專利名稱：一種三維立體成像設備和系統(tǒng)的制作方法
一種三維立體成像設備和系統(tǒng)方法
技術領域：
本發(fā)明屬于三維立體成像技術領域，涉及一種三維立體成像設備和系統(tǒng)。背景技術：
三維顯示區(qū)別于二維顯示最根本的區(qū)別就在于，要用各種方法給觀看者帶來視覺 的深度感知，使人自然或者不自然的獲得畫面中第三維的信息。對于三維立體成像技術而 言，還原三維立體空間中的真實物理景深非常重要，也是使人眼能夠感知到三維立體圖像 的最關鍵的因素。發(fā)明人之前在專利申請?zhí)枮?00910109909. X的中國發(fā)明專利，介紹了一種三維立體成像方法，該方法是按照物理景物深度將三維景物縱向分切制作成若干二維層面，然 后將各二維層面分別同時顯示出來形成二維畫面，并使顯示的二維畫面的像拼合成原三維 景物的像，在該專利中，是將一個具有深度信息的三維景物按照景物深度的方向進行層切， 然后將每一層的三維景物制作成一個二維層面，將每一個二維層面顯示在一個二維的顯示 器上面，顯示器的個數和二維層面的個數相同，而且各顯示器的排列方式如下多個顯示器 分兩組相對排列，每組各顯示器在同一平面內，且每組各顯示器的中心在一條直線上，每一 顯示器發(fā)出的光線都能通過其相對的顯示器反射到其相鄰的顯示器上。在每個顯示器的表 面都設置有半透半反光學器件，該半透半反光學器件受電信號控制，用于在顯示畫面時透 光不顯示畫面時反光。由此使得各顯示器所發(fā)出的光線經其他顯示器表面上的半透半反光 學器件反射成像，各顯示器顯示的二維層面的像拼合成三維立體圖像。在該專利中，各顯示器如此排列方式出現(xiàn)的一個問題是假如各顯示器的大小一 樣，而各二維層面在制作時其是按照真實三維景物的大小來制作的，而各二維層面的像與 人眼的距離比真實的各二維層面與人眼的距離要遠，所以導致因為視距的原因，導致人眼 看到的各二維層面的像比人眼看到的真實的各二維層面要小，則導致圖像出現(xiàn)失真的問 題，為了消除少因兩組平面顯示單元距離造成的像在人眼中的大小失真，所以所述各二維 平面顯示單元的大小不一樣，離人眼最近的二維平面顯示單元為成像窗口，離成像窗口由 遠及近的各二維平面顯示單元的面積大小分別是成像窗口大小的N2倍……16倍、9倍和4 倍。僅僅是分成4個二維層面，則第4個顯示器的面積大小是第一個顯示器面積大小 的16倍，如果是分成N個二維層面，則第N個顯示器面積大小是第一個顯示器面積大小的 第N2倍，這樣技術限制了實際應用范圍，其三維景物的分層數量也得到了極大的限制，則還 原三維景物的真實程度還是會大大折扣。而其設備成本在制作起來也是相當高。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的就是為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種新的三維立體成像 設備和系統(tǒng)，本發(fā)明的三維立體成像設備和系統(tǒng)具有結構簡單、而且成本低廉的優(yōu)點。本發(fā) 明的三維立體成像設備和系統(tǒng)能夠不受顯示器個數限制，使得顯示出來的三維立體圖像更加逼真。