[发明专利]深度增强屏

说明书

技术领域

本公开涉及一种深度增强屏，用于产生具有增强的深度或具有模拟三维效果的图像。

背景技术

深度知觉是感知三维空间世界的视觉能力。人类(和其他动物)利用各种各样的单眼线索(即，仅一只眼睛的输入提供的线索)和双眼线索(即，需要两只眼睛共同输入的线索)来感知深度。

运动视差是一种可影响深度知觉的单眼线索。当观测者移动时，多个静止物体相对背景表观上的相对运动给出了他们之间相对距离的线索。观测者的轻微移动结合实物，从而可更好地感知深度。不过，当观看平面电视或计算机屏幕上的图像时，这样的移动对深度知觉并没有帮助，这是由于二维图像中所示的目标之间没有相对的移动。

立体视觉或视网膜像差是一种影响深度知觉的双眼线索。目标在每个视网膜上的不同投影所产生的信息用于辨别深度。利用从稍微不同角度获取同一目标的两个图像，大脑是可以计算出到一个目标的距离。如果目标在远处，视网膜像差变小。换句话说，如果目标在近处，视网膜像差变大。这个效果再配合上实物，从而使观测者更好地感知深度，但这个效果对平面二维屏并不起作用，这是由于屏上所有目标相对观测者都保持相同的距离。

不过，立体视觉效果可用于“欺骗”大脑去感知二维图像中的深度，如“电子眼”图片或体视照片。同样地，立体视觉效果可用于将二维图像如平面电视或计算机屏幕上的图像生成模拟三维图像(即具有深度线索的图像)，如公开号为EP1 636631的欧洲专利申请所描述的。该文件描述一种包括柔韧菲涅尔透镜的装置，菲涅尔透镜在两个横向弯曲，从而形成一凸透镜。该装置可安装在诸如电视机屏募或如图1所示计算机显示器2的前方，从而产生一个显示在屏上的二维图像的模拟的三维图像。菲涅尔透镜3与屏2间隔一定距离，并且在第一平面(x-z平面)和第二平面(y-z平面)弯曲，从而形成具有两个弯曲面的菲涅尔透镜。如图所示，如果透镜的截面取在x-z平面，则贯穿透镜整个宽度的截面的形状为弧形或弓形。同样，如果截面取在y-z平面，该截面形状上也为弧形或弓形。由于x-和y-所定义的平面相互垂直，所以具有两个垂直的平面，在这两个平面上所取的透镜截面形状为弓形。菲涅尔透镜可以柔韧，可将其放置在配置有可调节受拉杆件的装置中，从而调整菲涅尔透镜的光学特征，使获得的模拟三维图像的质量最佳化。

由于菲涅尔透镜在两个横向平面是弯曲的，由观测者左眼和右眼接受到的差别细微的图像产生一个立体视觉效果，然后大脑将立体视觉效果进行解释，从而使图像看起来有深度，即图像呈现三维效果，就像本案将要实现的一样。

在EP1 636 631中，为了获得所需的弯度，将菲涅尔透镜的角(针对矩形透镜)固定在适当的位置。在固定点向弯曲菲涅尔透镜施加压力，这同时在透镜的其他部位也产生压力，包括沿固定点之间透镜的边产生压力。上面专利申请描述的装置将在这些受力区产生失真图像，而这些受力区包括整个图像的多个区。例如，在矩形屏中，四个角——屏上离观测者最远的区域——将显示很多明显的失真，并且这四条边将显示“凸肚形”效果。在这些区域的图像不是水平的，而是远离菲涅尔透镜中心向外弯，如图2所示。实际上，凸肚形效果可能更加明显，并且相对图2所示的例子，可能延伸到屏幕的更多区域。

本公开旨在克服或至少减少上面提出的一个或多个问题引起的效果。

发明内容

因此，本公开提供一种用于产生模拟3D图像的深度增强屏，包括：

多曲面菲涅尔透镜，当沿着连接透镜边上两点的一条或每条最长线所取横截面观察时，具有弧形截面，弧形截面在透镜中央区有一顶点，其中弧线的每个末端在其延伸至透镜的边之前趋于平缓。

这里使用的术语“最长线”是用来表示当透镜平直时，透镜表面上的最长直线。

这里使用的术语“趋于平缓”是用来表示接近但不必伸展成平面，虽然透镜的边可以伸展成平面。优选地，弧形截面的末端是弯曲的，但截面弧线的弯曲度向着末端方向减小，即在末端曲面的半径小于接近顶点的曲面半径。优选地，弯曲度的差异不可忽视。

根据本公开一实施方案，菲涅尔透镜平直时形状为多边形。菲涅尔透镜平直时形状可以为正方形，包括两条最长线，每条线对角地连接透镜的对顶角。菲涅尔透镜平直时可以为矩形，包括两条最长线，每条线对角地连接透镜的对顶角。可替代的，菲涅尔透镜形状可为三角形，包括三条最长线，每条线连接透镜的邻角。