寬視角顯示和用戶接口的制作方法
【專利摘要】公開了用于顯示圖像以及用于實施體積用戶接口的方法和系統(tǒng)。一個示例性實施例提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：光源；圖像產(chǎn)生單元，其在與從光源接近圖像產(chǎn)生單元的光交互時產(chǎn)生圖像；目鏡；和鏡，將光從圖像引導(dǎo)至目鏡的表面，其中該表面具有通過使平面彎曲圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至少180°而形成的旋轉(zhuǎn)固體的形狀。另一示例性實施例提供一種用于實施浮于空中用戶接口的方法，包括：在第一浮于空中顯示的顯示空間中顯示第一圖像，將真實物體插入到第一浮于空中顯示的顯示空間中，在第一浮于空中顯示的顯示空間內(nèi)定位真實物體的位置，在顯示空間中定位真實物體，并且提供該位置作為針對浮于空中用戶接口的輸入。
【專利說明】寬視角顯示和用戶接口
[0001]本申請是于2011年3月9日進(jìn)入中國國家階段的申請?zhí)枮?00980135202.4且發(fā)明名稱為“寬視角顯示和用戶接口”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請
根據(jù)35U.S.C.119(e)，本申請要求在2008年7月10日提交的題為“BROAD VIEWINGANGLE DISPLAYS”的美國臨時專利申請序列號61/129，665的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其內(nèi)容通過引
用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明在其一些實施例中涉及用于顯示圖像的方法和設(shè)備，且更特別地但非排他地涉及允許從寬視角(例如從圍繞圖像360° )看到圖像的這種方法和設(shè)備。
[0004]本發(fā)明在其一些實施例中涉及計算機(jī)化用戶接口系統(tǒng)，且更特別地但非排他地涉及包括浮于空中(floating-1n-the-air)顯示的用戶接口系統(tǒng)。
[0005]美國專利申請公開N0.2006-0171008描述了一種三維(3D)顯示系統(tǒng)。該3D顯示系統(tǒng)包括投射器設(shè)備，用于將圖像投射在顯示媒體上以形成3D圖像。3D圖像被形成以使得觀看者可以從高達(dá)360度的多個角度觀看圖像。描述了多種顯示媒體，即旋轉(zhuǎn)散射屏幕、圓形散射器屏幕和氣凝膠。旋轉(zhuǎn)散射屏幕利用空間光調(diào)制器來控制圖像，使得3D圖像以時間復(fù)用的方式顯示在轉(zhuǎn)動屏幕上。圓形擴(kuò)散器屏幕包括多個同時操作的投射器以將圖像從多個位置投射到圓形散射器屏幕上，由此形成3D圖像。氣凝膠可以使用被描述為可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)散射屏幕或者圓形散射器屏幕的投射設(shè)備。盡管該公開有時將3D圖像稱為全息圖，但是事實上，由此教導(dǎo)的顯示媒體生成非全息的3D圖像。
[0006]已知一些計算機(jī)生成的三維顯示。一些使用平面屏幕上的微透鏡。一些包括可以從相對窄的角度觀看的計算機(jī)生成的全息圖。
[0007]被稱為體積顯示的一類三維(3D)顯示當(dāng)前正在經(jīng)歷迅速的發(fā)展。該類的顯示類型包括掃描體積顯示和靜態(tài)體積顯示。體積顯示允許在真實的3D體積內(nèi)顯示三維(3D)圖形景象。就是說，體積顯示不是將體積數(shù)據(jù)投射到2D顯示上，而是真實的物理3D體積。