本發(fā)明的具體技術方案如下本發(fā)明提供一種三維立體成像設備，該設備包括顯示裝置和偏光裝置，其特征在 于，所述顯示裝置包括多個二維顯示器，每個二維顯示器包括一個顯示窗口，各二維顯示器 的顯示窗口的大小和形狀相同，且各二維顯示器的顯示窗口的中心在一條直線上；所述偏 光裝置包括多個半反半透光學器件，每兩個二維顯示器之間設置一半反半透光學器件，在 多個二維顯示器組成的二維顯示器列的首端或/和末端設置一半反半透光學器件，且各半 反半透光學器件的反射面相互平行，各二維顯示器的中心連成的直線與半反半透光學器 件的反射面垂直，各半反半透光學器件的反射面面積為各二維顯示器的顯示窗口面積的 1. 414 2 倍。所述半反半透光學器件為平板形半反半透玻璃。所述半反半透玻璃的反射面與二維顯示器的邊緣接觸。所述半反半透玻璃的邊沿與所述二維顯示器的邊沿接觸。相鄰的兩二維顯示器的邊沿相接觸。所述二維顯示器為平板型液晶顯示器。所述半反半透玻璃的反射面與所述二維顯示器呈45°夾角。所述二維顯示器水平放置。本發(fā)明另提供一種三維立體成像系統(tǒng)，包括像源制作設備和成像設備，所述像源 制作設備用于按照物理景物深度將三維景物縱向分切制作成若干二維層面，所述成像設備 用于將各二維層面分別顯示出來形成二維畫面，并使顯示的二維畫面的像拼合成原三維景 物的像，其特征在于，所述成像設備為如上述的三維立體成像設備，各二維層面分別在二維 顯示器中顯示出來，且的空白區(qū)域為黑色。所述成像設備還包括一多屏顯示卡以及一與該多屏顯示卡連接的主機所有的主 機，該多屏顯示卡與多個二維顯示器連接。所述像源制作設備包括畫面分切單元和畫面拼合單元，所述畫面分切單元用于將 三維景物按照物理景物深度縱向分切制作成若干二維層面，所述畫面拼合單元用于將各二 維層面按順序拼接成一個二維畫面；所述二維畫面通過所述多屏顯示卡輸出給多個二維顯不器。所述將各二維層面拼接成一個二維畫面的具體順序為將I-N號二維層面由號數 由小到大逐行由左至右或從右至左排列，每行排列的二維層面?zhèn)€數相同，所有的二維層面 排列在一起拼接成一個二維畫面。或者所述將各二維層面拼接成一個二維畫面的具體順序為將I-N號二維層面 由號數由小到大逐列由上至下或從下至上排列，每列排列的二維層面?zhèn)€數相同，所有的二 維層面排列在一起拼接成一個二維畫面。本發(fā)明的有益的技術效果在于本發(fā)明通過將各二維顯示器的形狀和大小設置成相同，而且各二維顯示器的中心 在一條直線上，各半反半透光學器件的反射面相互平行，各二維顯示器的中心連成的直線 與半反半透光學器件的反射面垂直，避免了因將二維顯示器設置成兩列，使得離人眼最遠 的顯示器的面積要比離人眼最近的顯示器的面積要大很多的缺陷，而且如此設計，可以沿著一條直線設置無限個二維顯示器，使得原三維景物能夠被切分成無限份，則拼合起來的 三維景物的像也能夠更加真實的還原了三維景物的物理景深，具有良好的視覺效果。而且各顯示器排列成一列后，各顯示器的大小設置成同樣大小，也不會使拼合的 三維景物的像失真，能夠非常好的節(jié)約成本。將半反半透玻璃的反射面與所述二維顯示器的夾角設置成45°，使得可以將水 平放置的二維顯示器顯示的二維畫面經半反半透玻璃的反射后成為直立的像，方便人眼觀看。本發(fā)明通過一個多屏顯示卡與多個顯示器連接，而且一個多屏卡受一個主機控 制，很方便的實現(xiàn)了多個顯示器顯示二維畫面的同步，系統(tǒng)成本低廉。說明書附圖

圖1為本發(fā)明三維成像設備中顯示裝置和偏光裝置的位置分布示意圖；圖2為本發(fā)明三維成像系統(tǒng)結構框圖；圖3為本發(fā)明三維成像設備的結構示意圖；圖4為本發(fā)明三維成像設備成像原理示意圖。
