CN1275211A - 向移动观众显示图象的设备 - Google Patents

Abstract

用于对例如地铁火车中的乘客那样的移动观众显示看来是动画的静止图象的设备包括多个安装在表面上的图象和一块安装在该表面与观众之间的狭缝板。当观众经过时,狭缝板的作用犹如一个快门,用于创造动画效果。此外,有一个伸展或加宽效果可用于放大图象,允许预先“压缩”图象,从而可在小空间内安放大量图象,从而增加动画的可用帧速率。伸展效果取决于图象表面和狭缝板之间的距离。

Description

向移动观众显示图象的设备

本发明涉及对于移动观众看来是动画的静止图象的显示。更具体地，本发明涉及空间约束环境中这类静止图象的显示。

已知用于向移动观众显示看来是动画的静止图象的显示设备。这些设备包括一系列渐变图象(即自一个至另一个的略有不同变化的相邻图象)。图象安排在观众移动方向内(例如沿铁路)，以使这些图象连续地被观看。当观众移动经过这些图象时，它们看起来是动画。一本翻阅书在前一页和后一页有着略为不同的图象，因此在翻阅这些页面时，观众能感受到动画效果。

在公众交通系统中的长期趋向是开发设备以便向地铁旅客提供动画图象。这些活动图画是由于公众相对于设备的运动而实现的，这些设备固定于地铁系统的隧道壁上。这类设备具有明显价值：可以通过火车窗口观看活动图画，不然通过窗口只能看到黑暗。可能的有用活动图画主题可以是艺术价值的选择，或来自交通系统的或来自广告商的信息消息。

某种已知的安排向观众/乘客提供一系列渐变图象或帧的展现以使他们一幅接一幅地观看连续帧。如众所周知，如果移动观众快速地和过于靠近地观看一系列静止图象的简单展现，则它们看起来只是一团模糊东西。另一方面，隔开较大距离或用低速度，观众观看一系列个别图象时又没有动画感。为达到活动图画效果，已知设置的方法是在极短时间内显示每幅图象。当显示时间足够短时，能有效地扑捉观众与图象之间的相对运动而其模糊性可以忽略。用于扑捉移动运动的方法是基于图象的频闪照明。这些方法要求观众与设备之间的精确同步以使每个图象能在相对于观众的相同位置中照明，即使观众以高速移动时也是如此。

频闪设备的要求是很多的：对于快速观众而言频闪必须极端地短，同时还必须相应地亮以使足够的光线到达观众。此要求又需要极端精确地定时的频闪。此精度要求观众有极端一致的运动，在速度上很少或没有变化。所有上述要求的结果是在机械上或电气上高度的复杂性和费用，或者比现有火车运动更高的一致性。其他已知设置通过在观众车辆上安装一个转发器和在设备上安装一个接收器以确定观众位置从而克服对高度时间精度的需要。这些设置涉及可观的机械和电气的复杂性和费用。

以上提到的已知设置通常要求观众坐在车辆中。所以提出此要求是因为车辆可以携带用于定时、照明或发信号的设备；或因为需要在速度上保持高度一致性；或需要例如增加观众速度。车辆的使用要求高度复杂的设计，因为机械部件数量多和经常接触现有系统的人要求修改现有设备。安装在移动地铁火车中时遇到的恶劣环境可能限制在任何部件中所能得到的机械或电气精确度，或者它要求经常维修以保持高精确度。

车辆使用中还有约束。在最基本的层次上而言，它限制对车辆中观众的可能应用范围。更具体地，车辆的物理尺寸约束频闪设备的可应用性。在设计中必须考虑以下信息，例如车辆高度和宽度，它的窗口尺寸和间距及观众在车内的位置。例如，在高速火车上的彼此靠近的窗口要求频闪设备最好具有高频率和大数量以使车内所有乘客都能看见显示。环境尺寸，例如地铁隧道中可用于安装硬件装置的物理空间和可照明图象的可用距离也对任何设备部件的尺寸以及它的不同部件的质量和耐久性施加约束。

虽然原理上可简单地将频闪设备的照明灯彼此安放得更近以供低速移动的观众观看，但实际上是困难的。首先，更近的间距增加费用和复杂性。还有，一旦用固定的照明灯至照明灯距离安装了设备，就对观众提出最低速度的要求。

一种现有的涉及观众与设备之间相对运动的用于显示动画图象的方法是万花筒(zootrope)。万花筒是一个简单的空圆柱型设备，在圆柱壁上所刻狭缝的几何位置以及在圆柱的每个狭缝内安放的一系列渐变图象产生动画效应。当圆柱围绕它轴旋转时，可通过(现正快速旋转的)狭缝观看动画。

然而万花筒的各种尺寸比例是固定的，因为它的剖面必须是圆的。由于动画要求最低帧速度，而帧速度决定于旋转速度，使用万花筒只能观看到很短动画。虽然在观众与设备之间有相对运动但实际上观众无法沿着万花筒在圆圈内舒服地移动。因此只有一种万花筒配置是实际的：静止的观众通过旋转的圆柱观看短动画。

由于它无法改变形状、动画时间短和它必须旋转，万花筒只成为一种玩具或用于满足好奇心而毫无实用价值。然而，至少有一种已知系统沿户外铁轨显示图象，它可称为“线性万花筒”，其中在壁上提供狭缝并安装图象。该户外环境主要不受约束。

考虑到以上所述，希望能提供一种在空间约束环境中使用的设备，用于提供对于移动观众看来是动画的静止图象的显示。

也希望能提供一种在空间约束环境中使用的要求周围低照明度的设备。

本发明的一个目的是试图提供一种在空间约束环境中使用的设备，用于提供对于移动观众看来是动画的静止图象的显示。

本发明的另一个目的是试图提供一种在空间约束环境中使用的要求周围低照明度的设备。

根据本发明，提供对于移动观众看来是动画的静止图象的显示，这些观众基本上沿着与静止图象基本平行的轨迹以基本已知速度移动。该设备包括一块具有沿着轨迹的后板长度的后板。静止图象安装在后板的表面上，每个所述静止图象具有一个实际图象宽度和一个图象中心。相邻图象的图象中心隔开一个帧至帧距离。一块狭缝板位于基本上平行于后板的位置上，面向其所述后板表面并与其相距板至板距离。该狭缝板离开轨迹一个观看距离。板至板距离和观看距离总共等于后板距离。狭缝板具有一个沿着轨迹的狭缝板长度，同时具有多个与狭缝板长度基本垂直的狭缝。每个狭缝对应于一个图象并具有一个沿着狭缝板长度测量的狭缝宽度和一个狭缝中心，相邻狭缝的相应狭缝中心之间为帧至帧距离。为显示每个具有可见图象宽度的图象，选择板至板距离、观看距离和实际图象宽度以使(a)实际图象宽度与(i)观看距离和(ii)板至板距离的商的乘积基本上等于可见图象宽度。为基本上不模糊地投影每个图象，狭缝宽度选为最多大约实际图象宽度的十分之一。