[0008]一些用戶接口在第一顯示空間中顯示用戶輸入指示符的位置，轉(zhuǎn)變來自作為輸入空間的第二空間的用戶輸入的位置。該用戶接口的一個示例是鼠標(biāo)，其中計算機(jī)屏幕上的指示符對應(yīng)于鼠標(biāo)的運動而移動，其中鼠標(biāo)在一個坐標(biāo)系統(tǒng)中在桌面上移動，而指示符在第二坐標(biāo)系統(tǒng)中在屏幕上移動。
[0009]授予Balakrishnan等人的美國專利7，528, 823描述了一種系統(tǒng),其創(chuàng)建體積顯示和該體積顯示內(nèi)的用戶可控體積指針。用戶可以通過瞄準(zhǔn)基于切線、平面或者向量的波束、與顯示關(guān)聯(lián)地將設(shè)備安置在三維中、觸摸顯示器外殼的數(shù)字化表面或者以其他方式輸入位置坐標(biāo)，進(jìn)行指向。光標(biāo)可以采取許多不同形式，包括光線、點、體積和平面。光線可以包括環(huán)、珠、分段棒、圓錐和圓柱。用戶指定輸入位置并且系統(tǒng)將該輸入位置映射到體積顯示內(nèi)的3D光標(biāo)位置。系統(tǒng)還通過確定物體是否在光標(biāo)的影響區(qū)域內(nèi)來確定光標(biāo)是否已指定任何物體。系統(tǒng)還執(zhí)行與該指定關(guān)聯(lián)地激活的任何功能。[0010]白板制作(White-boarding)是用于描述將共享文件放置在屏上“共享筆記本”或“白板”上的術(shù)語。視頻會議和數(shù)據(jù)會議軟件常常包括讓用戶差不多就像他將針對傳統(tǒng)墻壁安裝的板那樣標(biāo)記電子白板的工具。該類型的軟件的一般性質(zhì)是允許不止一個人在任何一個時間對該圖像進(jìn)行工作，近實時地使兩個版本保持彼此同步。
[0011]常常被簡稱為“觸覺”的觸覺反饋是使用用戶接口設(shè)計中的觸摸感覺來向終端用戶提供信息。當(dāng)參照移動電話和相似的設(shè)備時，這通常意味著使用來自設(shè)備的振動警報的振動來表示觸摸屏幕按鈕已被按壓。在該特定示例中，電話將響應(yīng)于屏上控制的用戶激活而略微振動，以補(bǔ)償用戶在按壓物理按鈕時將體驗的正常觸感響應(yīng)的缺失。一些“力反饋”游戲桿和視頻游戲方向盤提供的抵抗力是另一種形式的觸覺反饋。
[0012]【背景技術(shù)】包括:
授予McPheters的美國專利6，377，238 ；
授予McPheters的美國專利7，054，045 ；
授予Balakrishnan等人的美國專利7，528, 823 ；
Mintz等人的美國公開專利申請N0.2006/0171008 ;以及
在 Opt.Eng.39 (I) 10-22 (2000 年 I 月)中出版的 Chen F.、Brown G.M.、Song M.的題為“Overview of three -dimensional shape measurement using optical methods”的文.1V.早。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明在其一些實施例中涉及向許多觀看者顯示全息圖，使得每個觀看者看到處于完全相同位置的全息圖，并且如果觸摸全息圖的某個部分，則所有其他觀看者均從他自身的視角看到在相同位置觸摸的圖像。
[0014]本發(fā)明在其一些實施例中涉及圍繞360°投射近軸圖像。
[0015]因此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了一種向多個觀看者顯示內(nèi)容的方法，該方法包括:
形成多個體積圖像，每個體積圖像具有至少一部分該內(nèi)容并且每個體積圖像可從其自身的可視性空間觀看；以及
使一個或多個所述可視性空間的一部分與每個觀看者的瞳孔重疊。
