專利名稱:可三維識(shí)別的表示的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及可三維識(shí)別的表示的方法和裝置,特別是涉及為多個(gè)觀察者同時(shí)在沒有像眼鏡之類的輔助工具的條件下顯示可三維識(shí)別圖像的方法和裝置。
背景技術(shù):
業(yè)內(nèi)人士對(duì)這個(gè)課題已提出了大量的論點(diǎn)。其中,雙凸透鏡系統(tǒng)、勢(shì)壘系統(tǒng)和濾光器陣列系統(tǒng)特別流行。有關(guān)上述最后一種技術(shù)的實(shí)施方法和裝置例如在本申請(qǐng)人的WO 01/56265和WO 03/024122中進(jìn)行了說明。
但上述裝置和方法常常出現(xiàn)這樣的缺點(diǎn)從一個(gè)假定的三維觀察距離中,相關(guān)的三維光學(xué)系統(tǒng)即例如濾光器陣列對(duì)正常視力的人眼是可分辨的,并由此產(chǎn)生一定的不希望有的圖像影響;此外,通過這種三維光學(xué)系統(tǒng)降低了或損害了可識(shí)別的分辨率。
所以,本發(fā)明的目的在于為不戴鏡的眼睛提供盡可能不可分辨的三維光學(xué)結(jié)構(gòu)并改進(jìn)可識(shí)別的三維表示的質(zhì)量。
眾所周知,對(duì)于具有視覺分辨力S=1的正常視力的人眼來說,大致低于一個(gè)弧分的觀察角(相當(dāng)于十進(jìn)分度的0.017°)就不再可能分辨兩個(gè)相鄰的點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
在利用這個(gè)事實(shí)的情況下,本發(fā)明的目的是通過場(chǎng)景/物體的可三維識(shí)別的表示的一種方法來實(shí)現(xiàn)的,在由行j和列i組成的光柵中可同時(shí)看見許多單個(gè)像素αij,其中-像素αij再現(xiàn)該場(chǎng)景/該物體的多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息;-借助一塊結(jié)構(gòu)板可預(yù)先給定從像素αij發(fā)射的光線的傳播方向,為此,該結(jié)構(gòu)板具有許多依序排列的光學(xué)元件;-從而在觀察者停留的觀察空間內(nèi),傳播方向在許多分別相當(dāng)于一個(gè)觀察位置的交點(diǎn)交叉;-由此觀察者從任一個(gè)觀察位置都可從視圖Ak(k=1...n)用一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別第一選擇的部分信息,用另一只眼睛識(shí)別第二選擇的部分信息;根據(jù)本發(fā)明,在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光的光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’滿足條件p’≤p,式中p=G·sin(0.017°),令G為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的4倍。
所以上述不等式的滿足所產(chǎn)生的結(jié)果是,一個(gè)具有視覺分辨力S=1的正常視力的觀察者從大約像素光柵的4倍對(duì)角線長(zhǎng)度的觀察距離觀察,該光柵不再可能用視力分辨發(fā)光光學(xué)元件的兩個(gè)相鄰序列,這樣就達(dá)到了改進(jìn)可三維識(shí)別的表示的目的。
上述不等式還可進(jìn)一步得到支持在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)射光線的光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’甚至滿足條件p’≤p”≤p,式中p”=H·sin(0.017°),H為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的兩倍半,這樣,具有視覺分辨力S=1的正常視力的觀察者從像素光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的兩倍半的觀察距離就不再可能用肉眼分辨發(fā)光的光學(xué)元件的相鄰序列。
同樣,為了視覺分辨力S>1的觀察者從上述觀察距離不再可能用肉眼分辨發(fā)光的光學(xué)元件的相鄰序列,也可把平均幾何距離p’設(shè)計(jì)得更小。
該結(jié)構(gòu)板最好設(shè)有許多按列p和/或行q排列的柱面透鏡作為發(fā)射光線的光學(xué)元件。在另一些方案中,作為光學(xué)元件可用偏振濾波器、全息攝影-光學(xué)元件或球面/非球面透鏡。
但該結(jié)構(gòu)板應(yīng)優(yōu)選包括許多按列p和/或行q排列的透明濾光元件作為發(fā)光的光學(xué)元件。其中,該結(jié)構(gòu)板上的這些透明的濾光元件分別至少部分地位于基本上不透明的濾光元件之間。
