專利名稱：三維立體圖像顯示系統(tǒng)及利用此系統(tǒng)的三維立體圖像顯示方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種立體圖像顯示系統(tǒng)，更具體地涉及一種具備三維信息輸入裝置的三維立體圖像顯示系統(tǒng)。
背景技術：
最近對三維立體圖像的關注在升溫，由此在加速實現(xiàn)三維立體圖像的3D TV及3D遙控器的開發(fā)。
三維立體圖像技術在信息通信、廣播、醫(yī)療、教育培訓、軍事、游戲、動畫、虛擬現(xiàn)實及CAD等領域中應用廣泛，是各領域中共同需要的新一代逼真三維立體多媒體信息通信的核心基礎技術。
人所能感覺到的立體感是通過根據觀察對象的位置而改變的水晶體厚度變化程度、兩眼與對象之間的角度差異、左右眼所看到的對象的位置及形狀差異、根據對象的運動產生的視差、此外各種心理及記憶產生的效果等，綜合地作用而產生。
左右眼橫向相距約6 7cm產生的雙目視差(binocular disparity)是立體感的最重要的原因。由于雙目視差使得人以一定角度觀察對象，由于該差異進入左右眼的圖像具有不同的形象，該兩個圖像一旦通過視網膜傳遞到大腦，大腦就會將這些信息進行融合，使人感受到本來的三維立體圖像。
作為現(xiàn)有的實現(xiàn)三維立體圖像的技術的一個例子有如下方式，S卩，使用特殊的眼鏡，通過處在相互補色關系的顏色濾光鏡來分離選擇二維圖像。例如，在白紙上用紅色和藍色表示左右圖像，再使用紅藍色濾光鏡，則在紅色眼鏡中只能看到由藍色顯現(xiàn)的部分，而在藍色眼鏡中只能看到由紅色顯現(xiàn)的部分。利用這些，將左右圖像分別顯示成紅藍色，再使用與之對應的顏色濾光鏡，就能感受到立體圖像。但是，這種方法存在無法將物體顯示成天然色的缺點，因此目前使用不廣泛。
此外，實現(xiàn)三維立體圖像的現(xiàn)有的其它技術有使用偏振濾光鏡的被動方式和使用快門式眼鏡(shutter glass)的主動方式。
偏振濾光鏡方式為根據偏振光旋轉方向分離左右圖像的方式，將偏振濾光鏡附著在顯示器前面上，輸出左右圖像，則通過偏光眼鏡分離左右圖像，會使眼睛見到。偏振濾光鏡方式因能夠顯示高分辨率彩色視頻，同時可以向多數(shù)人顯示立體圖像，而且因利用偏光眼鏡的特性，具有能夠容易地獲得立體感的優(yōu)點。但是，如果眼鏡的偏振能力低，則立體感會下降，要在TV上附著專門的偏光膜，因此，TV生產成本會上升，因其是通過偏光板的圖像，存在清晰度或亮度降低的問題。
主動方式的快門式眼鏡方式能夠克服這種偏振濾光鏡方式的缺點，對快門式眼鏡方式進行說明如下，在顯示器中交替地輸出左右畫面，并產生通過紅外線或RF信號實現(xiàn)的同步信號，在安裝有電子式快門的、使用者佩戴的快門眼鏡上，對應同步信號，一側一側交替地阻擋左眼和右眼的視野，從而單獨地觀看左右圖像，由此感受到立體感。這種方式與偏振濾光鏡方式不同，幾乎不存在為了實現(xiàn)立體圖像而附加到顯示器自身的部件，因此可以用與二維顯示器裝置無太大差異的費用進行生產，由于將整體分辨率的圖像顯示在左眼及右眼，因此能夠實現(xiàn)高分辨率的三維圖像。由于這些優(yōu)點，快門式眼鏡方式在最近開發(fā)中的3D TV及顯示器中成為多數(shù)的制造商所采用的方式。
但是，在上述的三維立體圖像顯示器裝置上還沒有配置在三維立體圖像上選擇三維按鈕或能夠使其工作的遙控器或鼠標等選擇裝置。即，3D TV按照現(xiàn)有的方式，在畫面上顯示賦有號碼的菜單，并利用設置有眾多按鈕的遙控器選擇對應號碼的方式能夠輸入信息，但這種方式存在無法與二維TV相區(qū)別的問題。
此外，三維顯示器，其畫面以立體顯示，與此相反，鼠標只在二維平面上移動，因此存在無法選擇立體顯示的菜單或視窗的問題。發(fā)明內容
要解決的技術問題
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種具備三維信息輸入裝置的立體圖像顯示裝置，其在顯示三維立體圖像的顯示裝置的三維空間中，能夠通過在三維空間中移動光標等指針來輸入信息。
技術方案
用于解決上述技術問題的本發(fā)明的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，包括:三維信息輸入裝置，其接收來自立體圖像顯示裝置的同步信號，并產生超聲波信號；及上述立體圖像顯示裝置，其產生上述同步信號，在產生上述同步信號后，利用直至接收到上述超聲波信號的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的位置，并輸出顯示有上述三維信息輸入裝置的位置的三維立體圖像。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以將三維實際空間映射到三維立體圖像空間中，從而將上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標轉換成上述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間中的坐標，以此來表示上述三維信息輸入裝置的位置。
此外，上述立體圖像顯示裝置將菜單項目表示成三維立體圖像，使得菜單項目能夠顯示在三維立體空間中，上述立體圖像顯示裝置一旦從上述三維信息輸入裝置接收按鈕信號，就能選擇位于上述三維信息輸入裝置對應的三維立體空間的菜單項目。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以從使用者的位置上接收上述三維信息輸入裝置的移動范圍，將上述三維信息輸入裝置的移動范圍映射到上述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間的顯示范圍中，通過將三維實際空間映射到上述三維立體圖像空間中，執(zhí)行初始化。
