CN1077381C - 记录和再现立体象的装置 - Google Patents

Abstract

借助于两台摄影机和一些线路来生成立体象的技术已被公知。本发明的目的是提供一种能够简单便宜地产生立体象的装置。一光学单元(1)摄入一目标(0)，在记录或显示器件(4)上由光束偏振单元(2、3)的偏振生成立体象。该装置特别适用于可视电话。

Description

记录和再现立体象的装置

本发明涉及一种记录和再现立体象的装置。

已经公知可借助于两个成象器件、两个象信号处理器和一个特殊象信号处理器产生立体象。所述的特殊象信号处理器从两个相机象构成一个供左和右眼观视的类似象素(pixel)的象，从而产生一种立体象的效果。在每种情形下相机的50％象素被利用。所述的特殊象信号处理器的设计非常复杂和困难，因为对应于每个右和左眼的象，其每个象素均需要具有对其进行转换的电路。

本发明的目的在于制作一种简单的、价廉的装置，这种装置可以经过一种类似象素的记录和/或显示而目视立体象。本发明的其它方面的优点由从属权利要求作详细说明。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面提供一种记录立体象的装置，具有一个光学单元，用于光学摄入目标的第一象(左象)和第二象(右象)；分光装置，接收来自光学单元的光信号，并把他们按照第一象和第二象分成相应的光信号，再把光信号导向到接收各个信号的象记录器件上，并进行信号处理，其中，分光装置为偏振器，多柱面镜装置，多棱面镜装置或光纤束，他们可按下述方式布置，即，使第一象的光信号和第二象的光信号同时由分光装置导向到象记录器件。

根据本发明的另一个方面提供一种用于记录立体象的装置，具有一个用于光学摄入欲记录目标的第一象(左象)和第二象(右象)的光学单元；分光装置，用于接收来自光学单元的光信号，同时把他们按照第一象和第二象分成相应的光信号，并把分开的光信号导向接收被分开信号的象记录器件上，和对他们进行处理；分离装置，用于把来自第一象或第二象的任何一个光信号导向象记录器件，其中，分离装置包括由一定时控制单元的公共信号驱动的光传输装置。

根据本发明的再一个方面提供一种再现立体象的装置，具有一个象显示器件，它可以从各种透视的方向，以象素×象素的方式显示目标的多个象；分离装置，它可以把欲显示图象的象信息内容导向不同的位置，其中，所述分离装置包含一个垂直方向的多柱面镜装置和一个水平方向的多柱面镜装置。

根据本发明的又一个方面提供一种用于再现立体象的装置，具有一个象显示器件，它可以从各个透视方向，以象素×象素的方式显示目标的多个象；分离装置，它可以把欲显示图象的象信息内容导向不同的位置，其中，所述分离装置包含一个偏振装置，和一个多柱面镜装置，它们的设置方式是，在一个预定的区域内，立体象可以不用偏振眼镜就能接收到，而在该区域之外，需借助偏振眼镜来接收立体象。

根据本发明的装置经由一个光学单元，并利用不同的偏振光束摄入(register)一个目标，从而在一个象记录/或从一个象显示装置上产生一个立体象。可以把光学单元细分成两个用于重合目标的光学单元，其中一个光学单元摄入左眼的象区，另一个光学单元摄入右眼的象区。每个光学单元利用一个第一偏振元件予以线偏振，这种偏振是利用偏斜角来实现的，偏角最好是90°。来自第一偏振单元的偏振光束入射到一个第二偏振单元上，并由该偏振单元传输到象记录器件和/或从象显示器件显示出来。

因此，需要摄入的目标利用两个光学装置来摄入，每一个光学装置利用光束的偏振专门对一个眼摄入，该偏振光束作为一种象素×象素偏振的阵列产生在象记录器件上和/或从象显示器件上产生。从而产生一种立体象。

在本发明的另一种改进的情况下，目标经由两个光学单元摄入，同时使光束经过形成单元传送到多柱面镜装置，这种多柱面镜装置是由多个透镜组成，他们向上呈曲面并依次排列。该装置作为一个整体，具有平的下底面，由于具有曲率，所以这种多柱面镜装置能够分开光束，并能在象记录或象显示器件上以象素×象素的方式再现经过摄入的目标，从而产生一种立体象。这种多柱面镜装置最好采用一种多棱面镜装置来取代。

本发明的优点是，只需要使用一个成象器件，以及一个象信号处理器，不需要一特殊的用于投射目标象的象信号处理器。另外，对于相机和特殊象信号处理的同步信号也不再需要。而且100％的象素得到利用。本装置可以直视象素×象素的象，从而以一种简单和廉价的方式产生一个立体象。