具體實施方式本發(fā)明涉及一種三維立體成像設備和系統(tǒng)。本發(fā)明是在專利申請?zhí)枮?200910109909. X中國發(fā)明專利的基礎上所做的改進發(fā)明，與該專利所不同的是，本發(fā)明的 三維立體成像設備的各二維顯示器的中心在一條直線上，各半反半透光學器件設置于兩二 維顯示器之間，且各半反半透光學器件的反射面相互平行，各二維顯示器的中心連成的直 線與半反半透光學器件的反射面垂直。如此設計，可以沿著一條直線設置無限個二維顯示 器，使得原三維景物能夠被切分成無限份，則拼合起來的三維景物的像也能夠更加真實的 還原了三維景物的物理景深，具有良好的視覺效果。下面結合說明書附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的闡述和說明如圖1所示，一種三維立體成像設備10，包括顯示裝置11和偏光裝置12，所述顯 示裝置包括四個平板形液晶顯示器111，各平板顯示器111水平放置，各平板形液晶顯示器 111形狀和大小相同，均為45cmX80cm的長方形平板液晶顯示器。各平板形液晶顯示器111 在同一平面，且各平板形液晶顯示器111的中心在一條直線上。所述偏光裝置12包括四個平板形半反半透玻璃121，各半反半透玻璃121的形狀 相同，面積為各二維顯示器的顯示窗口面積的1. 414倍。均為90cmX160cm的長方形平板半 反半透玻璃，每兩個平板形液晶顯示器111之間設置一平板形半反半透玻璃121，且位于四 個平板形液晶顯示器111組成的顯示器列的末端112設置有一平板形半反半透玻璃121，人 眼17位于顯示器列的前端113，觀看時從前端像末端觀看。各平板形半反半透玻璃121相 互平行，且每一半反半透玻璃121與平板形液晶顯示器成45°，且半反半透玻璃的反射面 1211與顯示器成45度角，半反半透玻璃的透射面1212與顯示器成145°。各半反半透玻 璃的邊沿1213與顯示器的邊沿1111接觸，相鄰的兩個顯示器的邊沿1111相接觸。采用上述的三維立體成像設備，還可制作成一個三維立體成像系統(tǒng)，如圖2所示， 一種三維立體成像系統(tǒng)，該三維立體成像系統(tǒng)除包括上述的三維立體成像設備10外，還包 括像源制作設備20，所述像源制作設備20用于按照物理景物深度將三維景物縱向分切制作成若干二維層面，所述成像設備10用于將各二維層面分別顯示出來形成二維畫面，并使 顯示的二維畫面的像拼合成原三維景物的像。按照景物深度將三維景物縱向分切制作成若干二維層面的方法在專利申請?zhí)枮?200910109909. X中國發(fā)明專利里已經有詳細的記載，在此不再贅述。與上述專利不同的 是又如圖2所示，所述像源制作設備20包括畫面分切單元21和畫面拼合單元22，所 述畫面分切單元21用于將三維景物按照物理景物深度縱向分切制作成若干二維層面，所 述畫面拼合單元22用于將各二維層面按順序拼接成一個二維畫面。如圖3所示，該三維立體成像設備10還包括一多屏顯示卡13和一與多屏顯示卡 13連接的主機14，該多屏顯示卡13與多個液晶顯示器111連接。所述二維畫面經主機14 播放后通過所述該多屏顯示卡13輸出給多個液晶顯示器111。