此外，上述立體圖像顯示裝置，其在完成初始化后，可以根據初始化過程中所執(zhí)行的映射結果，將上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標轉換成三維立體圖像空間的坐標。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以包括:圖像信號處理部，其解碼從外部輸入的圖像信號或存儲在存儲介質上的圖像信號，產生能夠輸出三維立體圖像的立體圖像信號，將從坐標系轉換部輸入的上述三維信息輸入裝置的三維立體圖像空間中的坐標包括在上述立體圖像信號中輸出；三維立體圖像輸出部，其將從上述圖像信號處理部輸入的上述立體圖像信號輸出為三維圖像；信息輸入模塊，其產生上述超聲波同步信號，并利用上述超聲波同步信號產生的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，從而輸出坐標；及上述坐標系轉換部，其將三維實際空間中的上述三維信息輸入裝置的坐標轉換成在畫面輸出部輸出的三維立體圖像空間中的坐標，并輸出到上述圖像信號處理部中。
此外，上述信息輸入模塊可以以外置型設置在上述立體圖像顯示裝置上。
此外，上述信息輸入模塊可以包括:同步信號產生部，其產生上述同步信號；超聲波接收部，其相隔設置有多個；及位置測量部，其利用上述同步信號產生的時間和上述多個超聲波接收部分別接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的實際空間中的位置，并將產生的坐標輸出到上述坐標系轉換部中。
此外，上述信息輸入模塊可以進一步包括按鈕信息提取部，其檢查上述多個超聲波接收部接收到的超聲波信號，從而提取上述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息。
此外，上述信息輸入模塊可以進一步包括:按鈕信號接收部，其接收按鈕信號，上述按鈕信號包括上述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息；及按鈕信息提取部，其從上述按鈕信號提取上述按鈕信息。
此外，可以進一步包括快門式眼鏡，其根據上述同步信號，交替地阻擋使用者的左眼及右眼。
此外，上述三維信息輸入裝置，其可以在上述同步信號中，每個預先定義的數(shù)量的同步信號就會產生超聲波信號。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以包括:圖像信號處理部，其解碼從外部輸入的圖像信號或存儲在存儲介質上的圖像信號，產生能夠輸出三維立體圖像的立體圖像信號，將從坐標系轉換部輸入的上述三維信息輸入裝置的三維立體圖像空間中的坐標包括在上述立體圖像信號中輸出；立體圖像產生部，其將從上述圖像信號處理部輸入的上述立體圖像信號轉換成左眼圖像信號及右眼圖像信號；時序控制部，其輸出上述左眼圖像信號及上述右眼圖像信號；畫面輸出部，其向使用者顯示從上述時序控制部輸入的上述左眼圖像信號及上述右眼圖像信號；快門控制部，其與上述時序控制部聯(lián)動，感測上述時序控制部輸出上述左眼圖像信號及上述右眼圖像信號，與此同時產生上述同步信號；信息輸入模塊，其利用上述快門控制部中產生上述同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并輸出坐標；及上述坐標系轉換部，其將三維實際空間中的上述三維信息輸入裝置的坐標轉換成畫面輸出部輸出的三維立體圖像空間中的坐標，并輸出到上述圖像信號處理部中。
此外，上述信息輸入模塊可以以外置型設置在上述立體圖像顯示裝置上。
此外，上述信息輸入模塊可以包括:超聲波接收部，其相隔設置有多個；及位置測量部，其利用上述同步信號產生的時間和上述多個超聲波接收部分別接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的實際空間中的位置，并將產生的坐標輸出到上述坐標系轉換部中。
此外，上述信息輸入模塊可以進一步包括按鈕信息提取部，其檢查上述多個超聲波接收部接收到的超聲波信號，提取上述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息。
此外，上述信息輸入模塊可以進一步包括:按鈕信號接收部，其接收按鈕信號，上述按鈕信號包括上述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息；及按鈕信息提取部，其從上述按鈕信號提取上述按鈕信息。
此外，用于解決上述技術問題的本發(fā)明另外的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，包括:三維信息輸入裝置，其產生同步信號及超聲波信號；及立體圖像顯示裝置，其利用從接收上述同步信號到接收上述超生波信號為止的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的位置，并輸出顯示有上述三維信息輸入裝置位置的三維立體圖像。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以將三維實際空間映射到三維立體圖像空間中，從而將上述三維信息輸入裝置的實際空間中的坐標轉換成上述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間中的坐標，以此來表示上述三維信息輸入裝置的位置。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以將菜單項目表示成三維立體圖像，使得菜單項目能夠顯示在三維立體空間中，上述立體圖像顯示裝置一旦從上述三維信息輸入裝置接收到按鈕信號，就能選擇位于上述三維信息輸入裝置對應的三維立體空間的菜單項目。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以從使用者的位置上接收上述三維信息輸入裝置的移動范圍，將上述三維信息輸入裝置的移動范圍映射到上述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間的顯示范圍中，通過將三維實際空間映射到上述三維立體圖像空間中，執(zhí)行初始化。
此外，上述立體圖像顯示裝置，其可以在初始化后，根據初始化過程中所執(zhí)行的映射結果，將上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標轉換成三維立體圖像空間的坐標。