在這個(gè)方案中,矩形的和對(duì)整個(gè)可視光線基本上透明的濾光元件優(yōu)選按階梯狀相互排列,其中每?jī)蓚€(gè)位于相鄰的行和/或列內(nèi)的透明濾光器最好部分地重疊。
這種結(jié)構(gòu)板可用已曝光的照相膠片簡(jiǎn)單制成,這種膠片表示透明和不透明的濾光元件并分層疊置在玻璃板上。也可考慮用其它的方案。
此外,也可用只對(duì)選定波長(zhǎng)或波段的光透光的濾光元件。
觀察者用一只眼睛和另一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別的視圖Ak(k=1...n)的第一和第二選擇的部分信息分別相當(dāng)于正好一個(gè)或多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息,其中,該觀察者用每只眼睛例如分別主要看到上述第一和第二選擇的部分信息。這最后提到的事實(shí)情況例如本申請(qǐng)人在DE 100 03 326 C2中進(jìn)行了詳細(xì)描述。但如果觀察者用每只眼睛精確地看上述第一和第二選擇的部分信息,且這些選擇分別精確地包括一個(gè)視圖Ak(k=1...n),也是有利的。相關(guān)的說明可參閱本申請(qǐng)人的PCT/EP2004/004464。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)有利方案,觀察者可停留的、在其中進(jìn)行空間印象體驗(yàn)的觀察空間至少包括如下平面即-位于觀察方向的前面的面,-平行于像素αij的光柵的面,和-位于離該光柵的光柵對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍和/或4倍距離的面。
可三維識(shí)別的表示的公知的方法大都基于雙凸鏡或?yàn)V光器陣列,通常給出觀察者的優(yōu)選觀察距離,從該距離可特別好地識(shí)別相應(yīng)表示的三維圖像。這些優(yōu)選距離例如可相當(dāng)于光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的上述2.5倍或4倍。
按此方式,這個(gè)優(yōu)選的觀察距離是與離三維光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件(這里指的是結(jié)構(gòu)板上的光學(xué)元件)的肉眼不能分辨的相應(yīng)(最小)所需的距離分不開的。
此外,至少在一個(gè)像素αij上可再現(xiàn)由該場(chǎng)景/物體的至少兩個(gè)不同的視圖Ak(k=1...n)的部分信息混合的部分信息。這種方式已在申請(qǐng)人的WO 03/024122中進(jìn)行了詳細(xì)說明,而且可根據(jù)要表示像素αij的圖像的結(jié)構(gòu)匹配所用結(jié)構(gòu)板的、特別是一個(gè)濾光器陣列的相應(yīng)幾何條件。
此外,本發(fā)明的目的是由一種場(chǎng)景/物體的三維識(shí)別的表示裝置來實(shí)現(xiàn)的,該裝置包括-一個(gè)圖像再現(xiàn)裝置,具有許多由行j和列i組成的光柵內(nèi)的單個(gè)像素αij,且在這些像素αij上可再現(xiàn)該場(chǎng)景/該物體的多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息;-至少一塊用于預(yù)先給定由像素αij發(fā)射光線的傳播方向的結(jié)構(gòu)板,該結(jié)構(gòu)板布置在觀察方向內(nèi)的圖像再現(xiàn)裝置的前面或后面,為此,這塊結(jié)構(gòu)板具有許多按序列排列的光學(xué)元件;-由此在觀察者停留的觀察空間內(nèi),傳播方向在許多分別相當(dāng)于一個(gè)觀察位置的交點(diǎn)交叉,從而觀察者從任一個(gè)觀察位置都可從視圖Ak(k=1...n)用一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別第一選擇的部分信息,用另一只眼睛識(shí)別第二選擇的部分信息;其中,根據(jù)本發(fā)明,-在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光的光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’滿足條件p’≤p,式中p=G·sin(0.017°),令G為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的4倍。
