MXPA00010327A

MXPA00010327A - Sistema multiplano de despliegue volumetrico de operacion que utiliza anti-almenado tridimensional

Info

Publication number: MXPA00010327A
Application number: MXPA/A/2000/010327A
Authority: MX
Inventors: Alan Sullivan
Original assignee: Dimensional Media Associates Inc
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2002-05-09

Abstract

Un sistema multiplano de despliegue volumétrico y método de operación para generar imágenes volumétricas tridimensionales utilizando un dispositivoóptico multisuperficie incluyendo una pluralidad de elementosópticos individuales conformados en una regla;un proyector de imagen para proyectar selectivamente imágenes en los elementosópticos respectivos para generar una primera imagen volumétrica tridimensional visible en el dispositivoóptico multisuperficie y un generador de imagen flotante para proyectar la primer imagen volumétrica tridimensional para generar una segunda imagen volumétrica tridimensional visible como imagen flotando en el espacio en un lugar separado del dispositivoóptico multisuperficie El anti-almenado se ajusta al despliegue de registros de voz en una transición entre los elementosópticos de tal manera que los valores de color de los registros de voz se modifican como una función de la distancia de los registros de voz de los elementosópticos para generar una transición moderada entre la porciones de la imagen volumétrica tridimensional

Description

SISTEMA MULTIPLANO DE DESPLIEGUE VOLUMÉTRICO Y MÉTODO DE OPERACIÓN QUE UTILIZA ANTI-ALMENADO TRIDIMENSIONAL ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la representación de imágenes tridimensionales (3D), y más particularmente a un sistema multiplano de despliegue que utiliza anti-almenado 3D para generar imágenes volumétricas tridimensionales en el espacio. Se conoce que las imágenes tridimensionales (3D) pueden generarse y observarse, aparecen en el espacio. Típicamente, se utilizan lentes especializados tales como gafas y/o yelmos, aunque tales lentes pueden ser estorbosos. Además, por su naturaleza como un accesorio para los ojos, tales lentes reducen la percepción para ver una imagen 3D actual. También el uso de tales lentes puede provocar fatiga ocular, la cual se remedia limitando el tiempo para ver la imagen, y los lentes a menudo son voluminosos e incómodos para usarlos. De este modo, existe una necesidad para generar imágenes 3D volumétricas y despliegues sin las desventajas de utilizar tales lentes. Otros sistemas volumétricos generan imágenes 3D volumétricas que utilizan, por ejemplo elementos de volumen auto-luminiscentes, es decir vóxeles. Un ejemplo de ese sistema es de 3D Technology Laboratories of Mountain View, California, en el cual la intersección de los haces de láser infrarrojos en un vidrio sólido o volumen de plástico alterado con iones de impureza de tierra rara genera imágenes basadas en vóxeles. Sin embargo, el efecto no lineal que crea la luz visible a partir de dos haces de láser infrarrojos invisibles tiene una eficacia muy baja de aproximadamente 1%, que resulta en la necesidad de láser más potentes para crear una imagen luminosa en un despliegue grande. Los láser potentes son una lente potencialmente peligrosa que requiere un encierro protector importante alrededor del despliegue. Además, los láser de barrido típicamente tienen una resolución deficiente que resulta en la baja cantidad de vóxel, y la naturaleza sólida del mecanismo volumétrico resulta en sistemas masivos a gran escala que son muy pesados. Otro sistema de despliegue volumétrico de Actuality Systems, Inc. de Cambridge, Massachusetts, utiliza un rayo lineal de diodos de láser que se reflejan fuera de un espejo de fases múltiples de rotación rápida en un despliegues de proyección de rotación rápida. Sin embargo, tales componentes de rotación rápida que pueden ser relativamente grandes en tamaño, deben balancearse cuidadosamente para evitar la vibración y posiblemente una falla catastrófica. Además, el tamaño, configuración y orientación de los vóxeles dentro del despliegue depende de su ubicación, resultando en una resolución de despliegue dependiente de la posición. Otro sistema de despliegue volumétrico se proporciona por Neos Technologies, Inc., de Melbourne, Florida, que barren un haz láser ópticamente acústico en una despliegue de proyección helicoidal de rotación rápida. El componente de rotación largo requiere un balance cuidadosamente mantenido independiente del movimiento del despliegue. El sistema de barrido de láser tiene resolución deficiente y baja velocidad, drásticamente limitando el número de vóxeles. Además, el tamaño, configuración y orientación de los vóxeles dentro del despliegue depende de su ubicación, resultando en una resolución de despliegue dependiente de la posición. Finalmente, la naturaleza dramáticamente no rectilínea del despliegue disminuye ampliamente los requerimientos de procesamiento para calcular las diferentes imágenes bidimensionales. Otros tipos de sistemas de formación de imagen 3D son conocidos tales como los despliegues estereoscópicos, que proporcionan a cada ojo con una perspectiva de visión ligeramente diferente de una escena. El cerebro entonces fusiona las imágenes separadas en una imagen 3D sencilla. Algunos sistemas proporcionan sólo son un punto de vista sencillo y requieren lentes especiales, o pueden realizar seguimiento de cabeza para eliminar la lente aunque entonces la imagen 3D puede observarse por sólo un observador. Alternativamente, el despliegue puede proporcionar una pluralidad de zonas de visión a diferentes ángulos con la imagen en cada zona apropiada en ese punto de visión, tal como los despliegues auto-estereoscópicos de visión múltiple. Los ojos del usuario deben estar dentro aunque separados adyacentes a las zonas de visión para ver una imagen 3D, y la zona de visión debe ser muy estrecha para evitar un impulso desconcertante a medida que el observador se mueve con relación al despliegue. Algunos sistemas tienen sólo una perspectiva paralaje/horizontal. Además, la desigualdad de convergencia de enfoque profundo puede llevar rápidamente a la fatiga ocular que limita fuertemente el tiempo de visión. Además, los despliegues estereoscópicos tienen un campo limitado de visión y no pueden utilizarse en forma real con tecnologías de interacción directas tales como realidad virtual y/o una fuerza de interfaz de retroalimentación. Los cascos de visualización (HMD) son típicamente empleados en las aplicaciones de realidad virtual, en el cual un par de despliegues de vídeo presentan visiones en perspectiva apropiada para cada ojo. Un HMD sencillo puede solamente utilizarse por una sola persona a la vez, y proporciona a cada ojo con un campo limitado de visión. El seguimiento de cabeza puede utilizarse para proporcionar paralaje Otros sistemas de despliegue incluyen despliegues holográficos, en los cuales el despliegue se crea a través de la interacción de luz láser coherente con un patrón de líneas muy finas conocidas como el enrejado holográfico. El enrejado altera la dirección e intensidad de la luz incidente de manera que parece que entra desde la ubicación de los objetos que se despliegan. Sin embargo, un holograma óptico típico contiene una cantidad enorme de información de modo que actualiza un despliegue holográfico a altas proporciones que es intensivo computacionalmente. Para un despliegue holográfico que tiene relativamente un gran tamaño y suficiente campo de visión, el conteo de pixel es generalmente mayor de 250 millones. En consecuencia, existe una necesidad de representación de imágenes 3D volumétricas de alta calidad con demandas computacionalmente aceptables en sistemas de procesamiento y las cuales han mejorado la capacidad de visión y la implementación. Además, en la representación de imágenes tridimensionales, el uso de vóxeles discretos suministra porciones de imágenes que parecen dentadas debido a la pixelización, por ejemplo, para características en transiciones entre las profundidades discretas en una imagen 3D volumétrica. Existe una necesidad de un método que suavice la transición entre las porciones de una imagen 3D volumétrica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se describe un método y sistema de operación de un despliegue volumétrico de multiplano (MVD) que genera imágenes tridimensionales volumétricas. El sistema MVD incluye un dispositivo óptico de superficies múltiples que incluye una pluralidad de elementos ópticos individuales acomodados en una disposición, un proyector de imagen para proyectar selectivamente un juego de imágenes sobre elementos ópticos respectivos del dispositivo óptico de superficies múltiples par generar una primer imagen tridimensional volumétrica visible en el dispositivo óptico de faces múltiples; un generador de imagen flotante para proyectar la primer imagen tridimensional volumétrica desde el dispositivo óptico de superficies múltiples para generar una segunda imagen tridimensional volumétrica visible como si flotara en el espacio en un lugar separado desde el dispositivo óptico de superficies múltiples. Cada uno de los elementos ópticos individuales de la pluralidad del dispositivo óptico de las superficies múltiples incluye un elemento de cristal líquido que tiene una translucidez que se puede controlar variable. También un controlador de elemento óptico para controlar la translucidez de los elementos de cristal líquido, para que se controle un elemento de cristal líquido sencillo para tener un estado de esparcimiento de luz opaca, para recibir y desplegar la imagen respectiva del juego de imágenes desde el proyector de imagen, y los elementos de cristal líquido restantes se controlan para ser sustancialmente transparentes para permitir la visión de la imagen desplegada en el elemento de cristal líquido opaco. Las tramas del controlador de elemento óptico a través de los elementos de cristal líquido a una alta proporción durante una pluralidad de ciclos de representación de imágenes seleccionan un elemento de cristal líquido del mismo para estar en el estado de esparcimiento de luz opaco durante un ciclo de representación de imagen particular, y para provocar que el estado del esparcimiento de luz opaco se mueva a través de los elementos de cristal líquido para recibir sucesivamente el juego de imágenes y para generar las imágenes tridimensionales volumétricas con profundidad tridimensional. El proyector de imagen proyecta al juego de imágenes en el dispositivo óptico de superficies múltiples para generar la imagen tridimensional volumétrica completa en el dispositivo óptico de superficies múltiples a una proporción mayor de 35 Hz para evitar el parpadeo de imagen perceptible al hombre. Por ejemplo, la proporción de volumen puede ser de aproximadamente 40 Hz , el proyector de imagen proyecta cada una de la imágenes del equipo sobre un elemento óptico respectivo a un proporción de 2 kHz. El proyector de imagen incluye una lente de proyección para producir el juego de imágenes. El proyector también incluye un sistema de enfoque óptico adaptado para enfocar cada una de las imágenes del juego en los elementos ópticos respectivos para controlar la resolución y profundidad de la proyección del juego de imágenes desde la lente de proyección. Alternativamente o en adición, el proyector de imagen incluye una pluralidad de fuentes de luz láser para proyectar luz láser roja, verde, y azul respectivamente para generar y proyectar el juego de imágenes en una pluralidad de colores. Además, un método anti-almenado 3D se emplea para alisarlas porciones de las imágenes proyectadas en transiciones entre elementos ópticos en el dispositivo óptico de fases múltiples. El anti-almenado ajusta el despliegue de vóxeles en una transición entre los elementos ópticos de modo que los valores de color de los vóxeles se modifican como una función de la distancia de los vóxeles desde los elementos ópticos, para generar una transición lisa entre las porciones de la imagen tridimensional volumétrica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra un sistema de despliegue volumétrico de multiplano descrito; A- PROYECTOR DE IMAGEN REAL; B- FUENTES DE DATOS GRÁFICOS; C- INTERFASE; D- CONTROLADOR MVD; E-DISPOSITIVO DE RETROALIMENTACION DEL USUARIO la Figura 2 ilustra un cristal líquido basado en el elemento óptico que tiene un estado transparente; la Figura 3 ilustra el elemento óptico de la Figura 2 en un estado de esparcimiento opaco; las Figuras 4-7 ilustran despliegues sucesivos de imágenes en elementos ópticos múltiples para formar una imagen 3D volumétrica; Figura 4: A- DATOS 1 DE TRAMA; Figura 5: A- DATOS 2 DE TRAMA; Figura 6: A- DATOS 3 DE TRAMA; Figura 7: A-DATOS 4 DE TRAMA la Figura 8 ilustra un modulador de luz de membrana; la Figura 9 ilustra un sistema óptico adaptable utilizado en un proyector de imagen; la Figura 10 ilustra el sistema óptico adaptable de la Figura 9 junto con un sistema de elemento óptico múltiple; la Figura 11 ilustra una vista en sección transversal lateral de un pixel de modulador de luz espacial (SLM) de cristal líquido ferroeléctrico (FLC); A- Diapositiva de Cubierta de Vidrio; B- LC Ferroelécrtico; C- Sustrato de Silicio; las Figuras 12-14 ilustran orientaciones angulares de los ejes del FLC SLM de la Figura 11; la Figura 15 ilustra un diagrama de flujo de un método para generar un módem de multiplano; A- Interacción de Usuario con Aplicación; B- Suministro de Imagen en el Tampón de Trama; C- Tampón de Color Rojo; D- Tapón de Profundidad Rojo; E- Profundidad de Escala; F- Pixeles de Ordenación en MPD; G- Tampón MVD Escrito. la Figura 16 ilustra el anti-almenado 3D de un vóxel en una pluralidad de elementos ópticos; la Figura 17 ilustra el despliegue de vóxel sin el antialmenado 3D; la Figura 18 ilustra el despliegues de vóxel con el anti-almenado 3D; la Figura 19 ilustra una gráfica que compara la profundidad aparente con y sin el anti-almenado 3D; A- Ubicación vóxel X-Y; B- Profundidad Aparente la Figura 20 ilustra un diagrama de flujo de un método que implementa el anti-almenado 3D; A - PARA UN VÓXEL ACTUAL QUE SE DESPLEGARÁ, LEE EL VALOR DE PROFUNDIDAD CORRESPONDIENTE Y EL VALOR DE COLOR A PARTIR DE LOS TAMPONES DE PROFUNDIDAD Y COLOR, RESPECTIVAMENTE; B-NO; C-EL ESPACIADO ESTA ENTRE LA CONSTANTE DE ELEMENTOS ÓPTICOS?; D-SI; E: ESCALA EL VALOR DE PROFUNDIDAD PARA ENTAR DENTRO DEL RANGO DE ÍNDICES DE LOS ELEMENTOS ÓPTICOS; F- DETERMINA LOS ELEMENTOS ÓPTICOS CERCANOS A, Y LIMITANDO EL VALOR DE PROFUNDIDAD; G- DETERMINA UN VALOR DE AJUSTE DE PROFUNDIDAD; H- AJUSTA LOS VALORES DE COLOR PARA LOS VOXELES EN LOS ELEMENSTOS ÓPTICOS LIMITANTO LOS ELEMENTOS ÓPTICOS QUE UTILIZA EL VALOR AJUSTADO DE PROFUNDIDAD; I- DESPLIEGA VOXELES EN LOS ELEMENTOS ÓPTICOS LIMITANTES MAS CERCANOS CON LOS VALORES DE COLOR AJUSTADOS. las Figuras 21-22 ilustran la generación de imágenes 3D que tienen objetos posteriores translúcidos sin el antialmenado; y las Figuras 23-24 ilustran la generación de imágenes 3D que tienen objetos posteriores translúcidos con el anti-almenado; A- CERCA; B- LEJOS; C- EJE Z.

