專利名稱：立體觀看系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體觀看系統(tǒng)，尤其涉及一種適于觀看立體圖像但又不需要在觀看者眼睛附近安置眼鏡或類似的圖像分離裝置的系統(tǒng)。
背景已知各種形式的立體電視/視頻系統(tǒng)，它們能夠提供立體觀看，但在觀看者的眼睛附近不使用眼鏡或其它障礙物。一種這樣的系統(tǒng)是所謂的雙凸透鏡系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，供觀看的圖像由來(lái)自兩個(gè)(左圖像和右圖像)攝像機(jī)視圖的交錯(cuò)垂直圖像條組成。為了讓眼睛把兩個(gè)圖像析像成單個(gè)立體圖像，將垂直布置的相鄰圓柱狀透鏡覆蓋在垂直圖像條上，從而當(dāng)眼睛處于預(yù)定焦平面或非常接近該平面時(shí)，通過(guò)折射將左圖像投向觀看者的左眼，而將右圖像投向觀看者的右眼。授予Schenk的美國(guó)專利第5,258,833號(hào)參照美國(guó)專利第4,214,257號(hào)(Yamauchi)和美國(guó)專利第2,543,793號(hào)(Marks)描述了此方面的一般背景。這些專利所描述的系統(tǒng)都對(duì)觀看用的焦平面的位置很敏感，并且會(huì)有大量的光散射。
本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)上述問(wèn)題，和/或至少提供一種有用的系統(tǒng)。
發(fā)明概述因此，以發(fā)明的一種較寬形式，提供了一種立體觀看系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被掩屏覆蓋的原始圖像，所述掩屏被布置成，觀看者在離開(kāi)所述掩屏一段預(yù)定距離、具有預(yù)定寬度的焦平面上，可以解析所述原始圖像產(chǎn)生的立體圖像。
最好，所述原始圖像由寬度都為P的、交替的左圖像條和右圖像條組成。
最好，所述掩屏包括與所述左右圖像條對(duì)應(yīng)的垂直雙凸透鏡條，用于折射接收到的光，以便產(chǎn)生所述觀看者可以在所述焦平面解析的立體圖像。
最好，所述掩屏還包括插在所述雙凸透鏡條之間的不透明的垂直條。
最好，其特征在于，所述不透明條的寬度為P，并且覆蓋相鄰的各一半寬度的左圖像條和右圖像條。
最好，所述原始圖像包括插在所述交替的左圖像條和右圖像條之間的原始圖像不透明條。
最好，所述雙凸透鏡條是三橢圓透鏡的形式。
在另一較佳形式中，所述雙凸透鏡條是圓形截面透鏡。
最好，所述圓形截面透鏡形成一系列近似的相鄰平面。
最好，所述掩屏形成一個(gè)由光學(xué)材料制成的基座伸長(zhǎng)部分，在其第一表面形成透鏡元件。
最好，所述基座伸長(zhǎng)部分包括不透明的條，它們位于所述透鏡元件之間的所述第一表面上。
附圖概述現(xiàn)在參照附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1示出了可以應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的立體觀看系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)；圖2示出了可以應(yīng)用本發(fā)明第一實(shí)施例的原始立體圖像的形成過(guò)程；圖3示出了依照本發(fā)明第一實(shí)施例適用于圖2原始圖像的掩屏；圖4示出了適用于平板或等離子顯示器的掩屏；圖5示出了用于產(chǎn)生有源原始圖像的具體驅(qū)動(dòng)電路；圖6示出了依照本發(fā)明另一實(shí)施例的原始圖像和掩屏的結(jié)構(gòu)；圖7示出了依照本發(fā)明另一實(shí)施例的原始圖像和掩屏的設(shè)計(jì)；圖8詳細(xì)示出了圖7中掩屏的截面圖；圖9詳細(xì)示出了依照本發(fā)明另一實(shí)施例的掩屏的側(cè)視圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述參照?qǐng)D1，該圖示出了一個(gè)立體觀看系統(tǒng)10，它包括原始圖像11和掩屏12。掩屏12包括一光學(xué)裝置，它將來(lái)自原始圖像11的光線射向觀看者15的左眼13或右眼14，為觀看者形成三維圖像。
參照?qǐng)D2A和圖2B，如下形成原始圖像11最初，立體圖像是作為兩個(gè)分離的圖像產(chǎn)生的，它們是左眼視圖和右眼視圖。左眼視圖用圖像A表示，而右眼視圖用圖像B表示。然后，將每個(gè)圖像分成間距為P的垂直條。圖2A表示如此分割的左眼圖像。圖2B表示如此分割的右眼圖像。然后，如箭頭所示，在兩個(gè)圖像之間相互交換相鄰的條，從而產(chǎn)生原始圖像11。如圖所示，原始圖像11按交替條方式將左圖像和右圖像合并在一起。
原始圖像可以是照片等‘無(wú)源’/反射圖像源的形式，或者可以是視頻顯示等‘有源’發(fā)光圖像源的形式。在任何一種情況下，從原始圖像反射或發(fā)出的光都需要通過(guò)掩屏12作光學(xué)處理，以便改變光線的方向，供眼睛13和14重建圖像。