本发明结合下述的附图予以说明。其中，

图1是表示按照本发明的方法；

图2是表示本发明方法的实施例；

图3是表示本发明方法的另一个实施例；

图4-29是表示其它的典型实施例。

图1是表示按照本发明的方法。其中，一个目标O经过两个光学单元1l、1r摄入。光学单元把光束引向各自的第一偏振单元2l、2r，偏振单元2l、2r把尽可能互相垂直偏振的光束进一步引向一个第二偏振单元3。从偏振单元3，光束最好是垂直地射到象记录或象显示器4上。在此，具有象素×象素不同偏振的适用于左眼和右眼Bl、Br的光束成象，并在象记录或象显示器件上产生一个立体象。象记录或象显示器件可以由一种特殊的CCD或LCD来形成。从而，使进一步处理传输或记录成为可能。

图2表示本发明的又一个实施例。光学单元1l、1r摄入一个目标(未图示)，并通过反光镜5将光路引向偏振单元2l、2r。继之，光束从该处射向偏振单元3，再射到象记录或显示装置4上。

图3表示本发明的另一个实施例。光学单元1l、1r摄入一个目标(未图示)。光学单元lr将光路经过附带的偏振单元2l引向光束分离器6，光学单元1r把光路引向反光镜5，反光镜5使射到其上的光束射向光学单元2r。从光学单元2r出来的光束进入光束分离器6，由光束分离器把来自光学单元1l、1r的光束导向偏振单元3，从偏振单元出来的光束射到象记录或象显示器件4上。

象显示器件和象记录器件最好设计成可用于三维显示和记录。

图4表示本发明另一个典型的实施例。光学单元1l、1r使光束经过成形单元13l、13r，并通过他们导向多柱面镜装置11。成形单元13l、13r确保使左象区和右象区的光束均入射到多柱面镜装置上，并且通过其射向象记录或象显示器件10，再由显示器件产生一个适用于左眼Bl和右眼Br的象素×象素的立体象。在本说明书中，术语“多柱面镜装置”是指具有一个或多个曲面的表面透镜。

图5表示光学单元1l、1r，多柱面镜装置1l和象记录或象显示器件10的示意图。光学单元1l、1r以下述方式装在多柱面镜装置11上，即光学单元1l、1r的出射光束射到类透装置11的曲面上，由于光束受到折射，从而在上述情况下保证在象记录或象显示器件上具有适合于左眼和右眼Bl、Br的象素×象素分配。

图6是一个表示经右光学单元摄入光束的放大图。光束射至多柱面镜装置，光束在多柱面镜装置11中受到折射，使光束射到象记录或象显示器件10的供观视的右象素Br上。

图7表示光束是怎样经过光学单元1l、1r，反射镜5和多柱面镜装置11到达象记录或象显示装置10的。

图8表示用多棱面镜装置代替多柱面镜装置的情形。来自左和右光学单元的光束1i和1r在多棱面镜装置11前摄入，并通过该装置射向象记录或象显示器件10。在本说明书中，术语“多棱面镜装置”是指具有平行且相同尺寸形状的端部及互相平行的侧边的固定几何形状的装置。

图9是一个表示多棱面镜装置的放大图。图中，三束光1i被分成X、Y和Z，左光束X射到棱镜的侧边U，由于光束的折射太小，这束光射到一个所谓的屏蔽1s上，因此该光束不能到达供右光学单元用的象素区上。光束Y，如所希望的那样，由于折射的结果，到达一个左象素区B1。光束Z入射在多棱面镜装置12的侧边V上，由于多次折射的结果，不再从多棱面镜装置12出来射向象记录或象显示器件10上。

图10再次表示多柱面镜装置11，该装置被直接连接到象记录或象显示器件10上。图中，来自右光学单元1r(图中未示出)的光束ri受到折射后射到象记录或象显示器件10的右象素区。

图11表示一种以四重象素显示的象记录或象显示器件10的细分，这种细分是交替的a、b、c、d，其光路由图12可见，光学单元1a、1b、1c和1d摄入目标(未图示)，由光学单元把光束导向多柱面镜装置11。由于光束的折射，他们射向光学单元的各自的阵列a、b、c和d。

本发明的其他实施例表示在下述附图中。

图13示出了一个左光学单元1r，一个右光学单元1r，一个光纤束21，一个象记录或象显示器件4，水平方向h，垂直方向v。利用光学单元1l摄入供左眼的象区，利用光学单元1r摄入供右眼的象区。两个光学单元1l、1r把光束导向光纤束21的各自的端平面，光纤束21的光纤按照图14所示的方式排列在面向象记录或象显示器件的侧面上，即，在水平方向依次是用于左眼的垂直窄条区sli和用于右眼的窄条区sri。

