集成照相型三維顯示裝置的製作方法

2023-06-08 19:31:11 4

專利名稱：集成照相型三維顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成照相型三維顯示裝置。
為顯示靜態或動態三維圖象，一方面只是全息法和集成照相法使觀察者不需要帶眼鏡，另一方面，要得到正確的三維圖象，眼睛相對於顯示器的位置並不要求很高。
與全息法相比，集成照相的優點在於更為簡單。
以下將參照

圖1和2說明這種公知的集成照相法。
圖1表示拍攝圖象的原理。拍攝圖象的設備包括小孔(或孔徑光闌)矩陣10或透鏡a、b、c...。在此矩陣10的給定距離d處設置一組諸如CCD類的探測器A、B、C...。
每個探測器都有預定數目的探測元件，在這種簡單的例子中，這個預定數目為8。對於每個探測元件與圖2所示影像重現裝置的平面顯示器(如液晶顯示器LCD)14的象素對應。當CCD探測元件接收光線時，對應的顯示象素以與CCD元件接收的光強有關的傳輸效率透射。
在圖1所示的例子中，物點P表示探測元件A5、B3、C2，物點Q表示探測元件A7、B6和C5。
CCD元件與顯示象素之間的對應關係使每個CCD探測器A、B、C...與重現區段A′、B′、C′對應，每個重現區段(如A′)中象素的次序關於相應的(A)CCD探測器中CCD元件的次序相反。比如圖1中的CCD元件A1在CCD探測器A的右部，而圖2中的相應象素元件A′1在該區段的左部。
由圖1和2中未予表示的處理器實現顯示器14對CCD12所給出信號的控制，包括反轉。
重現裝置包括小孔或孔徑光闌的矩陣16(無源矩陣)，它與拍攝圖象裝置的矩陣10對應。這個矩陣16與所示平面顯示器14相關聯；還以如下方式與光源18相關聯，即由光源18發射的光穿過顯示器14，然後穿過小孔矩陣16。如果矩陣16與拍攝裝置的矩陣10一樣，而且如果象素元件A′1、A′2、...B′1、B′2、...的反轉相對位置與CCD元件A1、A2、...B1、B2、...的相對位置相同，則矩陣16與顯示器14之間的距離d等於矩陣10與CCD12之間的距離。
光線A′5a、B′3b和C′2c實際上會聚在P1點。光線A′7a、B′6b和C′5c實際上會聚在Q1點。P1點和Q1點的相對位置與原始點P和Q的位置精確地相同。換句話說，如果各探測元件與平面顯示器(如LCD14)的對應象素之間存在準確的對應關係，則集成照相三維顯示給出原始目標的三維實像。
可用小型透鏡或等效元件的矩陣替代所述矩陣10和16。
本發明的基礎在於辨認重現目標的位置，即使它準確地與目標的原始位置對應，對於觀察者而言可能並非最佳位置。例如，根據事件發生的地點，由於他必須根據距離調解眼睛或者由於主觀原因，觀察者可能感覺目標太遠或太近。
本發明的集成照相型圖象重現裝置的特點在於，它包括通過控制每條光線穿過無源矩陣的點以及穿過表示目標的矩陣的相應點的方向，而調整重現目標相對於所述裝置之位置的元件。
按照一種優選實施例，所述位置是重現目標到眼睛的距離，通過控制點的無源矩陣與表示目標的矩陣(如平面顯示器-如LCD)之間的距離使之受到調節。對於實踐而言，這個實施例特別簡單。
按照另一實施例，為了控制光線的方向，提供一個單元，用以控制所述表示目標的矩陣每一點在該矩陣表面上的位置，和/或用以控制所述無源矩陣每一點在該無源矩陣表面上的位置。
可將本實施例用於控制重現目標到眼睛(或到所述矩陣)的距離，和/或控制重現目標沿平行於表示所述目標的矩陣表面方向的位置。
由以下關於一些實施例的描述將使本發明的其它特點和優點更清晰，將參照附圖進行這種描述，其中圖1已經述及它表示集成照相型的拍攝圖象裝置；圖2已經部分描述過，它表示圖象重現裝置，包含本發明的改進；圖3是圖2重現裝置之控制元件的示意圖；圖4是本發明圖象重現裝置之控制元件的方框圖。
本發明的圖象重現裝置包括用以調整目標關於裝置本身位置的元件，它由平面顯示器(LCD14)和無源矩陣16組成。
這種位置調整對於幾種情況可能是有用的，例如，如果平面顯示器14的點A′5、A′7、B′3、B′6等未給出所要的目標位置，或者如果實際目標P1Q1未出現在觀察者的最佳距離處。比如，如果有如圖2所示那樣，實際圖象P1Q1離觀察者的眼睛20、22太近，則希望在離眼睛距離更遠處得到實際三維圖象P′Q′。