歐洲專利EP744872揭示了這類立體圖像系統(tǒng)的一種具體實(shí)施，其中掩屏12(在專利ER744872中稱屏障)是一個(gè)電氣控制的快門(mén)機(jī)構(gòu)，它可以動(dòng)態(tài)切換左右圖像，并分別將左右圖像射向觀看者的左右眼。
如前所述，“雙凸透鏡”系統(tǒng)的光折射元件通常包括專利EP744872中圖31A所示的透鏡元件48。
圖2A和圖2B所示的具體實(shí)施示出了寬度或間距為P的關(guān)于左眼圖像A和右眼圖像B的交替條寬。在1995年7月出版的Proceedings of IEEE，第83卷，第7期的論文“三維電視研究的當(dāng)前狀況”中，可以找到對(duì)歷史的概述以及關(guān)于這種系統(tǒng)的實(shí)施。
參照?qǐng)D3，描述依照本發(fā)明第一實(shí)施例的掩屏12。圖3A具體示出了應(yīng)用或覆蓋了圖3B之掩屏12的原始圖像11，如圖所示，掩屏12有不透明條17。根據(jù)該實(shí)施例，原始圖像11和掩屏12之間的位移或距離D可以根據(jù)用來(lái)形成透鏡條16的光折射元件的特性，在0和2-13厘米左右之間變化。
用圖3B一般示出的掩屏覆蓋在圖3A中包括左圖像A和右圖像B之交替垂直條的原始圖像11上。掩屏包括間距為P的垂直透鏡條16，它被布置成覆蓋一半寬度的左圖像條和一半寬度的右圖像條。透鏡條16是雙凸透鏡，可以用美國(guó)專利第5,258,833號(hào)中所述的方法構(gòu)造。
如圖3B所示，在透鏡條16之間插入不透明條17，其間距也為P，并且同樣被布置成覆蓋一半寬度的左圖像條A和一半寬度的右圖像B。
參照?qǐng)D4，圖4A示出了原始彩色圖像18的結(jié)構(gòu)方式。該結(jié)構(gòu)包括交替的左彩色圖像條19和右彩色圖像條20。每個(gè)圖像條本身由三個(gè)原色條組成，分別用紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)表示。圖4B示出了對(duì)應(yīng)的彩色掩屏21，它包括左垂直透鏡條22和交替的右垂直透鏡條23，每個(gè)透鏡條都根據(jù)已知的雙凸透鏡方法構(gòu)造。另外，如圖4B所示，緊挨在相鄰的垂直透鏡條22和23以及相應(yīng)的23和22之間，放置一個(gè)不透明條24。不透明條24的寬度可以覆蓋一條原色條，在每次相繼出現(xiàn)時(shí)覆蓋不同的顏色條。
在該方法中，應(yīng)該注意，不透明條根據(jù)預(yù)定的算法刪除了一些冗余的圖像信息。要求其效果能加寬頰觀看者15之焦平面25的寬度，在焦平面中解析出立體圖像。
圖5示出了適用于本發(fā)明實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，有源顯示器為諸如CRT、LED或背光照明矩陣等，視差圖像源26將包含左眼圖像A和右眼圖像B的立體圖像解析成A數(shù)據(jù)流27和B數(shù)據(jù)流28，這兩股數(shù)據(jù)流送至屏幕驅(qū)動(dòng)器29，屏幕驅(qū)動(dòng)器29將數(shù)據(jù)流27和28解析成相應(yīng)的垂直條數(shù)據(jù)流30和31，再將數(shù)據(jù)流30和31射向構(gòu)成原始圖像11的相應(yīng)垂直條。
圖6示出了本發(fā)明另一實(shí)施例的平面圖，原始圖像111由左圖像條113和右圖像條114組成，每條的寬度或間距都為P，并且如圖6所示，在觀看的一方覆蓋寬度或間距為P的不透明條117。具體地說(shuō)，不透明條117的寬度或間距為P，并且被布置成每個(gè)不透明條117覆蓋相鄰的各一半?yún)^(qū)域的左右圖像條113和114。
另外，立體觀看系統(tǒng)110包括掩屏112，掩屏112由許多三橢圓透鏡118組成的線性陣列構(gòu)成。每個(gè)三橢圓透鏡118本身由三個(gè)交叉的條狀透鏡組成，從圖8詳細(xì)示出的最佳視圖看，它們具有橢圓截面。與“雙凸透鏡”立體系統(tǒng)中一般所有的那樣，當(dāng)位于指定的焦平面119時(shí)，每個(gè)透鏡118的功能是將從集體左圖像條113接收到的光折射到觀看者的左眼115，而將從集體右圖像條114接收到的光折射(彎曲)到觀看者的右眼116。
在該實(shí)施例中，如圖6所示，透鏡118相鄰地連接成一個(gè)線性陣列。在本例中，如圖所示，緊挨在原始圖像111上的不透明條117對(duì)光信息進(jìn)行唯一的掩蔽處理。
圖7示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，它包括立體觀看系統(tǒng)210，該系統(tǒng)具有原始圖像211和掩屏212，但在使用相同部件的地方，標(biāo)號(hào)與圖6實(shí)施例所用的相同。
在該實(shí)施例中，用圖7所示的方式在每個(gè)三橢圓透鏡118之間放置不透明的掩蔽元件。仍然將不透明條117直接加在原始圖像211上。