DESCRIPCIÓN DE TALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Con referencia ahora a la Figura 1, se proporciona un sistema 10 de despliegue volumétrico de multiplano el cual genera imágenes (3D) tridimensionales que son volumétricas en naturaleza, es decir, las imágenes 3D ocupan un volumen definido y limitado de espacio 3D, y así existen en la ubicación donde las imágenes aparecen. De este modo, las imágenes 3D son 3D reales, cuando están opuestas a una imagen percibida que es 3D debido a una ilusión óptica de visión por medio de métodos estereográficos. Las imágenes 3D generadas por el sistema 10 pueden tener una resolución muy alta y pueden desplegarse en un gran rango de colores y de este modo pueden tener las características asociadas con la visión de un objeto real. Por ejemplo, las imágenes 3D pueden tener movimiento paralaje vertical y horizontal o de búsqueda, permitiendo al observador 12 moverse todavía para recibir as pistas visuales para mantener a apariencia 3D de las imágenes 3D. Además, un observador 12 no necesita utilizar algún lente especial tales como visores estereográficos o gafas para ver la imagen 3D, el cual e ventajoso ya que la lente es estorbosa, provoca fatiga ocular, etc. Además, la imagen 3D tiene un campo continuo de visión tanto en horizontal como vertical, con el campo horizontal de visión igual a 360° en ciertas configuraciones de despliegue. Adicionalmente, el observador puede estar a cualquier distancia de visión arbitraria desde el sistema MVD sin la pérdida de percepción 3D. El sistema 10 multiplano de despliegue volumétrico incluye una interfaz 14 para recibir los datos gráficos 3D desde una fuente 16 de datos gráficos, tal como un computador que puede incorporarse en el sistema 10, o que puede conectarse operativamente al sistema 10 a través de canales de comunicación, desde, por ejemplo, una ubicación remota y conectarse sobre los enlaces de telecomunicaciones convencionales o sobre cualquier red tal como la Internet. La interfaz 14 puede ser un bus PCI, o una interfaz de puerto de gráficas acelerado (AGP) disponible de INTEL de Santa Clara, California. Otras interfaces pueden utilizarse, como el sistema de bus de interconexión del panel de interconexión VME estandarizado como el IEEE 1014 estándar, la Small Computer System Interface (SCSI), el sistema de bus de expansión de alto rendimiento NuBus utilizado en las computadoras Apple Macintosh y otros sistemas, así como la interfaz de Industry Standard Architecture (ISA), la interfaz Extended ISA (EISA), la interfaz Universal Serial Bus (USB), la interfaz Fire Wire bus ahora estandarizado como la IEEE 1394 estándar que ofrece comunicaciones de alta velocidad y servicios de datos en tiempo real sincrónico en computadores así como interfaces abiertas o de propiedad. La interfaz 14 pasa los datos gráficos 3D a un controlador 18 de despliegue multiplano volumétrico (MVD), que incluye un tampón de imagen largo de alta velocidad. La imagen tridimensional que se visualiza como una imagen 3D volumétrica es convertida por el controlador 18 MVD en series de bloques de imágenes bidimensionales a diversas profundidades a través de la imagen 3D. La trama de datos correspondiente a los bloques de imágenes son entonces producidas rápidamente desde el tampón de imagen de alta velocidad del controlador 18 MVD a un proyector 20 de imagen. El controlador 18 MVD y la interfaz 14 pueden implementarse en un computador, como en una estación de trabajo de gráficas OCTANE comercialmente disponible de SILICON GRAPHICS de Mountain View, California. Otros sistemas generales basados en computadores también pueden utilizarse, como un computador personal PC que utiliza, por ejemplo, un microprocesador de cómputo de equipo de instrucción reducido de 195 MHz (RISC) en consecuencia, se entenderá que el sistema 10 de MVD descrito y sus componentes no se limitan a una implementación particular o realización de hardware y/o software. La fuente 16 de datos gráficos puede opcionalmente ser un programa de aplicación de gráficos de un computador que opera una interfaz de programa de aplicación (API) y un controlador de periféricos para proporcionar los datos de imagen 3D en un formato apropiado al controlador 18 MVD del computador a través de un dispositivo de entrada/salida (l/O) tal como la interfaz 14. El controlador 18 MVD puede ser hardware y/o software, por ejemplo, implementado en un computador personal y opcionalmente utilizar tarjetas de expansión para procesar datos especializados. Por ejemplo, una tarjeta de expansión en el controlador 18 MVD puede incluir gráficas de hardware y/o software para convertir el módem 3D desde la fuente 16 de datos gráficos en las series de bloques de imagen bidimensional que forman un módem multiplano que corresponde a los planos 24-30. De este modo, la imagen 34 3D se genera en tiempo real o actualiza las proporciones casi en tiempo real para las aplicaciones del mundo real tal como simulación quirúrgica, control de tráfico de aire control de comando militar. Tales tarjetas de expansión pueden incluir también una máquina geométrica para manipular módems 3D y la memoria de textura para hacer la texturación de las imágenes 3D. Antes de la transmisión de los datos de imagen al proyector 20 de imagen, el controlador 18 MVD o alternativamente la fuente 16 de datos gráficos pueden realizar el anti-almenado 3D en los datos de imagen para alisar las características que se desplegarán en la imagen 34 3D, y para evitar cualquier línea dentada en la profundidad, por ejemplo entre los planos paralelos a lo largo de la dirección z, debido a la pixelización de despliegue provocado por la construcción de vóxel inherentemente discreto del dispositivo 32 de MOE con los elementos 36-42 ópticos alineados en planos x-y normales a un eje z. A medida que se generan los datos correspondientes a los bloques 24-30 de imagen, un elemento de imagen puede aparecer cerca de un borde de una transición de plano, es decir, entre los elementos ópticos, por ejemplo los elementos 36-38 ópticos. Parta evitar una transición abrupta en el elemento de imagen específico, ambos bloques 24-26 pueden generarse para que cada una de las imágenes 44-46 incluyan el elemento de imagen específico, y así el elemento de imagen es compartido entre los planos formados por los elementos 36-38 ópticos, que alisan la transición y permiten que la imagen 34 3D aparezca más continua. La brillantez de los elementos de imagen sobre los elementos ópticos consecutivos respectivos es variada de acuerdo con la ubicación del elemento de imagen en los datos de imagen. La fuente 16 de datos gráficos y el controlador 18 MVD también puede realizar una codificación de ejecución cero a través de la interfaz 14 con el fin de maximizar la proporción de transferencia de datos de imagen al controlador 18 MVD para la generación de imagen. Se entenderá que otras técnicas para transferir los datos de imagen pueden emplearse como el Motíon Picture Experts Group (MPEG) datos de comunicación estándar, así como compresión delta (?). La imagen 3D puede contener en el orden de 50 SVGA de imágenes de resolución actualizadas a una proporciona de Hz, que resulta en una proporción de datos en bruto de más de 2 GB/segundos que se desplegarán. La proporciona de datos en bruto puede reducirse significativamente no transmitiendo ceros. Una imagen 3D volumétrica típicamente se representa por un gran número de ceros asociados con el interior de los objetos, objetos de fondo obstruidos por objetos posteriores, y rodeando el espacio vacío. La fuente 16 de datos gráficos puede codificar los datos de imagen de manera que una ejecución de ceros se representa por una bandera de ejecución de ceros (ZRF) o código de ejecución de ceros, y seguida por o asociada con una longitud de ejecución. De este modo, el conteo de los ceros puede enviarse por despliegue sin enviar los ceros. Un tampón de imagen de datos 3D en el controlador 18 MVD puede iniciarse para almacenar todos los ceros, y después a medida que se almacenan los datos de imagen en el tampón de imagen, una detección de la bandera de ZRF provoca que el controlador 18 MVD salte adelante en el tampón por el número de posiciones o pixeles de datos iguales a la longitud de ejecución de ceros. El tampón de imagen de datos 3D entonces contiene los datos 3D para ser la salida al proyector 20 de imagen, que puede incluir un modulador de SLM para operar un SLM para generar las imágenes bidimensionales. El proyector 20 de imagen tiene óptica 22 asociada para proyectar los bloques bidimensionales 24-30 de la imagen 3D en un alta proporcionan de trama y en una forma de tiempo secuencial para un dispositivo 32 de elemento óptico múltiple (MOE) para la representación de imágenes selectiva para generar una primer imagen 34 tridimensional volumétrica parece para el observador 12 representar en el espacio del dispositivo 32 de MOE. El dispositivo 32 de MOE incluye una pluralidad de elementos 36-42 ópticos que, bajo el control del controlador 18 MVD, selectivamente recibe cada uno de los bloques 24-30 como desplegándose de las imágenes 44-50 bidimensionales, con un elemento óptico que recibe y despliega un bloque respectivo durante el ciclo de proporción de trama. El número de bloques de profundidad generados por el controlador 18 MVD es para ser igual al de elementos ópticos 36-42 esto es, cada elemento óptico representa una unidad de resolución de profundidad de la imagen 3D volumétrica que se generará y se desplegará. Los elementos 36-42 ópticos pueden ser pantallas de cristal líquido compuestas de, por ejemplo materiales nemáticos, ferroeléctricos, colestéricos, u otros materiales de polímeros estabilizados, tales como texturas olestéricas que usan una forma modificada Kent State conocida en la técnica para tales composiciones. El despliegue total de cada uno de los bloques 24-30 por lo elementos 36-42 ópticos del dispositivo 32 de MOE, como un juego de imágenes desplegadas, se presenta en una proporción lo suficientemente alta en trama como se establece en lo anterior, tales proporciones son mayores de aproximadamente 35 Hz para que el observador 12 humano perciba una imagen 34 3D volumétrica continua, vista directamente y sin un juego principal estereográfico, y en lugar de las imágenes 44-50 bidimensionales individuales. En consecuencia, en la ilustración de la Figura 1, las imágenes 44-50 pueden ser secciones transversales de una esfera, y así la imagen 34 3D de este modo generada pueda aparecer como una esfera al observador 12 colocado en el centro de los elementos 36-42 ópticos que forman el dispositivo 32 de MOE. En modalidades alternativas, las imágenes 44-50 pueden generarse para desplegar una imagen completa teniendo una apariencia 3D Y 2D mezclada, tanto en el texto 2D como en los títulos debajo de la esfera, o el texto en la esfera. Una aplicación puede ser una tableta de control de interfaz gráfica de usuario (GUI) que tiene ambas características de imagen 2D y 3D para permitir que el observador 12 vea una GUI, como MICROSOFT WINDOWS 95, con apariencias de pantalla 2D como un despliegue de pantalla plana virtual, y con imágenes 3D que aparecen en un despliegue de pantalla plana virtual. La primer imagen 34 3D volumétrica es visible dentro de un rango orientaciones. Además, la luz 52 desde la primer imagen 34 3D volumétrica se procesa adicionalmente por un proyector 54 de imagen para generar una segunda imagen 56 3D volumétrica que parece para el observador 12 ser sustancialmente la misma imagen como la primer imagen 34 3D volumétrica flotando en el espacio a una distancia desde el dispositivo 32 de MOE. El proyector 54 de imagen real, o alternativamente un proyector de imagen flotante, puede ser un juego de espejos y/u ópticos para recolectar luz 52 emitida desde el dispositivo 32 de MOE y para volver a representar la imagen de la imagen 34 3D fuera en el espacio libre. El proyector 54 de imagen real puede ser un despliegue volumétrico de alta definición (HDVD) que incluye un espejo parabólico o esférico convencional para producir una zona de visión de señal localizada en un eje óptico del dispositivo 32 de MOE.

Por ejemplo, los sistemas de proyección de imagen real pueden ser el aparato descrito en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,552,934 para Prince y 5,572,375 para Crabtree, IV, cada una de estas patentes es incorporada en la presente para referencia. En modalidades alternativas, ópticas holográficas pueden emplearse por el proyector 54 de imagen real con las mismas funciones como espejos parabólicos o espejos convencionales para generar una imagen 56 flotante aunque con zonas múltiples de visión, tal como una zona de visión en un área central alineada con el eje óptico, y zonas de visión en cualquier lado de un eje óptico para que las imágenes 56 flotantes 3D múltiples puedan observarse por múltiples observadores. En otras modalidades alternativas el proyector 54 de imagen real pueden incluir elementos ópticos oleográficos (HOEs), esto es, hologramas en el sentido convencional que no muestran una imagen grabada de un objeto preexistente. En lugar de eso un HOE actúa como un elemento óptico convencional tal como una lente y/o espejo para recibir, reflejar, y volver a dirigir la luz incidente. Comparado con los elementos ópticos convencionales como vidrio plástico, los HOEs son de peso muy ligero y baratos de reproducir, y también pueden poseer características ópticas únicas no disponibles en ópticos convencionales. Por ejemplo un HOE puede producir imágenes múltiples del mismo objeto en diferentes ángulos a partir de un eje óptico predeterminado, y así el campo de visión de un despliegue emplea un HOE relativamente pequeño que puede incrementarse dramáticamente sin incrementar el tamaño óptico según se requiera por los ópticos convencionales. En consecuencia, utilizar por lo menos un HOE como el proyector 50 de imagen real, el sistema 10 de MVD puede fabricarse para representar un sistema relativamente compacto con un campo de visión de 360°. Además, para un protector 20 de imagen que incorpora fuentes de luz láser, los HOEs son especialmente compatibles para un alto rendimiento con tales fuentes de luz láser debido a la selectividad de longitud de onda del HOE. Ya que cualquiera de las imágenes 34, 56 3D volumétricas parece para el observador 12 tener volumen y profundidad, y opcionalmente también color, y el sistema 10 multiplano de despliegue volumétrico pude adaptarse para la realidad virtual y las aplicaciones hápticas/táctiles, como en el ejemplo descrito anteriormente para la animación táctil para la enseñanza de la cirugía. El proyector 54 de imagen real permite a la imagen 56 3D flotante ser directamente accesible para la interacción virtual. El sistema 10 de MVD puede incluir un dispositivo 58 de retroalimentación de usuario para recibir movimiento manuales del observador 12 que corresponde al observador 12 de nuevo que intenta manipular cualquiera de las imágenes 34, 56. Tales movimientos manuales pueden trasladarse por el dispositivo 58 de retroalimentación de usuario como señales de control que se transportan al interfaz 14 al controlador 18 MDV para modificar una o ambas de las imágenes 34, 56 que parece responder a los movimientos del observador 12. Alternativamente, el dispositivo 58 de retroalimentación de usuario, puede operativamente conectarse a la fuente 16 de datos gráficos, que pueden incluir un procesador de gráficos 3D, para modificar una o ambas de las imágenes 34, 56. Un número de nuevas tecnologías de interacción proporcionan rendimiento mejorado del MVD 10 utilizando el proyector 54 de imagen real. Por ejemplo, una interfaz de fuerza de retroalimenación desarrollada por SENSIBLE DEVICE, INC. de Cambridge, Massachusetts, es una tecnología que proporciona alta potencia que permite al sistema 10 de MVD proporcionar la capacidad de actualmente sentir y manipular las imágenes 34, 56 3D manualmente. Con programación adecuada, el observador 12 puede esculpir imágenes tridimensionales como si las imágenes fueran arcilla, utilizando un sistema llamado DIGITAL CLAY, un producto comercial de DIMENSIONAL MEDIA ASSOCIATES, el apoderado de la presente invención. Otra aplicación de un sistema 10 de MVD con una interfaz de fuerza de retroalimentación es un simulador y entrenador quirúrgico, en el cual el usuario puede ver y sentir anatomía virtual tridimensional, incluyendo animación como un latido de corazón virtual y reaccionando al pincheo virtual por un usuario, con el fin de obtener certificación como cirujano para practicar procedimientos nuevos innovadores, o aún para realizar una cirugía remota, por ejemplo en la Internet utilizando protocolos de comunicación Internet. Los efectos táctiles de este modo pueden combinarse con animación para proporcionar simulación en tiempo real y simulación de usuarios trabajando con imágenes 3D generadas por el sistema 10 de MVD por ejemplo, el observador puede ser un cirujano que enseña a estudiantes de medicina en el cual el cirujano observa y manipula la primera imagen 34 3D en realidad virtual, mientras que los estudiantes observan la segunda imagen de manera correspondiente manipulada y modificada debido al proyector 54 de imagen real que responde a los cambios en la primer imagen 34 3D. Los estudiantes entonces pueden turnarse para manipular individualmente la imagen 34, como la imagen de un corazón, que puede ser aún un corazón latiendo mediante la animación de imagen como las imágenes 34, 54 3D. La enseñanza del cirujano puede entonces observar y graduar a los estudiantes en la realización de la manipulación de imagen como si tales imágenes fueran reales, como una simulación de cirugía de corazón.

