专利名称：立体观看系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体观看系统，尤其涉及一种适于观看立体图像但又不需要在观看者眼睛附近安置眼镜或类似的图像分离装置的系统。
背景已知各种形式的立体电视/视频系统，它们能够提供立体观看，但在观看者的眼睛附近不使用眼镜或其它障碍物。一种这样的系统是所谓的双凸透镜系统，在该系统中，供观看的图像由来自两个(左图像和右图像)摄像机视图的交错垂直图像条组成。为了让眼睛把两个图像析像成单个立体图像，将垂直布置的相邻圆柱状透镜覆盖在垂直图像条上，从而当眼睛处于预定焦平面或非常接近该平面时，通过折射将左图像投向观看者的左眼，而将右图像投向观看者的右眼。授予Schenk的美国专利第5,258,833号参照美国专利第4,214,257号(Yamauchi)和美国专利第2,543,793号(Marks)描述了此方面的一般背景。这些专利所描述的系统都对观看用的焦平面的位置很敏感，并且会有大量的光散射。
本发明的一个目的是改进上述问题，和/或至少提供一种有用的系统。
发明概述因此，以发明的一种较宽形式，提供了一种立体观看系统，该系统包括被掩屏覆盖的原始图像，所述掩屏被布置成，观看者在离开所述掩屏一段预定距离、具有预定宽度的焦平面上，可以解析所述原始图像产生的立体图像。
最好，所述原始图像由宽度都为P的、交替的左图像条和右图像条组成。
最好，所述掩屏包括与所述左右图像条对应的垂直双凸透镜条，用于折射接收到的光，以便产生所述观看者可以在所述焦平面解析的立体图像。
最好，所述掩屏还包括插在所述双凸透镜条之间的不透明的垂直条。
最好，其特征在于，所述不透明条的宽度为P，并且覆盖相邻的各一半宽度的左图像条和右图像条。
最好，所述原始图像包括插在所述交替的左图像条和右图像条之间的原始图像不透明条。
最好，所述双凸透镜条是三椭圆透镜的形式。
在另一较佳形式中，所述双凸透镜条是圆形截面透镜。
最好，所述圆形截面透镜形成一系列近似的相邻平面。
最好，所述掩屏形成一个由光学材料制成的基座伸长部分，在其第一表面形成透镜元件。
最好，所述基座伸长部分包括不透明的条，它们位于所述透镜元件之间的所述第一表面上。
附图概述现在参照附图，描述本发明的实施例，其中
图1示出了可以应用本发明实施例的立体观看系统的总体设计；图2示出了可以应用本发明第一实施例的原始立体图像的形成过程；图3示出了依照本发明第一实施例适用于图2原始图像的掩屏；图4示出了适用于平板或等离子显示器的掩屏；图5示出了用于产生有源原始图像的具体驱动电路；图6示出了依照本发明另一实施例的原始图像和掩屏的结构；图7示出了依照本发明另一实施例的原始图像和掩屏的设计；图8详细示出了图7中掩屏的截面图；图9详细示出了依照本发明另一实施例的掩屏的侧视图。
较佳实施例的详细描述参照图1，该图示出了一个立体观看系统10，它包括原始图像11和掩屏12。掩屏12包括一光学装置，它将来自原始图像11的光线射向观看者15的左眼13或右眼14，为观看者形成三维图像。
参照图2A和图2B，如下形成原始图像11最初，立体图像是作为两个分离的图像产生的，它们是左眼视图和右眼视图。左眼视图用图像A表示，而右眼视图用图像B表示。然后，将每个图像分成间距为P的垂直条。图2A表示如此分割的左眼图像。图2B表示如此分割的右眼图像。然后，如箭头所示，在两个图像之间相互交换相邻的条，从而产生原始图像11。如图所示，原始图像11按交替条方式将左图像和右图像合并在一起。
原始图像可以是照片等‘无源’/反射图像源的形式，或者可以是视频显示等‘有源’发光图像源的形式。在任何一种情况下，从原始图像反射或发出的光都需要通过掩屏12作光学处理，以便改变光线的方向，供眼睛13和14重建图像。
欧洲专利EP744872揭示了这类立体图像系统的一种具体实施，其中掩屏12(在专利ER744872中称屏障)是一个电气控制的快门机构，它可以动态切换左右图像，并分别将左右图像射向观看者的左右眼。
如前所述，“双凸透镜”系统的光折射元件通常包括专利EP744872中图31A所示的透镜元件48。
图2A和图2B所示的具体实施示出了宽度或间距为P的关于左眼图像A和右眼图像B的交替条宽。在1995年7月出版的Proceedings of IEEE，第83卷，第7期的论文“三维电视研究的当前状况”中，可以找到对历史的概述以及关于这种系统的实施。
参照图3，描述依照本发明第一实施例的掩屏12。图3A具体示出了应用或覆盖了图3B之掩屏12的原始图像11，如图所示，掩屏12有不透明条17。根据该实施例，原始图像11和掩屏12之间的位移或距离D可以根据用来形成透镜条16的光折射元件的特性，在0和2-13厘米左右之间变化。
用图3B一般示出的掩屏覆盖在图3A中包括左图像A和右图像B之交替垂直条的原始图像11上。掩屏包括间距为P的垂直透镜条16，它被布置成覆盖一半宽度的左图像条和一半宽度的右图像条。透镜条16是双凸透镜，可以用美国专利第5,258,833号中所述的方法构造。
如图3B所示，在透镜条16之间插入不透明条17，其间距也为P，并且同样被布置成覆盖一半宽度的左图像条A和一半宽度的右图像B。
参照图4，图4A示出了原始彩色图像18的结构方式。该结构包括交替的左彩色图像条19和右彩色图像条20。每个图像条本身由三个原色条组成，分别用红(R)、绿(G)和蓝(B)表示。图4B示出了对应的彩色掩屏21，它包括左垂直透镜条22和交替的右垂直透镜条23，每个透镜条都根据已知的双凸透镜方法构造。另外，如图4B所示，紧挨在相邻的垂直透镜条22和23以及相应的23和22之间，放置一个不透明条24。不透明条24的宽度可以覆盖一条原色条，在每次相继出现时覆盖不同的颜色条。
在该方法中，应该注意，不透明条根据预定的算法删除了一些冗余的图像信息。要求其效果能加宽颊观看者15之焦平面25的宽度，在焦平面中解析出立体图像。