结合附图的以下详细说明将使本发明的以上和其他目的和优点更为明显，附图中相同参考字符在整个说明中标示相同部件，其中：

图1是根据本发明的设备的优选实施例的透视图；

图2是图1设备的剖面透视图；

图2A是图1和2的设备选项的优选实施例的透视图；

图3是图1和2的设备的光学几何的原理图；

图3A是本发明弯曲实施例的几何原理图；

图4A、4B和4C(统称为“图4”)是单个图象和狭缝的原理表示，其中观众在三个不同时间瞬间位于三个不同位置；

图5A、5B和5C(统称为“图5”)是一对图象和狭缝的原理表示，其中观众在三个不同时间瞬间位于三个不同位置；

图6是一个观众在不同时间所观看的单个图象的原理表示，用于阐述伸展效果；

图6A是用于阐述伸展效果的原理表示，其中后板不平行于运动方向；

图7是本发明第二优选实施例的原理平面图，其中图象是弯曲的；

图8是本发明第三优选实施例的原理平面图，其中图象相对于后板是倾斜的；

图9是本发明第四优选实施例的原理平面图，它类似于图8实施例，但其中狭缝板包括一系列平行于图象但相对于后板是倾斜的区段(section)；

图10是来自本发明第五优选实施例的一对双面的狭缝板/后板的原理透视图；

图11是图10实施例的原理平面图；

图12是第六实施例的原理平面图，它具有例如图7中的弯曲图象和例如图10和11中的双面；

图13是本发明第七优选实施例中所用滚筒型图象保持器的透视图；

图14是本发明第八优选实施例的透视图；

图15是本发明第八优选实施例中自图14中线15至15所取垂直剖面图；及

图16是一个简化透视图，用于显示在一个地铁隧道中安装的根据本发明的多个模块单元。

本发明的目的是提供一个根据简单几何光学原理操作的简单设备，它向处于相对运动中的观众显示动画。该设备主要只要求观众在基本上可预测的路径上以基本上可预测的速度移动。有许多普通例子可满足此要求，包括但不限于：地铁火车中的乘客，人行道上的行人，地面火车中的乘客，汽车中的乘客，电梯中的乘客等。对于本文件的其余部分，为便于说明，主要参照一个特定应用实例--可由地铁火车中的乘客观看到地铁系统中的设备，--但本发明不限于这一应用。

本发明优点包括以下：

1.它优选地不要求乘客坐在车辆内。

2.它优选地排除对复杂频闪照明的要求。

3.它优选地排除对精确定时或设备和观众之间的精确定位的要求。

4.它优选地排除对移动部分的要求。

5.它优选地不要求任何快门。

6.如观众在车内，它优选地不要求在观众身上或观众车上安装任何特殊设备。

7.它优选地不要求在设备与观众之间传送有关观众位置、移动方向或速度的信息

8.它优选地提供可观看域的高深度。

9.它优选地设计为能与观众移动方向无关地操作。

10.它优选地与观众之间的间隔和相对运动无关地供众多紧密靠近的观众中每一个人有效地观看。

11.它优选地不要求任何光学系统的精度大于一个简单狭缝(当然可能使用其他光学系统)。

12.它优选地不要求车辆窗口间距与图画间距之间的任何相关性。

13.它优选地提供可能性，能在移动方向内有效地放大图象。

14.由于此放大操作允许渐变图象彼此非常接近，它优选地要求非常低的观众最小速度。

15.它优选地不要求特定几何形状，可以是圆形、直线或任何其他几何形状。

16.它优选地没有最大速度限制。

该设备优选地包括一系列渐变图画(“图象”或“帧”)，它们最好按照规定间隔隔开，及最好在图画和观众之间包括一个光学设置，用于优选地限制观众只观看每个图画的窄狭条。此光学设置优选地是一个在其中带有一系列窄而透明的狭缝的不透明材料--每个图画一个狭缝--沿着狭缝的长度方向并垂直于观众移动方向。这一系列图画一般称为“后板”，及优选光学设置一般称为“狭缝板”。

虽然对本发明不是主要的，但经常希望有一个照明源，用于使图画比观众环境更亮些。该照明源可以从后面照亮图画，或者可以放置于狭缝板和后板之间以便从前面照亮图画而不照亮观众周围环境。当使用照明时，它最好具有恒定亮度。可用自然光或周围光。如有足够的周围光，则该设备可不用任何内装照明源而进行操作。

还有虽然不一定必要但经常希望的是狭缝板面向观众的一侧是黑暗或不反射的，或两者都有，以便使可通过狭缝观看的图画与狭缝板本身之间的反差最大。然而，狭缝板本身不必要是黑暗或不反射的。例如，狭缝板面向观众的一面可有一块常规广告牌置于其上，同时在所需位置处刻出狭缝。当某些观众相对于该设备在移动而另一些观众是静止时，此配置特别有用。这可能发生在地铁站内，例如一辆快车开过不停而观众则站在站台上等候短途车。移动的观众将优选地透过未被觉察的模糊的狭缝板前面的普通广告牌看见动画。静止的观众将优选地只看到普通广告牌。

现参照图1至16描述本发明。

图1和2显示根据本发明的显示设备10的优选实施例的基本构造。在此实施例中，设备10主要是一个由盒20和盖21组成的矩形立体。设备10的前面和后面由狭缝板22和后板23组成，下面将对它们详细描述。狭缝板22和后板23优选地插入为此目的而设计的盒20的槽24中。照明框架25优选地位于盒20和盖21之间并优选地包含光源26，后者优选地包括后板23上两个用于照亮图象或“帧”230的荧光灯27。狭缝板22优选地包括多个下面将更详细地描述的狭缝220。优选地，为不使异物进入设备10，尤其当它用于恶劣或肮脏环境例如地铁隧道中时，每个狭缝用透光的最好是透明的罩221(只显示一个)罩上。选代地，每个狭缝221可用半圆柱形透镜222(只显示一个)罩上，该透镜也能改进所观看图象的清晰度。具体地，如该透镜的焦距大约等于狭缝板22与后板23之间的距离，则可以增加图象清晰度。可以将给定瞬间可由观众看到的实际图象的狭长条宽度减小而改进清晰度。选代地，使用透镜可允许增加狭缝宽度而不降低清晰度。