[0016]在一些實施例中，內(nèi)容是單個景象；并且每個所述體積圖像具有可從不同視點觀看的所述單個景象的不論是固體(solid)還是部分透明的面。
[0017]可選地，多個體積圖像在空間中重疊或鄰接。
[0018]可選地，所有體積圖像在空間中重疊。
[0019]可選地，體積圖像之間的重疊是完全的。
[0020]可選地，體積圖像在空間中完全重疊。
[0021]可選地，如果一個圖像的圖像點重疊另一圖像的圖像點或者在另一圖像的圖像點之間隔開，則認(rèn)為體積圖像重疊。相似地，完全重疊可以被定義為當(dāng)一個圖像的所有圖像點重疊另一圖像的圖像點或者位于另一圖像的圖像點之間時的狀態(tài)?？蛇x地，由觀看者識別為圖像的一部分的、空間中的每個點是圖像點。
[0022]在本發(fā)明的一些實施例中，觀看者處于圍繞由體積圖像之一占用的空間的不同方位角度。
[0023]可選地，不同方位角度跨越整個圓、半圓或四分之一圓。
[0024]在一些實施例中，兩個觀看者彼此間的距離至少為I米。
[0025]在一些實施例中，觀看者同時看到圖像。
[0026]可選地，可視性空間與觀看者的眼睛僅重疊短周期序列，并且所述短周期被適時地隔開，使得所述觀看者看到連續(xù)場景。
[0027]本發(fā)明在其一些實施例中涉及包括浮于空中顯示的用戶接口。
[0028]這里使用的術(shù)語浮于空中顯示針對無底板顯示。浮于空中顯示被可選地產(chǎn)生，并且不需要底板，因此可能看似浮于空中或者浮于水中或者浮于固體中。
[0029]在一些實施例中，用戶接口允許用戶伸進(jìn)(reach into)顯示空間直到和/或進(jìn)入所顯示的物體和/或景象?！吧爝M(jìn)”為與用戶接口交互的用戶提供了自然的手-眼協(xié)調(diào)。例如，使得用戶能夠“觸摸”所顯示的物體，并且用戶以及可選地其他觀看者看到“觸摸”。
[0030]在某種現(xiàn)有技術(shù)的情況中，用戶在一個空間中操縱諸如鼠標(biāo)的輸入設(shè)備，并且在另一空間(顯示空間)中觀看操縱的結(jié)果。本發(fā)明的用戶接口使得能夠在相同空間中操縱輸入設(shè)備和觀看操縱的結(jié)果。
[0031]在一些實施例中，用戶向用戶接口提供輸入，并且用戶接口實現(xiàn)顯示中的某種改變，無論其是標(biāo)記顯示的一部分還是引起更大的改變，諸如切除、揭開層等等。由于用戶伸進(jìn)物體并且看似操縱了物體，因此用戶看似實現(xiàn)了對物體自身的改變。
[0032]在一些實施例中，當(dāng)用戶看似觸摸正被顯示的物體時，提供感官反饋。由于所顯示的物體正浮于空中并且沒有提供對觸摸的抵抗，因此用戶可以可選地使用用于指向的設(shè)備，其中當(dāng)用戶“觸摸”所顯示的物體時，用戶接口可選地使所述設(shè)備提供感官反饋。
[0033]用于可選地在“觸摸”顯示中的物體時向用戶提供感官反饋的一個示例方法包括例如通過用戶佩戴振動環(huán)或手套來喚起如人造現(xiàn)實領(lǐng)域中已知的人造觸摸知覺。另一示例方法是通過將諸如紅外熱的波束投射在用戶的手和/或手指處使得手和/或手指被加熱。又一示例方法包括投射被調(diào)制為引起知覺的例如超聲的聲束。
[0034]用于向用戶提供感官反饋的又一示例方法包括例如通過加亮觸摸點來在視覺上標(biāo)記觸摸點。注意，用戶接口數(shù)字地定義所顯示的圖像，因此用戶接口可以可選地使所顯示的圖像中的位置被加亮、閃爍、改變色調(diào)等等。
[0035]用于向用戶提供感官反饋的又一示例性方法是通過可聽反饋，諸如在指針“觸摸”物體時發(fā)出“敲擊”聲、和/或可選地根據(jù)哪個物體被“觸摸”而從多種用于反饋的聲音中選擇。
[0036]在“觸摸”、“抓住”和其他這樣的操縱術(shù)語用于描述用戶交互的情況中，感官反饋將被認(rèn)為這里適當(dāng)位置的選項。
