CN111936915A - 用于显示图像或波动和立体3d图像流的光场体积设备及相应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备，包括发射装置(1)，用于在第一方向(d1i)上发送光线束(R1i)；耦接到发射装置(1)的反射系统(50；150)，依次包括：第一凹面反射装置(10；110)和第二凹面反射装置(20；120)；其中，以凹面(C_10；C_110；C_20；C_120)彼此面对且同轴的方式，相对于第二凹面反射装置(20；120)安装第一凹面反射装置(10；110)；其中，第一凹面反射装置(10；110)和第二凹面反射装置(20；120)的焦点(F11，F12；F21，F22)位于限定反射系统(50；150)的方位轴(A‑A)的直线上；其中，第一凹面反射装置(10；110)和第二凹面反射装置(20；120)沿着相交曲线(C_int)相交；其中，第一凹面反射装置(10；110)包括至少一个孔(51；151)，孔被配置为使得光线束(R1i)从反射系统(50；150)出射；其中，当位于相对于第二凹面反射装置(20；120)的定位距离(Ah)的观察者沿着具有各自的准线(DIR_L；DIR_R)的两个视觉锥体(CL；CR)看向第二凹面反射装置(20；120)时，根据光线束(R1i)生成的图像(IMM)被观察者感知；计算单元(100)，与设备关联，并且被配置为计算沿根据准线(DIR_L；DIR_R)和第三方向(d3i)定义的参考方向(dir_M)的定位距离(Δh)；其中，设备还包括：调节装置(30；40)，适于改变参考方向(dir_M)。

Description

用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备及相应 方法

技术领域

本发明的目的是一种光场体积设备。

具体而言，本发明的目的是一种用于显示波动的和立体3D图像流的光场体积设备。

用于显示波动和立体图像流的方法构成本发明的另一目的。

换句话说，本发明的目的是一种装置/方法，其使得能够从2D图像开始显示3D图像流，而不需要任何显示介质。

背景技术

今天在科学技术水平上的主要努力之一涉及3D显示器的创建。过去，由于缺乏足够发展的背景技术，因此无法创建这种类型的显示器。如今，创建3D显示器有多种选择，但是其中涉及一些关键点。具体而言，根据所使用的技术，体3D显示器可能会受到限制，从而影响分辨率能力、体素数量、回放速度、亮度和光强度的损失、真空室的使用要求(既昂贵又危险)、对系统进行恒温的需求、有限的视角、投影图像与装置的过分靠近、涉及显示器尺寸的限制、缩放问题、由于散射现象而可能导致图像模糊、由LED组件的不透明性和连接线导致的自闭塞和制造复杂性。而且，在许多情况下，已经注意到这种系统可能对眼睛有潜在的危害。

如上所述，在技术和科学方面的体3D显示器的当前发展集中在设计适合于创建物理上为三维的显示器的技术。

已经提出了用于投影波动图像的投影系统，该投影系统试图获得三维、立体、伪全息效果，显然没有明显的效果。

这些系统难以建模和优化，从而导致不可预测的结果。另外，它们不能再现自然的立体视图。

结果，它们尚未被证明足够有效、舒适或被用户忍受以大规模生产并用于日常生活。

本发明的目的是创建一种能够克服现有技术的问题的用于显示图像或波动的和立体3D图像流的光场体积设备(以及相应的方法)，即，上述所有这些装置实际上都有效且高效。

本发明的一个特定目的是创造一种如上所述的装置/方法，该装置/方法能够将任何2D显示器的图像或图像流转换成波动、立体三维图像，观察者可这样观察到图像而无需任何辅助观看装置，例如眼镜、显示器或其他显示介质。

发明内容

在本发明的第一方面，这些和其他目的通过一种用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备来实现，该装置包括：

发射装置，被配置为在代表二维图像流的第一方向上发送光线束；

耦接到发射装置的反射系统，依次包括：

第一凹面反射装置，其被配置为接收所述光线束并在根据所述第一方向和第一凹面反射装置的第一构造而获得的第二方向上反射所述光束；

第二凹面反射装置，其被配置为沿所述第二方向接收所述光线束，并在根据所述第二方向和所述第二凹面反射装置的第二构造所获得的第三方向上反射所述光束；

-其中，所述第一凹面反射装置相对于所述第二凹面反射装置安装，其中凹面彼此面对且同轴；

-其中，所述第一凹面反射装置和所述第二凹面反射装置的焦点位于限定所述反射系统的方位轴的直线上；

-其中，所述第一凹面反射装置和所述第二凹面反射装置或其延长部分沿着位于垂直于所述反射系统的方位轴的参考平面上的相交曲线相交，

-其中，所述第一凹面反射装置包括至少一个孔，所述孔被配置为使得由第二凹面反射装置反射的所述光线束通过所述至少一个孔沿所述第三方向从所述反射系统出射；

-其中，当观察者沿着具有各自的准线的两个视觉锥体看向所述第二凹面反射装置时，根据所述光线束生成的图像由观察者感知到，相对于所述第二凹面反射装置位于定位距离；

-其中，两个锥体的顶点与观察者的观察点重合，

-其中，所述锥体沿着具有各自区域的各自不同的曲线与所述第二凹面反射装置相交；

计算单元，与所述装置关联并配置为计算沿根据所述准线和所述第三方向定义的参考方向的所述定位距离；

其中，所述装置还包括：

调节装置，其适于改变所述参考方向以确定所述区域的叠加测量值，从而将所述图像的视觉效果实现为三维图像，关于位于所述计算出的定位距离的观察者的波动点的波动和立体。

在本发明的第二方面，这些和其他目的通过一种显示图像或波动和立体3D图像流的方法，包括以下步骤：

预先安排发射装置；

预先安排反射系统，其耦接到所述发射装置，包括第一凹面反射装置和第二凹面反射装置；

预先安排相对于所述第二凹面反射装置安装的所述第一凹面反射装置，所述凹面彼此面对并且同轴；

预先安排所述第一凹面反射装置和所述第二凹面反射装置的焦点位于限定所述反射系统的方位轴的直线上；

沿着位于垂直于所述反射系统的方位轴的参考平面上的相交曲线，将所述第一凹面反射装置和所述第二凹面反射装置或其延长部分相交；

由所述发射装置在第一方向上发射代表二维图像流的光线束；

由所述第一凹面反射装置接收所述光线束，并在根据所述第一方向和所述第一凹面反射装置的第一构造获得的第二方向上反射所述光束；

由第二凹面反射装置沿所述第二方向接收所述光线束，并沿根据所述第二方向和所述第二凹面反射装置的第二构造获得的第三方向反射所述光束；

在所述第一凹面反射装置中预先安排孔，该孔被配置为使得由所述第二凹面反射装置反射的所述光线束通过所述至少一个孔沿着所述第三方向从所述反射系统出射；

-其中，当所述观察者沿着具有各自的准线的两个视觉锥体看向所述第二凹面反射装置时，根据光线束生成的图像由观察者感知到，相对于所述第二凹面反射装置位于定位距离；

使所述两个锥体的顶点与所述观察者的观察点重合；

沿着具有各自区域的各自不同的曲线将所述锥体和所述第二凹面反射装置相交；

计算沿根据所述准线和所述第三方向定义的参考方向的所述定位距离；

改变所述参考方向以确定所述区域的叠加测量值，从而将所述图像的视觉效果实现为三维图像，关于位于计算的定位距离的所述观察者的波动点的波动和立体。

在本发明的第三方面，这些目的和其他目的是通过一种用于投影波动和立体3D图像流的电视来实现的，该电视包括用于接收数字电视信号的接收装置；

根据前述方面之一，用于显示波动和立体3D图像流的光场体积设备，并且被配置为接收数字电视信号，其中，

发射装置被配置为：

接收根据所述数字电视信号定义的输入信号；

发射代表二维图像流的光线束，根据所述输入信号定义图像；

其中，光场体积显示装置被配置为实现三维图像的视觉效果，关于位于计算的定位距离的观察者的波动点的波动和立体。

在本发明的第四方面中，这些目的和其他目的通过一种用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备来实现，该装置包括：

发射装置，配置为在代表二维图像流的第一方向上发送光线束；

耦接到所述发射装置的反射系统，依次包括：

第一凹面反射装置，其被配置为接收所述光线束并在根据所述第一方向和第一凹面反射装置的第一构造而获得的第二方向上反射所述光束；

第二凹面反射装置，其被配置为沿所述第二方向接收所述光线束，并在根据所述第二方向和所述第二凹面反射装置的第二构造所获得的第三方向上反射所述光束；

-其中，所述第一凹面反射装置相对于所述第二凹面反射装置安装，其中凹面彼此面对且同轴；

-其中，所述第一凹面反射装置和所述第二凹面反射装置的焦点位于限定所述反射系统的方位轴的直线上；

-其中，所述第一凹面反射装置和所述第二凹面反射装置或其延长部分沿着位于垂直于所述反射系统的方位轴的参考平面上的相交曲线相交；

-其中，所述第一凹面反射装置包括至少一个孔，所述孔被配置为使得由第二凹面反射装置反射的所述光线束通过所述至少一个孔沿所述第三方向从所述反射系统出射；

-其中，当观察者沿着具有各自的准线的两个视觉锥体看向所述第二凹面反射装置时，根据所述光线束生成的图像由观察者感知到，相对于所述第二凹面反射装置位于预定的定位距离；