此外，上述立體圖像顯示裝置可以包括:圖像信號處理部，其解碼從外部輸入的圖像信號或存儲在存儲介質上的圖像信號，產生能夠輸出三維立體圖像的立體圖像信號，將從坐標系轉換部輸入的上述三維信息輸入裝置的三維立體圖像空間中的坐標包括在上述立體圖像信號中輸出；三維立體圖像輸出部，其將從上述圖像信號處理部輸入的上述立體圖像信號輸出為三維圖像；信息輸入模塊，其利用接收到上述同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，從而輸出坐標；及上述坐標系轉換部，其將三維實際空間中的上述三維信息輸入裝置的坐標轉換成畫面輸出部輸出的三維立體圖像空間中的坐標，并輸出到上述圖像信號處理部中。
此外，上述信息輸入模塊可以以外置型設置在上述立體圖像顯示裝置上。
此外，上述信息輸入模塊可以包括:同步信號接收部，其接收上述同步信號；
超聲波接收部，其相隔設置有多個；及位置測量部，其利用接收到上述同步信號的時間和上述多個超聲波接收部分別接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的實際空間中的位置，并將產生的坐標輸出到上述坐標系轉換部中。
此外，上述信息輸入模塊可以進一步包括按鈕信息提取部，其檢查上述多個超聲波接收部接收到的超聲波信號，提取上述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息。
此外，上述信息輸入模塊可以進一步包括:按鈕信號接收部，其接收按鈕信號，上述按鈕信號包括上述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息；及按鈕信息提取部，其從上述按鈕信號提取上述按鈕信息。
此外，用于解決上述技術問題的本發(fā)明的三維立體圖像顯示方法包括:步驟b，立體圖像顯示裝置產生同步信號，接收到上述同步信號的三維信息輸入裝置產生超聲波信號；步驟C，上述立體圖像顯示裝置利用產生上述同步信號的時間和接收上述超聲波信號的時間之間的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并產生坐標值；步驟d，上述立體圖像顯示裝置將上述坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值；及步驟e，向使用者顯示將上述三維信息輸入裝置的位置顯示在三維立體圖像空間中的三維立體圖像。
此外，在上述步驟b之前可以包括初始化步驟，上述初始化步驟可以包括:
步驟al，在上述立體圖像顯示裝置中產生同步信號，接收到上述同步信號的上述三維信息輸入裝置，通過使用者的操作，一邊移動位置，一邊產生超聲波信號；及步驟a2，上述立體圖像顯示裝置利用產生同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并檢查上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的移動范圍，并映射到三維立體圖像空間中的顯示范圍中。
此外，上述步驟d中，可以根據上述步驟a2的上述映射結果，將上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值。
此外，在上述步驟b中，上述立體圖像顯示裝置可以進一步包括快門式眼鏡，其根據上述同步信號交替地阻擋使用者的左眼及右眼，上述三維信息輸入裝置，其可以在上述同步信號中，每個預先定義的數(shù)量的同步信號就會產生超聲波信號。
此外，用于解決上述技術問題的本發(fā)明另外的三維立體圖像顯示方法，包括:步驟b，三維信息輸入裝置產生同步信號和超聲波信號；步驟C，立體圖像顯示裝置利用接收上述同步信號的時間和接收上述超聲波信號的時間之間的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并產生坐標值；步驟d，上述立體圖像顯示裝置將上述坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值；及步驟e，向使用者顯示將上述三維信息輸入裝置的位置顯示在三維立體圖像空間中的三維立體圖像。
此外，在上述步驟b之前可以包括初始化步驟，上述初始化步驟可以包括:
步驟al，上述三維信息輸入裝置一邊根據使用者的操作移動位置，一邊產生同步信號及超聲波信號；及步驟a2，上述立體圖像顯示裝置利用接收到同步信號和超聲波信號的時間差來測量上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并檢查上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的移動范圍，并映射到三維立體圖像空間中的顯示范圍中。
此外，上述步驟d中，可以根據上述步驟a2的上述映射結果，將上述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值。
有益效果
本發(fā)明優(yōu)選實施例1的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其三維信息輸入裝置產生超聲波信號，所述三維信息輸入裝置接收現(xiàn)有立體圖像顯示裝置中用于控制快門式眼鏡的同步信號，立體圖像顯示裝置從設置在多個區(qū)域的超聲波接收部接收超聲波信號，利用產生同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量三維信息輸入裝置和各超聲波接收部之間的距離，并利用這些距離測量三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置。
此外，本發(fā)明優(yōu)選實施例2的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其立體圖像顯示裝置產生用于輸入三維信息的超聲波同步信號，由接收到超聲波同步信號的三維信息輸入裝置產生超聲波信號，立體圖像顯示裝置從設置在多個區(qū)域的超聲波接收部接收超聲波信號，并利用超聲波同步信號產生的時間和接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量三維信息輸入裝置和各超聲波接收部之間的距離，并利用這些距離來測量三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置。
此外，本發(fā)明優(yōu)選實施例3的三維信息輸入裝置，三維信息輸入裝置產生超聲波同步信號和超聲波信號，并利用立體圖像顯示裝置接收到超聲波同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間之間的時間差，來測量三維信息輸入裝置和各超聲波接收部之間的距離，并利用這些距離來測量三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置。