作為在一個(gè)由行j和列i組成的光柵中具有許多單個(gè)像素αij的圖像再現(xiàn)裝置例如可以用一個(gè)ViewSonic VX700型的17英寸薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)或Pioneer PDP 503MXE型的50英寸等離子顯示屏,其中,像素αij在這里優(yōu)選對(duì)應(yīng)于彩色子像素R、G、B(紅、綠、藍(lán))。為此,例如可由一臺(tái)商用個(gè)人計(jì)算機(jī)組成的電子控制來保證該場(chǎng)景/該物體的多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息再現(xiàn)在這些像素αij上。
作為發(fā)射光線的光學(xué)元件最好用一塊具有許多按列p和/或行q排列的柱面透鏡。
但該結(jié)構(gòu)板應(yīng)優(yōu)選包括許多按列p和/或行q排列的透明濾光元件作為發(fā)光的光學(xué)元件。其中,該結(jié)構(gòu)板上的這些透明的濾光元件分別至少部分地位于基本上不透明的濾光元件之間。
在這個(gè)優(yōu)選的方案中,矩形的和對(duì)整個(gè)可視光線基本上透明的濾光元件優(yōu)選按階梯狀排列,其中每?jī)蓚€(gè)位于相鄰的行和/或列內(nèi)的透明濾光器最好部分地重疊。不同于矩形的其它形狀對(duì)透明濾光器同樣是可能的。
這種結(jié)構(gòu)板可用已曝光的照相膠片簡(jiǎn)單制成,這種膠片代表透明和不透明的濾光元件并分層疊置在玻璃板上。也可考慮用其它的方案。
在本發(fā)明裝置的一種特殊方案中,在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)射光線的光學(xué)元件的兩個(gè)相鄰序列的平均幾何距離滿足條件p’≤p”≤p,式中p”=H·sin(0.017°),H為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的兩倍半,這樣,具有視覺分辨力S=1的正常視力的觀察者從像素光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的兩倍半的觀察距離就不再可能用肉眼分辨發(fā)光的光學(xué)元件的相鄰序列。
觀察者用一只眼睛和另一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別的視圖Ak(k=1...n)的第一和第二選擇的部分信息分別相當(dāng)于正好一個(gè)或多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息,其中,該觀察者用每只眼睛分別主要看到或只看到上述第一和第二選擇的部分信息。
在本發(fā)明裝置的另一種有利方案中,觀察者可停留的觀察空間至少包括以下平面即-位于觀察方向的前面的面,-平行于像素αij的光柵的面,和-位于離該光柵的光柵對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍和/或4倍距離的面。
可三維識(shí)別的表示的公知的裝置大都基于雙凸鏡或?yàn)V光器陣列,通常給出觀察者的優(yōu)選觀察距離,從該距離可特別好地識(shí)別相應(yīng)表示的三維圖像。這些優(yōu)選距離例如可相當(dāng)于光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的上述2.5倍或4倍。
按此方式,這個(gè)優(yōu)選的觀察距離是與到三維光學(xué)的光學(xué)元件(這里指的是結(jié)構(gòu)板上的光學(xué)元件)的肉眼不能分辨的相應(yīng)(最小)所需的距離分不開的。
此外,在至少一個(gè)像素αij上可再現(xiàn)由該場(chǎng)景/該物體的至少兩個(gè)不同視圖Ak(k=1...n)的部分信息混合的部分信息。
下面結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。
附圖表示圖1在本發(fā)明裝置中作為一塊結(jié)構(gòu)板的元件的示范性的濾光器陣列;圖2另一個(gè)示例性的濾光器陣列;圖3可用于與圖2濾光器陣列有關(guān)的圖像組合結(jié)構(gòu);圖4至圖5每只眼睛可看見的視圖混合的示例;圖6本發(fā)明有關(guān)的一種壓縮圖像組合用的圖形。
具體實(shí)施例方式
在一個(gè)實(shí)施例中,可三維識(shí)別的表示的本發(fā)明裝置包括
-一個(gè)圖像再現(xiàn)裝置,具有許多由行j和列i組成的光柵內(nèi)的單個(gè)像素αij,且在這些像素αij上可再現(xiàn)該場(chǎng)景/該物體的多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息;-一塊用于預(yù)先給定的由這些像素αij發(fā)射光線的傳播方向的結(jié)構(gòu)板,該結(jié)構(gòu)板布置在觀察方向內(nèi)的圖像再現(xiàn)裝置的前面,為此,這塊結(jié)構(gòu)板具有許多按序列排列的光學(xué)元件;-由此在觀察者停留的觀察空間內(nèi),傳播方向在許多分別相當(dāng)于一個(gè)觀察位置的交點(diǎn)交叉,所以觀察者從任一個(gè)觀察位置都可從視圖Ak(k=1...n)用一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別第一選擇的部分信息,用另一只眼睛識(shí)別第二選擇的部分信息。
