic (i.e., glasses-free) 3D displays with an outdoor-compatible luminance and a scalability to practically any desired display size due to a modular design. Each display element - a so-called Trixel - contains a laser light module with three laser diodes (LDs) for red, green, and blue, a common fast axis collimator (FAC) microlens, a micro-electromechanical system (MEMS) mirror, and a package manufactured applying the molded interconnect device (MID) technology. The cylindrical FAC microlens generates vertical lines in the Trixel's far field, which are scanned in the horizontal direction by the oscillating one-dimensional (1D) MEMS mirror. The autostereoscopic effect is achieved by properly modulating the LDs during scanning, which enables to send individual image information to many different angular ranges - so-called 3D viewing zones.