通過將這樣測量的三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置轉換成三維立體圖像空間中的坐標，在三維立體圖像上立體地顯示執(zhí)行鼠標或遙控器功能的三維信息輸入裝置的位置，并能夠輸入點擊信息或菜單選擇信息等。
此外，本發(fā)明可以直接采用現(xiàn)有的三維立體圖像顯示裝置中所使用的同步信號邏輯，從而具有不存在因附加結構導致費用的提高，而實現(xiàn)三維遙控器或三維鼠標的效果。


圖1是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例1的三維立體圖像顯示系統(tǒng)的整體結構的圖。
圖2是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例1的立體圖像顯示裝置的結構的方框圖。
圖3是說明本發(fā)明優(yōu)選實施例的坐標系轉換初始化過程和初始化之后的坐標系轉換過程的圖。
圖4是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的信息輸入模塊結構的方框圖。
圖5是說明根據本發(fā)明優(yōu)選實施例測量三維信息輸入裝置的位置的方法的圖。
圖6至圖8是說明位置測量部測量三維信息輸入裝置的位置的方法的圖。
圖10是說明根據本發(fā)明優(yōu)選實施例在立體圖像顯示裝置上利用三維信息輸入裝置輸入信息的方法的流程圖。
圖11是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例2的三維立體圖像顯示系統(tǒng)的整體結構的圖。
圖12是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例3的三維立體圖像顯示系統(tǒng)的整體結構的圖。
圖13是說明在本發(fā)明優(yōu)選實施例3的立體圖像顯示裝置中利用三維信息輸入裝置輸入信息的方法的流程圖。
圖14是表示包括在本發(fā)明優(yōu)選實施例1至實施例3的立體圖像顯示裝置的信息輸入模塊以外置型設置的一個例子的圖。
具體實施方式
下面，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。
本發(fā)明可適用在快門式眼鏡方式、偏振光方式等多種立體圖像顯示裝置上，而各立體圖像顯示裝置的結構已為人熟知，因此將省略與現(xiàn)有的立體圖像顯示裝置相同的功能的具體說明，而只對本發(fā)明特有的結構進行重點說明。此外，將三維信息輸入裝置移動的實際空間稱為“三維實際空間”，將從立體圖像顯示裝置輸出的三維立體空間稱為“立體圖像空間”。
圖1是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例1的三維立體圖像顯示系統(tǒng)的整體結構的圖，圖2是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例1的立體圖像顯示裝置200及三維信息輸入裝置300的細部結構的方框圖。下面，參照圖1及圖2進行說明。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例1為將本發(fā)明應用在快門式眼鏡方式的立體圖像顯示裝置上的例子，參照圖1，本發(fā)明優(yōu)選實施例1的三維立體圖像顯示系統(tǒng)包括:立體圖像顯示裝置200、快門式眼鏡100及三維信息輸入裝置300。
首先，快門式眼鏡100采用與現(xiàn)有的立體圖像顯示裝置200所使用的快門式眼鏡100相同的方式接收來自立體圖像顯示裝置200的同步信號，交替地阻擋左眼及右眼。
三維信息輸入裝置300接收同步信號，產生超聲波信號，從而告知立體圖像顯示裝置200自身的三維實際空間中的位置，將按鈕信號包括在超聲波信號中或產生其它的按鈕信號傳輸?shù)搅Ⅲw圖像顯示裝置200中。
三維信息輸入裝置300根據從立體圖像顯示裝置200接收的同步信號產生超聲波信號，從而告知立體圖像顯示裝置200自身的位置，通過改變產生超聲波信號的周期或通過用紅外線、激光、可見光、RF信號等傳輸，將使用者按下的按鈕信息傳輸?shù)搅Ⅲw圖像顯示裝置200中。
立體圖像顯示裝置200執(zhí)行與普通的快門式眼鏡100方式的立體圖像顯示裝置相同的功能，在此進一步利用從三維信息輸入裝置300接收的超聲波信號，測量三維信息輸入裝置300的三維位置，將所測量的位置映射到由立體圖像顯示裝置200顯示的三維立體圖像空間進行顯示。
此外，立體圖像顯示裝置200通過測量接收的超聲波信號的周期或通過接收紅外線、激光、可見光、RF信號等無線信號，識別使用者在三維信息輸入裝置300中按下的按鈕，從而將與按鈕對應的功能反映到立體圖像上。
例如，立體圖像顯示裝置200在三維立體空間中表示多個菜單的狀態(tài)下，使用者通過在三維實際空間中移動三維信息輸入裝置300來移動三維立體空間中的光標，將光標位于想要選擇的菜單項目上后，按下按鈕，即可選擇三維空間中的菜單，從而執(zhí)行對應的菜單。
參照圖2，三維信息輸入裝置300基本上包括:同步信號接收部350，其接收同步信號；超聲波信號產生部340，其產生超聲波信號；按鈕部320，其具備多個功能按鈕；及輸入裝置控制部310，其控制這些組成部件；在不將按鈕信號包括在超聲波信號中傳輸，而用其它的RF信號、紅外線信號等傳輸?shù)那闆r下，可以進一步包括按鈕信號產生部330，其產生按鈕信號。
輸入裝置控制部310，在同步信號接收部350接收到同步信號的即刻或以一定的時間差控制超聲波產生部340產生超聲波信號，當使用者按下按鈕時，將按鈕信號包括在超聲波信號中向立體圖像顯示裝置200傳輸，或控制按鈕信號產生部330產生紅外線、RF信號等其它的按鈕信號，向立體圖像顯示裝置200傳輸。
立體圖像顯示裝置200包括:圖像信號處理部210、立體圖像產生部220、時序控制部230、畫面輸出部240、快門控制部250、信息輸入模塊260及坐標系轉換部270。