在图2A中所示的一个选代实施例200中，盒201类似于盒20，不同点只在于它包括透光的最好是透明的用于组成一个完整的结构的前壁和后壁202、203。壁202、203中的至少一个(图中显示壁202)最好用铰链固定于204处以便形成一个可以打开的维修门205，例如用于替换后板23(以便替换其上的图象230或改换灯泡27)。如图2A中所示，灯泡27安装在背后照明单元206而不是照明框架25中，这要求后板23和图象230透光。当然，实施例200可以使用照明框架25而不使用背后照明单元206。类似地，设备10可使用背后照明单元206而不是照明框架25，其中后板23和图象203应该是透光的。

图3是沿着基本上平行于设备10的轨道31以基本上恒定速度V_w移动的观众所看到的设备10的一部分的原理平面图。轨道31画作铁轨的示意线，但可以是任何已知轨迹，例如公路或人行道，观众在其上以已知的基本上常速移动。

以下变量可在图3中定义：

D_s＝狭缝宽度

D_ff＝帧至帧距离

D_bs＝后板至狭缝板距离

V_w＝观众相对于设备的速度

D_sb＝狭缝板厚度

D_i＝单个图象帧的实际宽度

D_vs＝自观众至狭缝板的距离

其他没有标记的参数将在下面描述，包括B(亮度)、c(反差)和D_i′(可见单个图象帧宽度)。

图3A中显示一个选代的几何设置，其中轨道31′是弯曲的，及狭缝板22′和后板23′也是相应地弯曲，以使所有三者都彼此基本上“平行”。虽然在图3A中未标出，其他参数与图3中相同，不同点只是图象可以有某些程度的取决于弯曲程度的伸展或放大的调整，如下面所描述。

本发明的设备与以前设计用于供移动车辆观看的已知设备的最大差别在于不需扑捉图象的可见移动。也即，在本发明设备中，相对于观众而言，图象始终是移动的，及观众始终可以看到图象的某些部分。这与已知移动观众的系统相反，已知系统中频闪应尽可能接近于瞬时，以便达到单独图象帧的移动的明显中断而不管其相对于观众的真实运动如何。

如同所有动画一样，本发明设备依赖于熟知的视觉存留效应，当观众看见一系列分离的图象时，观众能感受一个连续的活动图象。本发明的操作使用两个不同的但却同时起作用的视觉存留表现。第一种表现在眼睛中重新构作一个完全的相关图象，好象一瞬间看到全部图象，而实际上只显示了扫过整个图象的一个小的图象狭条。第二种是翻阅书的一般效果，其中把一系列渐变图象看作一个连续动画。

图4阐述第一种视觉存留效果。它显示在不同时间内观众30相对于一个图象的连续位置(图4A、4B、4C)。在图4A、4B和4C中的每一个图中双端箭头40表示整个实际图象宽度D_i，而距离41表示在给定时间内可看到的图象部分。此图显示出观众30必须在不同短时间内观看图象的每一部分。然而，在任何一个瞬间只能看到宽度为41的图画狭条。因为可看到狭条的时间间隔非常短，因此在该短时间内通过狭缝看到的图象移动是非常小的，观众甚至在非常高速情况下连模糊东西都感受不到或只感受到一点。该设备操作的速度理论上没有上限——观众移动越快，则可看到给定狭条的时间越短。也即，造成模糊的事实(观众的增大的速度)由减少模糊的事实(给定狭条的可观看时间间隔)所抵消。

在图4中观众眼睛移动的表示纯粹是阐述性的。事实上观众的眼睛盯住看起来静止的屏幕，而如同常规广告牌一样，可通过周边视觉看到整个帧。

图5阐述第二视觉存留效果。它显示出观众30在三个不同连续时间内在固定方向内的观看。在图5A中，第一图象n位于观众通过狭缝221注视的直线上。在图5B中，观众的直接注视落在狭缝板22的隔开部分上。在观众的直接注视落在狭缝板22的不透明部分期间，观众仅仅通过狭缝221继续感受图象n的狭条。在图5C，观众的直接注视落在邻近于狭缝221的狭缝222上，及观众30看见邻近图象n+1的狭条。因为每个狭缝221、222最好完全与其相应的图象对准，可从给定角度看到的两个个别槽中的狭条可以优选地基本上精确地对应。也即，例如在一个离图画左侧三英寸的位置上，可从一个帧到下一个帧看到在图画左侧三英寸的狭条而绝对看不到来自图象任何其他部分的狭条。以此方式，狭缝和图象之间的对准可以阻止观众看到混乱和模糊，后两者不然会由图象的快速移动所引起。因为连续的图象会像常规动画中的连续图象一样具有微小差别，观众就能感受到动画效果。

实际上这两种视觉存留效果同时起作用。在高于最低阈值速度时，观众既看不到分离图象，也看不到分离狭条。

设备10的非常有用效果是在移动方向内可见的图象伸展或加宽。图6用于阐述此伸展效应的几何配置。标记“位置1”和“位置2”是一个给定帧230的位置，其中可以看到帧230的两侧。因为帧230和狭缝220彼此之间的相对位置是固定的，它们精确地确定一个角度，只当观众30从此角度观看时，狭缝220才与图象230的一侧对准。

在位置1，图象230的左侧与狭缝220和观众眼睛对准。在位置2，图象230右侧与狭缝220和观众眼睛对准。事实上，两个位置在不同时间出现，但如以上所述，这不是观众30所看到的。只看到一个全图象。

如x是自狭缝220的两个位置的中心点至位置1或位置2中任何一个个别位置的距离，则可见图象宽度D_i′是2x。通过相似三角形，

D_vs/x＝(D_vs+D_bs)/(x+D_i/2)

x(D_vs+D_bs)＝(x+D_i/2)D_vs

2x＝(D_vs/D_bs)D_i

D_i′＝(D_vs/D_bs)D_i                      (1)

因此可见图象宽度D_i′比实际图象宽度增大一个系数，后者等于观众至狭缝板距离与狭缝板至后板距离之比。

图6A显示当后板23′不是基本上与观众轨迹平行时的放大效果。规定一个等式f(x)可以找到放大倍数，其中x是对于围绕每个狭缝的后板形状的沿着观众轨迹的距离，也即从由观众轨迹规定的轴到后板的距离(例如，图7显示一块后板71，其上图象730形成一个围绕其相应的狭缝220的半圆)。为便于约定俗成，可以规定x轴沿着观众移动方向而y轴垂直于x轴并选择观众30位置为原点。

为找到放大倍数，可以判定后板23′上的一个任意图画元素230′会如何在投影的平后板23′上出现在观众面前。在图6A中，真实后板23′的一个区段显示于狭缝板22与投影后板23″之间。后板23′的长度PR规定了一个图画元素230′。如所标示的，此区段230′将犹如位于投影的平后板23″上那样地出现在观众30面前。