-其中，两个锥体的顶点与观察者的观察点重合，

-其中，所述锥体沿着具有各自区域的各自不同的曲线与所述第二凹面反射装置相交；

-其中，所述装置确定所述区域的叠加测量值，从而将所述图像的视觉效果实现为三维图像，关于位于预定义的定位距离的观察者的波动点的波动和立体，沿着根据所述准线和所述第三方向定义的参考方向。

在前述方面中的一个或多个方面，两个锥体的顶点与观察者的观察点重合，观察点具有平均观察点和预定距离。

在前述方面中的一个或多个方面中，计算单元被配置为计算沿根据所述准线与平均观察点的相交点定义的参考方向的定位距离。

在前述方面中的一个或多个方面，发射装置包含在反射系统中。

在前述方面中的一个或多个方面，发射装置相对于方位轴偏移。

在前述方面中的一个或多个方面中，发射装置被配置为经由发射装置的第一部分发射光束，所述发射装置的第一部分被布置为距参考平面第一平均距离。

在前述方面中的一个或多个方面，发射装置还包括发射装置的第二部分，该发射装置的第二部分布置成距参考平面第二平均距离，其中第二平均距离小于第一平均距离，其中发射装置的第二部分是黑色或深色。

在前述方面中的一个或多个方面，凹面反射装置的构造包括以下一个或多个：凹度、不透明度、粗糙度、颜色等。

在前述方面中的一个或多个方面，相交曲线包括圆周、圆周的弧或平坦曲线的另一部分中的一个。

在前述方面中的一个或多个方面，第一凹面反射装置相对于第二凹面反射装置在上级(superiorly)安装，并且各个凹面彼此面对并且同轴。

在前述方面中的一个或多个方面中，参考平面将第一凹面反射装置与第二凹面反射装置分开。

在前述方面中的一个或多个方面中，在第二凹面反射装置的焦点处实施孔。

在前述方面中的一个或多个方面，调节装置适于改变参考方向，以便为每个所述观察者设置所述叠加的测量值，在以下两者之间包括的观看范围中：

-叠加的第一下限测量值，在该下限测量值之下，所述观察者不能具有立体视野；

-第二测量上限，在该第二测量上限之上，所述观察者将所述图像感知为基本相同。

优选地，所述叠加的测量值与所述定位距离具有第一函数关系。

优选地，所述叠加的测量值与所述预定义距离具有第二函数关系。

优选地，叠加的第一下限测量值是下阈值，使得第一和第二函数关系确定预定义距离与观看距离的比率小于或等于约0.28。

优选地，叠加的第二上限测量值是上阈值，使得第一和第二函数关系确定预定义距离与观看距离的比率大于或等于约0.06；

-其中叠加的第一下限测量值和第二测量上限定义在其中测量范围可变化的观察范围。

在前述方面的一个或多个方面中，所述波动点沿着所述参考方向定位，其中，所述波动点和所述平均观察点布置在根据所述波动点定义的倒数视距。

优选地，所述波动点是在距所述第二反射装置的波动距离处计算的。

优选地，所述波动距离与所述构造和所述第一方向具有函数关系。

在前述方面的一个或多个方面中，提供了一种支撑装置，该支撑装置适于支撑反射系统。

在前述方面的一个或多个方面中，所述调节装置优选地包括机电调节装置，适于调节所述反射系统在所述支撑装置上的位置。

所述机电调节装置优选地包括机械和/或气动和/或电磁装置等。

优选地，所述机电调节装置适于调节以下项中的一个或多个：

所述参考平面的第一旋转角，通过围绕与所述参考平面和经过所述观察点和经过所述交点的第一平面之间的相交线相对应的固定旋转轴旋转所述参考平面而获得；

所述参考平面的第二旋转角，其通过围绕与所述方位轴相对应的旋转轴旋转所述参考平面而获得；

所述反射系统的第一平移的测量值，使得所述反射系统沿着属于位于所述第一平面上并垂直于所述参考方向的平行线的不当光束的任何直线平移；

所述反射系统的第二平移的测量值，使得所述反射系统沿着平行于所述参考方向的任何一条直线平移；

所述反射系统的第三平移的测量值，使得所述反射系统沿着平行于所述方位轴的任何一条直线平移。

在前述方面的一个或多个方面中，调节装置优选地包括控制单元，该控制单元配置成控制反射系统的调节。

优选地，控制单元包括：

第一方向调节模块，被配置为调节第一旋转角；

第二方向调节模块，被配置为调节第二旋转角；

第一平移调节模块，被配置为调节第一平移的测量值；

第二平移调节模块，被配置为调节第二平移的测量值；

第三平移调节模块，被配置为调节第三平移的测量值。

优选地，第一反射装置和第二反射装置是相同的。

优选地，第一反射装置和第二反射装置包括反射镜。

优选地，第一反射装置和第二反射装置包括抛物面或其部分。

在前述方面的一个或多个方面中，提供一种控制设备，该控制设备适于根据所述定位距离激活所述调节装置中的一个或多个，以调节以下中的一个或多个：

·所述第一旋转角；

·所述第二旋转角；

·所述第一平移的测量值；

·所述第二平移的测量值；

·所述第三平移的测量值。

优选地，所述控制设备包括计算单元，计算单元被配置为计算沿着根据准线和第三方向定义的参考方向的定位距离。

在前述方面的一个或多个方面中，发射装置优选地位于具有以下各项的发射平面上：

通过围绕平行于参考平面、平行于方位平面并穿过发射装置的重心的直线旋转发射平面而获得的第一角度，其中，第一取向与由所述第一平面和所述参考平面形成的二面角呈函数关系；

其中，所述方位平面是包含所述方位轴的平面，其垂直于所述参考平面并平行于连接所述圆周弧的末端或通过使所述第一和第二反射装置相交而获得的平坦曲线的一部分的直线；

其中，所述第一角度的调节使光线束相对于平行于所述方位轴的直线沿着所述第三方向从孔出射的角度最小化，因此可投射垂直图像；

其中，通过使所述发射平面围绕与垂直于所述参考平面、平行于方位轴并穿过所述发射装置重心的直线对应的旋转轴旋转而获得第二角度；

其中，所述第二角度适于最大化所述观察者的视角。

优选地，所述发射装置可根据以下一个或多个条件平移：

所述发射装置沿着包含在所述参考平面P中、垂直于所述方位平面并穿过所述方位轴的直线的第一平移值；

发射装置沿平行于所述方位轴的第二直线的第二平移值；

-所述发射装置沿着包含在所述参考平面P中并平行于所述方位平面的第三直线的第三平移值；

-其中，所述第一平移值、第二平移值和第三平移值为所述发射装置定义了三重平移值。

优选地，在前述方面的一个或多个方面中，发射装置可在以下之间平移：

在以下情况下，三重值中的第一极限值：

-沿第二方向d2i远离第一凹面反射装置的光线束在至少一个区域内与第二凹面反射装置相交；

-发射装置不与至少一个锥体相交；

在以下情况下，三重值中的第二极限值：

-沿第三方向d3i远离所述第二凹面反射装置的光线束与由孔定义的边界内的区域相交；

-发射装置不与至少一个锥体相交；

其中所述极限值定义范围；

其中，三重值取范围内的值。

在前述方面中的一个或多个方面，提供了用于平移发射装置的平移装置，并且该平移装置适于在第一、第二和第三直线的一个或多个方向上平移发射装置。

平移装置优选地包括电机，具体是步进电机。

优选地，借助于计算机来实现前述方面中的一个或多个方面。

在第五方面，本发明包括一种计算机程序，其被配置为在运行时执行前述一个或多个方面的步骤。

本发明实现了多种技术效果：

1.与发生在当前设计的三维图像重建装置中的不同，该装置可在没有机械介质(例如屏幕、半透明的反射镜、水滴小瀑布、烟雾、气溶胶等)的情况下获得远离源的波动图像。

2.与现有技术的装置获得的相比，该装置可以以更大的距离获得波动图像。通过相对于方位轴平移发射器可获得此效果。

3.借助该装置，可创建似乎不被限制在盒子(各种形状)、孔或其他形式的机械限制中的波动图像(或波动图像序列)。

4.通过调节系统(如下文所述)，该装置可调节图像的位置，放大或缩小初始图像(或图像序列)，无论是投影、重建还是显示在显示器上。文献中描述的先前案例中没有调节系统。