图14表示在水平方向交替供左眼和右眼用的窄条区sli、sri的次序。

图15表示在垂直方向交替的供左眼和右眼用的窄条区sli、sri的次序。如果使用用于垂直方向的装置，则需要使用一个供立体显示的视频信号处理器和一个多柱面镜装置。

图16表示光纤束单元21，光学单元1l、1r，一个滤色器22和象记录或象显示器件4。在该装置中，滤色器22最好安置在象记录或象显示器件4的前面，因为采用这种方式时，只需要使用一个滤色器。

图17表示光学单元1l、1r，阵列滤色器23，光纤束单元21，适用于红、绿和蓝的象记录或象显示器件4r、4g和4b。在每种情形下，光路通过光学单元1l、1r伸展到各个有关的阵列滤色器23，再到光纤束21，并终止在象记录或象显示器件4r(红色的)、4g(绿色的)和4b(蓝色的)上。

图18表示光学单元1l、1r，光纤束21，红色滤光器22r，绿色滤光器22g，蓝色滤光器22b，和象记录或象显示器件4，光束通道经光学单元1l、1r，光纤束21，通向各个滤色器22r(红)、22g(绿)和22b(蓝)，并延伸到象显示器件4。

图19表示光学单元1l、1r，曝光单元23，“非”门操作单元(negationunit)24，反光镜5，象记录或象显示器件4，象显示驱动器25，定时控制单元26，放大器27，视频信号处理器28，象转换器29，以及用于立体象30的分时信号，用于左和右象lis，ris的信号。所述目标(未图示)由光学单元1l、1r摄入，各个光束经由曝光单元23和反光镜5导向象记录或象显示器件4。

曝光单元23由定时控制单元26驱动，“非”门操作单元24用于只允许来自左光学单元1l或右光学单元1r中的一种光束予以通过。曝光单元23最好采用机械设计的形式，也可以采用一种液晶曝光单元的形式。定时控制单元26还用来驱动象记录或象显示驱动单元25，以及象转换器29。所述驱动是以这种方式，即象记录或象显示器件4接到是来自左光学单元1l的光束，还是来自右光学单元lr的光束入射到象记录或象显示器件上的信息来实现的。同样，这种信息也传递到象转换器29。象记录或象显示器件4进一步把信号经由放大器27传送给视频信号处理器28。用于立体象30的分时信号加到视频信号处理器28，该信号也传递到象转换器29，由象转换器29转换左象信号lis和右象信号ris。

图20中在其下面部分具有如图19相同的构成，与图19的不同之处在于：曝光单元23，“非”门操作单元24和反光镜5不存在。在技术上，光束的控制是借助经过定时控制单元26的由控制器31驱动的可动反射镜5m来取得。由此，定时控制单元26以下述方式驱动控制器31，即，该可移动反射镜5m分别位手适用于来自光学单元1r的光束的位置，以及适用于来自光学单元1l的光束的位置。所述光束的工作过程与图18所示的方式相同。

图21表示一种类似于图19的构成，位于图下部的诸单元与图19相同，与图19不同之处在于，具有转动曝光单元32。定时控制单元26以下述方式驱动该转动曝光单元32，即，使来自左光学单元1l和右光学单元1r的光束各自相继地到达象记录或象显示器件4。定时控制单元26的工作过程相应于对图19所描述的功能。转动曝光单元的转动方向由箭头d表示。

图22表示垂直方向的多柱面镜装置35，水平方向的多柱面镜装置36，以及一种改进的象记录或象显示器件37。在上述设计的装置中，观看者的眼在进行水平方向上运动或垂直方向上运动的情况下，所观看到的结果是一个立体象。位于上部的眼的观看位置由标号42表示，位于下部的眼的观看位置由标号43表示。有关经改进的象记录或象显示器件37，由于垂直和水平安置多柱面镜的结果，它是一个象对应于左眼，一个象对应于右眼，一个象40对应于下部观看位置，另一个象对应于上部观看位置。还可以采用平板显示来构成装置37。

图23表示图22所示装置的顶视图。从该视图中可进一步看到，用于左眼和用于右眼的象素Bl和Br分别表示在所述经改进的象记录或象显示器件37上。

图24表示图22所描述的装置的侧视图。从图中可以看到，经改进的象记录或象显示器件37具有一个对应于上部象观看位置的象区41，和一个对应于下部象观看位置的象区40。利用这种垂直和水平多柱面镜布置形式的装置，就有可能以立体方式观察到在所述象记录或象显示器件37上分开的象，这种在改进的象记录或象显示器件上的象分开是分别由适用于右眼和左眼的水平方向象素×象素，以及在象的上部观看位置和象的下部观看位置的垂直方向上的象素×象素来实现，从而构成一种阵列的形式。