本發(fā)明的三維立體成像設備以及三維立體成像系統(tǒng)的工作原理如下如圖4所示，由于半反半透玻璃121具有在黑色背景下反射光線，在光亮的背景下 透射反射的作用，即半反半透玻璃即具有透射光線的功能又具有反射光線的功能，所以距 離人眼最近的平板形液晶顯示器111上顯示的二維層面15，該液晶顯示器111發(fā)出的光線 被離人眼最近的半反半透玻璃121反射到人眼17，形成直立的與該顯示器上顯示的二維層 面等大的虛像15，而距離人眼17第二近的平板形液晶顯示器111發(fā)出的光線經距離人眼第 二近的半反半透玻璃121反射，再透射過距離人眼最近的半反半透玻璃進入人眼，形成直 立的與距離人眼第二近的顯示器上顯示的二維層面等大的虛像16，以此類推，距離人眼第 三近的顯示器發(fā)出的光線經半反半透玻璃反射后并連續(xù)穿透前面的兩個半反半透玻璃進 入人眼，也形成直立的與距離人眼第三近的顯示器上顯示的二維層面等大的虛像，距離人 眼最遠的顯示器發(fā)出的光線經半反半透玻璃反射后并連續(xù)穿透前面的三個半反半透玻璃 進入人眼，也形成直立的與距離人眼最遠的顯示器上顯示的二維層面等大的虛像。人眼從 顯示器列的前端113向顯示列的末端112觀看，可以看到多個虛像重疊在一起，而由于各個 虛像的相對位置和各二維層面的相對位置關系相同，所以多個虛像拼合在一起即形成具有 物理深度的三維景物的像。當三維景物分層越多，則分切出的二維層面越多，所需的液晶顯示器也越多，采用 上述成像設備形成的二維層面的像越多，而且當分切的二維層面數量越多，所分切出的二 維層面內所包含的虛擬的景深信息越少，而由于各二維層面的像的位置關系與二維層面在 三維景物中的位置相同，所以多個二維層面的像拼合成的三維景物的像所包含的真實的物 理景深的信息也就越多，則該三維景物的像與原三維景物越接近。而且由于液晶顯示器排成一列，則只需將液晶顯示器的大小設置成一樣大小就可 以實現(xiàn)人眼觀察到二維層面的像的大小與真實的二維層面的大小相同，使得拼合出的三維 景物的像不會失真。如此則可以使得顯示器的數量增加到很多，可以較真實的顯示出三維 景物的像，而且設備和系統(tǒng)的成本也大大降低。需要說明的是將上述的半反半透玻璃改換成45°玻璃材質的棱鏡也是可行的，所述棱鏡的斜面 與液晶顯示器呈45°，棱鏡的兩直面分別與液晶顯示器平行和垂直，由于玻璃的全反射，所 以該棱鏡的斜面可以將與該棱鏡接觸的顯示器發(fā)出的光線反射到人眼，而棱鏡的直面又可以使光線通過，但是由于光的折射作用，所以不與該棱鏡接觸的其他顯示器上顯示的其他 二維層面的像會出現(xiàn)偏移，如果不矯正該偏移量，則會各二維層面的像的位置關于會發(fā)生 改變，則拼合出的圖像則不是原三維景物的像，所以需要將顯示器上顯示的二維層面偏移 一定的距離。所述顯示器也可為CRT球面顯示器，但是各顯示器的顯示窗口大小和形狀相同， 各顯示器的顯示窗口的中心在一條直線上。顯示器與半反半透玻璃的夾角可為其他角度，但是較優(yōu)的是45°。半反半透玻璃的個數可比液晶顯示器的個數多，多出的一個半反半透玻璃設置于 顯示器列的前端。各半反半透光學器件的反射面面積也可為各二維顯示器的顯示窗口面積的2倍。 總之，各半反半透光學器件的反射面面積大于或者等于各二維顯示器的顯示窗口面積的 1. 414 倍。相鄰的兩個顯示器之間可保留一定的距離，各個距離的大小可不同?？