图5示出了适用于本发明实施例的驱动器结构，在该结构中，有源显示器为诸如CRT、LED或背光照明矩阵等，视差图像源26将包含左眼图像A和右眼图像B的立体图像解析成A数据流27和B数据流28，这两股数据流送至屏幕驱动器29，屏幕驱动器29将数据流27和28解析成相应的垂直条数据流30和31，再将数据流30和31射向构成原始图像11的相应垂直条。
图6示出了本发明另一实施例的平面图，原始图像111由左图像条113和右图像条114组成，每条的宽度或间距都为P，并且如图6所示，在观看的一方覆盖宽度或间距为P的不透明条117。具体地说，不透明条117的宽度或间距为P，并且被布置成每个不透明条117覆盖相邻的各一半区域的左右图像条113和114。
另外，立体观看系统110包括掩屏112，掩屏112由许多三椭圆透镜118组成的线性阵列构成。每个三椭圆透镜118本身由三个交叉的条状透镜组成，从图8详细示出的最佳视图看，它们具有椭圆截面。与“双凸透镜”立体系统中一般所有的那样，当位于指定的焦平面119时，每个透镜118的功能是将从集体左图像条113接收到的光折射到观看者的左眼115，而将从集体右图像条114接收到的光折射(弯曲)到观看者的右眼116。
在该实施例中，如图6所示，透镜118相邻地连接成一个线性阵列。在本例中，如图所示，紧挨在原始图像111上的不透明条117对光信息进行唯一的掩蔽处理。
图7示出了本发明的另一个实施例，它包括立体观看系统210，该系统具有原始图像211和掩屏212，但在使用相同部件的地方，标号与图6实施例所用的相同。
在该实施例中，用图7所示的方式在每个三椭圆透镜118之间放置不透明的掩蔽元件。仍然将不透明条117直接加在原始图像211上。
在该例中，连接三椭圆透镜118的不透明掩蔽元件213的宽度为P。
参照图8，该图示出了图7中掩蔽元件212的详细截面图，其中三椭圆118被制成细长条214的一部分，制作细长条214的光学材料具有1和2之间的折射率。
特别适用的材料包括透明的塑料；玻璃；热固塑料(CR39)；树脂玻璃；和异丁烯酸甲酯形式的丙烯酸树酯(其特定的折射率为1.49)。
如图8所示，细长条214包括基底细长部分215，它的一个表面制成三椭圆透镜结构118，在透镜之间的平面部分216上覆盖不透明条217。
图9示出了另一种适用于上述任何一个立体观看系统实施例的掩屏312。如图9所示，掩屏312包括由球形截面透镜组成的线性阵列，在透镜之间放置不透明的连接部分314，形成正方形截面的阻碍物，连接部分314中有一个三角形截面的不透明部分315。
如图9所示，圆形截面透镜313的表面可以描绘成一组平面部分，它们形成一个近似的分段平面316，或者圆柱面或曲面。
以上只描述了本发明的一些实施例，不脱离本发明的范围和精神对其进行修改对本发明的熟练技术人员来说是显而易见的。
工业应用性本发明的实施例适用于各种立体观看系统，包括立体电视系统。在这些系统中，希望为观看者提供立体图像，但观看者不需要使用眼镜或其它等价的阻碍物。
权利要求
1.一种立体观看系统，其特征在于，包括被掩屏覆盖的原始图像，所述掩屏被布置成，观看者在离开所述掩屏一段预定距离、具有预定宽度的焦平面上，可以解析所述原始图像导出的立体图像。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述原始图像由宽度都为P的、交替的左图像条和右图像条组成。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述掩屏包括与所述左右图像条对应的垂直双凸透镜条，用于折射接收到的光，以便产生所述观看者可以在所述焦平面解析的立体图像。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述掩屏还包括插在所述双凸透镜条之间的不透明的垂直条。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述不透明条的宽度为P，并且覆盖相邻的各一半宽度的左图像条和右图像条。
6.如前述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述原始图像包括插在所述交替的左图像条和右图像条之间的原始图像不透明条。
7.如前述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述双凸透镜条是三椭圆透镜的形式。
8.如前述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述双凸透镜条是圆形截面透镜的形式。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述圆形截面透镜形成一系列近似的相邻平面。
10.如前述任何一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述掩屏形成一个由光学材料制成的基座伸长部分，在其第一表面形成透镜元件。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述基座伸长部分包括不透明的条，它们位于所述透镜元件之间的所述第一表面上。
全文摘要
一种立体观看系统(10,110,210)包括原始图像(11,111,211),离开原始图像一段距离D覆盖一掩屏(12,112,212)。掩屏中包括许多不透明条(17,117,217),它们被布置成覆盖相应的右图像条和左图像条部分(13,14,113,114)。在一特例中,不透明条是原始图像(11,111,211)的一部分,并且也是掩屏(112,212)的一部分,或者两者都是。
文档编号H04N13/04GK1270738SQ98809058
公开日2000年10月18日 申请日期1998年8月12日 优先权日1997年8月12日
发明者安东尼·约翰·伽德纳 申请人:安东尼·约翰·伽德纳