图25表示上述类型的阵列，它是由具有垂直象区Vn、V1、V2...Vm-1，Vm的不同垂直方向的象47，以及具有水平象区hn、h1、h2...hm-1，hm的各种水平方向的象48构成。

图26表示水平和垂直多柱面镜的一种组合，其中不同的垂直象区47和不同的水平象区48可以利用一个经改进的多柱面镜装置49予以对准定位。

图27示出了一种多柱面镜装置11，右眼44，左眼45，对应于左眼的象素Bl，对应于右眼的象素Br，以及显示器前玻璃50。在通过一个多柱面镜装置观看该象，同时以象素形式来显示该象时，就可以由观看者的眼接收到一个立体的象。

图28表示一种立体显示器53，一个不用眼镜观看的立体象区51，一个用眼镜的立体象区52，偏振眼镜54，右眼44和左眼45。如果观看者位于立体象区51内，即使他不用特殊的偏振眼镜54也可接收到一个立体象。如果观看者离开该象区，则只有使用偏振眼镜54才能观看到一个立体象。为了使用偏振眼镜能观看到一个立体象，其立体显示器53应具有如图29所示的构成。

图29表示偏振眼镜54，多柱面镜装置11，对应左象的象素Bli，对应右象的象素Bri，对应右象的偏振装置pri，和对应左象的偏振装置pli。由于采用以上述方式构成的装置，就可能利用偏振眼镜，在不同的距离处观看到一个印象深刻的立体象。典型的偏振眼镜和位于立体显示器53上的偏振装置可以是线偏振的，也可以是圆偏振的。

Claims (8)

1.一种记录立体象的装置，具有，

一个光学单元(1)，用于光学摄入目标(O)的第一象(左象)和第二象(右象)；

分光装置(2、3；11；12；21)，接收来自光学单元(1)的光信号，并把他们按照第一象和第二象分成相应的光信号，再把光信号导向到接收各个信号的象记录器件(4；37)上，并进行信号处理，

其特征在于，分光装置为偏振器(2、3)，多柱面镜装置(11)，多棱面镜装置(12)或光纤束(21)，他们可按下述方式布置，即，使第一象的光信号和第二象的光信号同时由分光装置(2、3；11；12；21)导向到象记录器件(4；10)。

2.根据权利要求1所述的记录立体象的装置，其特征在于，分光装置为光纤束(21)，其安置方式为，使第一象的光信号和第二象的光信号在其水平方向或垂直方向以一种类似带状光束的方式导向象记录器件(10)。

3.根据权利要求1或2所述的记录立体象的装置，其特征在于，分光装置为光纤束(21)，以及在光纤束(21)前部或后面设置滤色器(23；22)。

4.根据权利要求1所述的记录立体象的装置，其特片在于，分光装置包含垂直方向的多柱面镜装置(36)和水平方向的多柱面镜装置(35)，他们的设置方式为，除目标(O)的第一象和第二象之外，其余的象均可由象记录器件(37)予以记录。

5.一种用于记录立体象的装置，具有：

一个用于光学摄入欲记录目标(O)的第一象(左象)和第二象(右象)的光学单元(1)；

分光装置(2、3；11；12；21)，用于接收来自光学单元(1)的光信号，同时把他们按照第一象和第二象分成相应的光信号，并把分开的光信号导向接收被分开信号的象记录器件(4)上，和对他们进行处理；

分离装置(23；5m；32)，用于把来自第一象或第二象的任何一个光信号导向象记录器件(4；10)。

其特征在于，分离装置包括由一定时控制单元(26)的公共信号驱动的光传输装置(23；5m；32)。

6.根据权利要求5所述的用于记录立体象的装置，其特征在于，一“非”门控制单元(24)设置在该定时控制单元(26)和一个所述分离装置(23)之间。

7.一种再现立体象的装置，具有：

一个象显示器件(4；37)，它可以从各种透视的方向，以象素×象素的方式显示目标(O)的多个象；

分离装置，它可以把欲显示图象的象信息内容导向不同的位置，

其特征在于，所述分离装置包含一个垂直方向的多柱面镜装置(36)和一个水平方向的多柱面镜装置(35)。

8.一种用于再现立体象的装置，具有：

一个象显示器件(4；37)，它可以从各个透视方向，以象素×象素的方式显示目标(O)的多个象；

分离装置，它可以把欲显示图象的象信息内容导向不同的位置，

其特征在于，所述分离装置包含一个偏振装置(pri、pli)，和一个多柱面镜装置(11)，它们的设置方式是，在一个预定的区域内，立体象可以不用偏振眼镜(54)就能接收到，而在该区域之外，需借助偏振眼镜(54)来接收立体象。

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