5.该装置使得可实现被感知为波动并且悬浮在空气中的图像(或图像序列)的投影，而不需要借助于位于不同角度的多个相机来实现显示器上显示的图像的投影。

6.通过适当地确定系统和调节的尺寸，该装置提供了以简单的方式从二维图像或二维图像序列开始实现半透明图像或半透明图像序列的可能性。

7.考虑到人类及其视场的自然立体视觉以及调节组件而设计和创建的装置建模，使得可围绕给定的视线方向扩大观察窗，保持舒适且对用户无害的视图。

8.借助于插入装置中的光学系统，可再现远离装置的在不同点生成并在不同点再现的图像，而无需波导或光导管。

9.重建的3D波动图像即使有固体物体通过，也能保持其光学特性(例如，可“触摸”图像而无需对其进行更改)。

本发明的引用的技术效果/优点和其他技术效果/优点将从下面在下面提供的实例实施方式的描述中更加详细地出现，并且通过参照附图的近似和非限制性实例的方式来提供它们。

附图说明

图1是本发明的装置的第一实施方式的第一示意图。

图2是本发明的装置的第一实施方式的第二示意图。

图3是本发明的装置的第一实施方式的第三示意图。

图3A和3B是图3中出现的部件的详细示意图。

图4是本发明的装置的第二实施方式的第一示意图。

图4B是用于描述本发明的数学仿真的图4的具体简化构造。

图4C是示出本发明的数学仿真的效果的几何表示。

图5是本发明的装置的第二实施方式的第二示意图。

图6是本发明的装置的各组件之间的几何参考的示意图，具体是关于发射装置。

图7是本发明的装置的各组件之间的几何参考的示意图，具体是关于调节装置。

具体实施方式

本发明的设备包括用于显示3D图像或3D图像序列的光场体积设备。

它可找到应用，例如但不限于电视机、监视器、显示器或其他适合显示图形的设备。由于所公开的装置，有可能创建具有深度并且被悬浮的立体图像，特别是在距装置相当远的距离处，而不必使用立体照片技术、偏振光、交变场、双凸透镜屏幕、色移或全息图组件。

可借助于单纯的光学系统或与适当的软件处理相结合来获得效果，仅从显示器或另一再现装置生成的图像或视频序列(二维)开始。

借助于本发明，观察者可将起始图像或视频序列感知为波动的并且具有三维深度。最终效果是在三维上显示为全息图或悬浮全息图的胶片序列。

该装置使得可再创造具有与人类自然立体感相同特征的立体图像。这样可提高真实感和容忍度，并可正确感知对象的三维。

总体上参照图1，示出了根据本发明的用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备。

当前，国际上采用英语术语“light field volumetric device”。

本发明的装置包括发射装置1。

发射装置优选地包括监视器、显示器等中的至少一个。

本发明的装置还包括耦接到发射装置1的反射系统50，150。

在本发明的优选实施方式中，发射装置1包含在反射系统50，150中。

具体而言，本发明的第一和第二实施方式分别在图1至3以及图4和5中示出，并且其中发射装置1分别被包含在第一反射系统50和第二反射系统150中。

根据本发明，发射装置1相对于反射系统50，150的方位轴A-A偏移，如将在下文中更详细地描述的。

发射装置1被配置为沿第一方向d1i发送光线束R1i。

具体而言并且具体地参考图1，第一方向d1i包括光束中包含的光线的相应方向d11，d12，d13，d14。

根据本发明，光线束R1i代表二维图像流。

根据本发明的反射系统50，150包括：

-第一凹面反射装置10，110，其配置成接收光线束R1i并在根据第一方向d1i和第一凹面反射装置10，110的第一构造Conf11，Conf21而获得的第二方向d2i上反射该光束。

具体而言，第一凹面反射装置10，110的构造Conf11，Conf21包括以下的一个或多个：凹度、不透明度、粗糙度、颜色等。

在本发明的一个优选实施方式中，构造Conf11，Conf21与凹面反射装置10的凹度C_10，C_110相符。

该反射系统还包括：

-第二凹面反射装置20，120，其被配置为沿第二方向d2i接收光线束Rli，并沿根据第二方向d2i和第二凹面反射装置20，120的第二构造Conf12，Conf22获得的第三方向d3i反射该光束。

可理解，光束沿第三方向d3i远离第二反射装置20，120反射。

换句话说，第三方向d3i限定了光束的方向，通过该方向投射由光束表示的图像，其在随后的变换之后将确定三维图像IMM。

因此，最终的技术效果是三维图像的投影。

具体而言，第二凹面反射装置20，120的构造Conf12，Conf22包括以下中的一个或多个：凹度、不透明度、粗糙度、颜色等。

在本发明的一个优选实施方式中，构造Conf12，Conf22与第二凹面反射装置20，120的凹度C_20，C_120相符。

根据本发明，第一凹面反射装置10，110相对于第二凹面反射装置20，120安装，其中凹面C_10，C_110；C_20，C_120彼此面对且同轴。

具体而言，第一凹面反射装置10，110相对于第二凹面反射装置20，120上级地安装，其中相应的凹面C_10，C_110；C_20，C_120彼此面对且同轴。

优选地，第一反射装置10，110和第二反射装置20，120是相同的。

优选地，第一反射装置10，110和第二反射装置20，120包括反射镜。

优选地，这些反射镜可以是菲涅耳反射镜或适合于包含系统50，150的尺寸的其他类型的反射镜。

优选地，这些反射镜可以是自适应反射镜或大体上可变焦距的反射镜。

优选地，第一反射装置10，110和第二反射装置20，120包括抛物面或其部分。

优选地，取决于发射装置1的倾斜度，第一反射可在第二凹面反射装置20，120或第一凹面反射装置10，110上发生。

在本发明的优选实施方式中，考虑了在第一凹面反射装置10，110上发生第一反射的情况。

在本发明的第一实施方式中，具体是如图1所示，第一凹面反射装置10的焦点F11和第二凹面反射装置20的焦点F12分别位于限定了第一反射系统50的方位轴A-A的直线上。

具体参照图1，根据本发明，第一凹面反射装置10和第二凹面反射装置20的延伸部分沿着位于垂直于反射系统50的方位轴A-A的参考平面P上的相交曲线C_int相交。

在本发明的第二实施方式中，如图4和5所示，第一凹面反射装置110的第二焦点F21和第二凹面反射装置120的第二焦点F22分别位于限定第二反射系统150的方位轴A-A的直线上。

在该实施方式中，第一凹面反射装置110和第二凹面反射装置120沿着位于垂直于第二反射系统150的方位轴A-A的参考平面P上的相交曲线C_int相交。

具体而言，对于两个实施方式，参考平面P将第一凹面反射装置10，110与第二凹面反射装置20，120分开。

在本发明的第一实施方式中，相交曲线C_int包括圆周弧。

在本发明的第二实施方式中，相交曲线C_int包括圆周。

在替代实施方式中，相交曲线C_int包括平坦曲线的一般部分。

有利地，根据本发明，第一凹面反射装置10，110包括至少一个孔51，151。

具体而言，在本发明的第一实施方式中，第一凹面反射装置10包括至少一个孔51。

孔51在第二凹面反射装置20的焦点F12处形成。

具体而言，在本发明的第二实施方式中，第一凹面反射装置110包括至少一个孔151。

孔151在第二凹面反射装置120的焦点F22处形成。

根据本发明，孔51、151被配置为使得被第二凹面反射装置20，120反射的光线束R1i通过至少一个孔51，151沿着第三方向d3i从反射系统50，150出射。

相对于第二凹面反射装置20，120在定位距离Δh(例如图2中所示)观察本发明的装置的观察者将三维图像IMM感知为三维且波动图像。

如前所述，根据本发明，发射装置1相对于反射系统50，150的方位轴A-A偏移。

换句话说，反射系统50，150的方位轴A-A不通过发射装置1，并且发射装置1被布置成与在参考平面P上计算出的方位轴A-A相距平均工作距离Δx(图3b)，以便能够以与平均工作距离Δx成比例的放大显示波动图像IMM。

通过发射装置1的这种定位实现的技术效果是相对于在发射装置1上显示的图像重构了尺寸相当大的波动图像。

例如，如果发射装置1的重心位于方位轴A-A上，则图像将在与发射器的尺寸相对应的高度从发射系统50，150以1：1的比例重新成像。

如果发射装置1的重心移动，优选地在距方位轴A-A一定距离处朝向曲线C_INT移动，则发射装置1的图像应放大甚至多倍。结果，图像的细节将以与图像的放大成比例的高度显示在孔外。

参照图3和图3A，在一个实施方式中，发射装置1被配置成经由发射装置的第一部分1A发射光线束R1，该第一部分被布置成与参考平面P具有第一平均距离Δy1，其中第一平均距离Δy1平行于方位轴A-A计算。

再次参照图3和图3A，发射装置还包括发射装置的第二部分1B，该第二部分布置成距参考平面P第二平均距离Δy2，其中第二平均距离Δy2小于第一平均距离(Δy1并且平行于方位轴A-A计算。