为便于表示，在一个直线区段中显示后板23′区段，但这个直线性质并非必须。还有，后板形状不一定完全由等式y＝f(x)描述。实际上可以用一系列方法逼近后板的真实形状，例如将后板看作一系列无限元素，其中每一个元素由一个直线区段逼近。

当狭缝220在Q处时，在位置A的观众30看见图画元素230′的左侧P。因为图画元素230′和狭缝220的位置是彼此固定的，它们精确地确定了一个角度，观众30必须从这个角度看以便狭缝220能与元素230′的侧边对准。因此，当设备已经相对于观众30移动至一个位置，其中平行于QR的直线经过A时，可看见此图画元素230′的右侧R。

在离开y轴Δx距离的位置B处，在投影的后板23″上将出现图画元素230′的左侧。在位置C处，在投影的后板23″上将出现图画元素230′的右侧。看起来图象D_i′宽度是距离BC。

P点是后板23′与通过A和B的线的交点。

Q点是狭缝板22与通过A和B的线的交点。

R点是后板23′与通过Q和R的线的交点。

距离D_i是自P至R的距离。

P点的座标(P_x，P_y)是y＝f(x)及

y＝(D_vb/Δx)x，                          (A)

的解(x，y)，其中后一个等式是通过A和B的线的公式。

Q点的座标(Q_x，Q_y)是y＝(D_vb/Δx)x，及

y＝D_bs，的解(x，y)                            (B)

R点的座标(R_x，R_y)是y＝f(x)及

y-Q_y＝((Δx+D_i′)/D_vb)(x-Q_x)的解(x，y)    (C)

最后，图画元素应该具有尺寸D_i以便可以伸展至尺寸D_i′，D_i由下式给出

D_i＝((R_x-P_x)²+(R_y-P_y)²)^0.5，            (D)

其中右侧所有变量都能用设备尺寸和Δx表示。

上述推导显示用于确定伸展效果从而为基本上平行的或不平行的后板预先收缩一个图象。一个对所有后板配置都有用的拇指定律来自以下事实：BAC角等于BQR角，即由观众看到的投影图象的角度大小等于在狭缝220位置处的实际图象的角度大小。

为预先收缩一个图象，可将它分为许多元素，从Δx＝0开始并在合适地增加Δx的同时沿着任何一个方向顺序地移动。然后可将每个元素预先收缩并放置于后板的合适位置。

如图3A中所示几何配置，当观众轨迹是弯曲时，狭缝板和后板都不必要是直线的。可以对不平行后板使用类似推导，可为相对于观众的狭缝路径规定一个函数g(x)并用y＝g(x)替代关系(B)。

实际上，可在将图象安装至后板上之前将图象在移动方向内收缩以便当投影时它们能伸展至它们的合适比例，从而允许在相对小的空间内显示大的图象。后板上的弯曲或倾斜表面能增强这种效果。也即，当一个不平的后板接近狭缝板时，放大倍数增大很多。然而，在下面的讨论中，除非标明，假定后板是平面的。

如下面所示，当通过设备10的有关变量参数进行调整时，伸展效果很有用。还有，可见图象尺寸D_i′和观众距离D_vs的关系是线性的，即当观众离开越远，图象变得越大。在正确环境中这可以是一个有用效果。

有一些限制和副作用。两种视觉存留效果要求不一定相等的两个最低速度。速度太慢会导致只出现分离垂线或闪烁或缺少动画效果。实际上，只出现分离垂线的现象是主要限制。伸展效果的一个可能有用的效应来自以下事实：可同时看到多个帧的狭条。也即，如可见图象比实际图象大十倍，则在任何时候都可看到十个不同图象狭条。因为每一帧在动画中表现出不同时间点，可能同时看到多个图象。此效果可以例如在需要时用于将图象交织。类似地，可以显示单帧的多个影子，类似于商业电影放映中所用方法。然而，该效果也会使观众30看到混乱和模糊。然而，实际上此混乱很少觉察到，并可通过更高帧速率或更慢地改变动画内容来减少混乱。

当一帧230的图象可通过对应于一个邻近帧230的狭缝220观看时，出现另一个可能有用的效果。在此情况下，观众可以看到多个靠在一起的图象。此“二次”图象在需要时可用于图形效果。或者，如不需要此效果，则可或者增加狭缝板厚度D_sb或比例D_ff/D_i，或者在狭缝板22与后板23之间加入一个挡光板32，或者改变后板23的几何尺寸，从而消除该效果。下面将描述所用这些技术。

伸展效果会使图象230的比例失真这一事实导致另一个可能有用的效果。如不需要此效果，可预先收缩图形230以使伸展效果将图形尺寸恢复至真实比例，从而消除该效果。然而当不同观众30从不同D_vs观看设备10时必须加以注意。在此情况下，只在一个D_vs值时才能精确地恢复至完全尺寸。对于另一个D_vs，恢复效果不精确。然而实际上，对于许多有用的参数范围而言这个不恰当的比例不会引起不良效应。

一般而言，环境提出四个参数——V_w，D_bs，D_vs，和D_i′。观众速度V_w通常由车辆速度，一般是观众的步行速度，或者移动人行道或自动梯等的速度所决定。后板至狭缝板距离D_bs一般由火车与隧道壁之间的空间或例如人行道的可用空间所决定。观众至狭缝板的距离D_vs例如由地铁车辆的宽度或人行道的宽度所决定。最后，可见图象宽度D_i′应该不大于给定瞬间观众30能看到的面积--例如火车窗口的宽度。

一般还要确定为成功地感受动画效果所需最低帧速率，也即大约每秒15至20帧。帧速率、帧与帧之间距离和观众速度由下式决定

帧速率＝V_w/D_ff                           (2)

因为帧速率一般必须大于最小阈值，及V_w一般由环境决定，这个关系就决定了最大D_ff。

例如，对于一个以大约每小时30英里(大约每小时48公里)行驶的火车，给定最小帧速率为大约每秒20帧，由以上关系确定的D_ff可大如2英尺(大约67cm)。

选代地，最小V_w由图象所允许的最小D_ff决定，这由D_ff不能小于D_i的事实所约束。理论上伸展效果允许在不降低D_i′的情况下任意地降低D_i，因为原则上可任意地降低D_bs。但实际上不能任意地降低D_bs，因为很小的值会使不同D_vs处的每个观众30看到很不同的图象宽度。也即，当D_bs太小时，在火车两侧的观众会看到遽然不同比例的图象。此外，小的D_bs导致高的放大倍数，因而相应地要求高的图象质量或印刷清晰度。