圖像信號處理部210解碼從外部輸入的視頻信號，產生能夠輸出的圖像信號，使得立體圖像顯示裝置200能夠顯示視頻信號，或再生存儲在⑶-ROM、DVD-ROM或計算機的硬盤等存儲裝置內的視頻文件，產生圖像信號輸出到立體圖像產生部220中。
此外，圖像信號處理部210從坐標系轉換部270接收三維信息輸入裝置300的三維立體圖像空間中的坐標，產生圖像信號使表示三維信息輸入裝置300位置的指針能夠包括在三維立體圖像空間中，從而輸出到立體圖像產生部220中。
立體圖像產生部220將從圖像信號處理部210輸入的圖像信號轉換成左眼圖像信號及右眼圖像信號，再輸出到時序控制部230中。
時序控制部230以一定的時間間隔(時間間隔可以在中間改變)，向畫面輸出部240輸出從立體圖像產生部220輸入的左眼圖像信號及右眼圖像信號，與此同時產生時序信號，向快門控制部250輸出。
畫面輸出部240包括:顯示面板，其用于IXD面板及有機EL面板等普通的顯示裝置；及驅動電路，其用于驅動顯示面板。畫面輸出部240向使用者顯示從時序控制部230輸入的左眼圖像信號及右眼圖像信號。
快門控制部250與時序控制部230聯(lián)動，感測時序控制部230以一定的時間間隔(時間間隔可以在中間改變)輸出左眼圖像信號及右眼圖像信號，與此同時產生同步信號，將其傳輸?shù)娇扉T式眼鏡100的同時向信息輸入模塊260輸出。
信息輸入模塊260利用從快門控制部250輸出的同步信號輸入的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量三維信息輸入裝置300的三維實際空間中的位置，從而輸出到坐標系轉換部270。對于信息輸入模塊260的結構，將參照圖4詳細說明。
坐標系轉換部270將使用者所處的三維實際空間中的三維信息輸入裝置300的坐標轉換成畫面輸出部240輸出的三維立體圖像空間中的坐標。為此，當使用者在使用本發(fā)明的三維信息輸入裝置300輸入信息之前設定初始化條件時，坐標系轉換部270需要檢查使用者為了初始化移動三維信息輸入裝置300的范圍，并將在三維實際空間中使用者在初始化時移動三維信息輸入裝置300的位置的最大范圍，分別映射到從畫面輸出部240輸出的三維立體圖像空間的最大范圍，與此相對應地，坐標系轉換部270將實際三維坐標映射到三維立體圖像空間中的坐標進行輸出。
圖3是說明本發(fā)明優(yōu)選實施例的坐標系轉換初始化過程和初始化之后的坐標系轉換過程的圖。圖3中求得的實際空間中的坐標值，將參照圖4，通過后述的方式求得。
參照圖3，使用者為了初始化，在將要使用三維信息輸入裝置300的位置(例如，坐在桌前的椅子上的位置或坐在沙發(fā)上的位置)上，按下初始化按鈕，將三維信息輸入裝置300，如圖3所示，向左右(X軸方向①_>②)、上下(z軸方向③_>④)及前后(y軸方向⑤_>⑥)移動后，再次按下按鈕后，輸入三維信息輸入裝置300的三維實際空間中的可移動范圍。
如此，信息輸入模塊260實時地檢查從按下初始化按鈕到再次按下初始化按鈕為止的三維信息輸入裝置300的三維坐標，并利用X軸、y軸及z軸方向的最大坐標值，如圖3的實線所示，產生三維實際空間中的可移動的最大范圍，再將此范圍映射到立體圖像顯示裝置200所示的三維立體圖像空間的最大范圍。之后，坐標系轉換部270根據在初始化過程中所執(zhí)行的映射結果，將從信息輸入模塊260輸入的三維實際空間中的坐標轉換成三維立體圖像空間中的坐標，并輸出到圖像信號處理部210中。
圖4是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的信息輸入模塊260結構的方框圖。
參照圖4，本發(fā)明優(yōu)選實施例的信息輸入模塊260包括:相隔設置的多個超聲波接收部266、位置測量部262及按鈕信息提取部264。
多個超聲波接收部266相隔設置，分別接收三維信息輸入裝置300產生的超聲波信號，將其輸出到位置測量部262及按鈕信息提取部264中。
按鈕信號提取部264檢查超聲波接收部266接收的超聲波信號，產生與之對應的按鈕信息。三維信息輸入裝置300在產生按鈕信息時，改變超聲波信號的產生周期，將對應的按鈕信息包括在超聲波信號中傳輸。例如，對應同步信號產生I次超聲波信號時，假定產生3 5個左右的脈沖，通過改變產生3 5個脈沖的周期，可以將按鈕信息傳輸?shù)搅Ⅲw圖像顯示裝置200中，按鈕信息提取部264可以檢查超聲波脈沖間的產生周期來提取按鈕信肩、O
此外，在三維信息輸入裝置300利用紅外線、激光、可見光或RF信號等來傳輸按鈕信息的情況下，如圖4的虛線所示，在信息輸入模塊260的內部進一步設置按鈕信號接收部268，所述按鈕信號接收部268通過接收對應按鈕信號的傳感器來實現(xiàn)，而按鈕信號接收部268接收按鈕信號向按鈕信息提取部264輸出。
按鈕信息提取部264提取的與按鈕信息相關的功能與顯示裝置的菜單選擇、亮度調節(jié)及音量調節(jié)等功能相關，因此省略具體的說明。
位置測量部262利用同步信號輸入的時間和各超聲波接收部266接收輸入超聲波信號的時間之間的時間差來測量三維信息輸入裝置300的三維實際位置，并將位置坐標值輸出到坐標系轉換部270中。
圖5是說明根據本發(fā)明優(yōu)選實施例測量三維信息輸入裝置300位置的方法的圖。
參照圖5，在本發(fā)明的立體圖像顯示裝置200的多個位置上，設置有多個超聲波接收部266 (S1、S2、S3)。為了測量三維位置，需注意不能將多個超聲波接收部266設置成一列。
三維信息輸入裝置300 —同接收從立體圖像顯示裝置200向快門式眼鏡100傳輸?shù)?、由紅外線或RF信號實現(xiàn)的同步信號，即刻產生超聲波信號(但是，也可能相隔一定的時間差產生超聲波信號)。
三維信息輸入裝置300產生的超聲波信號被各超聲波接收部266所接收，并輸出到位置測量部262，而位置測量部262利用同步信號所傳輸?shù)臅r間和超聲波信號被各超聲波接收部266所接收的時間之間的時間差來測量三維信息輸入裝置300的三維實際位置。
圖6至圖8是說明位置測量部262測量三維信息輸入裝置300的位置的方法的圖。
參照圖6至圖9，對計算三維信息輸入裝置300坐標值的計算方式的一個例子進行說明，首先，如圖6所示，將實現(xiàn)超聲波接收部266的3個傳感器分別稱為S1、S2及S3，如圖6所示，每個傳感器在同一平面上設置成互成直角，為了方便，將各自的坐標設定為(0，O，O)、(Lx，O，O)及(Lx，Ly，O)，將三維信息輸入裝置300的三維空間中的位置(P)的坐標稱為(X, y,z)0