在該例中，連接三橢圓透鏡118的不透明掩蔽元件213的寬度為P。
參照?qǐng)D8，該圖示出了圖7中掩蔽元件212的詳細(xì)截面圖，其中三橢圓118被制成細(xì)長(zhǎng)條214的一部分，制作細(xì)長(zhǎng)條214的光學(xué)材料具有1和2之間的折射率。
特別適用的材料包括透明的塑料；玻璃；熱固塑料(CR39)；樹(shù)脂玻璃；和異丁烯酸甲酯形式的丙烯酸樹(shù)酯(其特定的折射率為1.49)。
如圖8所示，細(xì)長(zhǎng)條214包括基底細(xì)長(zhǎng)部分215，它的一個(gè)表面制成三橢圓透鏡結(jié)構(gòu)118，在透鏡之間的平面部分216上覆蓋不透明條217。
圖9示出了另一種適用于上述任何一個(gè)立體觀看系統(tǒng)實(shí)施例的掩屏312。如圖9所示，掩屏312包括由球形截面透鏡組成的線性陣列，在透鏡之間放置不透明的連接部分314，形成正方形截面的阻礙物，連接部分314中有一個(gè)三角形截面的不透明部分315。
如圖9所示，圓形截面透鏡313的表面可以描繪成一組平面部分，它們形成一個(gè)近似的分段平面316，或者圓柱面或曲面。
以上只描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，不脫離本發(fā)明的范圍和精神對(duì)其進(jìn)行修改對(duì)本發(fā)明的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的實(shí)施例適用于各種立體觀看系統(tǒng)，包括立體電視系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，希望為觀看者提供立體圖像，但觀看者不需要使用眼鏡或其它等價(jià)的阻礙物。
權(quán)利要求
1.一種立體觀看系統(tǒng)，其特征在于，包括被掩屏覆蓋的原始圖像，所述掩屏被布置成，觀看者在離開(kāi)所述掩屏一段預(yù)定距離、具有預(yù)定寬度的焦平面上，可以解析所述原始圖像導(dǎo)出的立體圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述原始圖像由寬度都為P的、交替的左圖像條和右圖像條組成。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述掩屏包括與所述左右圖像條對(duì)應(yīng)的垂直雙凸透鏡條，用于折射接收到的光，以便產(chǎn)生所述觀看者可以在所述焦平面解析的立體圖像。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述掩屏還包括插在所述雙凸透鏡條之間的不透明的垂直條。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述不透明條的寬度為P，并且覆蓋相鄰的各一半寬度的左圖像條和右圖像條。
6.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述原始圖像包括插在所述交替的左圖像條和右圖像條之間的原始圖像不透明條。
7.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述雙凸透鏡條是三橢圓透鏡的形式。
8.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述雙凸透鏡條是圓形截面透鏡的形式。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圓形截面透鏡形成一系列近似的相鄰平面。
10.如前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述掩屏形成一個(gè)由光學(xué)材料制成的基座伸長(zhǎng)部分，在其第一表面形成透鏡元件。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基座伸長(zhǎng)部分包括不透明的條，它們位于所述透鏡元件之間的所述第一表面上。
全文摘要
一種立體觀看系統(tǒng)(10,110,210)包括原始圖像(11,111,211),離開(kāi)原始圖像一段距離D覆蓋一掩屏(12,112,212)。掩屏中包括許多不透明條(17,117,217),它們被布置成覆蓋相應(yīng)的右圖像條和左圖像條部分(13,14,113,114)。在一特例中,不透明條是原始圖像(11,111,211)的一部分,并且也是掩屏(112,212)的一部分,或者兩者都是。
文檔編號(hào)H04N13/04GK1270738SQ98809058
公開(kāi)日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1998年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月12日
發(fā)明者安東尼·約翰·伽德納 申請(qǐng)人:安東尼·約翰·伽德納