如在不同距离D_vs处的观众观察设备10，最靠近的观众(其D_vs最小的观众)一般决定对D_bs的限制。

因为图象不能重叠，所以

D_i≤D_ff                              (3)

如D_i＝D_ff及观众能观看二次图象，则后者看起来紧靠着一次图象，但又稍微不同步。其结果犹如多台电视机彼此紧靠在一起，而其节目开始时间又稍微不同。此效果可用于建立立体图形，或者在不需要时可改变三个参数而消除它。

首先，可用减少D_i/D_ff比例而有效地在邻近图象之间插入空间。此改变将二次图象自一次图象拉开。

其次，可用增加狭缝板厚度D_sb以使二次图象由截断角所遮掩。也即对于非零值的狭缝板22厚度，存在一个角度，如果观众通过它观看，他将不能看到狭缝后的东西。当狭缝板22的厚度增加时，此角度按照下列关系变小

D_sb/D_s≤D_bs/(D_i/2)                        (4)

此关系也可通过将关系(1)中的D_i′代入D_i而选代地写如

D_sb/D_s≤D_vs/(D_i′/2)                      (5)

这显示所需的可见图象宽度对D_sb的限制。

将挡光板32放置于狭缝板22与后板23之间，从而阻挡从邻近图象230的狭缝220观看这个图象230，也可以达到以上所述效果。

第三，如图7中所示，可以改变后板形状。在设备70中，后板71带有弯曲的图象730以使二次图象观看不到。后板形状的改变将使伸展效果略为变化。如上所述，可通过在移动方向内预先收缩图象抵消此伸展效果。

图7中阐述的实施例具有潜在用处，不但显示二次图象，而且可以有任意宽的一次图象。此效果与以上所述伸展效果有关但又不同，它假定一个平后板几何配置。最后看到的图象宽度由狭缝板的晕映所限制--将关系5求解得出D_i′，即可找到正确关系。由图7可以观察到，当观察角度增大时，观众只能继续通过每个给定狭缝220观察到对应于该狭缝220的图象730。在零狭缝板宽度的理想限度内，当观众向左90°观看时，可看到图象的最左面狭条；当观众向右90°观看时，可看到图象的最右面狭条。在这两个极端角度之内观看时，可以连续地看到中间的狭条。换言之，每个图象看起来具有无限宽度。(为阐述非零宽度狭缝板的晕映所允许的最大观看角，在图7中弯曲的图象730没有完全到达狭缝板22。原则上，图象730的曲线可以到达狭缝板。)

还有一个关系是狭缝宽度必须与光源亮度成反比地变化，也即，D_s∝1/B。一般而言，狭缝宽度越小，则该设备分辨率越高和模糊越少(类似于小孔成像照相机，小孔越小则分辨率越高)。由于较小狭缝传送较少光线，为维持相同的到达观众30的总光量，狭缝宽度减小时，应增加亮度。

相对于图象宽度的狭缝220宽度决定观众30在移动方向内看到的模糊程度。更具体地，从观众30投影到后板23上的狭缝220的尺寸决定一个尺寸，在其中本设备不会减少模糊。因为在任何给定时间可通过狭缝220观看的图象狭条是移动的以致观众看来是模糊的，因此应设置此长度。如果希望得到尽可能高的分辨率，则相对于图象宽度的狭缝220尺寸应该尽可能地小。在下面两个例子的参数范围内，狭缝宽度将大约低于0.03125英寸(大约低于0.8mm)。

可达到的亮度和分辨率以及它们的关系可以量化。

首先，给定以下附加参数：

L_ambient＝观众环境的周围照明

L_device＝设备的后板照明

c＝图象与观众位置处周围环境之间的反差

D_vb＝D_vs+D_bs＝观众与后板之间的距离

B_ambient＝观众位置处的周围环境的亮度

B_device＝观众位置处图象的亮度

TF＝传送系数，或通过狭缝板传送的光线分数

R＝图象分辨率

L_ambient描述当观众观看由设备照射的图象时，观众视野内普通物体的照明。此普通物体应该代表观众周围的一般亮度及应该表征背景照明水平、例如，在地铁中或火车中它可以是邻近于通过其可看到设备的窗口的车壁。

B_ambient是观众看到的物体的亮度，及

B_ambient＝L_ambient/4πD_ambient ²，              (6)

其中D_ambient是观众与周围物体之间的距离。有时候难于选择一个能代表周围环境的特定物体。如上所讨论的，在一个用于地铁隧道中的实施例中，周围物体可以是邻近于窗口的地铁火车，其中D_ambient是自观众至壁的距离。为便于计算，这个可近似地用D_vs代表，因为自窗口至设备的附加距离相对地小。

L_device描述设备的后板上图象的照明。因为后板总是通过狭缝板观看的，而狭缝板将通过它的光线过滤，它在观众位置处的亮度B_device是

B_device＝(L_device/4πD_vb ²)×TF.     (7)

狭缝板的传送分数TF是狭缝板传送光线的长度与总长度之比，即，

             TF＝D_s/D_ff

    ≤(D_s×D_vs)/(D_i′×D_bs)         (8)

其中当D_ff＝D_i时等式成立。

图象分辨率R是图象尺寸与投影到后板上的狭缝尺寸之比，

R＝(D_i×D_vs)/(D_s×D_bs)

＝D_i/D_s

＝(D_i′×D_bs)/(D_s×D_vs)             (9)

此量称为分辨率，因为在狭缝宽度范围内在移动方向内图象有可能模糊。因为眼睛能同时看见狭缝宽度内包含的整个图象面积及当可看见它时它是移动的，眼睛无法觉察到比所投影的狭缝宽度细得多的图象细节。因此D_s有效地规定移动方向内的图象的象素尺寸。换言之，例如当狭缝宽度是图象宽度的十分之一时，在移动方向内图象有效地具有十个象素。实际上，眼睛比R分辨图象的能力较好，但R规定了范围。

为使图象能有意义地投影一个清晰图象，R最好大于10，但这取决于待投影的图象。还有，应该指出当D_i＝D_ff时R＝1/TF，因此在提高分辨率时传送的光量减小。

c是设备图象与观众位置处周围环境之间的反差。为在观众环境中能看到图象，设备亮度必须大于最小亮度

B_device≥B_ambient×c             (10)

为能看见全部设备，c规定一个最小设备亮度，它取决于人类眼睛特性：如果相对于其环境，设备图象过于黯淡，则它将看不见。设备亮度必须始终大于由c规定的最小值。实际上，c必须至少大约0.1。对于许多应用场合，例如商业广告，希望c大于1。