該結(jié)構(gòu)板具有許多按p列和/或q行排列的透明的濾光元件作為發(fā)射光線的光學(xué)元件。其中這塊結(jié)構(gòu)板上的這些透明的濾光元件分別至少部分地位于基本上不透明的濾光元件之間。
在這個(gè)方案中,矩形的和對(duì)整個(gè)可視光線基本上透明的濾光元件優(yōu)選按階梯狀排列,其中每?jī)蓚€(gè)位于相鄰的行內(nèi)的透明濾光器最好部分地重疊。不同于矩形的其它形狀對(duì)透明濾光器同樣是可能的。濾光元件的排列的一個(gè)例子如圖1所示。
這種結(jié)構(gòu)板可用已曝光的照相膠片簡(jiǎn)單制成,這種膠片代表透明和不透明的濾光元件并分層疊置在玻璃板上,也可考慮用其它的方案。
此外,在圖1中用多個(gè)透明濾光器序列(F1、F2、F3)作為光學(xué)元件,如示意圖所示(該圖未按比例畫出)。這些光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)優(yōu)選構(gòu)成周期性的。按圖1,兩個(gè)相鄰序列的距離可簡(jiǎn)便地按如下方式算出在總是完全重復(fù)而沒有部分錯(cuò)位(例如三分之一錯(cuò)位)的情況下,用u和v分別表示構(gòu)成光學(xué)結(jié)構(gòu)板即這里的濾光器陣列的整個(gè)結(jié)構(gòu)的最小結(jié)構(gòu)段的寬度和高度。其中v=3·EZy·a和u=EZx·a。這里令a為一個(gè)可變的基本單位,并引入一個(gè)系數(shù)3,以便考慮RGB彩色子像素結(jié)構(gòu)與濾光元件尺寸進(jìn)行配合。變量a優(yōu)選與像素αij的尺寸成正比例變化,亦即當(dāng)像素αij的尺寸減小時(shí),a也變小。
所以方程式(1)成立
p′=3·EZx·EZy·aEZx2+32·EZy2]]>對(duì)于特殊情況,即透明的和不透明的濾光器不是嚴(yán)格按周期性排列,而是例如在透明的濾光元件的序列之間具有變化的距離,則平均距離即全部出現(xiàn)的不同距離p’的算術(shù)平均值起決定性作用。
此外,尤其可算出兩個(gè)相鄰序列的主傳播方向的幾何距離作為透明的濾光元件的相鄰序列的距離。在圖1或圖2中標(biāo)出了序列的主傳播方向。
下面詳細(xì)說明所示實(shí)施例的實(shí)施。
作為在一個(gè)由行j和列i組成的光柵中具有許多單個(gè)像素αij的圖像再現(xiàn)裝置,在本例中采用一個(gè)ViewSonic VX700型的17英寸薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD),這時(shí)像素αij在這里相當(dāng)于彩色子像素R、G、B。為此,例如可用一臺(tái)商用個(gè)人計(jì)算機(jī)組成的電子控制來保證該場(chǎng)景/該物體的多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息再現(xiàn)在這些像素αij上。
作為在這些像素αij上表示多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息的圖像組合結(jié)構(gòu)例如可選用圖3所示的結(jié)構(gòu)。其中,小格內(nèi)的數(shù)字相當(dāng)于視圖Ak的號(hào),來自這些視圖的部分信息被再現(xiàn)在像素αij的光柵的相應(yīng)位置。最上一行“RGBRGB”表示像素αij圖像再現(xiàn)裝置的彩色子像素R、G、B(紅、綠、藍(lán))。變量a例如與像素αij即彩色子像素R、G、B的寬度成正比。
在上述17英寸液晶顯示器的情況下,全色像素距離為0.264毫米。所以每個(gè)RGB子像素高0.264毫米,寬0.088毫米。所述的實(shí)施例的一個(gè)示范性的濾光器陣列如圖2所示(未按比例畫出)。其中例如v=3·EZy·a和u=EZx·a,令EZy=8,EZx=4,以及a=0.088毫米·f=0.087881022毫米,令f=65/65.088=0.998647(透明濾光器公差的校正系數(shù)),所以對(duì)圖2所示濾光器的上述參數(shù)來說,從上述方程式(1)得出p’=3.946·a=0.3467毫米。
作為光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的4倍G來說,亦即在17英寸液晶顯示器的情況中得出G=1727毫米。此外,上面引入的變量p=G·sin(0.017°)=0.5125毫米。