此時，SI和S2之間的距離Lx及傳感器S2和S3之間的距離Ly為事先已知的值，而三維信息輸入裝置300 (P)和SI之間的距離L1、三維信息輸入裝置300和S2之間的距離L2及三維信息輸入裝置300和S3之間的距離L3，可以在同步信號傳輸后，利用超聲波信號被各超聲波接收部266接收為止的時間差來求出。
具體地，同步信號通過紅外線或RF信號來實現(xiàn)，會以光速傳輸，因此假定為從立體圖像顯示裝置200傳輸?shù)耐瑫r，即被三維信息輸入裝置300所接收。
此外，三維信息輸入裝置300在接收同步信號的即刻產生超聲波信號的情況下，可以認為在向三維信息輸入裝置300傳輸同步信號的同時，三維信息輸入裝置300產生超聲波信號，而傳輸同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間之間的時間差，可以看做是三維信息輸入裝置300產生的超聲波信號通過大氣傳播到超聲波接收部266的時間。
超聲波信號在大氣中以340m/s的速度傳播，因此在超聲波信號的傳播速度(340m/s)上乘以傳播時間(同步信號傳輸時間和超聲波信號接收時間之間的時間差)，即可求出超聲波接收部266和三維信息輸入裝置300之間的距離。
再次參照圖7，如圖7所示，通過設定將長度L1、L2及Lx分別作為三角形一邊的三角形求出三維信息輸入裝置300的X坐標，則得到如下的數(shù)學式1，將數(shù)學式I對X求解，可以求出如下數(shù)學式2的X坐標值。
數(shù)學式I
權利要求
1.一種三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括: 三維信息輸入裝置，其接收來自立體圖像顯示裝置的同步信號，并產生超聲波信號；及 所述立體圖像顯示裝置，其產生所述同步信號，在產生所述同步信號后，利用直至接收到所述超聲波信號的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的位置，并輸出顯示有所述三維信息輸入裝置的位置的三維立體圖像。
2.根據權利要求1所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置將三維實際空間映射到三維立體圖像空間中，從而將所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標轉換成所述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間中的坐標，以此來顯示所述三維信息輸入裝置的位置。
3.根據權利要求2所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置將菜單項目表示成三維立體圖像，使得菜單項目能夠顯示在三維立體空間中，所述立體圖像顯示裝置一旦從所述三維信息輸入裝置接收到按鈕信號，就選擇位于所述三維信息輸入裝置對應的三維立體空間的菜單項目。
4.根據權利要求2所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置從使用者的位置上接收所述三維信息輸入裝置的移動范圍，將所述三維信息輸入裝置的移動范圍映射到所述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間的顯示范圍中，通過將三維實際空間映射到所述三維立體圖像空間中，執(zhí)行初始化。
5.根據權利要求4所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置，其在完成初始化后，根據初始化過程中所執(zhí)行的映射結果，將所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標轉換成三維立體圖像空間的坐標。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置包括: 圖像信號處理部，其解碼從外部輸入的圖像信號或存儲在存儲介質上的圖像信號，產生能夠輸出三維立體圖像的立體圖像信號，將從坐標系轉換部輸入的所述三維信息輸入裝置的三維立體圖像空間中的坐標包括在所述立體圖像信號中輸出； 三維立體圖像輸出部，其將從所述圖像信號處理部輸入的所述立體圖像信號輸出為三維圖像； 信息輸入模塊，其產生所述超聲波同步信號，并利用所述超聲波同步信號產生的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，從而輸出坐標；及 所述坐標系轉換部，其將三維實際空間中的所述三維信息輸入裝置的坐標轉換成在畫面輸出部輸出的三維立體圖像空間中的坐標，并輸出到所述圖像信號處理部中。
7.根據權利要求6所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊以外置型設置在所述立體圖像顯示裝置上。
8.根據權利要求6所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊包括: 同步信號產生部，其產生所述同步信號； 超聲波接收部，其相隔設置有多個；及 位置測量部，其利用所述同步信號產生的時間和所述多個超聲波接收部分別接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的實際空間中的位置，并將產生的坐標輸出到所述坐標系轉換部中。
9.根據權利要求8所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊進一步包括按鈕信息提取部，其檢查所述多個超聲波接收部接收到的超聲波信號，從而提取所述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息。
10.根據權利要求8所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊包括: 按鈕信號接收部，其接收按鈕信號，所述按鈕信號包括所述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息；及 按鈕信息提取部，其從所述按鈕信號提取所述按鈕信息。
