CN1220738A - 立体镜显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种立体镜显示设备,能使处在任何位置取任何姿势的众多观众看到良好的立体图像。这种立体镜显示设备的图象放映机(15)有多个显示装置,其各自的透射式显示面板分别根据观众左右眼的视频信号(VS－L,VS－R)加以驱动,这些视频信号在一起就显示出立体图像。各显示装置还有一个光源,给其显示面板提供光束用。所述立体显示设备还有一个凹面镜(12),配置在观众(V1,V2)前面,用作假想的屏幕,此外还有一个凸透镜(19),用以将含图像的光从多个显示装置引到凹面镜(12)上。

Description

立体镜显示设备
发明领域
本发明总的来说涉及显示立体图像的立体镜显示设备，更具体地说，涉及一种能同时使众多观众看到立体图像的经改进的立体镜显示设备。
现有技术
有人提出过如上述的那种能同时使众多观众看到立体图像的立体镜显示设备，例如，美国专利5,311,220就是其中一个。这种一般的立体镜显示设备包括：多个光源，配置在一个平面上，以时分方式驱动；一个单图像形成器，例如透光式的，这是多数观众所常见的；一个光学系统，供将光束从多个光源分别引到各观众的眼里；和一个控制器，供根据各观众头部的位置控制光的发射位置。
然而，在上述一般立体镜显示设备的情况下，为使每一位观众看到良好的立体图像，所有观众的眼睛应基本上处在同一个平面上。这样，一般立体显示设备就只能用在计算机屏幕、电视游戏机和录像放映室、观众的视野平面束配置在预定平面上的场合。此外，由于一般立体镜显示设备的结构都设计得使简单图像形成器形成的图像由多个光源以时分方式照射映出，因而得出光亮的图像有困难，而且光源还要求特殊的配置。
因此，本发明的目的是提供一种能看到良好立体图像的观众并不局限于那些位于某一平面的观众，供众多观众使用的立体镜显示设备。
本发明的另一个目的是提供一种无需特殊光源而显示出的图像比一般立体显示设备都亮、供众多观众使用的立体镜显示设备。
本发明还有另外一个目的，即提供一种应用面广、观众能看到良好立体图像的双眼位置自由度相当高、从而使众多观众在任何位置任何空间方位角都能看到良好立体图像、不受视野平面束限限制的立体镜显示设备。
发明概述
为达到上述目的，本发明的立体镜显示设备由多个显示装置、一个凹面镜和凸透镜装置组成。各显示装置具有一对分别根据左右眼的视频信号驱动的显示平面，两显示平面一起显示出立体图像。凹面镜配置在观众前面，用作假想的屏幕。凸透镜装置用来将含图像的光从多个显示装置引到凹面镜上。
按照上述结构的立体镜显示设备，将多个显示装置配置在相对于凸透镜装置的特定位置，就能给具体位置不总是在一个平面上的众多观众显示出明亮良好的立体图像。
本发明另一种立体镜显示装置的特征在于，除上述结构外，它还有一个驱动装置，供分别将多个显示装置驱动到所要求的相对于凸透镜装置的三维坐标位置。在此情况下，最好再配备上一个映像装置和一个跟踪控制装置，前者用于给凹面镜前面的各位观众放映图像，后者用于根据映像装置的输出检测观众头的位置或双眼的位置，并给驱动装置提供表示检测出的位置的信号，从而将各显示装置移到各位观众所处位置相应的三维坐标位置。
在上述结构的立体镜显示设备的情况下，各位观众即使取任何姿势且移到任何位置也总是能看到良好的立体图像。
附图简介
现在参看附图详细说明本发明立体镜显示设备的一个实施例，附图中：
图1是应用本发明立体镜显示设备一个实施例的立体有声放映系统的原理示意图；
图2是所述实施例中放映机的大致构造的平面原理示意图；
图3是所述实施例中放映机的大致构造的侧视原理示意图；