根据本发明，发射装置的第二部分1B是黑色或深色。

通过所描述的发射装置1的具体配置实现的技术效果是图像的细节(必要地包括在发射装置的第一部分1A中)以比发射器尺寸大得多的高度从孔51，151中投射出。

换句话说，如果发射器上的图像细节距平面P一定距离，并且发射器的基础部分为黑色或深色，则实现的技术效果是，图像的细节将以远大于发射器的尺寸的高度被投射。

由于其为黑色或深色，观察者将不会考虑细节下的图像部分，并且该细节似乎相对于装置悬挂在相当高的高度。

观察者沿着具有各自的准线DIR_L，DIR_R的两个视觉锥体CL，CR看向所述第二凹面反射装置20，120。

具体而言，参考图2和图5，两个锥体CL，CR的顶点VL，VR与观察者的观察点ΩL，ΩR重合。

具体而言，两个锥体CL，CR的顶点VL，VR与观察者的观察点ΩL，ΩR重合，其中观察点ΩL，ΩR具有平均观察点ΩM和预定距离ΔΩ，如图2和5所示。

根据本发明，锥体CL，CR沿着具有各自的区域AL，AR的各自不同的曲线KL，KR与第二凹面反射装置20，120相交。

具体而言，曲线KL，KR是通过使锥体CL，CR的侧面与第二凹面反射装置20，120的表面相交而获得的曲线。

具体而言，区域AL，AR是由第二凹面反射装置20，120上的曲线KL，KR限定的区域。

为了更好地理解本发明的主要技术效果之一，下面在本文中对人的双目视觉现象进行了简要描述。

为了描述双目视觉现象，Worth在1915年提出了人类视觉系统的发展和认知过程的细分，它由三种不同的现象组成：(a)同时感知或复视，(b)融合和(c)立体视觉。每个现象都比前一个现象更高级，并且最高等级的立体视觉的存在包括前两个现象的存在。

·同时感知。同时感知是通过两只眼睛在同一时间欣赏和将同一图像传输到大脑的能力来表示的。

·融合。融合是跟随同时感知的视觉能力，它具有运动成分和感觉成分。第一个涉及眼外肌的活动，以将视轴定位在目标物体上。第二个涉及从两个相似的视网膜图像形成单个视觉表示的心理能力。

·立体视觉。立体视觉是一种感知能力，使得可合并来自两只眼睛的图像，由于它们的结构位置不同，它们表现出横向偏移。大脑使用这种差异来提取有关目标物体的深度和空间位置的信息。结果，立体视觉可产生三维视觉。

实际上，我们的大脑检测系统对于不到一米的距离来说绝对是无懈可击的，但是对于更长距离的检测却毫无用处。这些限制的根本原因是在眼睛会聚的变化中找到的。实际上，当我们观察到一个从我们鼻尖移开的物体时，所述变化从最大值逐渐变为可忽略不计。我们可保留该方法的精度基本上取决于观察点相对于彼此的距离与要检测的对象的距离之比。

考虑到瞳孔之间的距离，即，观察点彼此之间的距离，在一个人与另一个人之间变化并且大约为6-7厘米，并且清晰视野的平均距离为25厘米，实验证明当该比率在0.24-0.28左右时，检测精度达到峰值，在0.06-0.07时最低，而在更低值时则不可接受。

具体而言，本发明的装置包括检测物体到观察者的距离，以确保观察者自然立体视觉的效果，其中，物体是显示装置。

不仅通过调节发射装置和/或通过使用可变焦距反射镜，确保了观察者自然立体视觉的效果。

为此，根据本发明，计算单元100与装置相关联。

在一个实施方式中，计算单元100与靠近它的装置相关联。

可替代地，该单元位于远程并且与装置进行数据通信。

根据本发明，计算单元100被配置为计算沿着根据准线DIR_L，DIR_R和第三方向d3i定义的参考方向dir_M的定位距离Δh。

具体而言，计算单元100被配置为计算沿着根据准线与平均观察点ΩM的相交点P_INT定义的参考方向dir_M的定位距离Δh。

根据本发明，该装置还包括调节装置30，40，其适于改变参考方向dir_M，以确定区域AL，AR的叠加测量值OVL。

所获得的技术效果是作为三维图像的图像IMM的视觉效果，对于位于计算出的定位距离Δh处的观察者的关于波动点Φ的波动和立体视觉。

通过实例的方式，现在非限制性地参考本发明的第二实施方式呈现数学处理，其具体而言使用两个标准抛物面形状的凹面镜作为凹面反射装置110，120的具体情况。为了更清楚地理解，参见图4B，其是本发明的装置的几何表示，示出了各个抛物面镜110，120的截面P1，P2。

首先，让我们考虑沿垂直对称平面的装置纵向截面的简单情况，其中包含两个凹面镜的对称方位轴。在本说明的范围内，令P1和P2为两个相同的凹抛物面镜的截面，它们的焦距f>0，并且是同轴的，彼此相对并以等于

的顶点-顶点距离布置，使得一个的焦点靠近另一个的顶点(图4，4b和5)。两个反射镜之间的相交空间的点的轨迹是半径为R的圆(图4，4b和5)。在具有部分P2的反射镜的焦点F22的高度处切割具有部分P1的反射镜。这尤其在图4中示出，而在图5中，切割部分以虚线示出。具体而言，可在具有部分P1的反射镜的焦点F21的高度处在具有部分P2的反射镜上进行相同的切割。该孔是圆形的并且具有半径r。

点光源负责在周围空间的各个方向上产生光线。当光线入射到反射凹面时，通常会根据Snell的反射定律进行反射。反射射线的方向是入射线的同一平面的一部分，并且在入射点处是反射面的法线。反射线与内部法线形成的角度与入射线与法线形成的角度具有相同的值。在凹面反射表面(反射镜)的情况下，每个反射点P₀上的内部法线n所定义的方向根据表面上P₀位置变化，并且可通过定义反射表面Σ的参数矢量函数的梯度来解析计算，在

中计算，其中t是任意实参数。具体而言，使用矩阵形式主义，描述入射光线在表面1上的反射的矩阵由

给出，其中I是单位矩阵，

是法向量。因此，我们能够根据r_r(t)＝P₀+d_rt来确定反射光线所位于的直线的方向，其中，

定义该直线的方向，根据直线的方向d_i，来自点光源的入射光线最初位于该直线上。因此，从这种处理中可看出，在不同点入射在反射表面上的初始平行光线在反射后可能失去其初始平行度。

在所述的具体情况下，在该装置中，该表面由旋转抛物面的横截面组成。因此，由于它是具有方位角对称性的固体，并且具有已知的分析描述，因此可精确地获得反射光线的轨迹，因此，由于以下等式的代数和几何展开，可正确确定系统的尺寸。

如上所述，该装置还考虑了第二反射表面，该第二反射表面的形状也是凹形的和抛物面形的。因此，由第一反射镜的凹面抛物面反射的光线将被证明是相对于第二反射镜的凹面抛物面的入射光线。对于第二反射，因此进行类似于先前解释的处理。

因此，所构建的几何模型使来自(图像的)光源以及经过双反射(见图1)从装置出射的光线得以跟踪：取得两条平行的光线，它们将在两个不同的点处入射到反射表面，具有彼此不再平行的不同法线，因此反射的光线将具有彼此不再平行的方向。

如在下文中还将在下面详细描述的，当适当地确定尺寸时，该装置被配置为引起放大/缩小现象和/或图像的翻转。

当仍通过第一反射上下颠倒时，由于第二反射而使图像右侧向上翻转，从而将光线投射到相对于观察者双眼的明确方向上。除了相对于两个观察点(对应于两只眼睛)位于垂直于反射表面的平面上的平行光线的不正确光束之外，每条光线相对于初始方向的空间方向都将发生偏离。因此，由于本发明的装置，它应以不同的方式到达观察者的眼睛，从而产生自然立体视觉的前提。

仅具有一个观察点的三维情况(图4C)

观察者通过具有部分P1的上反射镜中的圆形孔看到的是具有部分P2的反射镜的内反射表面的一部分，两者均为旋转抛物面形状，焦距为f。假设视觉锥体模型，其中C(ξ，θ)(其中ξ∈[0，h]eθ∈[0，2π[)，我们将指示旋转视觉锥体表面的参数形式(具有圆形底面和半径a，位于平面xy上且孔角为

)，其方位轴沿轴z定向，顶点距底面高度h。为了使锥体根据空间中的任何一种取向进行定向，分别将围绕轴线x和y，空间中的旋转矩阵R_x(α) e R_y(β)的应用于C(ξ，θ)，从而获得描述旋转锥体面C，

的参数形式的矢量，然后必须平移它，以使锥体的顶点与观察点Ω(xΩ，yΩ，zΩ)重合。我们将用

指示旋转和平移的锥体。现在，我们将检查curve κ，作为旋转和平移的视觉锥体

与P2部分的抛物面(下反射镜)相交而获得。系统求解后，就可得到参数(ξ，θ)的代数二次方程，其根与具有抛物面的锥体的两个可能的交点相对应。此时，选择对现象描述有用的一个。我们将其表示为

