3d display system using scanning LED array modules

Abstract

Üç Boyutlu (3D) Ekranlar, renksiz ekranlardan günümüzde yasanmakta olan?dijitaldevrim? çagında renkli ve yüksek çözünürlüklü (HD) ekranlara varmıs olan ekranlarınevrimlesme sürecinin bir sonraki adımını olusturacak ve gerçeginden ayırtedilemeyecek kadar mükemmel bir görüntü yaratacak ekranlara dogru giden yoldaöncülük edecek gibi gözükmektedir. Bu tez çalısmasında, yeni bir üç boyutlu ekrantanıtılmakta ve ilgili sistem tasarımı çesitli boyutları ile incelenmektedir. Bu yeni üçboyutlu ekranın temel prensibi, gelen ısıgı yayabilen bir ekranın arkasına iki boyutlu birdizi halinde yerlestirilmis olan tarayıcı LED modülleri kullanarak, ekranın her birpikselinden birbirinden bagımsız olarak kontrol edilebilir birden çok ısık yayılım yönüyaratılması üzerine kurulmustur. Görüntüyü olusturan noktalar, göz tarafından üçboyutlu uzay içinde bulunan zahiri noktalardan ısık yayıyormus gibi algılanır. Sistemmimarisi ölçeklenebilirdir ve tarayan modüllerin sayısının arttırılmasıyla daha yüksekçözünürlüklü ekranlar kolayca elde edilebilir. Tek bir göze birden fazla görüntügöndermek sartıyla, bu üç boyutlu ekran, günümüzün oto-stereoskopik ekranların temelproblemi olan akomodasyon ile verjans arasındaki uyumsuzlugu giderebilme ihtimalisunmaktadır.Modüler ekranın ana elemanı baskı devre yapımında kullanılan temel malzeme olanFR4'dan yapılan, üzerinde tek boyutlu LED dizisi ile görüntüleme lensi tasıyan tarayıcımodüllerdir. Sistemin özgül özelligi LED dizisinin, baskı devre elektronigi veelektromanyetik tahrikleme ile birlikte direkt olarak tarayıcı platformun üzerindeentegrasyonudur. Tarayıcı modülleri düsük maliyetli standart baskı devre üretim teknigiile üretilmislerdir ve bu tarayıcılar kullanılarak yüksek sayıda piksel adreslemek içingerekli genis dönme açıları elde edebilir. LED'leri kullanmak, çok çesitli renklerde,büyüklüklerde bulunabildiklerinden ve yüksek ısık verimine sahip olduklarından çokavantajlıdır. Çalısma prensibini ispatlayan, birkaç modül kullanılarak yapılan deneyselgösterimler ve bu sistem için gelistirilmis olan LED sürme elektronigi de bu çalısmadatartısılmaktadır.

3D displays seem to be the next step in the evolution of displays from monochrome tocolor and high definition displays in the era of ?digital revolution? and leading to theultimate display that can create perfect illusion of reality that cannot be separated fromits true copy. In this research, a novel three-dimensional (3D) display concept isintroduced and various aspects of the system design are studied. The 3D display methodis based on creating multiple light emission directions from each screen pixel using 2Darray of scanning LED modules behind a diffuser screen. The resultant image sourcepoints appear to emanate from virtual points in 3D space. The system architecture isscalable and higher resolution displays can be easily generated by increasing thenumber of scanning modules. The display provides a possibility of solving or relievingthe accommodation-vergence rivalry which is the major problem with today?sconventional auto-stereoscopic display technologies when multiple views can beprovided to each eye pupil.The main building block of the modular display is a printed-circuit-board (PCB)based scanner that carries 1D array of LEDs and imaging lens on the scanning platform.A unique feature of the system is the integration of LEDs with PCB electronics andmagnetic actuation directly on the scan modules. The scan modules are fabricated usingthe low-cost standard PCB fabrication techniques and can achieve large rotation anglesto address large number of screen pixel positions. Using LEDs is quite advantageous asthey are available at various pitch sizes, colors and have high light efficiency. Proof-ofconceptexperimental demonstrations using few modules and custom LED driveelectronics are discussed.