EL DISPOSITIVO MOE En una modalidad ilustrada, el dispositivo 32 de MOE esta compuesto de una pila de pantalla de cristal líquido de pixel sencillo (LCDs), compuestos de vidrio, como los elementos 36-42 ópticos, que se separan por ya sea vidrio, plástico, líquido o separadores de aire. Alternativamente, los elementos 36-42 ópticos pueden ser compuestos de plástico u otras sustancias con diversas ventajas, tales como construcción de bajo peso. El vidrio, plástico y/o separadores de aire pueden combinarse con los LCDs de vidrio en una configuración ópticamente continua para eliminar reflexiones en ¡nterfaces internas. Las superficies de los LCDs y separadores pueden ser combinados ópticamente por cualquier contacto óptico, un fluido coincidente de índice, o cemento óptico. Alternativamente los separadores pueden reemplazarse por líquido tal como agua, aceite mineral o fluido de coincidencia de índice, como tales líquidos capaces para swe circulados a través de un dispositivo enfriador externo para el enfriar el dispositivo 32 de MOE. También, los dispositivos 3 de MOE separados por líquido pueden ser transportados e instalados vacíos para reducir el peso completo, y el líquido de separación puede se agregado después de la instalación. En una modalidad preferida los elementos 36-42 ópticos son planos y rectangulares, aunque alternativamente pueden ser curvos y/o de cualquier configuración, tal como cilindrica. Por ejemplo, las pantallas LCD cilindricas pueden fabricarse por técnicas diferentes como extrusión, que pueden anidarse dentro mutuamente. La distancia de separación entre los elementos 36-42 ópticos puede ser constante, o en modalidades alternativas puede ser variable para que la profundidades del dispositivo 32 de MOE puede incrementarse ampliamente sin incrementar el número de elementos 36-42 ópticos. Por ejemplo ya que los ojos del observador 12 pierden sensibilidad de profundidades con la distancia de visión incrementada, los elementos ópticos colocados adicionalmente desde el observador 12 pueden separarse más. La separación logarítmica puede implementarse, en la cual el espacio entre los elementos 36-42 ópticos incrementados linealmente con la distancia del observador 12. Los elementos 36-42 ópticos están compuestos de una formulación de cristal líquido con la propiedad de ser eléctrica y rápidamente encendidos por ejemplo, por un controlador de dispositivo MOE del controlador 18 MVD, que se conmutarán entre un estado claro, altamente trasparente, como se muestra en la Figura 2, y un estado opaco altamente esparcido, como se muestra en la Figura 3. Con referencia a las Figuras 2-3 con un corte transversal del elemento 36 óptico que se ilustra, las moléculas 60-64 de cristal líquido pueden suspenderse entre los sustratos 66-68, que pueden ser vidrio, plástico o separadores de aire que también pueden tener capas 70, 71 de conducción transparente, aplicadas a los sustratos 66-68, respectivamente. Las capas 70, 71 de conducción pueden componerse de una película delgada, evaporada o crepitada de óxido de estaño de indio (ITO), que tiene una transparencia excelente y baja resistencia, aunque tiene un índice refractivos relativamente alto comparado con los índices refractivos de los sustratos 66-68 de vidrio o plástico. La diferencia de índice refractivo entre estos materiales puede producir reflexiones en las interfaces del mismo, de modo que recubrimientos adicionales o capas de material de anti-reflexión (AR) puede opcionalmente disponerse de los sustratos 66-68 entre las capas 70-71 de conducción y los sustratos 66-68 para reducir la cantidad de luz reflejada, como las reflexiones no deseadas. Por ejemplo, una capa AR que tiene un espesor óptico de un cuarto de una longitud de onda típica de luz, tal como 76 nm; y que tiene un índice refractivo de aproximadamente 1.8 reduce la reflexión en la interfaz de capa de sustrato conductiva a niveles muy bajos. Al utilizar los recubrimiento AR, el material de separación entre los elementos 36-42 ópticos pueden eliminarse dejando aire o vacío entre los mismos, de este modo reduciendo el peso total del dispositivo 32 de MOE. Tales recubrimientos AR pueden ser depositados al vacío, o pueden ser dieléctricos, evaporados o crepitados. Alternativamente, los recubrimientos AR pueden aplicarse por recubrimiento en espiral, recubrimiento en inmersión, o recubrimiento en menisco con SOL-GEL. Con referencia a la Figura 2, utilizar capas 70-71 conductoras, una fuente 72 de voltaje entre los mismos, por ejemplo desde el controlador 18 MVD genera un campo 74 eléctrico entre los sustratos 66-68 del elemento 36 óptico, provoca que las moléculas 60-64 de cristal líquido se alineen, y transmitan luz 76 a través del elemento 36 óptico con poco o sin esparcimiento, y así el elemento 36 óptico es sustancialmente transparente. Con referencia a la Figura 3, la remoción del voltaje 72 puede ocurrir, por ejemplo abriendo el circuito entre las capas 70, 71 conductoras, como abriendo un interruptor 78 rápidamente conmutable controlado por el controlador 18 MVD. Con la remoción del voltaje 72, las moléculas 60-64 de cristal líquido son orientadas aleatoriamente, y así la luz 76 es esparcida aleatoriamente para general luz esparcida 80. En esta configuración, el elemento 36 óptico parece opaco, y de este modo puede servir como una pantalla de proyección para recibir y desplegar la imagen 44 respectiva enfocada sobre el mismo por el proyector 20 de imagen. En una modalidad alternativa, con referencia las Figura 2-3 el elemento 36 óptico ilustrado puede estar activado para estar en el estado transparente mostrado en la Figura 2 conectando la capa 70 conductora adyacente a un primer sustrato 66 a tierra mientras que conecta la capa 71 conductora adyacente a segundo sustrato 68 a un voltaje de suministro, como un voltaje en el rango de aproximadamente 50 V a aproximadamente 250 V. para conmutar el elemento 36 óptico que está en el estado opaco de esparcimiento como la Figura 3, la aplicación de voltaje es inversa, esto es la capa 71 conductora es llevada a tierra por una demora predeterminada como aproximadamente 1 ms a aproximadamente 5 ms, y después la capa 70 conductora es conectada al voltaje de suministro. El procedimiento es de nuevo inverso para regresar el elemento 36 óptico al esta transparente. En consecuencia, no se aplica promedio de corriente directa (DC) o voltaje al elemento 36 óptico, los cual puede llevar a una falla teniendo un voltaje aplicado constante. También, no existe corriente alterna continua (AC) o voltaje que genere calor e incremente los requerimientos de potencia a los elementos ópticos. En operación, sólo un elemento de los elementos 36-42 ópticos de los dispositivos 32 de MOE está en un estado de esparcimiento opaco a cualquier tiempo dado, de este modo forma una superficie o plano de esparcimiento. A medida que el proyector 20 de imagen proyecta los bloques 24-30 a un proporción elevada a través de un ciclo de proyección, con un bloque emitido por ciclo, el plano de esparcimiento es rápidamente tramado a través de la profundidad de dispositivo 32 de MOE para formar una pantalla de proyección de profundidad efectivamente variable, mientras que los elementos ópticos transparentes restantes permiten al observador 12 ver la imagen desplegada desde los bloque 24-30 de imagen recibida. Como se muestra en las Figuras 4-7, a medida que los datos de trama sucesiva se alimentan desde el controlador 18 MVD al proyector 20 de imagen genera imágenes 82, 88 del mismo, el controlador 18 MVD sincroniza el encendido de los elementos 36-42 ópticos de modo que el elemento 36 óptico es opaco como la imagen 82 que se emite desde el mismo como la Figura 4, elemento 38 óptico es opaco como la imagen 84 que es emitida desde el mismo como la Figura 5, el elemento 40 óptico es opaco como la imagen 86 que es emitida desde el mismo como la Figura 6, y el elemento 42 óptico es opaco como la imagen 88 que es emitida desde el mismo como la Figura 7. El controlador 18 MVD puede introducir un retardo entre la alimentación de cada juego de datos de trama al proyector 20 de imagen y provocar que un elemento óptico dado sea opaco para que el proyector 20 de imagen tenga tiempo suficiente durante el retardo para generar las imágenes 82-88 respectivas desde los juegos de datos 1-4 de trama, respectivamente. Con referencia a las Figuras 4-7, mientras que un elemento óptico es opaco y despliega la imagen desde el mismo, los elementos ópticos restantes son transparentes, y así la imagen 82 en la Figura 4 en el elemento 36 óptico es visible, por ejemplo, por lo menos un elemento 38 óptico y de manera similar una imagen 84, es visible a través de por lo menos un elemento 40 óptico en la Figura 5, y la imagen 86 es visible a través de por lo menos un elemento 42 óptico. Puesto que las imágenes 82-88 se despliegan en una proporción elevada por el proyector 20 de imagen sobre los elementos 36-42 ópticos que se encienden en estados opacos y transparentes a una proporción comparablemente elevada, las imágenes 82-88 forman una imagen 34 3D volumétrica sencilla. Para formar un imagen 34 3D volumétrica continua sin titilación perceptible, cada elemento 36-42 óptico es para recibir una imagen respectiva y es para conmutarse a un estado opaco en una proporción de trama mayor de aproximadamente 35 Hz. En consecuencia, para renovar y/o renovar la imagen 3D total, la proporción de trama del proyector 20 de imagen será mayor de aproximadamente N x 35 Hz. Para una pila de elementos 50 LCD que forman el dispositivo 32 de MOE que tiene una proporción de trama de elemento óptico individual de 40 Hz, la proporción de la trama total del proyector 20 de imagen será mayor de aproximadamente 50 x 40 Hz igual a 2 kHz. El alto rendimiento y/o la representación de imágenes 3D volumétricas de alta calidad por el sistema 10 de MVD puede requerir mayores proporciones de trama del proyector 20 de imagen en el orden de 15 kHz. En una modalidad, las imágenes 82-84 de las Figuras 4-7 se despliegan secuencialmente, con tal ordenación de trama secuencial siendo la actualización en el rango de profundidad una vez por periodo de volumen para actualizar el volumen total de los elementos 36-42 ópticos en el dispositivo 32 de MOE. Tal ordenación de trama secuencial puede ser suficiente en condiciones de proporción de trama marginal, como la proporción de despliegue de trama de aproximadamente 32 Hz para las imágenes 82-88 sin movimiento y aproximadamente 45 Hz para las imágenes 82-88 de movimiento de despliegue. En una modalidad alternativa, la ordenación de plano semi-aleatoria puede realizarse para disminuir el temblor de imagen y para reducir los artefactos de movimiento, en cuyo rango de profundidad se actualizan a una mayor frecuencia aunque cada elemento óptico es inmóvil solamente actualizado una vez por periodo de volumen. La ordenación de plano semi-aleatoria incluye entrelazamiento multiplano en el cual planos numerados se iluminan por imágenes y después los planos numerados agregados se iluminan, lo cual incrementa la proporción de volumen percibida sin incrementar la proporción de trama del proyector 20 de imagen. El dispositivo 32 de MOE mantiene la resolución de imagen originalmente generada en el proyector 20 de imagen para proporcionar imágenes tridimensionales de alta fidelidad. Los paneles 36-42 de cristal líquido son altamente transparentes y libre de bruma en el espacio, estado transparente, y son capaces de transmutar rápidamente entre el espacio, el estado transparente y el estado opaco de esparcimiento, en el que la luz y las imágenes del proyector 20 de imagen es esparcida eficiente y sustancialmente. En modalidades adicionales, el dispositivo 32 de MEO puede construirse para ser de peso ligero. Los paneles 36-42 de cristal líquido pueden componerse de un par de sustratos de vidrio recubiertos en sus superficies internas, con las capas 70-71 de conducción transparente siendo recubiertas por una capa de aislamiento. Una capa de alineamiento de polímero puede óptimamente estar dispuesta sobre la capa de aislamiento, entre los sustratos de un panel de cristal líquido proporcionado, una capa delgada de composición de cristal líquido se dispone para ser de aproximadamente 10-20 micrones de espesor. La mayor parte del volumen y peso de los paneles se asocia con los sustratos de vidrio, que contribuye a un dispositivo 32 de MOE potencialmente muy pesado cuando el tamaño transversal y el número de paneles se incrementa. La implementación de los paneles 36-42 de cristal líquido está compuesta de sustratos de plástico que es una solución al incremento en peso. Otras implementaciones incluyen utilizar métodos de procesamiento para producir los elementos ópticos del dispositivo 32 de MOE en un proceso de laminado a laminado en sustratos de plástico muy delgados, para permitir que se produzca la fabricación por un método continuo y a muy bajo costo. Utilizar tales componentes relativamente de bajo peso para el dispositivo 32 de MOE, el dispositivo 32 de MOE también puede ser colapsable cuando no está en operación, para permitir que el sistema 10 de MVD sea portátil. También, los elementos 36-42 ópticos pueden incluir otros materiales inorgánicos además de o en lugar de la tecnología de cristal líquido, tal como una capa ITO originalmente aplicada por recubrimiento en espiral o en inmersión.