并将其代入旋转和平移的视觉锥体方程

从而获得所要寻找的curve κ的参数方程(方程1)(仅取决于θ)(图4C)：

[方程1]

显而易见，当锥体顶点的位置和轴的取向改变时，曲线也改变。这解释了改变观察点时所感知到的不同视图。

具有两个或更多个观察点的三维情况

以下数学处理涉及图4，4b和5所示的第二实施方式。可参考图1，2和3的第一实施方式推论类似的处理。

观察者的视觉模型已经实现，观察者处于瞳孔间轴位于平行于x轴的直线上并且两只眼睛都与平面yz等距的位置(正面视觉)。然后让我们考虑两个锥体

和

它们具有相同的h/a比(假设这里观察者具有正视力)，并且顶点VR和VL位于点Ω_R(x_Ω,y_Ω,z_Ω)和Ω_L(-x_Ω,y_Ω,z_Ω)(对应两个观察点(分别为右眼和左眼)，其中2xΩ＝瞳孔间距离

其轴的倾斜度相对于平面yz对称；因此，用于两个锥体的空间α和β中的旋转角满足α_R＝α_L∧β_R＝-β_L。两个锥体分别以两条曲线κ_R e κ_L与部分P2的抛物面(下反射镜)相交，两条曲线与表面AR，AL的部分一样相对于平面yz对称。

部分P2的抛物面(下反射镜)的表面AR，AL的部分的叠加根据观察点改变，即根据顶点VR和VL的位置以及旋转角α和β。在先前第21、22和23页所述的限制(立体视觉和相关现象)内，差异是造成立体视觉的原因。考虑到相交曲线表达式(上面报道的方程1)，因此可确定系统的尺寸，以获得与自然人类视觉相等的立体视觉效果。

如果观察者以这样的方式移动使得瞳孔间轴所在的直线不再垂直于平面yz，则进入眼睛的光线之间的差异将大得多，瞳孔间轴与参考平面P之间形成较小的角度。如上所述，这将在由人类生理学和心理光学所确定的一定范围内被容忍。

除了这些限制之外，本发明的装置还包括调节装置，该调节装置确保上述叠加的测量值，并且对于观察者而言，保证发射装置所发射的图像的三维波动和立体视野，即使观察者相对于观察对象运动。

换句话说，参考图1，有利地，根据本发明，调节装置30，40适于改变参考方向Dir_M，以为每个观察者设置观看范围ΔM_OVL内的叠加OVL的测量值M_OVL。

根据本发明，观看范围ΔM_OVL包括在以下两者之间：

-叠加M_INF的第一下限测量值，在该下限测量值之下，防止观察者具有立体视图；

-第二测量上限M_SUP，在该第二测量上限以上，观察者将图像感知为基本相同。

通过具有上述叠加测量值的图像IMM的投影而获得的技术效果为观察者保证了由发射装置发射的图像的波动和立体三维视图。

更详细地，图像IMM从第二凹面反射装置20，120和孔51，151出射，从而产生3D图像。当从装置外部获取图像时，图像IMM会波动。该图像是立体的，因为它可被双眼感知到。

根据本发明，叠加OVL的测量值M_OVL与定位距离Δh具有第一函数关系Rf_Δh。

根据本发明，叠加OVL的测量值M_OVL与预定义的距离ΔΩ具有第二函数关系Rf_ΔΩ。

调节装置30，40适于调节函数关系Rf_Δh和Rf_ΔΩ，使得叠加M_OVL的测量值应包括在范围ΔM_OVL之内，这实现了波动和立体的3D视图。

具体而言，如果叠加M_OVL的测量值接近叠加M_INF的第一下限测量值，则使得可使光线R1i沿着第三方向d3i的波动和立体三维视觉效果最大化。

根据本发明，叠加M_INF的下限测量值是下阈值，使得第一和第二函数关系Rf_Δh，Rf_ΔΩ确定预定距离ΔΩ与投影距离δ的比率＜＝～0.28。

根据本发明，第二上限测量值M_SUP是上阈值，使得第一和第二函数关系Rf_Δh，Rf_ΔΩ确定预定义距离ΔΩ与观看距离δ的比率>＝～0.06。

推论出，叠加M_INF的第一下限测量值和第二上限测量值M_SUP定义了观察范围ΔM_OVL，在该范围内测量值M_OVL可变化。

为了激活调节装置30，40，本发明包括控制设备DRIV(图1和图4)，该控制设备DRIV适于根据定位距离Δh来激活一个或多个所述调节装置30，40。

达到的技术效果是，根据计算出的定位距离Δh将叠加测量值M_OVL调节在ΔM_OVL范围内，从而确保观察者获得自然的立体视觉效果。

根据本发明，非限制性地参考图1，2和5，第二反射装置20，120被配置为沿第三方向d3i绕着沿参考方向DIR_M的波动点Φ反射光线束R1i。

波动点Φ和平均观察点ΩM被布置在根据波动点Φ而定义的倒数观察距离δ处。

波动点Φ是在距第二反射装置20，120，具体是从点Ψ，波动距离

计算的，直线DIR_M与第二反射装置20，120之间的交点在叠加表面OVL内。

具体而言，定位距离Δh是在沿着点ΩM与点Ψ之间的直线DIR_M计算出的距离，即，

根据本发明，波动距离

与构型Conf_12，Conf_22和第一方向d1i具有第三函数关系

在实际应用中，以下关系成立：

-δ的最小值(～25cm)由人体解剖学和生理学确定；

-Δh的最小值取决于：

-δ(眼睛如何运作)

-ξ(装置如何制作)

-OVL(大脑如何运作)。

实验表明，当通过两只眼睛进入大脑的两个图像的差异使得瞳孔间距离与物-眼距离之间的比率处于0.6到0.28之间的值范围内时，人就会感知到立体视觉(假设瞳孔间距离为6-7厘米)。低于0.06则不是立体视觉(太远＝重叠被视为“总计”)，而高于0.28则大脑不再重新构成图像。

计算单元100被配置为计算/确定以下一项或多项：

-波动点Φ；

-波动距离

-观看距离δ。

根据本发明，非限制性地参考图1，本发明的装置包括用于反射系统50，150并适于支撑所述反射系统50，150的支撑装置60。

前述调节装置30，40适于调节反射系统50，150在支撑装置60上的位置。

调节装置30，40包括机电调节装置30，其适于调节反射系统50，150在支撑装置60上的位置。

机电调节装置30优选地包括机械和/或气动和/或电磁装置等。

为了理解由调节装置30，40执行的调节过程，已经定义了以下元件，非限制性地参考图2和图7：

-第一平面OSS1，其穿过观察者的观察点ΩL，ΩR和准线的交点P_INT；

-由第一平面OSS1和与反射系统50，150相关联的参考平面P形成的二面角θ(图7)。

根据本发明，调节装置30适于确定反射系统50，150的旋转ANG_1，ANG_2(图7)和/或平移Δ_TRAS1，Δ_TRAS2，Δ_TRAS3(图7)。

更具体地，具体参考图7，根据本发明，机电调节装置30适于调节以下项中的一个或多个：

·参考平面P的第一旋转角ANG_1，其通过使参考平面P绕与参考平面P和第一平面OSS1之间的相交线对应的固定旋转轴旋转而获得；

·参考平面P的第二旋转角ANG_2，其通过使参考平面P绕与所述方位轴A-A相对应的旋转轴旋转而获得；

·反射系统50，150的第一平移测量值Δ_TRAS1，使得所述反射系统50，150沿着属于位于第一平面OSS1上并且垂直于参考方向DIR_M的平行线的不当光束的任何一条直线平移；

·反射系统50，150的第二平移测量值Δ_TRAS2，使得反射系统50，150沿着平行于参考方向DIR_M的任何一条直线平移；

·系统50，150的第三平移测量值Δ_TRAS3，使得反射系统50，150沿着平行于方位轴A-A的任何一条直线平移。

非限制性地参考图1和图4，调节装置40包括控制单元40，该控制单元被配置为控制反射系统50，150的调节。

通常，应当注意，在当前上下文中以及在下文的权利要求书中，控制单元40被呈现为细分为不同的功能模块(存储器模块或操作模块)，其唯一目的是清楚并且彻底地描述其功能。

实际上，该控制单元40可由单个电子装置构成，该单个电子装置被适当地编程以执行所描述的功能，并且各个模块可对应于作为被编程装置的一部分的硬件实体和/或常规软件。

替代地或附加地，这些功能可由其中可分布有上述功能模块的多个电子装置来执行。

控制单元40还可利用一个或多个处理器来执行存储模块中包含的指令。

基于功能模块所驻留的网络的架构，上述功能模块也可本地或远程分布在不同的计算机中。

根据本发明，控制单元40包括：

第一方向调节模块41，被配置为调节第一旋转角ANG_1；

第二方向调节模块42，被配置为调节第二旋转角ANG_2；

第一平移调节模块43，被配置为调节第一平移测量值Δ_TRAS1；

第二平移调节模块44，被配置为调节第二平移测量值Δ_TRAS2；

第三平移调节模块45，被配置为调节第三平移测量值Δ_TRAS3。

上文提到的控制设备DRIV适于根据定位距离Δh来激活调节装置30，40中的一个或多个，以调节以下中的一个或多个：

·第一旋转角ANG_1；

·第二旋转角ANG_2；

·第一平移测量值Δ_TRAS1；

·第二平移测量值Δ_TRAS2；

·第三平移测量值Δ_TRAS3。

在未在附图中示出的本发明的一个实施方式中，控制设备DRIV包括计算单元100，该计算单元被配置为计算沿根据准线DIR_L，DIR_R和第三方向d3i定义的参考方向dir_M的定位距离Δh。