11.根據權利要求1 5中任一項所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括快門式眼鏡，其根據所述同步信號，交替地阻擋使用者的左眼及右眼。
12.根據權利要求11所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述三維信息輸入裝置在所述同步信號中，每個預先定義的數(shù)量的同步信號就會產生超聲波信號。
13.根據權利要求11所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于， 所述立體圖像顯示裝置包括: 圖像信號處理部，其解碼從外部輸入的圖像信號或存儲在存儲介質上的圖像信號，產生能夠輸出三維立體圖像的立體圖像信號，將從坐標系轉換部輸入的所述三維信息輸入裝置的三維立體圖像空間中的坐標包括在所述立體圖像信號中輸出； 立體圖像產生部，其將從所述圖像信號處理部輸入的所述立體圖像信號轉換成左眼圖像信號及右眼圖像信號； 時序控制部，其輸出所述左眼圖像信號及所述右眼圖像信號； 畫面輸出部，其向使用者顯示從所述時序控制部輸入的所述左眼圖像信號及所述右眼圖像信號； 快門控制部，其與所述時序控制部聯(lián)動，感測所述時序控制部輸出所述左眼圖像信號及所述右眼圖像信號，與此同時產生所述同步信號； 信息輸入模塊，其利用所述快門控制部中產生所述同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并輸出坐標；及 所述坐標系轉換部，其將三維實際空間中的所述三維信息輸入裝置的坐標轉換成畫面輸出部輸出的三維立體圖 像空間中的坐標，并輸出到所述圖像信號處理部中。
14.根據權利要求13所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊以外置型設置在所述立體圖像顯示裝置上。
15.根據權利要求13所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊包括: 超聲波接收部，其相隔設置有多個；及 位置測量部，其利用所述同步信號產生的時間和所述多個超聲波接收部分別接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的實際空間中的位置，并將產生的坐標輸出到所述坐標系轉換部中。
16.根據權利要求15所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊進一步包括按鈕信息提取部，其檢查所述多個超聲波接收部接收到的超聲波信號，提取所述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息。
17.根據權利要求15所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊進一步包括: 按鈕信號接收部，其接收按鈕信號，所述按鈕信號包括所述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息；及 按鈕信息提取部，其從所述按鈕信號提取所述按鈕信息。
18.一種三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括: 三維信息輸入裝置，其產生同步信號及超聲波信號 '及 立體圖像顯示裝置，其利用從接收所述同步信號到接收所述超生波信號為止的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的位置，并輸出顯示有所述三維信息輸入裝置位置的三維立體圖像。
19.根據權利要求18所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置將三維實際空間映射到三維立體圖像空間中，從而將所述三維信息輸入裝置的實際空間中的坐標轉換成所述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間中的坐標，以此來表示所述三維信息輸入裝置的位置。
20.根據權利要求18所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置將菜單項目表示成三維立體圖像，使得菜單項目能夠顯示在三維立體空間中，所述立體圖像顯示裝置一旦從所述三維信息輸入裝置接收按鈕信號，就會選擇位于所述三維信息輸入裝置對應的三維立體空間的菜單項目。
21.根據權利要求18所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述立體圖像顯示裝置從使用者的位置上接收所述三維信息輸入裝置的移動范圍，將所述三維信息輸入裝置的移動范圍映射到所述立體圖像顯示裝置輸出的三維立體圖像空間的顯示范圍中，通過將三維實際空間映射到所述三維立體圖像空間中，執(zhí)行初始化。
22.根據權利要求21所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，在完成所述立體圖像顯示裝置的初始化后，根據初始化過程中所執(zhí)行的映射結果，將所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標轉換成三維立體圖像空間的坐標。
23.根據權利要求18 22中任一項所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于， 所述立體圖像顯示裝 置包括: 圖像信號處理部，其解碼從外部輸入的圖像信號或存儲在存儲介質上的圖像信號，產生能夠輸出三維立體圖像的立體圖像信號，將從坐標系轉換部輸入的所述三維信息輸入裝置的三維立體圖像空間中的坐標包括在所述立體圖像信號中輸出； 三維立體圖像輸出部，其將從所述圖像信號處理部輸入的所述立體圖像信號輸出為三維圖像； 信息輸入模塊，其利用接收到所述同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，從而輸出坐標；及 所述坐標系轉換部，其將三維實際空間中的所述三維信息輸入裝置的坐標轉換成畫面輸出部輸出的三維立體圖像空間中的坐標，并輸出到所述圖像信號處理部中。
24.根據權利要求23所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊以外置型設置在所述立體圖像顯示裝置上。