[0037]在這里使用術(shù)語“感官反饋”的情況中，該術(shù)語旨在意味著以上列出的任何方法、以及向用戶提供反饋的其他方法。
[0038]這里描述的針對用戶接口系統(tǒng)的命令形式的一些非限制性示例包括:致動也用于顯示空間內(nèi)的接口的工具上的致動器，諸如按壓也用于伸進(jìn)顯示空間的指針上的按鈕；以及語音命令。
[0039]在一些實施例中，不同位置的兩個或更多個用戶接口顯示相同物體和/或景象。一個位置的用戶與該位置的用戶接口交互，并且所有用戶看到該交互?？蛇x地，另一位置的用戶可選地同時與用戶接口交互，并且所有用戶看到這兩個交互。這實現(xiàn)了遠(yuǎn)程位置之間的上文提到的自然的手-眼協(xié)調(diào)交互，具有許多示例使用。一些非限制性示例包括:遠(yuǎn)程醫(yī)療實踐；遠(yuǎn)程教學(xué)；遠(yuǎn)程機(jī)器人操縱；街機(jī)游戲(arcade gaming);和交互式游戲。一個位置可能遠(yuǎn)離另一位置的距離包括:在另一房間中；在另一建筑物中；跨越城鎮(zhèn)；跨越國家；跨越海洋；兩米開外；百米或更遠(yuǎn)開外；千米或更遠(yuǎn)開外；以及數(shù)百或數(shù)千千米開外。
[0040]在用戶接口的一些應(yīng)用中，浮于空中顯示利用這里描述的體積顯示的實施例。在用戶接口的其他應(yīng)用中，可選地使用其他體積顯示，假設(shè)它們的性質(zhì)支持具體應(yīng)用。
[0041]本發(fā)明的示例性實施例還提供了一種用于向多個觀看者顯示內(nèi)容的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
用于生成體積圖像的單元，每個體積圖像具有至少一部分該內(nèi)容并且每個體積圖像可從其自身的可視性空間觀看；以及
光學(xué)系統(tǒng)，控制一個或多個所述可視性空間的一部分以與每個觀看者的瞳孔重疊。
[0042]在一些實施例中，由該單元生成的多個體積圖像在空間中重疊。
[0043]可選地，由所述單元生成的所有體積圖像在空間中重疊。
[0044]可選地，存在兩個或更多個體積圖像之間的完全重疊。
[0045]在一些示例性實施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括:方位確定元件，確定至少一個所述可視性空間關(guān)于可從所述可視性空間觀看的體積圖像的方位。
[0046]可選地，方位確定元件包括旋轉(zhuǎn)鏡。
[0047]可選地，方位確定元件被配置為確定不同可視性空間的方位不同高達(dá)90°、高達(dá)180?；蛘吒哌_(dá)360°。
[0048]在一些實施例中，該系統(tǒng)包括:時間共享控制，控制每個可視性空間與所述瞳孔僅重疊短周期序列，并且所述短周期被適時地隔開，使得所述觀看者看到連續(xù)場景。
[0049]可選地，時間共享控制控制所述旋轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了一種系統(tǒng)，其包括:
圖像產(chǎn)生單元，產(chǎn)生近軸圖像；以及
光學(xué)系統(tǒng)，定義舞臺并且將所述近軸圖像成像到所述舞臺，使得可從可視性空間觀看舞臺上的圖像，
其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括目鏡和鏡，該鏡被配置為以多個不同方位角度將光引導(dǎo)至目鏡，并且其中
每個所述方位角度確定所述可視性空間的不同位置；以及 對于每個所述方位角度，舞臺的位置是相同的。
[0051]在一些實施例中，如果一個觀看者觸摸給定點并且另一觀看者看到正被觸摸的相同點，則針對這兩個觀看者的舞臺的位置被認(rèn)為相同?？蛇x地，根據(jù)觀看者感受位置差異的能力，這允許容差。