下列参数包括用于完全地描述根据本发明的设备的最小参数组(它们可称为“独立”参数)——D_vs，D_bs，V_w，L_ambient，D_ambient，c，L_device，D_i，D_s和D_ff。其他参数可规定为“依赖”参数，它们是：

D_i′＝D_i×D_vs/D_bs

D_vb＝D_vs+D_bs

R＝D_i/D_s

FR＝V_w/D_ff

TF＝D_s/D_ff

B_ambient＝L_ambient/4πD_ambient ²

B_device＝(L_device/4πD_vb ²)×TF

对于独立参数，前五个基本上由安装设备的环境所决定。在地铁系统中，例如这些五个参数由隧道和火车的剖面，火车速度和火车照明所决定。作为另一个例子，在人行道上或建筑物内部，这些参数由人行道或过道的尺寸，行人步行速度和周围照明条件所决定。

c和依赖参数R和FR受约束于人类视觉特性，有意义的设备的图象，并且图象不会因模糊而过分变坏。D_i′或由环境(例如地铁火车窗口宽度)约束，或由待由设备显示的图象要求(例如美感考虑)所约束，或由两者约束。其余依赖参数由独立参数所决定。

当这些参数基本上不受约束时，其余四个独立参数具有大得多的变化余地，因此基本上不必遵循下面规定的关系。例如对于室外在平地环境中行驶的地面火车，D_vs基本上不受约束，就存在这类宽松条件。有时候一个基本上不受约束的参数会导致一个设备根本无法工作的环境，例如当周围照明水平随意地变化很大时或者当观众速度完全不知时，即出现这类情况。

对其余独立参数的约束最好表示为一系列不等式，下面将推导它们。

将关系6、7和10合并即可获得最小狭缝宽度，

D_s≥cx(B_ambient/B_device)(D_bs×D_i′)/D_vs

≥cx(L_ambient/L_device)(D_vb ²/D_ambient ²)(D_bs×D_i′)/D_vs(11)

解出关系9，获得D_s如下，

D_s≤(D_i′×D_bs)/(R×D_vs).                 (12)

关系11和12的合并即按照上式和下式约束狭缝宽度：

cx(L_ambient/L_device)(D_vb ²/D_ambient ²)(D_bs×D_i′)/D_vs≤D_s

≤(D_i′×D_bs)/(R×D_vs).      (13)

在这方面，除狭缝宽度外L_ambient和所有距离基本上受环境约束，以及R和c由人类视觉特性所约束。如上所述，为便于计算，注意到(D_bs×D_i′)/D_vs＝D_i，可用D_vs逼近D_ambient.关系的最右端和最左端之间的不等式规定设备照明L_device的最小值。也即，如设备照明低于最小阈值，则在明亮的观众环境中由于设备图象太暗而看不清。

当设备照明足够高时，关系中D_s与最右端和最左端之间的不等式决定了允许的狭缝宽度范围。较小狭缝宽度能得到较高分辨率但较小亮度，以及较大狭缝宽度得到较大亮度而牺牲分辨率。较高设备亮度可以使所允许狭缝宽度的低值扩展。

另一个类似的帧至帧间距关系可从以上关系导出。关系3可写如

D_ff≥D_i

≥(D_i′×D_bs)/D_vs.       (14)

关系2，帧速率＝V_w/D_ff可重写如下

D_ff≤V_w/FR，                             (15)

其中FR标示帧速率及等式变成不等式以便反映FR是实现动画效果所需最低帧速率。

将关系14和15合并可得到，

(D_i′×D_bs)/D_vs≤D_ff≤V_w/FR.         (16)

除D_ff外，V_w和所有距离都受环境约束，及FR受人类视觉特性约束。因此该关系规定D_ff的一个允许范围。它也对应用本发明的环境施加一个条件，即如关系的最左端和最右端的不等式不成立，则本发明将无用。

选择较低D_ff使二次帧更靠近一次帧，同时改进帧速率。降低D_ff也可增加传送分数而不降低分辨率。选择较高D_ff使图象隔离更远而其代价是降低的帧速率。

虽然原理上当周围亮度足够例如室外时，设备10操作中不要求包括光源(盖21或后板23应为透光材料)，实际上使用很薄狭缝时有此要求。也即，当周围亮度不足和希望有一定分辨率时，最好有明亮的内部照明。词“内部”标明在后板23与狭缝板22之间的设备10空间，而“外部”则相反，是其他所有地方。内部包含可看见的图象230，否则也可为空的或包含支撑结构、照明源、挡光板等，如以上结合图1、2和2A所描述的。

此外，此照明最好不要照亮设备内部或照亮观众环境或直接照到观众，因为黑暗外部和明亮内部的较大反差能改进最终图象的外观。此照明要求不如频闪设备的要求麻烦——在地铁隧道环境中，此照明不要求比正常住家/商业上所用照明类型例如荧光灯更明亮。照明最好是稳定的，从而不需复杂的定时操作。设备10的内部最好物理上封闭起来，同时尽可能如上所述的与外部地铁隧道环境隔离，但同时最好在需要时将光源热量排除出去。包装也可用于帮助内部照明，它可以将本来不照到可观看图象上的光线反射回来。

两个例子用于更详细地说明如何计算不同参数。

第一个例子

第一个例子阐述当V_w增加时所有约束条件如何放宽。例如，在一个通常的地铁系统内，可有下列参数：

V_w＝30mph(火车速度)

D_bs＝6英寸(火车与壁之间空间)

D_vs＝6英尺(观众30在车辆内的平均位置，火车宽度的一半)

D_i′＝3英尺(火车窗口宽度)

通过关系(3)和(1)，

D_ff≥D_i

＞(D_i′×D_bs)/D_vs

≥(3英尺×0.5英尺)/6英尺

≥0.25英尺                            (17)

如图象紧靠以致D_ff＝D_i，则可获得最大帧速率。然后根据关系(2)，

帧速率＝30mph/0.25英尺

＝176帧/秒                            (18)

在此速率下可以在很大范围内调整参数而同时保持高质量动画。此帧速率也足够高以便在必要时支持图象交织(见以上)，当然交织会导致有效帧速率下降。

第二个例子

第二个例子阐述当接近最小帧速率时，约束条件如何变为严格。为找到最低可用V_w，假定以下参数：

帧速率＝20帧/秒

D_bs＝6英寸

D_vs＝6英尺

D_i′＝2英尺

通过关系(1)，

D_i＝(D_bs×D_i′)/D_vs

＝(0.5英尺×2英尺)/6英尺

＝2英寸，

对于紧靠的图象，D_ff＝D_i，及

V_w＝D_ff×帧速率

＝2英寸×20帧/秒

＝40英寸/秒，

这近似于行人速度。

此最后一个实施结果，即设备能够向行人成功地显示高质量动画，相对于频闪装置而言，很大地增加了该设备的可应用性。

以下选代的优选实施例是在本发明的实质和范围内的。

图8阐述另一个优选实施例80，其中更换了动画的最佳观看角度。在设备80中，后板83携带了图象830，后者对后板83倾斜一个锐角，从而将观看角从直角改为锐角。此选代允许行人可有更自然的观看，例如不要求行人从他们的移动方向内扭过头来观看。此实施例也可消除二次图象。