25.根據權利要求23所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊包括: 同步信號接收部，其接收所述同步信號； 超聲波接收部，其相隔設置有多個 '及 位置測量部，其利用接收到所述同步信號的時間和所述多個超聲波接收部分別接收到超聲波信號的時間之間的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的實際空間中的位置，并將產生的坐標輸出到所述坐標系轉換部中。
26.根據權利要求25所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊進一步包括按鈕信息提取部，其檢查所述多個超聲波接收部接收到的超聲波信號，提取所述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息。
27.根據權利要求25所述的三維立體圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述信息輸入模塊進一步包括: 按鈕信號接收部，其接收按鈕信號，所述按鈕信號包括所述三維信息輸入裝置產生的按鈕信息；及 按鈕信息提取部，其從所述按鈕信號提取所述按鈕信息。
28.—種三維立體圖像顯示方法，其特征在于，包括: 步驟b，在立體圖像顯示裝置中產生同步信號，接收到所述同步信號的三維信息輸入裝置產生超聲波信號； 步驟C，所述立體圖像顯示裝置利用產生所述同步信號的時間和接收到所述超聲波信號的時間之間的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并產生坐標值； 步驟d，所述立體圖像顯示裝置將所述坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值；及 步驟e，向使用者顯示將所述三維信息輸入裝置的位置顯示在三維立體圖像空間中的三維立體圖像。
29.根據權利要求28所述的三維立體圖像顯示方法，其特征在于， 在所述步驟b之前包括初始化步驟， 所述初始化步驟包括: 步驟al，在所述立體圖像顯示裝置中產生同步信號，接收到所述同步信號的所述三維信息輸入裝置，通過使用者的操作，一邊移動位置，一邊產生超聲波信號 '及 步驟a2，所述立體圖像顯示裝置利用產生同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并檢查所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的移動范圍，并映射到三維立體圖像空間中的顯示范圍中。
30.根據權利要求29所述的三維立體圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟d中，根據所述步驟a2的所述映射結果，將所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值。
31.根據權利要求29所述的三維立體圖像顯示方法，其特征在于，在所述步驟b中，所述立體圖像顯示裝置進一步包括快門式眼鏡，其根據所述同步信號交替地阻擋使用者的左眼及右眼， 所述三維信息輸入裝置，在所述同步信號中，每個預先定義的數(shù)量的同步信號就會產生超聲波信號。
32.—種三維立體圖像顯示方法，其特征在于，包括: 步驟b，三維信息輸入裝置產生同步信號和超聲波信號； 步驟C，立體圖像顯示裝置利用接收所述同步信號的時間和接收所述超聲波信號的時間之間的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的實際空間中的位置，并產生坐標值； 步驟d，所述立體圖像顯示裝置將所述坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值；及 步驟e，向使用者顯示將所述三維信息輸入裝置的位置顯示在三維立體圖像空間中的三維立體圖像。
33.根據權利要求32所述的三維立體圖像顯示方法，其特征在于， 在所述步驟b之前包括初始化步驟， 所述初始化步驟包括: 步驟al，所述三維信息輸入裝置一邊根據使用者的操作移動位置，一邊產生同步信號及超聲波信號；及 步驟a2，所述立體圖像顯示裝置利用接收到同步信號和超聲波信號的時間差來測量所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置，并檢查所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的移動范圍，并映射到三維立體圖像空間中的顯示范圍中。
34.根據權利要求33所述的三維立體圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟d中，根據所述步驟a2的所述映射結果，將所述三維信息輸入裝置的三維實際空間中的坐標值轉換成三維立體圖像空間中的坐標值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具備三維信息輸入裝置的立體圖像顯示裝置及利用此裝置的三維立體圖像顯示方法。本發(fā)明中，現(xiàn)有立體圖像顯示裝置中的用于接收同步信號的三維信息輸入裝置產生超聲波信號，立體圖像顯示裝置從設置在多個區(qū)域的超聲波接收部接收超聲波信號，并利用產生同步信號的時間和接收到超聲波信號的時間之差來測量三維信息輸入裝置和各超聲波接收部之間的距離，并利用這些距離測量三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置。通過將如此測量的三維信息輸入裝置的三維實際空間中的位置轉換成三維立體圖像空間中的坐標，在三維立體圖像上能夠立體地顯示執(zhí)行鼠標或遙控器功能的三維信息輸入裝置的位置，并能夠輸入點擊信息或菜單選擇信息。本發(fā)明直接采用現(xiàn)有的立體圖像顯示裝置所使用的同步信號邏輯，具有不會因增加結構而導致費用提高，而實現(xiàn)三維遙控器或三維鼠標的效果。
文檔編號H04N13/04GK103109539SQ201080068877
公開日2013年5月15日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權日2010年6月28日
發(fā)明者李在俊 申請人:Pnf有限公司