在這最後的具體實施例舉例中，無源矩陣16與有源矩陣14之間的距離d從d增大到d′。
隨著距離的這種增大，光線會聚到P1和Q1方向改變成它們會聚到P′和Q′，即重現點P1和Q1移到P′和Q′。距離d增大的結果，使P和Q點移至離平面顯示器14和無源矩陣16更遠些的位置。
為了調整平面顯示器14的平面內的點A′5、B′3和C′2(對於P1點而言)的相對位置，使點P1的次序移到點P′，給出另一種具體實施例(未示出)的元件。如果以電子學方式控制矩陣16的點a、b、c，還能沿該矩陣的平面移動它們的相對位置。
圖3所示的實施例屬於第一類，即給出用於調節矩陣16與所述有源矩陣或平面顯示器14之間的距離的裝置。按照該實施例，無源矩陣是可動的，而平面顯示器是靜止的。也可以使平面顯示器可動。對於一定的應用而言，本實施例是首選的，因為可以使觀察者不受矩陣16移動的幹擾，而所述矩陣16並不直接在他的眼前；換句話說，最好移動顯示器14而不移動矩陣16，因為觀察者並不直接看見顯示器14。
在這種特定的實施例中，無源矩陣包含多個圓柱形透鏡241、242等。
由這種三維拍攝圖象單元26給出的信號被傳送到圖象處理單元28的輸入端，圖象處理單元28控制平面顯示器14，旨在使這種LCD的象素給出正確的原始目標圖象。這種處理是實時進行的，於是，重現裝置使圖片更加富有生氣。
控制器30(圖3和4)有一輸入端32，在操作者的控制下，它接收手動指令單元34的信號，所述操作者給出與對於移動目標的移動(遠些或近些)所需方向相應的信號。
控制器30還設有輸入端36，它接收傳感器38的信號，所述傳感器檢測觀察者頭部(或眼睛)的位置，該控制器與計算單元40相連，考慮到傳感器38測得的觀察者眼睛的位置，計算單元計算重現目標的最佳位置，即最佳距離d。例如，可使計算單元編程，以設定事件發生的地點(目標)與觀察者之間的恆定距離。
權利要求
1．一種集成照相型三維顯示裝置，包括點(a,b,c)的無源矩陣(16)和表示待顯示圖象的矩陣(14)；該第二矩陣包含一組子矩陣(A′,B′,C′)，每個子矩陣與無源矩陣的相應點關聯，每個子矩陣的各點包含有關待顯示之三維圖象的點的信息；從一個子矩陣的一點(A′5)到無源矩陣的相關點(a)的光線實際上會聚於待顯示之三維圖象的相應點(P1)，其特徵在於，還包括通過控制所述光線(A′5a,A′7a)的方向，以控制所述三維圖象(P1Q1)關於各矩陣位置的單元。
2．一種如權利要求1所述的三維顯示裝置，其特徵在於，還包括用於控制無源矩陣(16)與第二矩陣(14)之間距離的單元。
3．一種如權利要求2所述的三維顯示裝置，其特徵在於，所述無源矩陣是可動的，而第二矩陣是靜止的。
4．一種如權利要求1至3任一項所述的三維顯示裝置，其特徵在於，還包括手動控制器(34)，用以控制所述三維圖象的位置。
5．一種如前述任一項權利要求所述的三維顯示裝置，其特徵在於，還包括用以控制無源矩陣(16)每一點和/或第二個矩陣(14)每一點的位置的單元。
6．一種如權利要求5所述的三維顯示裝置，其特徵在於，所述用於控制每一點位置的單元控制重現目標到各矩陣的距離。
7．一種如權利要求5或6所述的三維顯示裝置，其特徵在於，所述用於控制每一點位置的單元控制重現目標沿平行於與目標對應之矩陣的表面的方向的位置。
8．一種如前述任一項權利要求所述的三維顯示裝置，其特徵在於，還包括用於控制從觀察者位置看三維圖象位置的單元(38)。
9．一種如權利要求8所述的三維顯示裝置，其特徵在於，還包括檢測觀察者眼睛位置的傳感器單元。
10．一種如前述任一項權利要求所述的三維顯示裝置，其特徵在於，所述第二矩陣是平面顯示器，如液晶顯示器。
11．一種如前述任一項權利要求所述的三維顯示裝置，其特徵在於，所述無源矩陣的每一點是一個平板或透鏡的孔徑。
全文摘要
一種三維顯示裝置包括無源矩陣(16)和矩陣(14);後者包含一組子矩陣(A',B',C'),各子矩陣與無源矩陣的相應點關聯,每個子矩陣的各點包含待顯示之三維圖象一點的信息;從一個子矩陣的一點(A'5)到無源矩陣相關點(a)的光線會聚於待顯示三維圖象的相應點(P
文檔編號H04N13/02GK1319997SQ0110197
公開日2001年10月31日 申請日期2001年1月19日 優先權日2000年2月2日
發明者近澤美治 申請人:湯姆森多媒體公司