所以,在本例中,本發(fā)明的準(zhǔn)則是有效的,即在結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’滿足條件p’≤p,其中p=G·sin(0.017°),令G為像素αij的對(duì)角線長(zhǎng)度的4倍。
對(duì)于a值選用更小些的情況,例如a=0.08毫米時(shí),則p’=0.316毫米。在這種特殊情況中,結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光光學(xué)元件的兩個(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’(甚至)滿足條件p’≤p”≤p,其中p”=H·sin(0.017°),令H為像素αij的對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍。這樣,具有視覺分辨力S=1的正常視力的觀察者就不再可能從像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍觀察距離用肉眼分辨發(fā)光光學(xué)元件的相鄰序列。其它的改進(jìn)例如特別是圖像再現(xiàn)元件的寬度/高度的順應(yīng)技術(shù)趨勢(shì)的減小(例如未來的圖像再現(xiàn)裝置)也間接地有助于a值的減??;所以即使在觀察距離小于距離H時(shí)也能達(dá)到上述的不可分辨性。這也包括在本發(fā)明的范疇。
觀察者用一只眼睛和另一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別的視圖Ak(k=1...n)的第一和第二選擇的部分信息分別相當(dāng)于正好一個(gè)或多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息,其中,該觀察者用每只眼睛例如分別主要看到上述第一和第二選擇的部分信息。這最后提到的事實(shí)情況例如本申請(qǐng)人在DE 100 03 326 C2中進(jìn)行了詳細(xì)描述,并在圖4和圖5中示出。在上述的PCT/EP2004/004464中描述了獲得三維印象的每只眼睛一個(gè)視圖的單獨(dú)的部分信息的觀察。通過上述光學(xué)元件的不可分辨性獲得了改進(jìn)的三維印象。
濾光器陣列或結(jié)構(gòu)板和圖像再現(xiàn)裝置的表面之間的距離d最好為很小的毫米數(shù),例如d=1.6毫米。
根據(jù)本發(fā)明裝置的另一有利方案,觀察者停留的觀察空間至少包括以下平面即-位于觀察方向的前面的面,-平行于像素αij的光柵的面,和-位于離該光柵的光柵對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍和/或4倍距離的面。
可三維識(shí)別的表示的公知的裝置大都基于雙凸鏡或?yàn)V光器陣列,通常給出觀察者的優(yōu)選觀察距離,從該距離可特別好地識(shí)別相應(yīng)表示的三維圖像。
在用濾光器陣列和上述17英寸液晶顯示器的系統(tǒng)情況下,優(yōu)選的觀察距離w例如根據(jù)方程式w=65毫米·d/0.088毫米求出,其中d相當(dāng)于濾光器陣列和液晶顯示器的圖像再現(xiàn)裝置表面之間的距離d。在d=1.6毫米時(shí),得w=1181毫米。實(shí)際的觀察空間在觀察方向內(nèi)的這個(gè)距離的前和后延伸,所以平行于像素αij的光柵的平面在觀察空間中基本上包括在該光柵的2.5倍或4倍的對(duì)角線長(zhǎng)度的距離內(nèi)。在特殊的使用場(chǎng)合中,優(yōu)選的觀察距離w也可大致相當(dāng)于該光柵的2.5倍或4倍對(duì)角線長(zhǎng)度的值。
按此方式,這個(gè)優(yōu)選的觀察距離是與到三維光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件(這里指的是結(jié)構(gòu)板上的光學(xué)元件)的肉眼不能分辨的相應(yīng)(最小)所需的距離分不開的。
圖6表示與本發(fā)明有關(guān)的一種壓縮圖像組合用的圖形。這樣一個(gè)壓縮段或延伸段被用來在至少一個(gè)像素αij上再現(xiàn)由該場(chǎng)量/該物體的至少兩個(gè)不同視圖Ak(k=1...n)的部分信息混合的部分信息。有關(guān)這種組合的作用方式可重新參閱本申請(qǐng)人的WO 03/024122。
在圖6左方可看出n=5個(gè)視圖的一種圖像組合模型。但圖2所示的濾光器最好需要這樣一種圖像組合,該圖像組合具有4個(gè)像素αij的一個(gè)水平周期和8個(gè)像素αij的一個(gè)垂直周期,而所示的5-視圖-結(jié)構(gòu)則有5個(gè)或10個(gè)像素αij的周期。如果使用5-視圖-組合,則該組合必須“壓縮”到4視圖的寬度和8視圖的高度。
