[发明专利]适于三维成像的具有圆偏振和偏振眼镜的双面板液晶系统

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求在2005年7月11日提交的美国临时专利申请序号No.60/697,540和在2005年12月1日提交的美国临时专利申请序号No.60/741,079的提交日期的优先权。

技术领域

本发明大体涉及三维成像。更具体地，本发明涉及利用结合偏振眼镜的双层液晶布置的三维成像。

背景技术

因为光从物体反射并且生成空间内的光场，所以三维地看见物体。观察者的双眼由于它们在空间中相对于物体的不同位置而导致区别地感知该光场，并且观察者的大脑对由双眼对于该光场的不同感知进行处理从而生成三维(“3-D”)感知。

立体成像是一种用来向观察者模拟三维图像的技术。立体显示通过向观察者的左眼和右眼提供对同一物体或场景的不同的但对应的透视图像来进行操作。由此观察者的头脑处理这两个图像来产生三维的感知。已经将立体成像的原理应用于不同领域多年了，包括诸如飞行员到医师的专业培训领域，以及诸如3-D电影和计算机游戏的娱乐领域。

所有的立体系统依靠一种或多种技术来分离右眼和左眼的图像。通常，立体成像系统使用特定的视差格栅屏幕、头盔(headgear)或眼部佩戴物(eye wear)来确保左眼仅仅看到左眼视野，而且右眼仅仅看到右眼视野。这些系统可以包括例如在眼镜上的遮光器，该遮光器根据屏幕上的图像是否需要被左眼或右眼观看来打开或关闭。然而，这种类型的系统导致与由遮光器创建的“闪烁”相关联的眼睛疲劳。

此外，授予Putilin等并由本发明的受让人共有的美国专利No.6,717,728公开了一种自动立体3-D显示器，该自动立体3-D显示器提供实时且高分辨率的3-D成像性能而不使用视差格栅或专用头盔。Putilin等显示器使用图像处理算法来从基本立体像对图像生成两个或多个计算的图像，这些计算的图像是人们最终要传输给观察者的双眼的图像。那些计算的图像的第一幅被发送到远显示器，而其他一幅或多幅图像给发送到布置在远显示器的前面(相对于观察者位置)的一个或多个透射显示器(transmissive display)。由此，每个显示器同时地显示所计算的图像，每个所计算的图像包含去往观察者的每只眼睛的图像信息的至少一些。当由观察者同时观看时，每个显示器的计算图像作为用于其他显示的计算图像的掩模(mask)并与这些计算图像结合，导致了将两个不同的立体图像提供给观察者的左眼和右眼，以及得到由观察者的眼睛的间距和多层显示器的间隔所导致的立体效果。Putilin等公开了：可以通过人工神经网络来加速将每个基本立体像对图像传输到适当眼睛所需要的生成计算图像的电子处理。在该发明的一个特定实施例中，多个透射液晶显示面板协同空间掩模被一个在一个后面(相对于观察者)地堆叠，该空间掩膜诸如散射器，将该散射器放置在液晶显示器之间以抑制莫尔图案。虽然公开了高度有效的成像系统，但是Putilin等描述了高度复杂的系统，该系统需要很大的计算能力。因此，可能不适用于所有目的，包括其中期望低技术和/或灵活选项的低成本应用或者当用户不希望在当前所拥有的设备之外再购入某些设备时。

由此，在本领域中存在对于改进的三维成像系统以及向用户简单有效地提供高分辨率图像的方法的需要。

发明内容

本发明的目的是提供利用液晶技术和偏振技术来提供高分辨率图像的三维成像系统以及方法。

此外，本发明的目的是提供可以容易适用于标准计算系统和偏振眼镜的三维成像系统以及方法。

另外，本发明的目的是提供一种进行操作而在移动范围方面不约束观察者的三维成像系统和方法。

本发明的目的还有提供可以作为对传统计算显示器和个人计算机的“添加”进行操作的三维成像系统和方法。

为了获得这些和其他目的，本发明提供液晶(“LC”)面板显示系统，该系统提供具有特定已知偏振的立体图像，这些立体图像可以利用适当的偏振眼镜来分离和观看，以创建在三维图像的人体意识中的感知。不同地偏振通过LC面板系统同时产生的立体图像，并且优选彼此成正交关系地进行偏振，以允许利用具有对应不同偏振特性的透镜的眼镜来进行分离。