傊鲜鰧嵤├兄攸c對本發(fā)明的設計原理和設計思想做了詳細的說明，同時 也列舉了一些具體的技術方案對其設計原理和設計思想的支持，本領域的技術人員很容易 通過上述的說明對本發(fā)明做一些簡單改進和優(yōu)化，毫無疑問的是，這些簡單的改進和優(yōu)化 應在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種三維立體成像設備，該設備包括顯示裝置和偏光裝置，其特征在于，所述顯示 裝置包括多個二維顯示器，每個二維顯示器包括一個顯示窗口，各二維顯示器的顯示窗口 的大小和形狀相同，且各二維顯示器的顯示窗口的中心在一條直線上；所述偏光裝置包括 多個半反半透光學器件，每兩個二維顯示器之間設置一半反半透光學器件，在多個二維顯 示器組成的二維顯示器列的前端或/和末端設置一半反半透光學器件，且各半反半透光學 器件的反射面相互平行，各二維顯示器的中心連成的直線與半反半透光學器件的反射面垂 直，各半反半透光學器件的反射面面積為各二維顯示器的顯示窗口面積的1. 414 2倍。
2.根據權利要求1所述三維立體成像設備，其特征在于，所述半反半透光學器件為平 板形半反半透玻璃。
3.根據權利要求2所述三維立體成像設備，其特征在于，所述半反半透玻璃的反射面 與二維顯示器的邊緣接觸。
4.根據權利要求3所述三維立體成像設備，其特征在于，所述半反半透玻璃的邊沿與 所述二維顯示器的邊沿接觸。
5.根據權利要求4所述三維立體成像設備，其特征在于，相鄰的兩二維顯示器的邊沿 相接觸。
6.根據權利要求1-5任一所述三維立體成像設備，其特征在于，所述二維顯示器為平 板型液晶顯示器。
7.根據權利要求6所述三維立體成像設備，其特征在于，所述半反半透玻璃的反射面 與所述二維顯示器呈45°夾角。
8.—種三維立體成像系統(tǒng)，包括像源制作設備和成像設備，所述像源制作設備用于按 照物理景物深度將三維景物縱向分切制作成若干二維層面，所述成像設備用于將各二維層 面分別顯示出來形成二維畫面，并使顯示的二維畫面的像拼合成原三維景物的像，其特征 在于，所述成像設備為如權利要求1-6任一所述的三維立體成像設備，各二維層面分別在 二維顯示器中顯示出來，且的空白區(qū)域為黑色。
9.根據權利要求8所述的三維立體成像系統(tǒng)，其特征在于，所述成像設備還包括一多 屏顯示卡以及一與該多屏顯示卡連接的主機所有的主機，該多屏顯示卡與多個二維顯示器 連接。
10.根據權利要求9所述的三維立體成像系統(tǒng)，其特征在于，所述像源制作設備包括 畫面分切單元和畫面拼合單元，所述畫面分切單元用于將三維景物按照物理景物深度縱向 分切制作成若干二維層面，所述畫面拼合單元用于將各二維層面按順序拼接成一個二維畫 面；所述二維畫面通過所述多屏顯示卡輸出給多個二維顯示器。
全文摘要
本發(fā)明屬于三維立體成像技術領域，涉及一種三維立體成像設備和系統(tǒng)。一種三維立體成像設備，該設備包括顯示裝置和偏光裝置，其特征在于，所述顯示裝置包括多個二維顯示器，每個二維顯示器包括一個顯示窗口，各二維顯示器的顯示窗口的大小和形狀相同，且各二維顯示器的顯示窗口的中心在一條直線上；所述偏光裝置包括多個半反半透光學器件，每兩個二維顯示器之間設置一半反半透光學器件，在多個二維顯示器組成的二維顯示器列的首端或/和末端設置一半反半透光學器件，且各半反半透光學器件的反射面相互平行，各二維顯示器的中心連成的直線與半反半透光學器件的反射面垂直，各半反半透光學器件的反射面面積為各二維顯示器的顯示窗口面積的1.414～2倍。
文檔編號H04N13/00GK102053377SQ20101050198
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權日2010年10月8日
發(fā)明者劉武強 申請人:劉武強