EL PROYECTOR DE IMAGEN DE PROPORCIÓN DE TRAMA ELEVADA La resolución y el color profundo de las imágenes 34, 56 tridimensionales generadas por el sistema 10 de MVD se determina directamente por la resolución y color profundo del proyector 20 de imagen de proporción de trama elevada. El papel del dispositivo 32 de MOE es principalmente convertir la serie de imágenes bidimensionales del proyector 20 de imagen en una imagen de volumen 3D. En una modalidad, el proyector 20 incluye una fuente de luz de lámpara de arco con un arco corto. La luz de la lámpara se separa en componentes rojo, verde y azul, por ópticas de separación de color, y se utiliza para ¡luminar los tres moduladores de luz espacial separada (SLMs). Después de la modulación por los SLMs, los tres canales de color se combinan en un haz sencillo y se proyectan desde las ópticas 22, tal como un lente de enfoque, en el dispositivo 32 de MOE, para que la imagen tridimensional respectiva de los bloques 24-30 se despliegue en un elemento respectivo de los elementos 36-42 ópticos. En otra modalidad, el proyector 20 de imagen láser de estado sólido de alto poder en lugar de una lámpara de arco y ópticas de separación de color. Las fuentes de luz láser tienen un número de ventajas, incluyendo, eficiencia incrementada, un haz altamente direccional, y una operación de longitud de onda sencilla, adicionalmente, las fuentes de luz láser producen colores brillantes altamente saturados. En una modalidad adicional, las diferentes tecnologías pueden usarse para implementar el SLM, con la condición de que se obtenga operación a alta velocidad. Por ejemplo, los dispositivos de cristal líquido de alta velocidad, los moduladores basados en dispositivos microelectromecánicos (MEMs), u otros métodos de modulación de luz pueden utilizarse para proporcionar representación de imágenes de proporción de trama elevada. Por ejemplo la tecnología de Digital Light Processing (DLP) de TEXAS INSTRUMENTS, ubicada en Dallas, Texas; la tecnología de Grating Light Valve (GLV) de SILICON LIGHT MACHINES, ubicada en Sunnyvale, California y los dispositivos de Analog Ferroelectric LCD de BOULDER NONLINEAR SYSTEMS, ubicada en Boulder, Colorado pueden utilizarse para modular las imágenes para la salida por el proyector 20 de imagen. También el SLM puede ser un dispositivo de cristal líquido ferroeléctrico (FLC), y la desviación de polarización del FLC SLM puede implementarse. Para obtener imágenes de muy alta resolución en el sistema 10 de MVD, las imágenes 44-50 deben ser apropiada y rápidamente re-enfocadas en cada elemento óptico correspondiente del dispositivo 32 de MOE, para poder desplegar cada imagen correspondiente en el elemento óptico en la profundidad apropiada. Para cumplir los requerimientos de reenfoque, se utilizan sistemas ópticos adaptados, que pueden ser dispositivos conocidos en la técnica, tal como el aparato de enfoque rápido descrito en G. Vdovin, "Fast focusing of imaging optics using micromachined adaptive mirrors", disponible en la Internet en http://guernsey.et.tudelft.nl/focus/index.html. Como se muestra en la Figura 8, un modulador de luz de membrana 90 (MLM) tiene como una membrana 92 delgada flexible que actúa como un espejo con características de enfoque y reflectivas controlables. La membrana 92 puede componerse de un plástico, nitrocelulosa, "MYLAR", o después las láminas de metal bajo tensión y recubiertas con una capa de reflexión conductora de recubrimiento de metal que es reflectora como el aluminio. Un accionador 90 piezoeléctrico y/o electrodo se coloca para estar sustancialmente adyacente a la membrana 92. El electrodo 94 puede ser plano o sustancialmente planar para extenderse en bidimensionales con relación a la superficie de la membrana 92. La membrana 92 está montada sustancialmente adyacente al electrodo 94 mediante una trama 96 de montaje tal como un anillo de montaje elíptico, como un anillo circular. El electrodo 94 es capaz de ser colocado en un voltaje elevado, como de aproximadamente 1000 voltios y de una fuente 98 de montaje. El voltaje puede variarse dentro de un rango deseado para atraer y/o repeler la membrana 92. La membrana 92, que puede estar en potencial a tierra, mediante la conexión 100 a tierra, es por lo tanto conectada por la atracción electrostática para desviar y deformar en un configuración curva, como una configuración parabólica. Cuando se deforma de este modo, la membrana 92 actúa como una óptica de enfoque con una longitud focal y de este modo una distancia de proyección que puede rápidamente variarse variando el voltaje de electrodo. Por ejemplo, la superficie curva de la membrana 42 puede tener una longitud focal igual a la mitad del radio de curvatura de la membrana 92 curva, con el radio de curvatura siendo determinado por la tensión en la membrana 92, las propiedades mecánicas del material de la membrana 92, la separación de la membrana 92 y el electrodo 94 y el voltaje se aplican al electrodo 94. En una modalidad, la deflexión de la membrana 94 está siempre hacia el electrodo 94. Alternativamente, colocando una ventana con una capa de conducción transparente en el lado opuesto de la membrana 92 desde el electrodo 94 y después aplicar un voltaje fijo a la ventana, la membrana 92 puede ser provocada para doblarse en ambas direcciones; es decir lejos o hacia el electrodo 94, de este modo permitiendo un rango mayor de imágenes de enfoque, la variación controlada de la membrana 92 en múltiples direcciones, se describe, por ejemplo, en un papel por Martin Yellin en el SPIE CONFERENCE PROCEEDINGS, VOL. 75, pp. 97-102 (1976). Los efectos ópticos de las deflexiones del MLM 90 puede ampliarse por la ópticas 22 de proyección, y provocar que la imagen proyectada de un objeto plano se enfoque a diversas distancias del proyector 20 de imagen en una proporción de reenfoque elevado. Adicionalmente, el MLM 90 puede mantenerse una modificación de imagen casi constante sobre su rango de enfoque alto. Con referencia a la Figura 9, puede incorporarse en un sistema 102 óptico adaptador, por ejemplo, para ser adyacente a un cuarto de placa de ondas 104 y a un seccionador de haces 106 para enfocar imágenes a las ópticas 22 de proyección, las imágenes 110 de un objeto u objeto plano 112 pasan a través del polarizador 108 que se polariza horizontalmente por el seccionador de haces 106, y con esto pasan a través del cuarto placa de ondas 104 que resulta en la luz incidental circularmente polarizado en la membrana 92 para la reflexión y enfoque. Después de la reflexión, las imágenes 114 enfocadas vuelven a pasar a través del cuarto de placa de onda 104 resultando en la luz 114 polarizada a 90° a la dirección de la luz 110 incidente. El seccionador de haces 106 entonces refleja la luz 114 hacia las ópticas 22 de proyección para formar una imagen del objeto. Al utilizar el cuarto de placa de onda 104 y el polarizador 108 con el MLM 90, el sistema de óptica adaptador puede doblarse en una configuración relativamente compacta, que evita el montaje fuera del eje MLM 90 y/o a una distancia de la lente 22 de proyección. Las imágenes pueden enfocarse a una distancia normal FN a un plano 116 de proyección normal desde las ópticas 22 de proyección, y las imágenes pueden volverse a enfocar a una proporción elevada entre una distancia mínima FM,N desde un plano 118 de proyección mínimo a una distancia máxima FMAX a un plano 120 de proyección máxima desde las ópticas 22 de proyección con alta resolución de la imagen siendo mantenida. Como se muestra en la Figura 10, el proyector 20 de imagen incluye el sistema de ópticas adaptador con el MLM 90, el cuarto de placa de onda 104 y el polarizador 108 pueden de este modo selectiva y rápidamente proyectar bloques 2D individuales de las imágenes 3D en elementos 36-42 ópticos individuales, de manera que los bloques 2D se enfocan en por lo menos un elemento óptico, con una precisión de alto enfoque para que los bloques 2D no sean incidentes en los separadores 122 entre los elementos 36-44 ópticos del dispositivo 32 de MOE. Con referencia a las Figuras 9-10, en otra modalidad alternativa, el proyector 20 de imagen puede incluir un SLM 124 que tiene una pluralidad de pixeles 126 para modular la luz 110 del plano 112 del objeto. Un nemático torcido (TN) de SLMs puede utilizarse, en el cual una placa de ondas a la mitad conmutable se forma produciendo capas de alineación en los sustratos frontales y posteriores del SLM 124 que difiere en orientación por 90°. El cristal líquido de TN SLM alinea a la capa de alineación en cada superficie, y después une alisadamente entre los dos sustratos para formar un periodo de medio tiempo de una hélice. Si el tono de la hélice se selecciona para estar cerca de la longitud de onda de la luz, la hélice actúa como una placa de ondas a la mitad y gira la polarización de luz incidente a 90°. La aplicación de un campo eléctrico de fuerza suficiente al TN SLM provoca el volumen de material de cristal líquido entre los dos sustratos para volver a orientar al punto perpendicular en los sustratos, que desenrolle la hélice y destruye la placa de ondas a la mitad, de este modo eliminando la rotación de la polarización de la luz incidente. La falta de una polarización inherente en el material de cristal líquido TN provoca que los TN SLMs sean insensibles a la señal del voltaje aplicado, y la señal de voltaje resulta en la misma reducción en la acción de la placa de ondas, de este modo el TN SLM actúa como una placa de ondas con un retraso que es una función de la magnitud del voltaje aplicado. Alternativamente, como se muestra en la Figura 11, el SLM 124 puede ser un cristal líquido ferroeléctrico (FLC) basado en el dispositivo compuesto de una pluralidad de pixeles 126, con cada pixel 126 teniendo el material FLC 128 colocado sobre un sustrato semiconductor tal como un sustrato 130 de silicio, con un electrodo 132 dispuesto entre los mismos. El electrodo 132 puede estar compuesto de aluminio. Un conductor 134 transparente está dispuesto sobre el material 128 FLC y está conectado a una fuente de voltaje, tal como un voltaje de operación de 2.5 V. Una diapositiva 136 cubierta compuesta, por ejemplo de vidrio es colocada sobre el conductor 134 transparente. Los FLC SLMs compuestos de tales pixeles 126 operan de una forma similar al nemático torcido (TN) SLMs, en el cual la aplicación de un campo eléctrico, por ejemplo entre el electrodo 128 y el conductor 134, resulta en la rotación de la polarización de la luz incidente. El grado de rotación es proporcional al voltaje aplicado, y varía de 0° a 90°. En combinación con un polarizador externo, tal como un polarizador 108, la rotación de la polarización del SLM 124 resulta en modulación de intensidad de la luz incidente. A diferencia de un TN SLM, un FLC SLM posee una polarización inherente, que resulta en un FLC SLM que tiene un espesor deseado que forma una placa de ondas con un retraso independiente del voltaje aplicado. El FLC SLM actúa como una placa de ondas con una orientación que es una función de la magnitud y la señal del voltaje aplicado. Para el pixel 126 del FLC SLM 124 de la Figura 11, una placa de onda del FLC SLM 124 se implementa típicamente para tener una orientación sin impulso que es de aproximadamente 22.5° a un eje de referencia horizontal, que resulta en una rotación de 45° de la polarización de luz incidental, cuando se impulsa, el conductor 134 transparente se desvía a 2.5 V, que puede ser la mitad del rango de voltaje del electrodo 132 del pixel 126. Con referencia a las Figuras 12-14, las orientaciones de los ejes principales de la placa de ondas a la mitad formada por los pixeles 126 del FLC SLM 124 se muestran en 0 V, 2.5 V y 5 V respectivamente para tener una polarización de 0°, 45°, y 90° respectivamente. Tanto los TN SLM y los FLC SLMs están para ser corrientes directas (DC) balanceados para mantener la operación correcta. La aplicación de un campo eléctrico DC continuo para los pixeles 126 resulta en la destrucción de la capas de alineación en los sustratos por bombardeo de iones contaminantes, que arruina el pixel 126. Para evitar el daño, el campo eléctrico es periódica y/o irregularmente inverso en diseño con una frecuencia en el orden de aproximadamente 100 Hz para los TN SLMs, y aproximadamente 1 Hz para los FLC SLMs. La falta de sensibilidad del TN SLM a la señal del campo eléctrico resulta en la imagen que pasa a través del mismo teniendo una apariencia constante a medida que el campo eléctrico es inverso. Sin embargo un FLC SLM es típicamente sensible a la señal del campo, lo cual resulta en una inversión de escala de grises por el cual las áreas negras de la imagen cambian a blanco y las áreas blancas cambian a negro a medida que el SLM es DC balanceada. Para evitar al inversión de escala de grises durante el balanceo. DC del SLM 124, la polarización de la luz incidente se desvía para que las imágenes positivas y negativas causadas por la aplicación del campo eléctrico a los pixeles 126 tenga la misma apariencia. El SLM 124 y/o los pixeles 126 individuales tienen una placa de ondas a la mitad estáticas 138 colocada para recibir la luz 110 incidente antes del SLM 124. La placa de onda 138 está orientada para proporcionar una rotación de 22.5° de la polarización de la luz incidente, con la escala de grises resultante teniendo un máximo de brillantez con ya sea 0 V o 5 V que se aplican al electrodo 132, y tiene un mínimo de brillantez cuando se aplica 2.5 V al electrodo 132. En modalidades alternativas, para evitar la reducción del máximo de brillantez por infusión de la placa de ondas 138, puede utilizarse el material 128 FLC que tiene una orientación estática de 45°, que permite el máximo de brillantez de una polarización desviada FLC SLM 124 para concordar el máximo de brillantez del SLM desviado sin la placa de onda 138. Como se describe en lo anterior, en modalidades alternativas del proyector 20 de imagen, los láser pueden utilizarse como capas que producen color en esta sólido y/o coloreadas en el plano 112 de objeto. Tales láser, pueden por ejemplo incorporar láser en estado sólido azul y verde actualmente disponibles en otro almacenamiento de información y tecnologías de recuperación, tales como CDROMs así como sistemas de vídeo láser. En una modalidad alternativa del proyector 20 de imagen, las ópticas adaptadoras pueden utilizarse una pantalla cabeza arriba para producir la imagen 3D que no se fija en la profundidad aunque a su vez puede moverse hacia o lejos del observador 12. Sin utilizar el dispositivo 32 de MOE, los bloques 24-30 de imagen 2D pueden proyectarse directamente en el ojo del observador 12 para aparecer en la profundidad correcta. Al desplegar rápidamente los bloques 24-30 al observador 12, una imagen 3D es percibida por el observador 12. En esta modalidad del sistema 10 MVD, las ópticas adaptadores del proyector 20 de imagen y otros componentes pueden ser muy compactos para incorporarse en pantallas cabeza arriba existentes para pantallas montadas en cascos o en sistemas montados en tablero de instrumentos o en cabina de vehículos. En otra modalidad, los bloques 24-30 pueden generarse y proyectarse para que una de las imágenes 44-50 se desplieguen respectivamente en más de uno de los elementos 36-42 ópticos, para sobremostrar la profundidad desplegando las imágenes sobre un rango de profundidades en el dispositivo 32 de MOE en lugar de una profundidad sencilla que corresponde a un elemento óptico sencillo. Por ejemplo, el sobremuestreo puede ser ventajoso si el dispositivos 32 de MOE tiene más planos de elementos 36-42 ópticos que el numero de bloques 24-30 de imagen, y de este modo el número de imágenes 44-50 es mayor que el número de bloques 24-30 de imagen. Por ejemplo, un bloque 24 desplegado en los elementos 36-38 ópticos como imágenes 44-46 respectivamente. Tal sobremuestreo genera la imagen 34 3D con una apariencia más continua sin incrementar el número de elementos 36-42 ópticos o la proporción de trama del proyector 20 de imagen. Tal sobremuestreo puede realizarse, por ejemplo conmutando elementos ópticos múltiples que está en un estado opaco para recibir un bloque proyectado sencillo durante un ciclo de proyección múltiple respectivo en los elementos ópticos múltiples opacos respectivamente.

GENERACIÓN DE LA IMAGEN 3D A PARTIR DE UN MODEM MULTIPLANO Para generar el juego de bloques 24-30 de imagen que se desplegarán con un juego de imágenes 44-50 2D para formar la imagen 34 3D, un módem multiplano se genera a partir de los datos de imagen 3D recibidos por el controlador 18 MVD desde la fuente 16 de datos gráficos. Cada uno los bloques 24-30, se despliega en una profundidad apropiada dentro del dispositivo 32 de MOE; esto es, los bloques 24-30 se proyectan selectivamente sobre un elemento específico de los elementos 36-42 ópticos. Si los bloques 24-30 de la imagen 34 3D se acercan lo suficiente, la imagen 34 parece ser una imagen 3D continua. En anti-almenado multiplano opcional descrito en la presente también puede emplearse para mejorar la apariencia continua de la imagen 34 3D. Un método para computar un módem multiplano (MPD) se realiza por el sistema 10 MVD. En particular, el controlador 18 MVD realiza tal método para combinar la información desde el tampón de color y un tampón de profundidad (o z) del tampón de trama de la fuente 16 de datos gráficos, que puede ser un computador de gráficos. El método también incluye operación de profundidad fija y anti-almenado. Con referencia a la Figura 15, el método responde en la etapa 140 a la interacción con el usuario 12 que opera el sistema 10 MVD, como a través de un GUI o el dispositivo 58 de retroalimentación del usuario opcional para seleccionar y/o manipular las imágenes que se desplegarán. A partir de tal operación, y/o interacción, el sistema 10 MVD realiza imágenes que se crean en la etapa 142 a partir de los datos de imagen almacenados en una tampón de trama, que puede ser, por ejemplo, una memoria del controlador 18 MVD. El tampón de trama puede incluir sub-tampones, tal como tampón de color y tampón de profundidad. Durante un proceso de producción típico, un computador gráfico computa el color y la profundidad de cada pixel en la misma posición (x,y) en el tampón de profundidad. Si la profundidad de un nuevo pincel es menor que la profundidad del pixel previamente computado, entonces el nuevo pixel está más cerca del observador, de modo que el color y la profundidad del nuevo pixel se sustituyen por el color y la profundidad del viejo pixel en los tampones de profundidad y color, respectivamente. Una vez que todos los objetos en una escena se han producido como un módem para representar imágenes, el método continúa en las etapas 144-152. Alternativamente u en adición, las imágenes producidas en el tampón de trama pueden desplegarse para el observador 12 como una imagen 3D en una pantalla de computador 2D como un preludio a la generación de la imagen 3D como una imagen 34 3D volumétrica, permitiendo de este modo al observador 12 seleccionar qué imágenes generar como la imagen 34 3D. Al realizar el método para el computo MPD, los datos del tampón de color es rojo, y los datos del tampón de profundidad es rojo en la etapa 146. El tampón de trama, puede tener, por ejemplo el mismo número de pixeles en la dimensión x, y en la dimensión y, como el tamaño deseado de los bloques 24-30 de imagen, que puede determinarse por las dimensiones del pixel de los elementos 36-42 ópticos. Si el número de pixeles por dimensión no es idéntico entre el tampón de trama y los bloques 24-30 de imagen, los datos en los tampones de color y de profundidad son escalados en la etapa 148 para tener la misma resolución como el sistema 10 MVD con las dimensiones de pixel deseadas de los bloques 24-30 de imagen. El controlador 18 MVD incluye un tampón de salida en la memoria para almacenar un MPD final generado desde los datos de los tampones de color y profundidad, que ser datos escalados en lo que se indica en lo anterior. El tampón de salida almacena un juego de datos que corresponde a las imágenes 2D, con las imágenes 2D teniendo la misma resolución y profundidad de color como las imágenes 44-50 que se proyectan por los bloques 24-30. En una modalidad preferida, el número de imágenes 44-50 iguala el número de planos formados por los elementos 36-42 ópticos del dispositivo 32 de MOE. Después los cálculos MPD se completan y los pixeles de las imágenes 2D se almacenan en el tampón de salida en la etapa 150, el tampón de salida es transferido a un tampón de imagen MVD, que puede mantenerse en una memoria en el proyector 20 de imagen, del cual las imágenes 2D se convierten en bloques 24-30 de imagen para formar la imagen 34 3D que se observa por el observador 12, como se observa en lo anterior. El método se enlaza de nuevo a la etapa 140, por ejemplo, al mismo tiempo con la generación de la imagen 34 3D, para procesar nuevas entradas y con esto actualizar y cambiar la imagen 34 3D para generar, por ejemplo imágenes 3D animadas. El sistema 10 MVD puede operar de dos formas: modo de profundidad variable y modo de profundidad fija. En el modo de profundidad variable, el tampón de profundidad se prueba antes de . los computos MPD incluyendo al etapa 146, para determinar un valor de profundidad máximo ZMAX y el valor de profundidad mínimo es ZM , que pueden corresponder a los valores de profundidad extrema de la imagen 3D en una pantalla 2D separada antes de la representación de imágenes volumétricas 3D por el sistema 10 MVD. En el modo de profundidad fija, los valores ZMAX y ZM,N son asignados por el observador 12, ya sea interactivamente o durante el arranque de la aplicación para indicar los enlaces posteriores y frontales, respectivamente, de la imagen 34 3D generada por el sistema 10 MVD. El modo de profundidad variable permite que todos los objetos visibles en la pantalla 2D se desplieguen en el dispositivo 32 de MOE independientemente del rango de profundidades o de los cambios en la profundidad de imagen debido a las manipulaciones interactivas de una escena que tiene tales objetos. En el modo de profundidad fija, los objetos que pueden ser visibles en la pantalla 2D no pueden ser visibles en el dispositivo 32 de MOE ya que tales objetos pueden ser exteriores de un rango de profundidad virtual del dispositivo 32 de MOE. En una modalidad alternativa del modo de profundidad fija, los pixeles de imagen que puede determinarse para yacer más allá del elemento óptico "anterior" o más anterior del dispositivo 32 de MOE, con relación al observador 12 puede en su lugar ser desplegado en el elemento óptico más anterior. Por ejemplo, a partir de la perspectiva del observador 12 en la Figura 1, el elemento 36 óptico es el elemento óptico más anterior sobre el cual las imágenes distantes pueden proyectarse. De está forma, la escena completa de los objetos permanece visible, aunque sólo los objetos con profundidades entre ZMAX y ZM son visibles en la imagen 3D volumétrica generada por el dispositivo 32 de MOE. En el método MPD descrito en la presente, utilizar los valores ZMAX y ZM los valores de profundidad dentro del tampón de profundidad pueden desplazarse y escalarse en la etapa 148 para que un pincel con una profundidad de ZM tenga una profundidad escalonada de 0, y un pixel con una profundidad de ZMAX tenga una profundidad escalonada igual al número de planos de los elementos 36-42 ópticos del dispositivo 32 de MOE. En la etapa 150, los pixeles con profundidades escalonadas son después clasificados y almacenados en el tampón de salida probando la porción integra Ld, J de los valores de profundidad escalonados d,, y asignando un valor de color desde el tampón de color a los bloques 24-30 MPD apropiados en las mismas coordenadas (x,y). El valor de color puede indicar la brillantez del pixel asociado o vóxel. Utilizar el método MPD descrito, las imágenes 34 3D volumétricas generadas por el sistema 10 MVD pueden completarse; esto es, los objeto o porciones de los mismos se eliminan completamente si tales objetos y porciones no son visibles desde el punto de vista de un observador que ve la imagen 3D correspondiente en una pantalla de computador 2D. En un despliegue volumétrico generado por el sistema 10 MVD, se proporciona la perspectiva de la imagen que permite a un observador 12 en la Figura 1 moverse a un ángulo de visión de modo que esconda previamente objeto que se hacen visibles, y para que muchos sistemas 10 MVD sean ventajosos sobre los despliegues 2D de imágenes 3D existentes. Las modalidades alternativas, el método MPD puede implementar anti-almenado como se describe en la presente, utilizando la porción fraccional del valor de profundidad escalonado; esto es d 1 -Ld¡ J, para asignar una fracción del valor de color de los pixeles a dos bloques de imagen MVD adyacentes en el juego de bloques 24-30. Por ejemplo, si un valor de profundidad escalonado es de 5.5 y cada bloque corresponde a un valor de profundidad discreto, la mitad de la brillantez del pixel se asigna cada uno de los bloques 5 y 6. Alternativamente, si la profundidad escalonada es de 5.25, el 75% del valor del color se asigna al bloque 5 debido a que el bloque 5 "está más cerca" a la profundidad escalonada, y el 25% del valor de color se asigna al bloque 6. Grados diferentes de anti-almenado pueden ser apropiados para diferentes tareas de visualización. El grado de anti-almenado puede ser variado a partir de un extremo; es decir, ignorando el valor de profundidad fraccional para asignar el valor de color, a otro extremo para utilizar todo el valor de profundidad fraccional, o el grado de anti-almenado puede ser variado para cualquier valor entre tales extremos. El antialmenado variable puede realizarse multiplicando la porción fraccional de la profundidad escalonada por un parámetro anti-almenado, y después desplazar negativamente el valor resultante por la mitad del parámetro anti-almenado. El valor de color final puede determinarse fijando o escalonando el valor de desplazamiento negativo que está dentro de un rango predeterminado, como entre cero y uno. Un parámetro anti-almenado de 1 corresponde al anti-almenado completo, y un parámetro anti-almenado de infinidad, oo, corresponde al no antialmenado. Los parámetros anti-almenado menos de uno también pueden implementarse. En la escala de los valores de tampón profundo, una proyección de perspectiva puede utilizarse, como se especifica en el Open Graphics Library (OpenGL) interfaz de software de multi-plataforma para el soportador de hardware de gráficos suministra y representa operaciones de imagen. Tal proyección de perspectiva puede resultar en un valor no linear en el tampón de profundidad. Para una relación exacta entre la profundidad virtual y la profundidad de la imagen 34 3D, el controlador 18 MVD toma la no linear a cuenta en la producción de la profundidad escalonada en la etapa 148. Alternativamente, una proyección ortográfica puede utilizarse para escalar los valores de tampón de profundidad en la etapa 148.