优选地，控制设备DRIV是提供给观察者的合适的遥控器，观察者利用该遥控器从他/她所处的观察位置对调节装置30，40进行调节，从而对使他/她受益于自然立体直觉效果的本发明的装置进行调节。

现在将具体参考图6进一步详细描述发射装置1。

为了更好地理解发射装置1的运动，将方位平面PA-A定义为包含方位轴A-A的平面，该平面垂直于参考平面P并且平行于连接圆周弧的末端的直线C_int或通过第一反射装置10，110和第二反射装置20，120相交而获得的平坦曲线的通用部分。

根据本发明，具体参考图6，发射装置1位于发射平面Pe上，其具有：

-相对于参考平面P的第一角度OR1；换句话说，通过使发射平面Pe绕平行于参考平面P、平行于方位平面PA-A并穿过发射装置1的重心的直线旋转而获得第一角度OR1；

-第二角度OR2，该第二角度OR2通过使发射平面Pe绕与垂直于参考平面P、平行于方位轴A-A并穿过发射装置1的重心的直线相对应的旋转轴旋转而获得。

根据本发明，第一角度OR1与由第一平面OSS1与参考平面P形成的二面角θ具有函数关系Rf_Θ1。

第一角度OR1的调节相对于平行于方位轴A-A的直线，使光线束R1i沿着所述第三方向d3i从孔51，151的出射角最小化，从而能够投射垂直图像。

根据本发明，对角度OR2的调节使得观察者的视角最大化。

换句话说，如果发射装置1以不符合第一方向d1i的方式定向，则反射系统50，150将为观察者确定不适合从立体视觉效果中受益的视角，妨碍观察者的正确视线。

调节OR1，OR2所实现的宏观技术效果是图像或图像序列的出射效果，具体是垂直化，是观察者方面的自然立体视觉。

具体参照图6，发射装置1可根据以下条件进行平移：

-沿着包含在参考平面P中垂直于方位平面PA-A并穿过方位轴A-A的第一直线R1的第一平移值SHIFT_E1。

如果发射装置从方位轴A-A朝向曲线C_Int平移，则获得的技术效果是波动图像的放大，如果装置沿相反方向平移，则波动图像减小。

-沿着平行于方位轴A-A的第二直线r2的第二平移值SHIFT_E2。

达到的技术效果是最大化图像的垂直位置，以便根据借助于SHIFT_E1选择的放大值，图像完全可见。

-沿着包含在参考平面P中并且平行于方位平面PA-A的第三直线R3的第三平移值SHIFT_E3。

达到的技术效果是最大化图像的水平位置，以便根据借助于SHIFT_E1选择的放大值，图像完全可见。

根据本发明，第一平移值SHIFT_E1、第二平移值SHIFT_E2和第三平移值SHIFT_E3为发射装置1定义了三重平移值TRAS_E。

换句话说：

-SHIFT_E1表示发射装置沿直线R1的前后平移。

参考图6，第一平移值SHIFT_E1沿着三重笛卡尔轴线X，Y，Z的笛卡尔轴线X(与第一直线R1的方向重合)发生，确定被定义为发射装置的前后移位运动的运动。

-SHIFT_E2表示发射装置相对于参考平面P的上下平移。

参考图6，第二平移值SHIFT_E2沿着三重笛卡尔轴线X，Y，Z的笛卡尔轴线Y(与第二直线R2的方向重合)发生，确定被定义为发射装置的上下移位运动的运动。

-SHIFT_E3表示发射装置相对于垂直于参考平面P、垂直于方位平面PA-A并穿过发射装置的重心的平面的左右平移。

-换句话说，SHIFT_E3表示发射装置相对于穿过一条位于参考方向dir_M上并垂直于参考平面P的直线的平面的左右平移(图1和2)。

参考图6，第三平移值SHIFT_E3沿着三重笛卡尔轴线X，Y，Z的笛卡尔轴线Z(与第二直线R3的方向重合)发生，确定被定义为发射装置的左右移位运动的运动。

根据三重平移值取得的技术效果是调节图像IMM或由光线束R1i沿第三方向d3i限定并从孔51，151出射的图像序列的尺寸。

在平移范围ΔTRAS_E内进一步定义调节。

根据本发明，发射装置1可在以下之间平移：

·在以下情况下，三重值TRAS-E中的第一极限值TRAS_EMIN：

o沿第二方向d2i远离第一凹面反射装置10，110的光线束R1i在区域AR，AL中的至少一个区域内与第二凹面反射装置20，120相交；

o发射装置1不与锥体CR，CL中的至少一个相交；

·在以下情况下，三重值TRAS-E中的第二极限值TRAS_EMAX：

o沿第三方向d3i远离第二凹面反射装置20，120的光线束R1i与由孔51，151限定的边界内的区域相交；

o发射装置1不与锥体CR，CL中的至少一个相交；

·其中，极限值TRAS_EMIN和TRAS_EMAX定义了范围ΔTRAS_E；

·其中，所述三重值TRAS_E取ΔTRAS_E范围内的值。

达到的技术效果是相对于由发射装置1发射的图像放大或缩小图像，以便根据所需图像尺寸目标显示不同尺寸的波动图像。

根据本发明，该装置还包括发射装置1的平移装置70(仅在图1和图6中非限制性地示出)，其适于沿直线R1，R2，R3的一个或多个方向平移发射装置1。

平移装置70优选地包括电机，具体而言是步进电机。

根据本发明，本发明的光场体积设备还包括基本实施方式，其中该装置确定区域AL，AR的叠加测量OVL，从而将图像IMM的视觉效果实现为三维图像，关于位于距所述第二反射装置20，120预定义的定位距离Δh的观察者的波动点Φ的波动和立体，沿着根据所述准线DIR_L，DIR_R和所述第三方向d3i定义的参考方向dir_M。

本发明的一个具体应用是一种用于投影波动和立体3D图像流的电视机，该电视机包括：

-用于接收数字电视信号TV_Sn的接收装置；

-用于显示波动和立体3D图像流的光场体积设备，如上所述，并且被配置为接收数字电视信号TV_Sn。

发射装置1被配置为：

-接收根据数字电视信号TV_Sn定义的输入信号INPUT；

-发射代表二维图像流的光线束R1i，图像根据输入信号INPUT定义；

-本发明的装置被配置为实现三维图像IMM的视觉效果，关于位于所计算的定位距离Δh处的观察者的波动点Φ波动和立体，如整个说明书中所公开的，从光线束R1i开始。

本发明还公开了一种显示图像或波动和立体3D图像流的方法，包括以下步骤：

预先安排发射装置1，

预先安排反射系统50，150，其耦接到所述发射装置1，包括第一凹面反射装置10，110和第二凹面反射装置20，120；

-预先安排相对于所述第二凹面反射装置20，120安装的所述第一凹面反射装置10，110，所述凹面C_10，C_110；C_20，C_120彼此面对并且同轴；

-预先安排第一凹面反射装置10，110和第二凹面反射装置20，120的焦点F11，F12；F21，F22位于限定所述反射系统50，150的方位轴A-A的直线上；

-沿着位于垂直于所述反射系统50，150的方位轴A-A的参考平面P上的相交曲线C_int，将所述第一凹面反射装置10，110和所述第二凹面反射装置20，120或其延长部分相交；

-由所述发射装置1在第一方向d1i上发射代表二维图像流的光线束R1i；

-由所述第一凹面反射装置10，110接收所述光线束R1i，并在根据所述第一方向d1i和所述第一凹面反射装置10，110的第一构造Conf11，Conf21获得的第二方向d2i上反射所述光束；

-由第二凹面反射装置20，120沿所述第二方向d2i接收所述光线束R1i，并沿根据所述第二方向d2i和所述第二凹面反射装置20；120的第二构造Conf12；Conf22获得的第三方向d3i反射所述光束；

-在所述第一凹面反射装置10，110中预先安排孔51，151，该孔被配置为使得由所述第二凹面反射装置20，120反射的所述光线束R1i通过所述至少一个孔51，151沿着所述第三方向d3i从所述反射系统50，150出射；

