[发明专利]自动立体系统

说明书

本发明涉及立体图像显示，可用于电视广播，计算、控制和管理系统、CAD、游戏技术，开发培训模拟器，制造航空电子设备和仪器，用于科学、教育、医药等领域内3D静态和动态过程的实体建模和可视化表示。该自动立体系统包括具有可供分离的图像的可视化表面，所述图像包括m个视角序列，每个视角随着不小于人眼生理调整敏感度的频率改变，及位于所述可视化表面前方并包括两个光栅的双光栅屏，其中所述光栅置于漫射光流的同一焦平面的两侧；每个光栅包括连续连续设置并形成同轴像对的透镜元件；此外，每个像对具有m个光蚀快门，每个快门随视角序列同步打开，所述双光栅屏置于所述可视化表面的前方一段距离处，在所述距离处，光栅单元长度为h_m＝h/m的一部分从该双光栅同一焦平面至所述可视化表面的光学投影距离与所述光栅单元的长度h相等。本发明中所述的技术成果包括确定所述自动立体系统光学结构参数之间的相互关系，其中所述立体图像具有最高的质量。

技术领域

本发明涉及立体图像显示，可用于电视广播，计算、控制和管理系统、CAD、游戏技术，开发培训模拟器，制造航空电子设备和仪器，用于科学、教育、医药等领域内3D静态和动态过程的实体建模和可视化表示，适用于任意数量的自由隔开的观众。

背景技术

制作3D图像目前仍是个严峻的技术难题。已知一种彩色立体法，包括采用附加(互补)双色图像视角获得立体图像，从而制作可通过不同颜色的滤光器眼镜观看的立体像对。通过这样的眼镜观看立体像对时，每只眼睛只能感觉到自身的视角/图像。此外，可根据双眼视角偏差效果制作3D图像。在使用眼镜的必要性方面及由于存在色差，该方法受用户不适的限制。

1908年，加布里埃尔·李普曼推荐了一种3D图像录制和重现技术，该技术使用包括等距微透镜的光学浮雕板，并形成3D图形多组分法。莫里斯·博内基于光栅原理发展了李普曼的想法。这种方法的进一步改进包括具有镜头浮雕或阵列结构变化的技术方案，以便通过可供分离的立体像对获得立体图像。所述准备包括立体像对视角的图形变换，这样当图像和光栅对准光线折射时，两个视角会分别折回到每只眼睛中，即所谓的李普曼-博内立体图。

已知的一种技术方案为根据1999年2月25日提交的、编号为WO99/09750、且标题为“立体观看系统”的专利申请案IPC 7G 02 В 27/22、Н 04 N 13/00。该方案包括通过李普曼-博内法制备初始立体像对，其原理是立体像对视角与保持自己序列顺序的倒竖条纹相交错，其数量等于透镜光栅元件数，当透镜光栅元件置于压缩条纹上时，图像分别会从两个视角折回到左眼和右眼中。这种立体观看系统的实施需精确确定透镜光栅光学元件距所制备图像的条纹位置。

已知的一种自动立体系统为根据2001年5月27日提交的、编号为2168192、且标题为“可视图像显示和3D图像形成步骤”的俄罗斯专利IPC 7 G 02 В 27/22、Н 04 N 13/00。该技术方案采用阵列掩模，所述掩模包括置于离散显微元件—图像像素上并具有可变焦距的单独光学元件，以便每个像素置于单独光学元件的光轴上。对单独的光学元件焦距进行外部控制可模拟对应像素视觉深度之间的差异，即整体显示图像的立体效果。就元件数和单个构造集成度而言，该技术方案较为复杂和麻烦。技术上的复杂性降低了该设备的可靠性，必然会增加成本。

实施上述技术方案的主要问题在于精确确定光学元件相对于在可视化表面上专门制作的图像元件的位置的内在要求。实际使用这种系统时，可固定光学元件的图像像素，不包括光学/图形元件的相互漂移(位移)；因此，该方案实际上排除了拆卸2D/3D转换器的可能性。

作为当今采用2D可视化格式的视频产品的主要制造商和消费者，兼容性及采用2D资源转换成3D格式是个重要的工程问题。