图4是所述实施例说明给观众放映立体图像的情况的原理示意图。
本发明的实施例
图1示出了应用本发明立体镜显示设备一个实施例的立体有声放映系统的原理。这种系统的有声放映室10能适应取任何姿势处在任何位置的众多观众V1,V2等(图1中只示出了两个观众)观赏图像的需要。凹面镜12起假想屏幕的作用，设在有声放映室的前壁11上。稍后即将详细说明的放映机15装在有声放映室天花板13上的特定位置。摄像机16装在前壁11上方，供监视观众V1,V2等的头部(面部)位置。
立体有声放映系统还有一个立体图像源17。立体图像源17的结构是周知的，通常包括例如一对摄像机或一个放像机等，两摄像机供单独拍摄观众左右眼各自的图像，并输出这些图像相应的视频信号VS-L和VS-R，放像机供从录有该对摄像机拍摄下来的视频信号的记录媒体(磁带，光盘等)重放双眼的视频信号VS-L和VS-R。这些视频信号VS-L和VS-R提供给分配电路18。分配电路18是将视频信号VS-L和VS-R分配给稍后即将说明的规定数目的显示机构的电路，在最简单结构的情况下，它是一个放大电路，供放大视频信号VS-L和VS-R用。放大之后的视频信号VS-L′和VS-R’提供给放映机15。
图2和图3是放映机15结构实例的原理示意图。从图2和图3中可以看到，放映机15在面对着凹面镜12的正面配备有凸透镜19，并配备有多个结构相同的显示机构20-1,20-2,20-3等(图中只示出了3个显示机构)，视频信号VS-L′和VS-R′共同提供给这些显示机构。显示机构20-1在其面对透镜19的正面有一对左右透射式液晶彩色显示面板21-L和21-R，在这些显示面板背面有象卤素灯泡之类的投射光源22-L和22-R。在此情况下，显示面板21-L是左眼的显示面板，由视频信号VS-L′驱动，显示面板21-R则为右眼的显示面板，由视频信号VS-R′驱动。这些透射式液晶彩色显示面板21-L和21-R都是一般类型的。其它投射机构20-2,20-3的结构与投射机构20-1相同。
在放映机15中，显示机构20-1,20-2,20-3等可彼此沿三个坐标X,Y,Z独立移动，其各自的驱动机构23-1,23-2,23-3即分别为此目的而设的。这些显示机构20-1,20-2,20-3等由设在放映机15上的驱动控制机构25通过驱动机构23-1,23-2,23-3等分别驱动，从而可以在放映机15内移到任何三维坐标位置。若观众V1,V2等在有声传真室10中的位置事先按照坐位等确定下来，则由于显示机构20-1，20-2,20-3等可固定配置在放映机15中对应于各坐位位置特定的三维坐标位置，因而不需要驱动控制机构25，也不需要驱动机构23-1,23-2,23-3等。
再参看图1。从设在有声放映室10的摄像机16输出的监视视频信号VS-M提供给跟踪信息处理器30。此跟踪信息处理器30构制得使其始终根据有声放映室10中以视频信号VS-M表示的空间图像信息检测观众V1,V2等面部或双眼的位置，并输出表示检测出的位置的位置信号PS。虽然这种跟踪信息处理器可以用例如中性网络等构成，但它也可按Alfred Schwartz在1985年国际显示会议论文集中发表的题为“跟踪头部位置的立体显示设备“的文章或美国专利4,649,425所述的方法构制。此跟踪信息处理器30产生的位置信号PS提供给图2和图3中所示的放映机15的驱动控制机构25。
接下去，参看图4说明一下上述结构的立体有声放映系统的工作情况。为简单说明起见，图4中将凹面镜12的反射面作为起凸透镜作用的虚拟光学元件表示，观众(图中只示出两位观众V1和V2的头部)则以其彷佛不在有声放映室10内但处在凹面镜12对面的形式表示，而且只示出了放映机15中的两个显示装置(20-1和20-2)。