-其中，当相对于所述第二凹面反射装置20，120位于定位距离Δh的观察者沿着具有各自的准线DIR_L，DIR_R的两个视觉锥体CL，CR看向所述第二凹面反射装置20，120时，根据光线束R1i生成的图像IMM由观察者感知到，

-使所述两个锥体CL，CR的顶点VL，VR与所述观察者的观察点ΩL，ΩR重合，

-沿着具有各自区域AL，AR的各自不同的曲线KL，KR将所述锥体CL，CR和所述第二凹面反射装置20，120相交；

-计算沿根据所述准线DIR_L，DIR_R和所述第三方向d3i定义的参考方向dir_M的所述定位距离Δh；

-改变所述参考方向dir_M以确定所述区域AL，AR的叠加测量值OVL，从而将所述图像IMM的视觉效果实现为三维图像，关于位于计算的定位距离Δh的所述观察者的波动点Φ的波动和立体。

优选地实现使两个锥体CL，CR的顶点VL，VR与观察者的观察点ΩL，ΩR重合的步骤，使得观察点ΩL，ΩR具有平均观察点ΩM和预定义距离ΔΩ。

沿参考方向dir_M的定位距离Δh优选根据准线P_INT和平均观察点ΩM的相交点来计算。

该方法优选地包括实现未关于本发明的装置和/或系统描述的技术组件的功能的步骤。

根据本发明，该方法的特征在于，其借助于计算机来实现。

本发明还公开了一种计算机程序，该计算机程序被配置为在运行时执行该方法的一个或多个步骤。

总之，所公开的本发明实现了以下主要技术效果，其对于操作上是相互对立的方面进行优化：一方面，自然人类立体视觉效果(即，感知具有深度的图像)，另一方面，从2D图像开始放大和出射3D图像的效果。

Claims (17)

1.一种用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备，包括：

-发射装置(1)，被配置用于在第一方向(d1i)上发送代表二维图像流的光线束(R1i)；

耦接到所述发射装置(1)的反射系统(50；150)，所述反射系统依次包括：

-第一凹面反射装置(10；110)，被配置为接收所述光线束(R1i)并在根据所述第一方向(d1i)和第一凹面反射装置(10；110)的第一构造(Conf11；Conf21)所获得的第二方向(d2i)上反射光束；

-第二凹面反射装置(20；120)，被配置为沿所述第二方向(d2i)接收所述光线束(R1i)，并在根据所述第二方向(d2i)和所述第二凹面反射装置(20；120)的第二构造(Conf12；Conf22)所获得的第三方向(d3i)上反射光束；

-其中，以凹面(C_10；C_110；C_20；C_120)彼此面对且同轴的方式，相对于所述第二凹面反射装置(20；120)安装所述第一凹面反射装置(10；110)；

-其中，所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)的焦点(F11，F12；F21，F22)位于限定所述反射系统(50；150)的方位轴(A-A)的直线上；

-其中，所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)或所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)的延长部分沿着位于垂直于所述反射系统(50；150)的所述方位轴(A-A)的参考平面(P)上的相交曲线(C_int)相交，

-其中，所述第一凹面反射装置(10；110)包括至少一个孔(51；151)，所述孔被配置为使得由第二凹面反射装置(20；120)反射的所述光线束(R1i)通过所述至少一个孔(51；151)沿所述第三方向(d3i)从所述反射系统(50；150)出射；

-其中，当位于相对于所述第二凹面反射装置(20；120)的定位距离(Δh)的观察者沿着具有各自的准线(DIR_L，DIR_R)的两个视觉锥体(CL，CR)看向所述第二凹面反射装置(20；120)时，根据所述光线束(R1i)生成的图像(IMM)被所述观察者感知；

-其中，两个所述锥体(CL，CR)的顶点(VL，VR)与所述观察者的观察点(ΩL，ΩR)重合，

-其中，所述锥体(CL，CR)沿着具有各自区域(AL，AR)的各自不同的曲线(KL，KR)与所述第二凹面反射装置(20；120)相交；

-计算单元(100)，与所述设备关联，并且所述计算单元被配置为计算沿根据所述准线(DIR_L，DIR_R)和所述第三方向(d3i)定义的参考方向(dir_M)的所述定位距离(Δh)；

其中，所述设备还包括：

调节装置(30；40)，适于改变所述参考方向(dir_M)用于确定所述区域(AL，AR)的叠加测量值(OVL)，从而将所述图像(IMM)的视觉效果实现为对于位于所计算出的定位距离(Δh)的所述观察者是关于波动点(Φ)波动和立体的三维图像。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发射装置(1)相对于所述方位轴(A-A)偏移。

3.根据权利要求2所述的设备，其中：

-所述发射装置(1)被配置为经由发射装置的第一部分(1A)发射所述光线束(R1i)，其中，发射装置的第一部分(1A)被布置在距所述参考平面(P)的第一平均距离(Δy1)处，

-所述发射装置(1)还包括发射装置的第二部分(1B)，其中，发射装置的第二部分布置在距所述参考平面(P)的第二平均距离(Δy2)处，其中，所述第二平均距离(Δy2)小于所述第一平均距离(Δy1)，

-所述发射装置的第二部分(1B)是黑色或深色。

4.根据权利要求1或2或3所述的设备，其中，两个所述锥体(CL，CR)的顶点(VL，VR)与所述观察者的所述观察点(ΩL，ΩR)重合，所述观察点(ΩL，ΩR)具有平均观察点(ΩM)和预定义距离(ΔΩ)。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述计算单元(100)被配置为计算沿着根据所述平均观察点(ΩM)和所述准线的交点(P_INT)定义的所述参考方向(dir_M)的所述定位距离(Δh)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，以下布置中的一者是有效的：

-以相应的凹面(C_10；C_110；C_20；C_120)彼此面对且同轴的方式将所述第一凹面反射装置(10；110)对于所述第二凹面反射装置(20；120)上级地安装，其中，所述参考面(P)将所述第一凹面反射装置(10；110)与所述第二凹面反射装置(20；120)分开；

-所述孔(51；151)在所述第二凹面反射装置(20；120)的焦点(F12；F22)处形成。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述调节装置(30，40)适于改变所述参考方向(dir_M)，以便为每个所述观察者在以下各项之间包含的观看范围(ΔM_OVL)中设置所述叠加(OVL)的测量值(M_OVL)：

-叠加的第一下限测量值(M_INF)，在所述第一下限测量值之下，所述观察者不能具有立体视野；

-第二测量上限(M_SUP)，在所述第二测量上限之上，所述观察者将所述图像感知为基本相同。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述叠加(OVL)的所述测量值(M_OVL)与所述定位距离(Δh)具有第一函数关系(Rf_Δh)并且所述叠加(OVL)的所述测量值(M_OVL)与所述预定义距离(ΔΩ)具有第二函数关系(Rf_ΔΩ)。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述波动点(Φ)沿着所述参考方向(DIR_M)定位，其中，所述波动点(Φ)和所述平均观察点(ΩM)布置在根据所述波动点(Φ)定义的倒数视距(δ)处，其中所述波动点(Φ)是在距所述第二反射装置(20；

120)的波动距离

处计算的。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述波动距离

与所述构造(Conf_12；Conf_22)和所述第一方向(d1i)具有函数关系

11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述调节装置(30，40)包括以下各项之一：

-机电调节装置(30)，适于调节所述反射系统(50；150)在所述反射系统(50；150)的支撑装置(60)上的位置，所述支撑装置适于支撑所述反射系统(50；150)，所述支撑装置(60)具体包括机械和/或气动和/或电磁装置等；

-控制单元(40)，被配置为控制所述反射系统(50；150)的调节。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述机电调节装置(30)适于调节以下各项中的一项或多项：

-所述参考平面(P)的第一旋转角(ANG_1)，通过绕与所述参考平面(P)和经过所述观察点(ΩL，ΩR)和经过所述交点(P_INT)的第一平面(OSS1)之间的相交线对应的固定旋转轴旋转所述参考平面(P)获得所述参考平面(P)的第一旋转角(ANG_1)；

-所述参考平面(P)的第二旋转角(ANG_2)，通过绕与所述方位轴(A-A)对应的固定旋转轴旋转所述参考平面(P)获得所述参考平面(P)的第二旋转角(ANG_2)；

-所述反射系统(50；150)的第一平移的测量值(Δ_TRAS1)，使得所述反射系统(50；150)沿着属于位于所述第一平面(OSS1)并垂直于所述参考方向(DIR_M)的平行线的不当光束的任何直线平移；