Existiendo monitores 3D, la perspectiva se genera computacionalmente en la visualización de datos 3D para crear un sentido de profundidad para que los objetos adicionales del observador parezcan más pequeños, y las líneas paralelas parezcan convergir. En el sistema 10 MVD descrito, la imagen 34 3D se genera con una perspectiva computacional para crear el sentido antes dicho de profundidad, y para que la profundidad de la imagen 34 3D se mejore. En otra modalidad, los bloques 24-30 pueden generarse y proyectarse para que algunas de las imágenes 44-50 se desplieguen perspectivamente en más de uno de los elementos 36-42 ópticos, para sobremuestrear la profundidad desplegando las imágenes sobre un rango de profundidades en el dispositivo 32 de MOE en lugar de una profundidad sencilla correspondiente a un elemento óptico sencillo. Por ejemplo, el sobre muestreo puede ser ventajoso si el dispositivo 32 de MOE tiene más planos de elementos 36-42 ópticos que el número de bloques 24-30 de imagen, y así el número de imágenes 44-50 sea mayor que el número de bloques 24-30 de imagen. Por ejemplo, un bloque 24 desplegado en los elementos 36-38 ópticos como imágenes 44-46, respectivamente. Tal sobremuestreo genera la imagen 34 3D con una apariencia más continua sin incrementar el número de elementos 36-42 ópticos o la proporción de trama del proyector 20 de imagen. El sobremuestreo puede realizarse, por ejemplo, conmutando los elementos ópticos múltiples que están en un estado opaco para recibir un bloque proyectado sencillo durante un ciclo de proyección múltiples respectivo sobre los elementos ópticos, múltiples opacos respectivamente.

MODALIDADES ALTERNATIVAS DEL SISTEMA MVD En una modalidad alternativa, el dispositivo 32 de MOE incluye 10 paneles 36-42 de cristal líquido y es dimensionado para ser 14 cm (5.5 pulgadas) de largo por 13.3 cms (2.25 pulgadas) de ancho por 4.8 cms (2 pulgadas) de profundidad. El proyector 20 de imagen incluye escáner de haz láser acústico-óptico que utiliza un par de láser de iones para producir luz roja, verde y azul, que se modula y después se escáner a mediante ondas de sonido de alta frecuencia. El escáner del láser es capaz de escánear vectores de 166,000 puntos por segundos a una resolución de 200 x 200 puntos. Cuando se combinan con el dispositivo cuando se combina con el dispositivo 32 de MOE de plano 10 que opera a 40 Hz, el sistema 10 MVD produce imágenes 3D con un total de 400,000 vóxeles, es decir elementos de fotografía en 3D. Una profundidad de color de resolución RGB 24-bit, con una proporción actualizada de imagen de 1 Hz. Utilizando un proyector 54 de imagen real, puede obtenerse un campo de visión de 100° x 45°.

En otra modalidad alternativa, el dispositivo 32 de MOE incluye 12 paneles de cristal líquido 36-42 y se dimensiona para ser 15.2 centímetros (6 pulgadas) de largo por 15.2 centímetros (6 pulgadas) de ancho por 7.7 cms (3 pulgadas) de profundidad. El proyector 20 de imagen incluye un par de proyectores de vídeo de TEXAS INSTRUMENTS DLP, diseñados para operar en modo de color de campo secuencial para producir imágenes en escala de grises en una proporción de 180 Hz. Entrelazando los dos proyectores, un proyector efectivamente sencillo está formado dentro de una proporción de trama de 360 Hz, para producir imágenes volumétricas de 12 planos a una proporción de 30 Hz. La resolución transversal obtenible es de 640 x 480 puntos, cuando se combina con el dispositivo 32 de MOE de 12 planos que opera a 30 Hz, el sistema 10 MVD produce imágenes 3D grises con un total de 3,686,400 vóxeles. Una profundidad de color de una resolución a escala de grises de 8-bit se obtiene, con una proporción actualizada de imagen de 10 Hz. Utilizar un proyector 54 de imagen real, puede obtenerse un campo de visión de 100° x 45°. En una modalidad alternativa adicional, el dispositivo 32 de MOE incluye 50 paneles de cristal líquido 36-42 y es dimensionado para ser 38.1 cms (15 pulgadas) de largo por 33.0 cms (13 pulgadas) de ancho por 25.4 cms (10 pulgadas) de profundidad. El proyector 20 de imagen incluye un LCD ferroeléctrico análogo de alta velocidad disponible de BOULDER NONLINEAR SYSTEMS, el cual es extremadamente rápido con una proporción de trama de aproximadamente 10 kHz. La resolución transversal que se obtiene es de 512 x 512 puntos. Cuando se combina con el dispositivo 32 de MOE de 50 planos que opera a 40 Hz, el sistema 10 MVD produce imágenes 3D como un total de 13,107,200 vóxeles. Una profundidad de color de una resolución RGB de 24-bit se obtiene, con una proporción actualizada de imagen de 10 Hz. Utilizando un proyector 54 de imagen real, puede obtenerse un campo de visión de 100° x 45°. Con tales resoluciones y una proporción de volumen de 40 Hz no interconectada, el sistema 10 MVD tiene un equivalente de capacidad de despliegue para un monitor convencional con una diagonal de 50.8 cms (20 pulgadas). En otra modalidad, los elementos 36-42 ópticos pueden tener una resolución transversal de 1280 x 1024 y una resolución de profundidad de 256 planos. El sistema operará potencialmente en un modo entrelazado de profundidad y cuyos planos alternantes se escriben en una proporción total de 75 Hz, con el volumen completo actualizado a una proporción de 37.5 Hz. Tal entrelazamiento proporciona una proporción de volumen perceptible sin tener que incrementar la proporción de trama del proyector 20 de imagen. En una modalidad adicional, el dispositivo 32 de MOE incluye 500 planos para una resolución de profundidad significativamente grande, y una resolución transversal de 2048 x 2048 pixeles, que resulta en un conteo de vóxel mayor de 2 billones de vóxeles. El tamaño del dispositivo 32 del MOE en esta configuración es de 84 cms (33 pulgadas) de largo por 64 cms (25 pulgadas) de ancho por 64 cm (25 pulgadas) de profundidad. Lo cual es equivalente a un despliegue convencional con una diagonal de 104 cms (41 pulgadas). El proyector 20 de imagen en esta modalidad incluye la tecnología de Grating Light Valve de SILICON LIGHT MACHINES, para proporcionar una proporción de trama de 20 KHz.

APLICACIONES DE INTERACCIÓN VIRTUAL Modalidades alternativas del sistema 10 MVD que incorpora el dispositivo 58 de retroalimentación de usuario como una interfaz de fuerza de retroalimentación que permite al observador percibir y experimentar el sentido y sensación de las imágenes 34 y 36 3D en el mismo lugar donde aparecen las imágenes 34, 36 3D. El sistema 10 MVD puede generar imágenes 3D 34, 56 de alta resolución, y así la interacción virtual se implementa en el sistema 10 MVD utilizando un aparato de retroalimentación de fuerza apropiado para generar tramas de superficie de alta resolución y superficies muy duras, esto es, superficies que parecen resistir y tener acatamiento inferior en vista de los movimiento de realidad virtual de porciones de las superficies por el observador 12.

En consecuencia, el dispositivo 58 de retroalimentación del usuario incluye codificadores de posición de alta resolución y un lazo de retroalimentación de alta frecuencia para concordar los movimientos de las manos del observador 12 con modificaciones a las imágenes 34, 56 3D así como las sensaciones de fuerza de retroalimentación en el observador 12. De preferencia, el dispositivo 58 de retroalimentación del usuario incluye componentes de realidad virtual de bajo peso y compactos tales como los guantes de inducción de retroalimentación de fuerza, para que la masa reducida y volumen y el peso asociado y la inercia de los componentes impidan los movimientos de observador 12 en un mínimo. Los dispositivos de retroalimentación del usuario pueden incluir compuestos de carbono de bajo peso para reducir dramáticamente el peso de cualquier componente utilizable usado por el observador 12. Además, pueden usarse codificadores de posición-capacitivo u óptico-fibra de mucho más alta resolución y muy compactos en lugar de codificadores de posición óptica voluminosos conocidos en la técnica para determinar la posición de las porciones del observador 12 tales como las orientaciones de las manos y la cabeza. El componente utilizable en el observador 12 incluye sistemas de procesador embebidos para controlar el dispositivo 58 de retroalimentación del usuario, liberando de este modo el procedimiento de la cabeza del controlador 18 MVD y/o la interfaz 14. Al utilizar un procesador embebido cuya única tarea es regresar la interfaz, la proporción de retroalimentación para todo el sistema 10 MVD puede ser mayor de 100 kHz. Cuando se combina con decodificadores de muy alta resolución, el sistema MVD tiene una interfaz de retroalimentación de fuerza de fidelidad dramáticamente elevada. Utilizando tales tecnologías de interacción con el sistema 10 MVD que es capaz de desplegar tales imágenes 34,56 3D volumétricas GUI se implementa para permitir al observador 12 accesar y manipular los datos 3D. Los dispositivos de interfaz conocidos tales como el guante de datos, dispositivos de reconocimiento de gesticulación de vídeo, y un sistema FISH SENSOR disponibles de la MIT MEDIA LAB de Cambridge, Massachusetts, puede utilizarse para permitir a un usuario manipular directamente los datos 3D, por ejemplo, en sistemas gráficos 3D y de ayuda de computador (CAD). Para tal imagen 3D y manipulación de datos, el sistema 10 MVD también puede incorporar un dispositivo de ratón 3D, tal como el SPACE BALL disponible de Spacetec Imc de Lowell, Massachusetts, así como un dispositivo apuntador 3D que mueve un cursor 3D en el volumen de despliegue alrededor de la imagen 34, de la misma forma como mueve un observador 12 su mano en espacio real. Alternativamente, el sistema 10 MVD, a través del dispositivo 58 de retroalimentación del usuario puede interpretar el movimiento de la mano del observador 12 como el cursor 3D. En una modalidad, el dispositivo 58 de retroalimentación del usuario puede incluir componentes para percibir la posición y orientación de la mano del observador 12. Por ejemplo, el observador 12 puede tomar o usar un sensor de posición tal como un sensor magnético disponible de POLYHEMUS, INC., y/u otros tipos de sensores tales como sensores de hospital incorporados en guantes de datos de realidad virtual. Alternativamente, la posición de la mano se detecta dentro del volumen de despliegue de la imagen 34 3D a través del uso de procesamiento de imagen por el computador, o de un sensor de radiofrecuencia tales como los sensores desarrollados en la MIT MEDIA LAB. Para la evitar la fatiga del músculo, el dispositivo 58 de retroalimentación del usuario puede detectar el movimiento de una mano o dedo del observador 12 y en un espacio de percepción mucho más pequeño que está físicamente separado del despliegue de imagen 34 3D, de una manera similar a un movimiento 2D de un ratón 2D convencional en la superficie plana del ordenador de escritorio para controlar la posición de un cursor 2D en una pantalla 2D de un computador personal.

VENTAJAS DEL SISTEMA MVD Utilizar el sistema MVD, las imágenes 34, 56 3D se generan para proporcionar la vista por el observador 12, esto es, las imágenes 34, 56 3D tienen sustancialmente todas las pistas de profundidad asociadas con la visión de un objeto real, que minimiza la tensión del ojo y permite la visión durante periodos de tiempo prolongados sin fatiga. El sistema 10 MVD proporciona un conteo de vóxeles/alta resolución, con el dispositivo 32 de MOE proporcionando conteo de vóxel mayores de, por ejemplo 3,000,000, los cuales por lo menos es una orden de magnitud sobre muchos despliegues volumétricos conocidos en la técnica. Además, al utilizar preferiblemente una geometría rectilínea para desplegar la imagen 3D, el dispositivo 32 de MOE tiene una sección transversal rectangular adaptada a los bloues 24-30 de imagen de despliegue como las imágenes 44-50 2D, el sistema 10 MVD utiliza un sistema coordinado que concuerda con sistemas coordinados internos de muchos computadores gráficos conocidos y programas de aplicación gráfica, que facilita y maximiza el rendimiento del computador y despliega la proporción actualizada sin requerir software de conversión adicional. Adicionalmente, en una modalidad preferida, los vóxeles de imagen del MOE 32 tienen configuraciones constantes e idénticas, tamaños y orientaciones que de este modo eliminan la distorsión de imagen en la imagen 34 3D.