图9阐述又一个类似于设备80的优选实施例90，但其中狭缝板92也是有角度的。此改进也可向行人提供更自然的观看位置。不对称三角设计允许观众从左到右自然地观看。其中狭缝板平面可能更像一系列等腰三角形的对称设计(未示出)，可能容纳在两个不同方向内移动的行人。

图10阐述一种技术，其中将一块狭缝板101用作另一块狭缝板102的后板，而同时将该狭缝板102用作原来狭缝板101的后板。此配置允许在一个空间内背靠背地安装两个设备。此设备100可以通过将一组狭缝与另一组狭缝错开D_i/2或D_i的一个分数而得到改进。

图11显示设备100的简单原理平面图。一个狭缝板101的狭缝220位于对面狭缝板102的狭缝220之间，狭缝板102用作前一狭缝板的后板。也即，在一个狭缝板的狭缝220之间是可通过另一个狭缝板看到的图象，反之亦然。因为狭缝都很薄，它们的存在不会造成混乱。

图12显示类似于设备100的另一个实施例120，但它具有面向对面狭缝板/后板101、102的狭缝220的一组弯曲图象1230(如同图7中)。设备120因此具有设备70和设备100两者的特性和优点。

图13阐述一个可有放置于后板位置上的滚筒型图象显示机构130。滚筒可包含多组图象，可以简单地自一组图象滚至另一组而变换图象。这一机构使图象变换很大地简化了。为自一个动画变换至另一个，不需要手动地变换每个图象，只需滚动这类滚筒至另一组图象即可。这种变换可以是手动的，也可以是自动的，例如用定时器。通过引入狭缝220，机构130能够用于设备100或设备120中。

图14和15中显示又一个优选实施例140。在设备140中，“后板”141连同其图象142放置于观众30与一系列镜子143之间。每个镜子143最好具有与以上所述各实施例中所用的任何狭缝基本上相同的尺寸和方向。镜子143最好安装在一块取代狭缝板的板144上，但镜子143可以单独地安装在任何其他合适装备上。设备140的操作原理与以上所述各实施例基本上相同。然而因为“后板”141会阻挡观众看到镜子143，“后板”141可以放置在观众30的视线之上或之下。如图14和15中所示，“后板”141在观众30视线之上。此外，如图14和15中所画，“后板”141和“镜板”144两者都是倾斜的。然而，适当放置后，板141、144可以不必倾斜。如同狭缝板的情况一样，“镜板”144在其非镜面部分全黑的情况下能最好地工作以便增加与图象的反差。

在地铁系统中使用本发明设备而显示的完整动画可以是在长度上一英里(或更长)的可以改变尺寸的一个分数。根据本发明的另一方面，这种动画可用下法实施：将携带用于产生动画的图象的后板分成较小单元，从而提供多个根据本发明的设备，可用于配合地铁隧道结构的局部设计。许多地铁系统沿着隧道长度具有重复支撑结构，这类模块化设备可以用简单机械方法安装。

作为例子，纽约地铁系统在它整个隧道网中具有在许多对轨道之间的支撑工字梁的均匀间隔的柱子。在安装根据本发明的设备时利用这些工字梁、它们的均匀间隔和它们沿着火车轨道安放而又在轨道之外的确定性，工作能大为简化。然而，这个简单例子不能用于限制本发明只应用于一个地铁系统。

模块化技术有许多优点。它具有潜力，可以利用地铁隧道工程设计结构而便于构作和维修。工字梁结构是牢固的，并且保证不会侵占轨道空间。工字梁的恒定尺寸能用于一致地调整D_bs以使设计工作容易。此外，由于设备能容易地安装到支撑外部而不用钻孔或可能破坏性地改变现有结构，因而能减少费用和工程困难。

图16原理性地阐述图10和11的双面设备的可能模块化例子。如图所示，整个长度可能长达半英里或更长的两个狭缝板的构成可简化为构作许多相同的狭缝板160，每一块板大约和相邻工字梁柱161之间的距离相同(例如大约五英尺)。每一块狭缝板然后沿着如上所述的设备的其他部分，安装到一对现有的支撑工字梁上。

因此可以看出，提供了用于在空间约束环境中对于移动观众显示看来是动画的静止图象的显示设备。熟悉技术的人知道，除在此处描述的用作阐述而不是限制目的的实施例之外，本发明还可以在其他实施例中实施，及本发明只由后附权利要求书限制。

Claims (26)

1.一种图象显示设备，用于向基本上沿着基本上平行于多个静止图象的已知轨迹以一个相对于所述静止图象的已知速度移动的观众显示所述静止图象而形成一个动画显示，所述设备包括：

一块后板，所述后板沿着所述轨迹具有一个后板长度，所述静止图象安装在所述后板的一个表面上，每个所述静止图象具有一个实际图象宽度和具有一个图象中心，相邻图象的图象中心隔开一个帧至帧距离；及

一块狭缝板，其位置基本上平行于所述后板，面向所述后板的所述表面及与其隔开一个板至板距离，所述狭缝板安装在离开所述轨迹一个观看距离处，所述板至板距离和所述观看距离总共等于一个后板距离，所述狭缝板沿着所述轨迹具有一个狭缝板长度和具有多个基本上垂直于所述狭缝板长度的狭缝，每个所述狭缝对应于所述图象中的一个和具有一个沿着所述狭缝板长度测量的狭缝宽度和一个狭缝中心，所述狭缝中的相邻狭缝的相应狭缝中心隔开一个帧至帧距离；其中：

为显示每个具有一个可见图象宽度的所述图象，选择所述板至板距离、所述观看距离和所述实际图象宽度以使(a)所述实际图象宽度与(i)所述观看距离和(ii)所述板至板距离的(b)商的乘积基本上等于所述可见图象宽度；及

为基本上不模糊地投影每个所述图象，选择所述狭缝宽度为最多大约所述实际图象宽度的十分之一。

2.权利要求1的设备，其中：

按照图象亮度将所述图象照明；及

当所述观众处于一个按照周围亮度照明的环境中时，所述狭缝宽度为至少大约等于(a)所述实际图象宽度与(b)所述后板距离和所述观看距离的商的平方与(c)所述周围亮度和所述图象亮度的商的乘积的十分之一。