由于圖像壓縮時(shí),偶爾同時(shí)多個(gè)視圖的部分信息作為混合對(duì)應(yīng)像素,所以發(fā)生這種情況。關(guān)于WO 03/024122的理論這里用水平和垂直方向的密度系數(shù)dfx=dfy=5/4=1.25來考慮。換句話說,在17英寸液晶顯示器上的一個(gè)真實(shí)的像素通常表示一個(gè)從1.25部分信息的部分信息中混合的圖像。這在圖6中示意示出右方所示的放大區(qū)段表示信息組合結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素αij。所以根據(jù)該圖像組合結(jié)構(gòu),一個(gè)“真實(shí)的”像素p表示作為同時(shí)混合的1和2視圖的部分信息;視圖2、3和4的部分信息的混合例如也是可能的。
所以在圖像組合的上述壓縮時(shí),重新在液晶顯示器或圖像再現(xiàn)裝置上獲得該圖像組合的該濾光器陣列所需要的周期。上述例子只用于說明。實(shí)際上,例如介于1.1和1.4之間的其它密度系數(shù)具有較大的意義。
一般來說,上述的壓縮或延伸組合有利于用來使圖像再現(xiàn)裝置(液晶顯示器)上要表示的組合陣列。為此,可簡(jiǎn)便地對(duì)一個(gè)預(yù)先給定的圖像組合結(jié)構(gòu)這樣進(jìn)行調(diào)節(jié),即進(jìn)行壓縮或延伸,直至其周期性適合于用相應(yīng)的三維光學(xué)系統(tǒng)(例如濾光器陣列)表示為止。
對(duì)于用濾光器陣列的本發(fā)明的諸多布置方案來說,也可用分別具有不同輪廓和/或斜度的透明濾光元件的序列。
此外,本發(fā)明的裝置也可具有在二維和三維模式之間的全部面積或部分面積轉(zhuǎn)換的手段。這類手段的例子已在WO 2004/057878和別的文獻(xiàn)中進(jìn)行了說明。
本發(fā)明一方面在上述的裝置和方法中對(duì)正常視力的不戴鏡的眼睛提出了幾乎不可能分辨的三維光學(xué)結(jié)構(gòu);另一方面同時(shí)提高了三維圖像的可見的分辨率。所以改善了可三維識(shí)別的表示的質(zhì)量,并減少了不希望有的圖像影響。
權(quán)利要求
1.場(chǎng)景/物體的可三維識(shí)別的表示方法,在由行j和列i組成的光柵中可同時(shí)看見許多單個(gè)像素αij,其中-像素αij再現(xiàn)該場(chǎng)景/該物體的多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息;-借助一塊結(jié)構(gòu)板可預(yù)先給定從像素αij發(fā)射的光線的傳播方向,為此,該結(jié)構(gòu)板具有許多依序排列的光學(xué)元件;-從而在觀察者停留的觀察空間內(nèi),傳播方向在許多分別相當(dāng)于一個(gè)觀察位置的交點(diǎn)交叉;-由此觀察者從任一個(gè)觀察位置都可從視圖Ak(k=1...n)用一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別第一選擇的部分信息,用另一只眼睛識(shí)別第二選擇的部分信息;根據(jù)本發(fā)明,在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光的光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’滿足條件p’≤p,式中p=G·sin(0.017°),令G為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的4倍。
2.按權(quán)利要求1的方法,其特征為,在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’滿足條件p’≤p”≤p,式中p”=H·sin(0.017°),H為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的兩倍半。
3.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法,其特征為,該結(jié)構(gòu)板用許多按列p和/或行q排列的柱面透鏡作為發(fā)射光線的光學(xué)元件。
4.按權(quán)利要求1或2的方法,其特征為,該結(jié)構(gòu)板設(shè)有許多按列p和/或行q排列的透明濾光元件作為發(fā)光的光學(xué)元件,其中,該結(jié)構(gòu)板上的這些透明的濾光元件分別至少部分地位于基本上不透明的濾光元件之間。
5.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法,其特征為,觀察者用一只眼睛和另一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別的視圖Ak(k=1...n)的第一和第二選擇的部分信息分別相當(dāng)于正好一個(gè)或多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息,其中,該觀察者用每只眼睛優(yōu)選分別只看到或主要看到上述第一和第二選擇的部分信息。