A diferencia de los despliegues autoestereoscópicos de multivisión conocidos en la técnica, el sistema 10 MVD proporciona un amplio campo de visión con paralaje vertical y horizontal, que permite a la imagen 3D estar en "perspectiva" por la visión en múltiples dimensiones en lugar de solamente una. Además, a diferencia de los despliegues autoestereoscópicos de multivisión, el campo de visión del sistema 10 MVD es continuo en todas direcciones, es decir, no existen saltos que desconcierten en la imagen 34 3D a medida que el observador 12 se mueve con respecto con el dispositivo 23 de MOE. Adicionalmente, debido a la construcción estática en los elementos 36-42 ópticos en el dispositivo 32 de MOE, no existen parte del movimiento que con una pérdida de balance de todo el dispositivo 32 de MOE, resulte en distorsiones de imagen, vibraciones de despliegue, y aún falla mecánica catastróficas en el dispositivo 32 de MOE. El sistema 10 MVD también puede evitar la oclusión estos es, la obstrucción por los objetos posteriores de luz emitidos por los objetos anteriores. Una forma limitada de oclusión, llamada oclusión computacional puede producirse eligiendo un punto particular de visión y después simplemente sin superficies de dibujo que no puedan ser vistas desde aquel punto de visión, con el fin de mejorar la proporción de los objetos posteriores, las partes de los objetos anteriores que no fueron dibujadas no son visibles. En una modalidad, el sistema 10 MVD compensa la falta de oclusión interseptando el elemento óptico de esparcimiento que despliega una imagen con otros elementos ópticos en un estado de esparcimiento para crear oclusión absorbiendo la luz posterior. Los cristales líquidos de polímeros dispersados de anfitrión-invitado pueden utilizarse en elementos 36-42 ópticos, en el cual un tinte se mezcla con las maletas de cristal líquido, permitiendo que el color del material cambie con voltaje aplicado. El sistema 10 MVD tiene de poca a ninguna degradación de contraste debido a la iluminación ambiental del sistema 10 MVD, ya que el uso del proyector 50 de imagen real requiere un alojamiento que se extiende hasta el dispositivo 32 de MOE, lo cual a su vez reduce la cantidad de luz ambiental que alcanza el dispositivo 32 de MOE, y evita con esto la degradación de contraste. Alternativamente, la degradación de contraste puede reducirse incrementando la iluminación desde el proyector 20 de imagen en proporción a la iluminación ambiental, y aislando un cierre de plástico absorbente alrededor del dispositivo 32 de MOe para reducir la brillantez de imagen a niveles visibles. La luz ambiental debe pasar a través del cierre de absorción dos veces para alcanzar al observador 12- una vez dentro y de nuevo esparcir después los elementos 36-46 ópticos del dispositivo 32 de MOE. Por el contrario, la luz del proyector 20 de imagen que forma las imágenes 44-50 solamente pasa a través del encierro absorbente en el camino del observador 12, y de este modo tiene una pérdida reducida de iluminación, lo cual es una función de la raíz cuadrada de la pérdida que padece por la luz ambiental. Una modalidad alternativa reduce los efectos del luz ambiental, es para utilizar un encierro con tres pasabandas roja, verde y azul espectrales angostas, y una alta absorción par ala luz fuera de banda, lo cual es altamente efectivo para reducir tales efectos de luz ambiental. El rendimiento más grande en vista de la luz ambiental es obtenido utilizando fuentes de luz láser en el proyector 20 de imagen, ya que la luz de banda estrecha de las fuentes de luz láser pasa sin atenuarse después de esparcirse desde el dispositivo 32 de MOE, mientras que la luz de banda ancha de la iluminación ambiental es en su mayoría absorbida.

EL ANTI-ALMENADO EN EL DISPOSITIVO MOE En otra modalidad alternativa, con referencia a la Figura 16 y como se describe en la presente, antes de la transmisión de los datos de imagen al proyector 20 de imagen y por consiguiente a los elementos 160-168 ópticos del dispositivo 32 de MOE, el controlador 18 MVD o alternativamente la fuente 16 de datos gráficos pueden realizar anti-almenado 3D en los datos de imagen para alisar las características que se van a desplegar en la imagen 34 3D en los elementos 160-168 ópticos utilizando el anti-almenado 3D, el sistema 10 evita las líneas dentadas de representación de imagen o las regiones incompletas en profundidad, por ejemplo entre los planos 162-164 paralelos a lo largo de la dirección z, debido a la pixelización de despliegue provocada por la construcción de vóxel inherentemente discreto del dispositivo 342 de MOE con los elementos 160-168 ópticos alineados en planos normales x-y a un eje z. A medida que se generan los datos correspondientes a los bloques de imagen, un elemento 170 de imagen puede aparecer cerca de un borde una transición de plano, es decir, entre los elementos ópticos, por ejemplo, los elementos 162-164 ópticos. Para propósitos de ilustración solamente, la configuración de los elementos 160-168 ópticos y el vóxel 170 en la presente mostrados en las Figuras 16-18 se exagera para describir e ilustrar más claramente el sistema y método de antialmenado, y de este modo se entenderá que los elementos 160-168 ópticos pueden tener relativamente espacios pequeños entre los mismos. Para evitar una transición abrupta en el elemento 170 de imagen específico y en la imagen 3D compuesta de por lo menos el vóxel y/o el elemento 170 de imagen, ambos bloques como se describe en la presente iluminados en los elementos 162-164 ópticos del proyector 20 pueden generarse de modo que cada una de las imágenes 172-174 en los elementos 162-164 respectivamente, incluyan el elemento 170 de imagen o una porción o derivado del mismo, y así el elemento 170 de imagen se comparte entre ambos planos formados por los elementos 162-164 ópticos, lo cual alisa la transición y permite que la imagen 34 3D en la Figura 1 parezca más continua. La brillantez de los elementos 172-174 de imagen en los elementos 162-164 ópticos consecutivos respectivos es variado de acuerdo con la ubicación de los elementos 172-174 de imagen en los datos de imagen. Con referencia a la Figura 16, el número N de los elementos 160-168 ópticos pueden ser superficies LCD planas, y así pueden ser etiquetados P^ P2, P3,...PN, y abarcar una distancia D que es la anchura del dispositivo 32 de MOE. En consecuencia, cada uno de los elementos 160-168 ópticos pueden separarse a distancias D,, D2, D3,...DN, a lo largo del eje z desde un punto de referencia común, de modo que DN-D., = D. Por ejemplo, el punto de referencia común puede ser el elemento 1609 óptico más cercano a lo largo del eje z hasta el proyector 20, así que D^O y DN = D. Alternativamente, las distancias de los elementos 160-168 ópticos pueden medirse desde la lente 22 del proyector 20, de modo que la distancia de desplazamiento D0FFSET del elemento 160 óptico y la lente 22 puede ser sustraída desde las distancias absolutas D1( D2, D3,...DN, de los elementos 160-168 ópticos desde la lente 22 para obtener distancias relativas desde elemento 160 óptico. En consecuencia, D., = D0FFSET. Los elementos 160-168 ópticos también pueden tener un espacio uniforme S entre los mismos, o alternativamente el espacio entre los elementos 160-168 ópticos puede variar. Como se describe en la presente, un valor de profundidad de cada vóxel 170 se mide a lo largo del eje z desde un punto de referencia ya sea en la lente 22 o el elemento 160 óptico, y los calores de profundidad se almacenan en un tampón de profundidad con un valor de color asociado almacenado en un tampón de color. Por ejemplo un valor de profundidad Dv se asocia con el vóxel 170. Para realizar el anti-almenado y alisar de este modo la apariencia del vóxel 170 que yace entre los elementos 162-164 ópticos, las distancias DA, DB entre el valor de profundidad Dv y los elementos 162-164 ópticos, respectivamente se determinan, y las distancias se utilizan para generar un parámetro anti-almenado. El parámetro anti-almenado después se utiliza para generar dos vóxeles 172-174 en los elementos 162-164 ópticos, respectivamente con el valor de color correspondiente del vóxel 170 y se modifica por el parámetro anti-almenado para generar valores de color respectivos para los dos vóxeles 172-174. La Figura 17 ilustra un despliegue de vóxel sin el uso de anti-almenado. Como se muestra en la Figura 17, los vóxeles 176-178 en el elemento 162 óptico y los vóxeles 180-184 en el elemento 164 óptico forman una transición de corte en el límite definido por lo vóxeles 178-180. Si la distancia entre los elementos 162-164 ópticos es significante, una apariencia quebrada o dentada visible de la imagen 34 puede realizarse por la combinación de vóxeles 176-184 desplegados. Por ejemplo, los vóxeles 178-180 pueden tener valores de profundidades entre los elementos 162-164 óptico, por ejemplo con el vóxel 168 estando más cerca de pero no en el elemento 162 óptico y el vóxel 180 estando más cerca de pero no en el elemento 162 óptico. Los valores de profundidad intermedios pueden entonces haber sido convertidos en los valores de profundidad discreta D2, D3 de los elemento 162-164 ópticos, respectivamente, con el fin de desplegar los vóxeles 178-180. Además, los valores de color de los vóxeles 178-180 en la Figura 17 están sin cambiar, y así la intensidad de color de los vóxeles 178-180 pueden parecer anómalos para tales profundidades ópticas de diferencia. En la alternativa, los vóxeles 178-180 en la transición pueden ser omitidos debido a sus profundidades intermedias, aunque después la imagen 34 3D compuesta de los vóxeles 166 y 182-184 puedan aparecer hoyos o fracturas. Utilizando el anti-almenado, como se muestra en la figura 18, ambos vóxeles 178-180 transicionales pueden utilizarse para generar nuevos vóxeles 178A-178B y 180A-180B, con lo vóxeles 178A-180A desplegados en el elemento 162 óptico y los vóxeles 178B-180B desplegados en el elemento 164 óptico. Además, como se muestra en la Figura 18, mientras que los valores de color de los vóxeles 176 y 182-184 están sin cambiar, realizando el anti-almenado, los valores de color de los nuevos vóxeles pueden modificarse para que cada uno de los nuevos vóxeles 178A-178B y 180A-180B tenga un color ajustado para alisar la imagen de transición en el plano x-y a través de las diferentes profundidades. En consecuencia, como se muestra en la Figura 19, ya que los vóxeles 176-184 tienen una transición abrupta en profundidad aparente de acuerdo con la curva 176 para la representación de imágenes en la Figura 17, los vóxeles 176, 178A-178B, 180A-180B, y 182-184 en la Figura 18 tengan una transición relativamente más lisa en profundidad aparente de acuerdo con la curva 188. Se observa que, para propósitos de ilustración solamente, las curvas 186-188 no sobreyacen en la Figura 18 con el fin de mostrar claramente las curvas 186-188, y así se entenderá que, en la Figura 18 las profundidades aparentes de los vóxeles 176 y 182-184 son idénticas con y sin anti-almenado. En la Figura 19, los vóxeles 178A-178B de la Figura 18 forman una imagen a través de los elementos 162-164 ópticos con una profundidad 178C aparente intermedia entre las profundidades de los vóxeles 178A-178B y que corresponde a la profundidad original del vóxel 178 en la Figura 17 para estar más cerca aunque no en el elemento 162 óptico. Similarmente, los vóxeles 180A-180B de la Figura 18 forman una imagen a través del los elementos 162-164 ópticos con una profundidad 180C aparente intermedia entre las profundidades del los vóxeles 180A-180B y que corresponde a la profundidad original del vóxel 180 en la Figura 17 para estar más cerca aunque no en el 164 óptico. Se entenderá que anti-almenado no se limita a los dos elementos ópticos limitantes más cercanos, pero en su lugar los vóxeles 178-180 pueden utilizarse para generar una pluralidad e vóxeles correspondientes en una pluralidad respectiva de los elementos 160-168 ópticos, y así proporcionar las curvas de transición de profundidad que pueden ser, por ejemplo más lisas que la curva 188 en la Figura 19. Por ejemplo, la curva 188 de transición de profundidad debido al anti-almenado puede aproximarse a un sigmoideo o función tangente. Con referencia a la Figura 16, para realizar el antialmenado para el vóxel 170, por lo menos un valor ? de ajuste de profundidad es generado lo cual es una función de la distancia del vóxel 170 de por lo menos un elemento óptico, en una modalidad, los valores ?, µ de ajuste pueden generarse lo cual son funciones de valores escalonados de la distancias DA, DB, de los elementos 162-164 ópticos respectivos. Los valores ?, µ de ajuste son después utilizados para modificar un valor Cv de color asociado con el vóxel 170 para generar nuevos valores CA, CB de color asociados con los vóxeles 172-174 generados recientemente, respectivamente, con los vóxeles 172-174 teniendo posiciones x-y respectivas en los elementos 162-164 ópticos idénticos a la posición x-y del vóxel 170. El valor de color de un vóxel puede especificar por lo menos la brillantez del vóxel para ser desplegado. Alternativamente, el vóxel 170 puede ser asociado con un juego de parámetros que incluye por lo menos una escala que específica la brillantez del vóxel colorizado. En consecuencia, la modificación de los valores de color pueden ser realizada a través de la multiplicación del valor de color por un valor de ajuste. Por ejemplo, para un valor de color Cv = 12 unidades de brillantez y un valor de ajuste ? = .5, el valor CA de color modificado se determina para ser Cv ?= (12 unidades de brillantez) x (.5) = 6 unidades de brillantez. En una modalidad al distancia Dv es escalonada para ser un valor de profundidad de 1 a N, en el cual N es el número de elementos 160-168 ópticos y cada uno de los valores 1 a N íntegros correspondientes a uno específico de los elementos 160-168 ópticos, por ejemplo, como los índices para las etiquetas P,, P2, P3...PN mostradas en la Figura 16. Los valores ?, µ de ajuste se determinan desde el valor de profundidad escalonado. Si los elementos 160-168 ópticos se separan uniformemente con espacio S constante a lo largo de la distancia D, entonces: D S = (1) N-1 de esta manera una distancia escalonada de vóxel 170 es: D _ Dv-DOFFSET , ßY ^SCALED "~ C en el cual Dv es la distancia absoluta medida desde la lente 22 u otros puntos de referencia. Por ejemplo, con la lente 22, siendo el origen del eje z, el elemento 170 óptico puede estar en una distancia D^ = D0FFSET DSCA ED es un valor numerado real para que 1<. DSCALED <. N, así la porción fraccional de DSCALED, cuyos rangos entre 0 y 1, indica la distancia relativa desde los elementos 162-164 ópticos. Para los elementos 162-164 ópticos que enlazan el vóxel 170 en cualquier lado a lo largo del eje z, los índices de los elementos 162-164 ópticos son: LDSCALEJ y (3) LDSCALE +1, (4) respectivamente, en el cual LxJ es la función base o íntegra de un valor o X variable; esto es, una función que vuelve al íntegro más largo menos que X. la porción fraccional DSCALED es: ?= DSCALED-|_DSCALEDJ (5) y de este modo: µ = 1-?. (6) Los valores CA, CB de color indican la brillantez respectiva asociada con los vóxeles 172, 174, respectivamente los valores son asignados: CA := Cv (1-?) (7) CB := Cv ? = Cv (1-µ) (8) en el cual el símbolo ": = " indica la asignación del nuevo valor. Por ejemplo, para un vóxel 170 que tiene una profundidad Dv = 9.2 unidades de la lente 22, con un desplazamiento D0FFSET = 3.0 unidades, con el dispositivo 32 de MOE que tiene cinco elementos ópticos uniformemente separados que extienden veinte unidades en longitud, N = 5, D =20, entonces el espacio S = 5 unidades como por Ecuación C). y DSCALED= 2.24, en consecuencia a la Ecuación (2). El vóxel 170 es colocado de este modo entre los elementos ópticos que tienen índices LDSCALEDJ = 2 y LDSCALEDJ + 1=3 como por Ecuaciones (3)-(4), y de este modo en la Figura 16, los elementos 162-164 ópticos tienen las etiquetas P2 y P3 que se definen como los elementos ópticos con el que los nuevos vóxeles 172-174 se desplegarán correspondientes al vóxel 170. En este ejemplo, a partir de las Ecuaciones (5)-(6), el valor fraccional de la Profundidad escalonada es ? = .24, y de este modo µ = .76. En consecuencia, (1-?)= .76 y (1-µ)= .24, y a partir de las Ecuaciones (7)-(8), el valor de color del vóxel 172 es CA= .76 Cv= 76% de la brillantez del vóxel 170 original, y el valor de color del vóxel 174 es CB =.24 Cv = 24 % de la brillantez del vóxel 170 original. De este modo, ya que el vóxel 170 está "más cerca" del elemento 162 óptico que el elemento 164 óptico, los nuevos vóxeles 172-174 correspondientes tienen una brillantez distribuida para que el elemento 162 óptico más cercano despliegue la mayor parte del color entre los dos vóxeles 172-174, ya que el elemento 174 óptico adicional contribuye un láser aunque sin ninguna cantidad cero para la apariencia en la transición de la imagen volumétrica 3D entre los elementos 162-164 ópticas en el vóxel 170. Para los vóxeles 170 que tienen valores de profundidad que yacen precisamente en elementos 160-168 ópticos, no se requiere anti-almenado. En consecuencia, las Ecuaciones (2)-(4) degeneran a valores íntegros, y las Ecuaciones (5)-(6) resultan en los valores ?, µ de ajuste siendo 0 y 1, respectivamente o siendo 1 y 0 respectivamente, así ningún ajuste de los valores de color se realiza. Para evitar el computo innecesario, el controlador 18 MVD puede verificar si el computo en la Ecuación (2) resulta en un íntegro, dentro de un error de tolerancia predeterminado tal como 1 por ciento, y de ser así, el vóxel 170 se determina o estima para yacer precisamente en uno de los elementos 160-168 ópticos. El procedimiento anti-almenado se determina para el vóxel 170 procesado actualmente, y el procedimiento puede contener entonces para procesar otros vóxeles de la imagen 34 3D.