-所述反射系统(50；150)的第二平移的测量值(Δ_TRAS2)，使得所述反射系统(50；150)沿着平行于所述参考方向(DIR_M)的任何一条直线平移；

-所述反射系统(50；150)的第三平移的测量值(Δ_TRAS3)，使得所述反射系统(50；150)沿着平行于所述方位轴(A-A)的任何一条直线平移。

13.根据权利要求11或12中的一项或多项所述的设备，包括控制设备(DRIV)，所述控制装置适于根据所述定位距离(Δh)激活所述调节装置(30，40)中的一个或多个调节装置，以调节以下各项中的一项或多项：

·所述第一旋转角(ANG_1)；

·所述第二旋转角(ANG_2)；

·所述第一平移的所述测量值(Δ_TRAS1)；

·所述第二平移的所述测量值(Δ_TRAS2)；

·所述第三平移的所述测量值(Δ_TRAS3)；

所述控制设备(DRIV)包括所述计算单元(100)，所述计算单元(100)被配置为计算沿着根据所述准线(DIR_L，DIR_R)和所述第三方向(d3i)定义的所述参考方向(dir_M)的所述定位距离(Δh)。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，以下配置中的一个配置或多个配置是有效的：

所述发射装置(1)位于具有以下各项的发射平面(Pe)上：

-通过绕平行于所述参考平面(P)、平行于方位平面(PA-A)并穿过所述发射装置(1)的重心的直线旋转所述发射平面(Pe)获得的第一角度(OR1)，其中，第一取向(OR1)与由所述第一平面(OSS1)和所述参考平面(P)形成的二面角(Θ)呈函数关系(Rf_Θ1)，

其中，所述方位平面(PA-A)是包含所述方位轴(A-A)的平面，所述方位平面垂直于所述参考平面(P)并平行于连接圆周弧的末端(C_int)或通过使所述第一反射装置(10；110)和第二反射装置(20；120)相交获得的平坦曲线的一部分的直线；

-其中，所述第一角度(OR1)的调节使光线束(R1i)相对于平行于所述方位轴(A-A)的直线沿着所述第三方向(d3i)从所述孔(51；151)出射的角度最小化，因此能投射垂直图像；

-通过使所述发射平面(Pe)绕与垂直于所述参考平面(P)、平行于方位轴(A-A)并穿过所述发射装置(1)的重心的直线对应的旋转轴旋转所获得的第二角度(OR2)；

其中，所述第二角度(OR2)适于最大化所述观察者的视角；

所述发射装置(1)能根据以下各项平移：

-所述发射装置(1)沿着包含在所述参考平面(P)中、垂直于所述方位平面(PA-A)并穿过所述方位轴(A-A)的直线(R1)的第一平移值(SHIFT_E1)；

-所述发射装置(1)沿平行于所述方位轴(A-A)的直线(R2)的第二平移值(SHIFT_E2)；

-所述发射装置(1)沿着包含在所述参考平面(P)中并平行于所述方位平面(PA-A)的直线(R3)的第三平移值(SHIFT_E3)；

-其中，所述第一平移值(SHIFT_E1)、第二平移值(SHIFT_E2)和第三平移值(SHIFT_E3)为所述发射装置(1)定义了三重平移值(TRAS_E)。

15.一种用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备，包括：

-发射装置(1)，被配置用于在第一方向(d1i)上发送代表二维图像流的光线束(R1i)；

耦接到所述发射装置(1)的反射系统(50；150)，所述反射系统依次包括：

-第一凹面反射装置(10；110)，被配置为接收所述光线束(R1i)并在根据所述第一方向(d1i)和第一凹面反射装置(10；110)的第一构造(Conf11；Conf21)所获得的第二方向(d2i)上反射光束；

-第二凹面反射装置(20；120)，被配置为沿所述第二方向(d2i)接收所述光线束(R1i)，并在根据所述第二方向(d2i)和所述第二凹面反射装置(20；120)的第二构造(Conf12；Conf22)所获得的第三方向(d3i)上反射光束；

-其中，以凹面(C_10；C_110；C_20；C_120)彼此面对且同轴的方式，相对于所述第二凹面反射装置(20；120)安装所述第一凹面反射装置(10；110)；

-其中，所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)的焦点(F11，F12；F21，F22)位于限定所述反射系统(50；150)的方位轴(A-A)的直线上；

-其中，所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)或所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)的延长部分沿着位于垂直于所述反射系统(50；150)的所述方位轴(A-A)的参考平面(P)上的相交曲线(C_int)相交，

-其中，所述第一凹面反射装置(10；110)包括至少一个孔(51；151)，所述孔被配置为使得由第二凹面反射装置(20；120)反射的所述光线束(R1i)通过所述至少一个孔(51；151)沿所述第三方向(d3i)从所述反射系统(50；150)出射；

-其中，当位于相对于所述第二凹面反射装置(20；120)的定位距离(Δh)的观察者沿着具有各自的准线(DIR_L，DIR_R)的两个视觉锥体(CL，CR)看向所述第二凹面反射装置(20；120)时，根据所述光线束(R1i)生成的图像(IMM)被所述观察者感知；

-其中，两个所述锥体(CL，CR)的顶点(VL，VR)与所述观察者的观察点(ΩL，ΩR)重合，

-其中，所述锥体(CL，CR)沿着具有各自区域(AL，AR)的各自不同的曲线(KL，KR)与所述第二凹面反射装置(20；120)相交；

-其中，所述设备确定所述区域(AL，AR)的叠加测量值(OVL)，从而将所述图像(IMM)的视觉效果实现为对于位于沿着参考方向(dir_M)预先定义的定位距离(Δh)的所述观察者是关于波动点(Φ)波动和立体的三维图像。

16.一种用于投影图像或波动和立体3D图像流的电视机，包括：

数字电视信号(TV_Sn)的接收装置；

根据权利要求1至15中的任一项所述的用于显示图像或波动和立体3D图像流的光场体积设备，并且所述光场体积设备被配置为接收所述数字电视信号(TV_Sn)，并且其中

-所述发射装置(1)被配置为：

·接收根据所述数字电视信号(TV_Sn)定义的输入信号(INPUT)；

·发射代表根据所述输入信号(INPUT)定义的二维图像流的光线束(R1i)；

其中，用于显示的所述光场体积设备被配置为实现对于位于计算出的定位距离(Δh)的所述观察者是关于所述波动点(Φ)波动和立体的三维图像(IMM)的视觉效果。

17.一种显示图像或波动和立体3D图像流的方法，包括以下步骤：

预先安排发射装置(1)，

预先安排反射系统(50；150)，耦接到所述发射装置(1)，所述反射系统包括第一凹面反射装置(10；110)和第二凹面反射装置(20；120)；

-以凹面(C_10；C_110；C_20；C_120)彼此面对且同轴的方式，相对于所述第二凹面反射装置(20；120)预先安排所述第一凹面反射装置(10；110)；

-预先安排所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)的焦点(F11，F12；F21，F22)位于限定所述反射系统(50；150)的方位轴(A-A)的直线上；

-所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)或所述第一凹面反射装置(10；110)和所述第二凹面反射装置(20；120)的延长部分沿着位于垂直于所述反射系统(50；150)的所述方位轴(A-A)的参考平面(P)上的相交曲线(C_int)相交，

-由所述发射装置(1)在第一方向(d1i)上发射代表二维图像流的光线束(R1i)；

-由所述第一凹面反射装置(10；110)接收所述光线束(R1i)，并在根据所述第一方向(d1i)和所述第一凹面反射装置(10；110)的第一构造(Conf11；Conf21)获得的第二方向(d2i)上反射所述光束；

-由第二凹面反射装置(20；120)沿所述第二方向(d2i)接收所述光线束(R1i)，并沿根据所述第二方向(d2i)和所述第二凹面反射装置(20；120)的第二构造(Conf12；Conf22)获得的第三方向(d3i)反射光束；

-在所述第一凹面反射装置(10；110)中预先安排孔(51；151)，该孔被配置为使得由所述第二凹面反射装置(20；120)反射的所述光线束(R1i)通过至少一个所述孔(51；151)沿着所述第三方向(d3i)从所述反射系统(50；150)出射；

-其中，当位于相对于所述第二凹面反射装置(20；120)的定位距离(Δh)的观察者沿着具有各自的准线(DIR_L，DIR_R)的两个视觉锥体(CL，CR)看向所述第二凹面反射装置(20；120)时，根据所述光线束(R1i)生成的图像(IMM)被所述观察者感知，

-使所述两个锥体(CL，CR)的顶点(VL，VR)与所述观察者的观察点(ΩL，ΩR)重合，

-所述锥体(CL，CR)沿着具有各自区域(AL，AR)的各自不同的曲线(KL，KR)与所述第二凹面反射装置(20；120)相交；

-计算沿根据所述准线(DIR_L，DIR_R)和所述第三方向(d3i)定义的参考方向(dir_M)的所述定位距离(Δh)；

-改变所述参考方向(dir_M)用于确定所述区域(AL，AR)的叠加测量值(OVL)，从而将所述图像(IMM)的视觉效果实现为对于位于所计算出的定位距离(Δh)的所述观察者是关于波动点(Φ)波动和立体的三维图像。

Images