3.权利要求2的设备，其中所述狭缝宽度为至少大约等于(a)所述实际图象宽度与(b)所述后板距离和所述观看距离的商的平方与(c)所述周围亮度和所述图象亮度的商的乘积。

4.权利要求2的设备还包括一个用于按照所述图象亮度将所述图象照亮的光源。

5.权利要求4的设备，其中所述光源位于所述狭缝板和所述后板之间。

6.权利要求4的设备，其中：

所述后板是透光的；及

所述后板位于所述光源和所述狭缝板之间。

7.权利要求1的设备还包括每个所述狭缝中的一个基本上圆柱形透镜。

8.权利要求1的设备，其中所述轨迹，所述后板和所述狭缝板是弯曲的。

9.权利要求1的设备，其中在任何一个时间通过所述狭缝板只能看到一个所述图象。

10.权利要求9的设备还包括多块挡光板，每块所述挡光板自所述狭缝板延伸至位于所述图象中的相应邻近图象之间的所述后板。

11.权利要求1的设备还包括一个封装，用于阻止异物进入所述狭缝板与所述后板之间的空间。

12.权利要求11的设备，其中所述狭缝板和所述后板形成所述封装的一部分。

13.权利要求12的设备还包括每个所述狭缝的一个相应的透明罩。

14.权利要求11的设备，其中：

所述狭缝板和所述后板位于所述封装内；及

所述封装具有一个维修门，通过所述维修门可替换后板。

15.权利要求1的设备，其中所述图象相对于所述后板和所述狭缝板是弯曲的。

16.权利要求1的设备，其中所述图象相对于所述后板和所述狭缝板是倾斜的。

17.权利要求1的设备，其中考虑到所述已知速度而选择帧至帧距离以便产生一个供所述观众观看的希望帧速率，所述帧速率约为每秒至少15帧。

18.权利要求17的设备，其中所述已知轨迹是一个地铁轨道，所述观众是一个坐在沿所述地铁轨道行驶的地铁火车内的乘客。

19.权利要求17的设备，其中所述已知轨迹是一条人行道，所述观众是一个在人行道上的行人。

20.权利要求1的设备，其中每个所述狭缝中心直接位于一个相应的所述图象中心的对面。

21.一种图象显示设备，用于向基本上沿着基本上平行于两个相应静止图象的已知轨迹以一个相对于所述相应的多个静止图象的相应已知速度移动的两个相应观众显示所述相应静止图象而形成两个相应动画显示，所述设备包括：

第一狭缝板，具有沿着所述轨迹的第一狭缝板长度和具有一系列垂直于所述第一狭缝板长度并沿着所述第一狭缝板长度隔开的狭缝，所述第一狭缝板具有第一狭缝板观众侧和第一狭缝板对面侧，所述第一狭缝板在所述第一狭缝板对面侧上沿着所述第一狭缝板长度具有所述多个静止图象的第一个静止图象；及

第二狭缝板，具有沿着所述轨迹的第二狭缝板长度和具有一系列垂直于所述第二狭缝板长度并沿着所述第二狭缝板长度隔开的狭缝，所述第二狭缝板具有第二狭缝板观众侧和第二狭缝板对面侧，所述第二狭缝板在所述第二狭缝板对面侧上沿着所述第二狭缝板长度具有所述多个静止图象的第二个静止图象，其中；

所述第一和第二狭缝板基本上彼此平行并隔开第一距离；

所述第一狭缝板的所述对面侧是面对着所述第二狭缝板的所述对面侧的；

所述第一狭缝板的所述静止图象对应于所述第二狭缝板的所述狭缝；

所述第二狭缝板的所述静止图象对应于所述第一狭缝板的所述狭缝；及

对于沿着所述第一狭缝板的所述观众侧并大致平行于所述显示设备而移动的观众而言，所述第二狭缝板的所述图象看起来是动画，及

对于沿着所述第二狭缝板的所述观众侧并大致平行于所述显示设备而移动的观众而言，所述第一狭缝板的所述图象看起来是动画。

22.一种图象显示设备，用于向基本上沿着基本上平行于多个静止图象的已知轨迹以一个相对于所述静止图象的已知速度移动的观众显示所述静止图象而形成一个动画显示，所述设备包括：

一块后板，所述后板沿着所述轨迹具有一个后板长度，所述静止图象安装在所述后板的一个表面上，每个所述静止图象具有一个实际图象宽度和具有一个图象中心，相邻图象的图象中心隔开一个帧至帧距离；及

一个光学结构，所述光学结构如此定位以便自所述图象传送光线至沿着所述轨迹的所述观众，所述光学结构具有由所述观众在离所述轨迹一个观看距离处观看的光学元件，所述光学元件中的每个相应元件位于离所述图象中一个相应图象一个光学距离处并具有一个平行于所述轨迹而测量的元件宽度和一个沿着所述宽度的元件中心，所述元件的相邻元件的相应元件中心隔开一个所述帧至帧距离；其中：

为显示每个具有一个可见图象宽度的所述图象，选择所述光学距离、所述观看距离和所述实际图象宽度以使(a)所述实际图象宽度与(i)所述观看距离和(ii)所述光学距离的(b)商的乘积基本上等于所述可见图象宽度；及

为基本上不模糊地投影每个所述图象，选择所述元件宽度为最多大约所述实际图象宽度的十分之一。

23.权利要求22设备，其中：

按照图象亮度将所述图象照明；及

当所述观众处于一个按照周围亮度照明的环境中时，所述元件宽度为至少大约等于(a)所述实际图象宽度与(i)所述观看距离和所述光学距离的和与(ii)所述观看距离的商的(b)平方与(c)所述周围亮度和所述图象亮度的商的乘积的十分之一。

24.权利要求23的设备，其中：

按照图象亮度将所述图象照明；及

当所述观众处于一个按照周围亮度照明的环境中时，所述元件宽度为至少大约等于(a)所述实际图象宽度与(i)所述观看距离和所述光学距离的和与(ii)所述观看距离的商的(b)平方与(c)所述周围亮度和所述图象亮度的商的乘积。

25.权利要求22的设备，其中所述光学结构是一块狭缝板，其位置基本上平行于所述后板，面向所述后板所述表面及与其隔开一个板至板距离，所述狭缝板安装在离开所述轨迹一个观看距离处，所述狭缝板沿着所述轨迹具有一个狭缝板长度，所述光学元件是基本上垂直于所述狭缝板长度的狭缝。

26.权利要求22的设备，其中：

所述后板的所述表面背向所述轨迹；及

所述光学元件中的每一个是一面镜子。

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