En esta modalidad, utilizar las Ecuaciones (1)-(8), puesto que el espacio uniforme y otras características del dispositivo 32 de MOE se muestran, ninguna búsqueda para los elementos ópticos de enlace más cercanos es necesaria, ya que la distancia Dv del vóxel 170 y las características del dispositivo de MOE determinan que elementos ópticos enlazan el vóxel 170, por las Ecuaciones (3)-(4). En otra modalidad alternativa, para los elementos 160-168 ópticos de un dispositivo 32 de MOE que tienen cualquier espacio uniforme, o que tienen espacio no uniforme y/o variable, el anti-almenado puede realizarse utilizando Ecuaciones (9)-( 13) establecidas en lo anterior junto con las Ecuaciones (7)-(8) en lo anterior. Por ejemplo, los dispositivos de MOE tienen desplazamientos variables y/o espacios variables del dispositivo de MOE del proyector 20 y la lente 22, el método anti-almenado puede realizarse en la modificación durante el vuelo del espacio y configuración de los elemento 160-180 ópticos. Ya que las distancias/profundidades de los elementos 160-168 ópticos pueden variar, en la modalidad alternativa, el método anti-almenado determina por lo menos los dos elementos ópticos que enlazan el vóxel 170 actual que es procesado, buscando los valores de profundidad de cada uno de los elementos 160-168 ópticos para los dos elementos ópticos de enlace que tienen unos valores distancia/profundidad, DNEAR1 y DNEAR2 de modo que: D NEAR 1 < Dv DN EAR2 (9) Los variables NEAR1 y NEAR2 pueden ser índices íntegros que especifican los elementos ópticos asociados dentro de los elementos 160-168 ópticos. Por ejemplo, en la Figura 16, NEAR1 = 2 y NEAR2 = 3, corresponden a los elementos 162-164 ópticos que enlazan el vóxel 170 a lo largo del eje z. Los valores ?, µ de ajuste se determinan para ser: en la cual |x | es el valor absoluto o función de magnitud de un valor o X variable. Los valores de ajuste de profundidad de las Ecuaciones (10)-(11) son ambos números reales positivos que satisfacen: 0<?,µ =l (12) ? + µ =l (13) y así los valores de ajuste de profundidad escalan las distancias variables y/o no uniformes entre los elementos ópticos, y son utilizadas después en la Ecuaciones (7)-(8) para generar los vóxeles 172-174 con los valores de color ajustados correspondientes. Como se muestra en las Ecuaciones (10)-(11), los valores de ajuste de profundidad ?, µ se basan en las interpolaciones de la profundidad del vóxel 170 dentro del rango de las profundidades de los vóxeles 172-164 asociados con los elementos 162-164 ópticos, respectivamente. En el ejemplo anterior, que tiene el espacio uniforme, las Ecuaciones (9)-(13) con Dv = 9.2 unidades, DNEAR1 = D2 = 8 unidades y DNEAR2 = D3 = 13 unidades, de este modo: |9.2-8| 1.2 ? = = — = .24 8-13 5 9.2-13 3.8 = = .76 8-13 que está de acuerdo con lo valores de ajuste que utilizan las Ecuaciones (1)-(8). La modalidad alternativa es útil si las características dimensionales y espaciales del dispositivo 32 de MOE y los elementos 160-168 ópticos varían, aunque se requiere una búsqueda para determinar los elementos 162-164 ópticos de enlace apropiados para generar los nuevos vóxeles 172-174. La Figura 20 ilustra un diagrama de flujo de un método que implementa el anti-almenado 3D como se describe en la presente, en el cual, para un vóxel actual que se desplegará, tal como el vóxel 170, el método lee el valor Dv de profundidad correspondiente y el valor Cv de color a partir de los tampones de profundidad y color, respectivamente en la etapa 190. El método puede determinar entonces si el espacio entre los elementos ópticos constantes en la etapa 192; por ejemplo, una configuración que establece el controlador 18 MVD puede indicar si los elementos 160-168 ópticos se fijan, teniendo la distribución uniforme o no uniforme, y/o el controlador 18 MVD y el dispositivo 32 de MOE operan en un modo de separación variable, como se describe en la presente. Si el espacio es constante, el método entonces escala el valor Dv de profundidad en la etapa 194 para estar dentro del rango de índice 160-168 ópticos que utilizan las Ecuaciones (1)-(2), y después el método determina los elementos ópticos más cercanos a y que enlazan el valor Dv de profundidad en la etapa 196 que utiliza las Ecuaciones (3)-(4) en la etapa 196. De otra manera, si el espacio no es constante en la etapa 192, el método puede realizar la etapa 196 sin la etapa 194 en la modalidad alternativa para determinar los elementos ópticos que satisfacen la Ecuación (9); esto es, utilizar un procedimiento de búsqueda a través de los valores de profundidad/distancia de cada uno de los elementos 160-168 ópticos. En otro método alternativo, la etapa 192 puede ¡mplementarse u omitirse opcionalmente, dependiendo de la configuración y modo de operación del controlador 18 MVD y el dispositivo 32 del MOE. El método determina entonces un valor ? de ajuste de profundidad y/o un segundo valor µ en la etapa 198 que utiliza las Ecuaciones (5)-(6) o las Ecuaciones (10)-(11), dependiendo de la modalidad implementada como se describe en la presente. El método ajusta entonces los valores de color en la etapa 200 para los vóxeles en los elementos ópticos de enlace más cercanos que utilizan el valor de ajuste de profundidad o los valores que utilizan las Ecuaciones (7)-(8), y el método despliega los vóxeles ajustado en la etapa 202 en los elementos ópticos de enlace más cercanos con los valores de color ajustados. En otra modalidad alternativa, un grado intermedio de anti-almenado pueden implementarse. Por ejemplo, los valores ?, µ de ajuste de profundidad pueden fijarse al valor de, por ejemplo, .5, de modo que la mitad de la brillantez del vóxel 160 se asignen a cada uno de los vóxeles 172-174. El anti-almenado intermedio puede generar profundidades aparentes tales como una profundidad 180D intermedia que corresponde las curvas de transición intermedias como se muestra por la curva 189 en la Figura 19. En otra modalidades alternativas, el grado de antialmenado puede ser variado desde un extremo; es decir, ignorando los valores ?, µ de profundidad friccional para asignar los valores de color; para otro extremo que utiliza todos los valores ?, µ de profundidad friccional o el grado de anti-almenado puede ser variado a cualquier volumen entre tales extremos. El anti-almenado variable puede realizarse dividiendo la porción ? friccional de la profundidad escalonada por un parámetro P anti-almenado, y después negativamente desplazar el valor resultante a partir de uno. Esto es, después que se calcula a en las ecuaciones (5) y (10), un valor ?VAR variable es calculado de modo que: El valor de color final puede determinarse fijando o escalando el valor de desplazamiento negado que está dentro de un rango predeterminado, tal como entre 0 y 1. En consecuencia, las ecuaciones (7)-(8), están modificadas para el anti-almenado variable de modo que: CA2 = Cv(l -?VAR) (15) CB2 = Cv ?VAR. (16) Las etapas 198-202 en la figura 20 pueden implementar de este modo las ecuaciones (14)-(16), respectivamente para proporcionar anti-almenado variable. Un parámetro anti-almenado de P = 1 corresponde al anti-almenado total, y un parámetro anti-almenado de infinidad, P-»oo, que puede implementarse computacionalmente con un valor alto numérico arbitrario, que corresponde al no anti-almenado. Por ejemplo, cuando P =1, el anti-almenado como se describe en lo anterior para las ecuaciones ( 1 )-( 13 ) es ¡mplementado. En otro ejemplo, para un valor anti-almenado ? = .24 y un parámetro anti-almenado de 3, ?VAR =.08 por Ecuación (14) y así CA2 =.92 Cv =92% del valor de calor del vóxel 170, mientras CB2 =.08 Cv =8% Cv =8% del valor de calor del vóxel 170, como por Ecuación ( 15)-( 16). Comparado con el ejemplo numérico previo, el anti-almenado variable incrementa la contribución del vóxel 172 en la profundidad aparente de 76% a 92%, mientras que el vóxel 174 tiene una contribución disminuida, de 24% o aproximadamente un cuarto, disminuido a menos de 10%. En un ejemplo adicional, para P?oo.se elimina el anti-almenado, y así ?VAR = 0.00 por la Ecuación (14). De este modo, CA2=1.0 Cv=100% del valor de color del vóxel 170, mientras que CB2 = 0.0 Cv=0% del valor de color del vóxel 170, como por Ecuaciones (15)-(16). En consecuencia, cualquier vóxel 170 yace entre los elementos 162-164 ópticos que se despliegan en el elemento 162 óptico más cercano, sin anti-almenado, y así la etapa 202 en la Figura 20 puede incluir, además la etapa de no generar y de este modo no desplegar un segundo vóxel adicional a partir del punto de referencia si P?oo. Por ejemplo, no se genera el vóxel 174. En modalidades alternativas adicionales que utilizan el anti-almenado variable, el método en la Figura 20 puede incluir nuevos vóxeles de despliegue sólo si los valores de color ajustados son mayores que un umbral T predeterminado. Por ejemplo, ifCv(i-?VAR)>t etoncesCAJ = cv(i-?VAR) o?) deotramaneraCA2 = 0 if cv ?VAR > T entonces cB2 = cv ?VAR (18) deotramanera CB2 = O por ejemplo, T puede ser igual 0.05, y así las contribuciones de color menos de aproximadamente 5% pueden considerarse insignificantes, por ejemplo ya que los vóxeles con tales valores de color se despliegan en los elementos 160-168 ópticos cuando se conmutan al modo opaco/esparcimiento. En consecuencia, las contribuciones insignificantes para la imagen 3D completa se descartan, lo cual puede reducir el número de vóxeles que se desplegaran y mejorar el proceso computacional de la imagen 3D. En modalidades alternativas adicionales, el sistema 10 MVD es capaz de generar la imagen 34 3D que tiene la apariencia de translucidez de porciones de la imagen 34 3D. Esto es, la imágenes 44-50 desplegadas en los elementos 36-42 ópticos del dispositivo 32 de MOE tienen la configuración y colores apropiados de modo que una porción de una imagen pueda parecer translúcida, con otra porción de una segunda imagen que parece ser visible a partir de la porción translúcida. Tales apariencias translúcidas pueden generarse con o sin antialmenado.

Con la generación de la imagen 34 3D, el método empleado por el sistema 10 MVD realiza el computo MPD que utiliza, por ejemplo, los datos de tampón de trama OpenGL, como los tampones de color y profundidad (o z) del tampón de trama de la fuente 16 de datos gráficos. Un valor en el tampón de profundidad es la profundidad del pixel correspondiente en el tampón de color, y se utiliza para determinar la ubicación del pixel o el vóxel, como en el vóxel 170 en la Figura 76, desplegada dentro del dispositivo 32 de MOE. Este método de computo MPD es apropiado en situaciones en donde se desea que las porciones de la imágenes de los objetos posteriores de la imagen 34 volumétrica del dispositivo 32 de MOE no se proporcionan sí las imágenes se ocluyen por imágenes de objetos posteriores. Para generar imágenes en el dispositivo 32 de MOE en el cual las imágenes de objetos posteriores son translúcidos para permitir que la imagen correspondiente aún objeto anterior ocluido sea visto, una técnica de canal alfa se utiliza, en donde un parámetro a (alfa) determina el color de un pixel/vóxel en el tampón de color combinando los colores de los objetos anterior y posterior, dependiendo del valor de a. La opacidad total se proporciona por a=1, y la transparencia total se proporciona por a = 0. Cuando se utiliza la representación de imágenes de canal alfa para generar imágenes de color a partir del tampón de color que parece correcto, los valores de profundidad en el tampón de profundidad pueden ser cambiados, y así corresponder todavía a las profundidades de las imágenes de los objetos más anteriores. En sistemas de despliegue conocidos, las profundidades no modificadas prohiben el despliegue de imágenes adecuado en el sistema de despliegue volumétrico ya que pueden existir superficies múltiples en una variedad de profundidades que se desplegarán utilizando sólo un valor de profundidad sencillo. El sistema 10 MVD descrito genera imágenes 34 volumétricas que tienen, por ejemplo, objetos o porciones translúcidas del mismo lo cual evita I prohibición en la técnica anterior de desplegar superficies múltiples en una variedad de profundidades para un valor de profundidad sencillo. El sistema 10 MVD descrito utiliza características adicionales de OpenGL para generar planos de corte ubicados en el espacio modelo del sistema 10 MVD, con el cual la representación se permite solamente que ocurra, por ejemplo en un lado predeterminado de cada plano de corte, tal como un lado positivo como opuesto a un lado negativo. Para un dispositivo 34 de MOE que tiene planos N 204-212 que puede numerarse con índices de 1 a N y que tiene un espacio ? uniforme entre los mismos, como se muestra en las Figuras 21-24, una escena como una imagen 34 volumétrica es momentos N representados con los planos de corte confrontados entre sí, separados por la distancia ? y centrados en la ubicación de un plano MOE proporcionado de los planos 204-212 en el espacio modelo. De este modo las imágenes diferentes N son generadas, y el tampón de color correspondiente es recuperado a partir del tampón de trama que se envía al controlador 18 MVD. Al enviar el tampón de color al controlador 18 MVD para el despliegue en el dispositivo 32 de MOE, el canal alfa puede cerrarse ya que el sistema 10 MVD tiene un valor de alfa inherente asociado con el dispositivo de MOE el cual se utilizara para generar la imagen 34 volumétrica 3D. La representación con los planos de corte puede implementarse sin anti-almenado como se muestra en las Figuras 21-22, en cuyos planos del corte 214-216 se utilizan correspondientes a porciones de imagen colocadas más cerca de un observador 218, y las porciones de la imagen 34 se generan y despliegan en un primer plano 206 colocado entre los planos 214-216 de corte, con las porciones de imagen entre los planos 214-216 de corte desplegadas en el primer plano 206. Las nuevas porciones de la imagen 34 se generan entre los planos 220-222 de corte para el despliegue en un segundo plano 208 adicional del observador 218 y colocado entre los planos 220-222 de corte, con las porciones de imagen desplegadas en el segundo plano 208. Para implementar el anti-almenado con el método anterior que utiliza en canal alfa, se utiliza otras características de OpenGL. La característica de velo provoca el color de cada objeto representado en imagen para combinarse con el color del velo en una proporción predeterminada por la densidad del velo del modelo con respecto al rango de profundidad asociado con los valores cerca y lejos especificados por el velo. Las funciones de velo en OpenGL incluye funciones lineal, exponencial y exponencial cuadrada. El sistema 10 MVD descrito puede utilizar tales funciones, así como las combinaciones de las funciones de velo, como las superposiciones de funciones 224-227 de velo lineal como se muestra en las Figuras 23-24. En una modalidad ilustrativa mostrada en las Figuras 23-24, cada una de las combinaciones de las funciones 224-227 de velo lineal comienza con un valor de 0, correspondiente la configuración negra, en la profundidad cercana del velo, y progresa en una manera lineal aún valor de 1, correspondiente a una configuración de colores reales, en la distancia (FAR-NEAR)/2 de la ubicación de profundidad cercana. La función de velo cae de nuevo a cero en la profundidad lejana del velo con una función de velo, y con los planos de corte separados por una distancia de 2? con su centro colocado en un plano de molde proporcionado en el espacio modelo con lo cual la imagen 34 se desplegara, la imagen 34 representada en momentos N, y cada momento los datos del tampón de color se envían al plano correspondiente del dispositivo 32 de MOE. En una modalidad ilustrativa, la combinación de las funciones de velo lineales y el procesamiento de datos de imagen de vóxel con tales combinaciones se realizan sintetizando las imágenes para un elemento óptico dado, como e plano 206 en la Figura 23, con por lo menos dos pases de representación. Durante el primer paso, los dos planos de corte se separan por la distancia ?, con un primer plano 228 de corte colocado en un elemento 204 óptico que tiene imágenes representadas en el mismo antes que el elemento 206 óptico actual, y con el segundo plano de corte colocado en el elemento 206 óptico actual. La función 224 de velo lineal delantero, que tiene distancias incrementadas, con NEAR menos que FAR, es utilizar entonces con los planos de corte antes dichos para representar un primer juego de imágenes para el elemento 206 óptico. Durante un segundo paso, los dos planos de corte se separan por la distancia ? con un primer plano de corte colocado en el elemento 206 óptico actual, y con el segundo plano 230 de corte colocado en ele elemento 208 óptico tiene las imágenes en ele mismo representadas después del elemento 206 óptico actual, y con el segundo plano de corte colocado en el elemento 206 óptico actual. La función 225 de velo lineal anterior, que tiene distancias incrementadas con FAR menos que NEAR, entonces se utiliza con los planos de corte antedichos para representar un segundo juego de imágenes para el elemento 206 óptico.