图4中，放映机15的显示机构20-1,20-2等通常由视频信号VS-L′和VS-R′驱动，各显示机构发射出形成同一立体图像的图像光。在此情况下，显示机构20-1，由驱动机构23-1通过驱动控制机构25根据包含在跟踪信息处理器30(图1)的位置信号PS中的观众V1双眼的三维位置信息驱动，且安置在显示机构20-1左右图像光(分别以一个点和两个点的点划线表示)所形成的图像通过透镜19和凹面镜12能在观众V1的左右双眼上形成的三维坐标位置。同样，显示机构20-2也是由驱动机构23-2通过驱动控制机构25根据包含在位置信号PS中观众V2双眼的三维位置信息驱动，且安置在显示机构20-2的左右图像光(分别以三点和四点的点划线表示)通过透镜19和凹面镜12能在观众V2的左右双眼上形成时所在的三维坐标位置。同样如上所述，其它显示机构也分别安置在立体图像根据位置信号PS能在相应观众的双眼上形成时的三维坐标位置。
由于各显示机构20的三维坐标位置总是在位置上受到跟踪信息处理器30根据摄像机16的输出信号VS-M产生的位置信息信号PS使其处在最佳位置的控制(即跟踪控制)，因而各位观众即使改变姿势和/或在有声传真室内移动也总是能在最佳状态下看到立体图像。
虽然上述实施例中放映机15的光学系统采用了一个凸透镜19，但也可以用光学功能类似的菲涅耳透镜等代替凸透镜19。
此外，虽然放映机15中的显示机构20-1,20-2等采用了透射式液晶显示面板21-R和21-L，但也可以采用显示功能类似的发射式显示器。各显示机构双眼的光源不仅可由两个分立的光源22-R和22-L构成，而且也可由借助光学系统分成两个虚拟光源的单一光源构成。
给显示机构20-1,20-2等分配视频信号VS-L和VS-R的分配电路18不仅可以是分别将经放大的视频信号VS-L′和VS-R′共同提供给各显示机构的装置，而且也可以是例如以时分方式给各显示机构分配视频信号VS-L和VS-R的装置。
虽然在上述实施例中，立体镜显示设备构制得可通过控制各显示机构20在放映机15内的三维坐标位置使各显示机构20的输出图像在相应观众的双眼上形成，但也可以不这样做而将立体镜显示设备构制得使显示机构20-1,20-2等基本上平行于凹面镜12的反射面配置，且分别在各显示机构上配备一个凸透镜，根据各位观众的位置改变凸透镜与相应显示机构的间距。在此情况下，各显示机构最好配置得可以在其配置所在的平面内独立作二维运动。

Claims (4)

1．一种立体镜显示设备，其特征在于，它包括：
多个显示装置，各个具有一对显示平面，两显示平面分别根据观众左右眼的视频信号驱动，这些视频信号在一起就显示出立体图像；
一个凹面镜，配置在观众前面，用作假想的屏幕；
凸透镜装置，供将含图像的光从所述多个显示装置引到所述凹面镜上。
2．如权利要求1所述的立体镜显示设备，其特征在于，它还包括驱动装置，供将各所述多个显示装置分别移到所要求的相对于所述凸透镜装置相应的三维位置。
3．如权利要求2所述的立体镜显示设备，其特征在于，它还包括摄像装置和跟踪控制装置，摄像装置用以拍摄处在所述凹面镜前面的观众，跟踪控制装置用以根据所述摄像装置的输出检测各位观众头部或两眼的位置，并用以给所述驱动装置提供表示检测出的位置的信号，从而将各所述显示装置移到相应的其中一个分别对应于观众所在的位置的三维位置。
4．如1至3任一权利要求所述的立体镜显示设备，其特征在于，各对显示装置有一对透射式的显示面板和一个光源，显示面板分别由左右双眼的视频信号驱动，光源用以给这些显示面板提供光束。
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