6.按權(quán)利要求5的方法,其特征為,觀察者可停留的觀察空間至少包括如下平面即-位于觀察方向的前面的面,-平行于像素αij的光柵的面,和-位于離該光柵的光柵對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍和/或4倍距離的面。
7.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法,其特征為,至少一個(gè)像素αij再現(xiàn)由該場(chǎng)景/物體的至少兩個(gè)不同的視圖Ak(k=1...n)的部分信息混合的部分信息。
8.場(chǎng)景/物體的三維識(shí)別的表示裝置包括-一個(gè)圖像再現(xiàn)裝置,具有許多由行j和列i組成的光柵內(nèi)的單個(gè)像素αij,且在這些像素αij上可再現(xiàn)該場(chǎng)景/該物體的多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息;-至少一塊用于預(yù)先給定由像素αij發(fā)射光線的傳播方向的結(jié)構(gòu)板,該結(jié)構(gòu)板布置在觀察方向內(nèi)的圖像再現(xiàn)裝置的前面,為此,這塊結(jié)構(gòu)板具有許多按序列排列的光學(xué)元件;-由此在觀察者停留的觀察空間內(nèi),傳播方向在許多分別相當(dāng)于一個(gè)觀察位置的交點(diǎn)交叉,從而觀察者從任一個(gè)觀察位置都可從視圖Ak(k=1...n)用一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別第一選擇的部分信息,用另一只眼睛識(shí)別第二選擇的部分信息;根據(jù)本發(fā)明,-在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光的光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’滿足條件p’≤p,式中p=G·sin(0.017°),令G為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的4倍。
9.按權(quán)利要求8的裝置,其特征為,在該結(jié)構(gòu)板上的發(fā)光的光學(xué)元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰序列的平均幾何距離p’滿足條件p’≤p”,式中p”=H·sin(0.017°),令G為像素αij的光柵的對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍。
10.按權(quán)利要求8或9的裝置,其特征為,一塊結(jié)構(gòu)板設(shè)有許多按列p和/或行q排列的柱面透鏡作為發(fā)射光線的光學(xué)元件。
11.按權(quán)利要求8或9的裝置,其特征為,一塊結(jié)構(gòu)板設(shè)有許多按列p和/或行q排列的透明濾光元件作為發(fā)射光線的光學(xué)元件,其中,該結(jié)構(gòu)板上的這些透明元件分別至少部分地位于基本上不透明的濾光元件之間。
12.按權(quán)利要求8至11任一項(xiàng)的裝置,其特征為,觀察者用一只眼睛和另一只眼睛進(jìn)行光學(xué)識(shí)別的視圖Ak(k=1...n)的第一和第二選擇的部分信息分別相當(dāng)于正好一個(gè)或多個(gè)視圖Ak(k=1...n)的部分信息,其中,該觀察者用每只眼睛分別只看到或主要看到上述第一和第二選擇的部分信息。
13.按權(quán)利要求12的裝置,其特征為,觀察者可停留的觀察空間至少包括以下平面即-位于觀察方向的前面的面,-平行于像素αij的光柵的面,和-位于離該光柵的光柵對(duì)角線長(zhǎng)度的2.5倍和/或4倍距離的面。
14.按權(quán)利要求8-13任一項(xiàng)的裝置,其特征為,至少一個(gè)像素αij再現(xiàn)由該場(chǎng)景/物體的至少兩個(gè)不同的視圖Ak(k=1...n)的部分信息混合的部分信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及不用輔助工具的可三維識(shí)別的表示方法和裝置。本發(fā)明的目的是提出盡可能裸眼不可分辨的三維光學(xué)結(jié)構(gòu)并改進(jìn)可三維識(shí)別的表示的質(zhì)量。這個(gè)目的是通過可同時(shí)看見許多單個(gè)像素α
文檔編號(hào)G02B27/22GK1860800SQ200480027260
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者W·察肖珀, M·克利普施泰因, I·雷爾克, T·布呂格特, S·奧特 申請(qǐng)人:新景象有限責(zé)任公司