Los dos juegos de imágenes representados con las diferentes funciones 224-225 de velo lineal se agregan entonces juntas por el sistema 10 MVD que se desplegaran en el elemento 206 óptico. para representar una primera imagen en un primer plano 206 como se muestra en la Figura 23, las funciones 224-225 de velo se centran alrededor del primer plano 206, y las imágenes de los planos 228-230 de corte y las profundidades entre os mismos tiene sus valores de color correspondientes modificados por el valor correspondientes de la función 226 de velo en las profundidades asociadas. El sistema 10 MVD procede para mover sucesivamente la función de velo utilizando el método de canal de alfa. En modalidades alternativas, la función de velo diferente puede implementarse para planos 204-212 diferentes, por ejemplo para tener densidades de velo más grandes a distancias mayores del observador 218 para incrementar los efectos perceptivos de profundidad de la imagen 34 volumétrica 3D desplegada. Por ejemplo, con referencia a la Figura 23, para las imágenes 236 a una profundidad 238 etiquetada de y teniendo los valores C¡ de color respectivos para cada porción de la imagen, el valor 240 de la función 224 de velo en la profundidad D es aD, de modo que el valor de color ajustado desplegado para las imágenes 236 es aD C¡. Los valores C¡ pueden ser los valores de color ajustados de profundidad como las Ecuaciones (7)-(8) y/o (15)-(18) como se describe en la presente, de este modo y los ajustes de canal alfa pueden opcionalmente implementarse en la etapa 200 de la Figura 20 para realizar el anti-almenado con las técnicas de canal alfa descritas en la presente. Para lo anterior un sistema 10 de despliegue volumétrico multiplano novedoso y no aparente y el método de operación se ha descrito por medio de la modalidad preferida. Sin embargo, numerosas modificaciones y sustituciones pueden tomarse sin apartarse del espíritu de la invención. Por ejemplo, puesto que la modalidad preferida discute utilizar elementos ópticos planos tales como pantallas de cristal líquido de panel líquido, esta completamente dentro de I vista previa de la invención para contemplar elementos ópticos curvos en la manera como se establece en lo anterior. El sistema 10 MVD puede implementarse utilizando los métodos y aparatos descritos en la solicitud de patente provisional Norteamericana copendiente número 60/082,442, presentada el 20 de abril de 1998, así como utilizar los aparatos y métodos descritos en la solicitud de patente provisional Norteamericana copendiente número 08/743,483 presentada el 4 de noviembre de 1996, la cual es una continuación en parte de la Patente Norteamericana número 5,752,375; la cual es una división de la Patente Norteamericana número 5,090,789. El sistema 10 MVD también puede implementarse utilizando los aparatos y métodos descritos en la solicitud Norteamericana copendiente número 09/004, 722 presentada el 8 de enero de 1998. Cada una de las solicitudes de patente provisionales y no provisionales y patentes presentadas respectivamente, están incorporadas en la presente para referencia. En consecuencia, la invención se ha descrito a manera de ilustración más que delimitación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para realizar anti-almenado de un primer vóxel de una imagen tridimensional desplegada en una pluralidad de elementos ópticos, en donde un primer valor de profundidad de vóxel del primer vóxel está entre un par de valores de profundidad de elemento óptico que corresponde a un par de elementos ópticos que enlazan el primer vóxel, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: generar un valor de ajuste de profundidad a partir del primer valor de profundidad de vóxel; ajustar un primer valor de color asociado con el primer vóxel utilizando el valor de ajuste de profundidad; y desplegar un segundo vóxel en por lo menos uno del par de elementos ópticos que utiliza el valor de color ajustado.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la etapa de: escalar el primer valor de profundidad de vóxel para estar dentro de un rango determinado de índices asociados con la pluralidad de elementos ópticos; y en donde la etapa de generar el valor de ajuste de profundidad incluye la etapa de generar el valor de ajuste de profundidad a partir del valor de profundidad de vóxel escalada.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la etapa de generar el valor de ajuste de profundidad incluye la etapa de: determinar una porción fraccional del valor de profundidad de vóxel escalado para ser el valor de ajuste de profundidad.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la etapa de ajustar el primer valor de color incluye la etapa de: multiplicar el primer valor de color por una función de la porción fraccional para generar un segundo valor de color como el valor de color ajustado, con el segundo valor de color siendo asociado con el segundo vóxel.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de generar el valor de ajuste de profundidad incluye la etapa de: modificar el valor de ajuste de profundidad con un parámetro anti-almenado para controlar el grado de antialmenado del despliegue del primer vóxel en la imagen tridimensional.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de ajustar el primer valor de color incluye la etapa de generar el segundo y tercer valores de color a partir del primer valor de color ajustado utilizando el valor de ajuste de profundidad; y en donde la etapa de desplegar el segundo vóxel incluye la etapa de: desplegar el segundo vóxel y un tercer vóxel en un elemento respectivo del par de elementos ópticos utilizando el segundo y tercer valores de color, respectivamente.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la pluralidad de elementos ópticos está uniformemente separados.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la pluralidad de elementos ópticos no está uniformemente separados.

9. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la pluralidad de los elementos ópticos tiene espacios variables entre los mismos.

10. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la etapa de determinar el par de elementos ópticos incluye las etapas de: buscar a través de una pluralidad de valores de profundidad asociados con la pluralidad de elementos ópticos para determinar el par de elementos ópticos en donde el primer valor de profundidad de vóxel del primer vóxel está entre el par de los valores de profundidad del elemento óptico asociado con el par de elementos ópticos.

11. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la etapa de generar el valor de ajuste de profundidad incluye la etapa de: generar el valor de ajuste de profundidad desde el primer valor de profundidad de vóxel y los valores de profundidad de elemento ópticos asociados con el vóxel y el par de elementos ópticos, respectivamente.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la etapa de generar un valor ? de ajuste de profundidad incluye la etapa de: la interpolación del primer valor de profundidad de vóxel Dv con el par de valores de profundidad de elemento óptico DNEARI y DNEAR2 de acuerdo a: en el cual IXI es el valor absoluto o función de magnitud de un valor o variable X.

13. Un método para generar imágenes tridimensionales volumétricas, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: proporcionar datos de imagen que corresponden a un juego de bloques bidimensionales de una imagen tridimensional a un proyector de imagen; y selectivamente proyectar cada uno de los bloques bidimensionales del proyector de imagen en un elemento óptico respectivo seleccionado de una pluralidad de elementos ópticos que forman un dispositivo óptico de superficie múltiple, que incluye las etapas de: realizar el anti-almenado de los vóxeles en transiciones entre por lo menos un par de elementos ópticos para generar los bloques con los valores de color ajustados derivados desde los vóxeles anti-almenados; y generar una primera imagen tridimensional volumétrica visible en el dispositivo óptico de superficie múltiple desde los bloques anti-almenado selectivamente proyectados en la pluralidad de los elementos de cristal líquido.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende las etapas de: proyectar la primera imagen tridimensional volumétrica desde el dispositivo óptico de superficie múltiple volumétrica utilizando un generador de imagen flotante, para generar una segunda imagen tridimensional volumétrica visible como flotando en el espacio en una ubicación separada desde el dispositivo óptico de superficie múltiple.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende la etapa de: controlar la translucidez de cada una de la pluralidad de los elementos ópticos individuales del dispositivo óptico de superficie múltiple utilizando un controlador de elemento óptico para respectivamente recibir y desplegar los bloques antialmenado.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la etapa de controlar incluye las etapas de: provocar un elementos de cristal líquido sencillo para tener un estado de esparcimiento de luz opaca para recibir y desplegar los bloques anti-almenado; y provocar que los elementos de cristal líquido restantes tengan una translucidez para permitir que el juego de imágenes sean respectivamente proyectado en el mismo.

17. Un sistema para generar imágenes tridimensionales volumétricas, el sistema está caracterizado porque comprende: un dispositivo óptico de superficie múltiple que incluye una pluralidad de elementos ópticos individuales acomodados en un disposición; y un proyector de imagen para realizar anti-almenado de los vóxeles en las transiciones entre los pares de elementos ópticos para generar los bloques con valores de color ajustados derivados a partir de los vóxeles anti-almenado, y para proyectar selectivamente un juego de imágenes que incluyen los vóxeles anti-almenado sobre los elementos ópticos respectivos del dispositivo óptico de superficie múltiples para generar una primer imagen tridimensional volumétrica visible en el dispositivo óptico de superficie múltiple.

18. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende: un generador de imagen flotante para proyectar la primera imagen tridimensional volumétrica desde el dispositivo óptico de superficie múltiple para generar una segunda imagen tridimensional volumétrica visible como flotando en el espacio en una ubicación separada desde el dispositivo óptico de superficie múltiple.

19. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque cada una de la pluralidad de elementos ópticos individuales del dispositivo óptico de superficie múltiple incluye un elemento de cristal líquido que tiene una translucidez variable controlable para recibir las imágenes anti-almenado.

20. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende: un controlador de elemento óptico para controlar la translucidez de los elementos de cristal líquido en donde: un elemento de cristal líquido sencillo es controlado para tener un estado de esparcimiento de luz opaco para recibir y desplegar la imagen respectiva del juegos de imágenes antialmenado desde el proyector de imagen; y los elementos de cristal líquido restantes son controlados para ser sustancialmente transparentes para permitir la visión de la imagen desplegada en el elemento de cristal líquido opaco.

21. Un sistema para generar imágenes tridimensionales volumétricas, el sistema está caracterizado porque comprende: un dispositivo óptico de superficies múltiples que incluye una pluralidad de elementos ópticos individuales acomodados en una disposición; un proyector de imagen para selectivamente proyectar un juego de imágenes en los elementos ópticos respectivos del dispositivo óptico de superficie múltiple para generar una primera imagen tridimensional volumétrica visible en el dispositivo óptico de superficie múltiple; y un generador de imagen flotante para proyectar la primera imagen tridimensional volumétrica desde el dispositivo óptico de superficie múltiple para generar una segunda imagen tridimensional volumétrica visible como flotando en el espacio en una ubicación separada del dispositivo óptico de superficie múltiple.

22. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de elementos ópticos individuales del dispositivo óptico de superficie múltiple incluye un elemento de cristal líquido que tiene una translucidez variable controlable.

23. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende: un controlador de elemento óptico para controlar la translucidez de los elementos de cristal líquido en donde: un elemento de cristal líquido sencillo es controlado para tener un estado de esparcimiento de luz opaca para recibir y desplegar la imagen respectiva del juego de imágenes desde el proyector de imagen; y los elementos de cristal líquido restantes son controlados para ser sustancialmente transparentes para permitir la visión de la imagen desplegada en el elemento de cristal líquido opaco.

24. El sistema de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque las tramas del controlador del elemento óptico a través de los elementos de cristal líquido en un rango elevado durante una pluralidad de ciclos de imagen para seleccionar un elemento de cristal líquido del mismo para estar en el estado de esparcimiento de luz opaca durante un ciclo de representación de imagen particular, por lo que el controlador de elemento óptico provoca que el estado de esparcimiento de luz opaca se mueva a través de los elementos de cristal líquido para recibir sucesivamente el juego de imágenes y para generar las imágenes tridimensionales volumétricas con profundidad tridimensional.

25. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el proyector de imagen proyecta el juego de imágenes en el dispositivo óptico de superficie múltiple para generar toda la primer imagen tridimensional volumétrica en el dispositivo óptico de superficie múltiple en una rango mayor de 35 Hz para prevenir el parpadeo de imagen perceptible por el humano.

26. El sistema de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el dispositivo óptico de superficie múltiple incluye aproximadamente 50 elementos ópticos; y el proyector de imagen proyecta cada uno de los juegos de imágenes en un elemento óptico respectivo en una proporción de por lo menos 2 kHz.

27. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el proyector de imagen incluye: una lente de proyección para producir el juego de imágenes; y un sistema de enfoque óptico adaptador para enfocar cada uno de los juegos de imágenes en los elementos ópticos respectivos para controlar la resolución y profundidad de la proyección del juego de imágenes desde la lente de proyección.

28 . El sistema de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el proyector de imagen incluye: una pluralidad de fuentes de luz láser para proyectar luz láser roja, verde, y azul, respectivamente, para generar y proyectar el juego de imágenes en una pluralidad de colores.

29. Un sistema para generar imágenes tridimensionales volumétricas en el espacio, el sistema está caracterizado porque comprende: un dispositivo óptico de multiplano que incluye una pluralidad de elementos de cristal líquido planar que tiene una translucidez variable controlable; un proyector de imagen para proyectar selectivamente un juego de imágenes como bloques bidimensionales de una imagen tridimensional en los elementos de cristal líquido respectivos para generar una primer imagen tridimensional volumétrica visible en el dispositivo óptico de superficie múltiple; y un generador de imagen flotante para proyectar la primer imagen tridimensional volumétrica desde el dispositivo óptico de superficie múltiple para generar una segunda imagen tridimensional volumétrica visible como flotando en el espacio en una ubicación separada desde el dispositivo óptico de superficie múltiple.

30. El sistema de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque la pluralidad de elementos de cristal líquido planar están apilados en una disposición lineal que forma el dispositivo óptico de multiplano.

31. El sistema de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque por lo menos uno de la pluralidad de elementos de cristal líquido planar es una superficie curvada para recibir y desplegar una imagen respectiva.

32. El sistema de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque además comprende: un controlador de elemento óptico para controlar la translucidez de los elementos de cristal líquido en donde: un elemento de cristal líquido sencillo es controlado para ser sincronizado con la salida de una imagen respectiva del juego de imágenes desde el proyector de imagen para el elemento de cristal líquido sencillo para tener un estado de esparcimiento de luz opaca para recubrir y desplegar la imagen respectiva del juego de imágenes desde el proyector de imagen; y los elementos de cristal líquido restantes son controlados para ser sincronizados con la salida de la imagen respectiva del juego de imágenes para ser sustancialmente transparente para permitir la visión de la imagen desplegada en el elemento de cristal líquido opaco.

33. El sistema de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el dispositivo óptico de multiplano incluye por lo menos 50 elementos de cristal líquido planar, con cada uno del elemento de cristal líquido que tiene una resolución transversal de por lo menos 512 puntos de por lo menos 512 puntos, por lo que forma el dispositivo óptico de multiplano para tener por lo menos 13 millones de vóxeles.

34. Un método para generar imágenes tridimensionales volumétrica, el método está caracterizado porque comprende las etapas de: proporcionar los datos de imagen que corresponden a un juego de bloques bidimensionales de una imagen tridimensional a un proyector de imagen; selectivamente proyectar cada uno de los bloques bidimensionales desde el proyector de imagen en un elementos de cristal líquido respectivo seleccionado de una pluralidad de elementos de cristal líquido que forma un dispositivo óptico de superficie múltiple, para generar una primer imagen tridimensional volumétrica visible en un dispositivo óptico de superficie múltiple; y proyectar la primer imagen tridimensional volumétrica desde el dispositivo óptico de superficie múltiple utilizando un generador de imagen flotante, para generar una segunda imagen tridimensional volumétrica visible como flotando en el espacio en una ubicación separada desde el dispositivo óptico de superficie múltiple.

35. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque además comprende la etapa de : controlar la translucidez de cada uno de la pluralidad de elementos ópticos individuales del dispositivo óptico de superficie múltiple utilizando un controlador de elemento óptico.

36. El método de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque la etapa de controlar incluye las etapas de: provocar que un elemento de cristal líquido sencillo tenga un estado de esparcimiento de luz opaca; y provocar que los elementos de cristal líquido restantes tengan una translucidez para permitir que el juego de imágenes sean proyectadas respectivamente en el mismo.

37. El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque la etapa de controlar incluye las etapa de: formar las líneas a través de los elementos líquidos en una relación elevada durante una pluralidad de ciclos de representación de imagen; seleccionar un elemento de cristal líquido del mismo para ser el elemento de cristal líquido sencillo en el estado de esparcimiento de luz opaca durante un ciclo de representación de imagen particular; provocar que el estado de esparcimiento de luz opaca se mueva a través de los elementos de cristal líquido; sincronizar la proyección de imágenes respectivas que se desplegarán en el elemento de cristal líquido correspondiente en el estado de esparcimiento de luz opaca; y generar la imagen tridimensional volumétrica para tener una profundidad tridimensional utilizando las imágenes proyectadas sincronizadas en los elementos de cristal líquido respectivos en el estado opaco.

38. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la etapa de proyección selectiva incluye la etapa de: proyectar el juego de imágenes en el dispositivo óptico de superficie múltiple para generar toda la primera imagen tridimensional volumétrica en el dispositivo óptico de superficie múltiple a una proporción mayor de 35 Hz para evitar el parpadeo de imagen perceptible por el humano.

39. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el dispositivo óptico de superficie múltiple incluye aproximadamente 50 elementos ópticos; y la etapa de proyección selectivamente incluye la etapa de proyectar cada uno de los juegos de imágenes en un elemento óptico respectivo en una proporción de por lo menos 2 kHz.

40. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque la etapa de proyectar selectivamente incluye la etapa de: proyectar luz láser roja, verde y azul de una pluralidad de fuentes de luz láser, respectivamente, para generar y proyectar el juego de imágenes en la pluralidad de elementos ópticos en una pluralidad de colores.