[0052]可選地，如果觸摸在圖中的點使得從所有方位角度注視的觀看者看到被觸摸的相同點，則舞臺的位置被認(rèn)為對于所有方位角度是相同的。在該背景下，如果觀看者不能分辨差異，則該點是“相同的”。[0053]在一些示例性實施例中，目鏡具有從近軸圖像接收光的光接收表面，并且所述光接收表面具有旋轉(zhuǎn)彎曲的形狀，其駐留在平面上并且圍繞所述平面外的軸旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的示例性實施例中，光接收表面是圓柱，可選地具有帶曲率的壁以提供圖像放大。可選地，該曲率不是上下對稱的?？蛇x地或者可替選地，軸例如在圖像中心處跨越圖像。
[0054]可選地，光接收表面的形狀具有圍繞軸旋轉(zhuǎn)至少90°的彎曲。例如，如果彎曲具有半圓，貝1J表面具有四分之一球殼。
[0055]可選地，光接收表面的形狀具有圍繞軸旋轉(zhuǎn)360°的彎曲，使得所述目鏡定義內(nèi)腔。
例如，如果彎曲具有半圓，則所定義的內(nèi)腔是球。
[0056]可選地，彎曲是構(gòu)成圓的一部分的弧。
[0057]可選地，彎曲是拋物線。
[0058]在其中彎曲是弧的一些實施例中，旋轉(zhuǎn)軸不經(jīng)過弧的中心?？蛇x地或者可替選地，軸跨越圖像。可選地，軸跨越圖像但并非如同完美豎直?？蛇x地或者可替選地，軸搖晃。
[0059]在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)軸位于彎曲的平面中，位于中間并且與舞臺垂直。
[0060]可選地，彎曲相對于旋轉(zhuǎn)軸是凹入的。
[0061 ] 可選地，彎曲相對于旋轉(zhuǎn)軸是凸出的。
[0062]在一些示例性實施例中，鏡圍繞軸旋轉(zhuǎn)。可選地，鏡圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸是所述彎曲圍繞其旋轉(zhuǎn)以獲得目鏡的內(nèi)表面的形狀的軸。
[0063]可選地，鏡圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸和/或彎曲圍繞其旋轉(zhuǎn)以形成內(nèi)表面的形狀的軸是舞臺的對稱軸。
[0064]在一些示例性實施例中，系統(tǒng)包括光學(xué)元件，并且從近軸圖像去往鏡的光經(jīng)過該光學(xué)兀件。
[0065]可選地，光學(xué)元件包括透鏡。
[0066]可選地，光學(xué)元件包括曲面鏡。
[0067]在一些實施例中，光源位于目鏡定義的腔內(nèi)部。
[0068]可選地，鏡、圖像形成單元和/或光學(xué)元件位于腔內(nèi)部。
[0069]在一些實施例中，光源和舞臺之間的至少一部分光學(xué)路徑位于腔內(nèi)部。
[0070]在本發(fā)明的一些實施例中，圖像形成單元包括透射型液晶顯示器(IXD)。
[0071]在本發(fā)明的一些實施例中，圖像形成單元包括反射型IXD。
[0072]在本發(fā)明的一些實施例中，圖像形成單元包括空間光調(diào)制器(SLM)?？蛇x地，近軸圖像是計算機(jī)生成的全息圖(CGH)。
[0073]可選地，近軸圖像是近軸視差屏障圖像。
[0074]可選地，近軸圖像是二維圖像。
[0075]可選地，近軸圖像是三維圖像。
[0076]可選地，舞臺上的圖像是體積的。在此背景下，體積圖像是包括圖像點的圖像，這些圖像點不限于單個平面而是填充三維空間。因此，體積圖像是占用體積的圖像，但是除了空氣等之外在體積中沒有東西，并且光從體積內(nèi)的圖像點發(fā)出?？蛇x地，體積圖像的三個物理維度具有相同量級的幅值，例如，圖像的高度、寬度和深度中的每一個具有Icm和20cm之間的例如IOcm的測量結(jié)果。可選地，為一個或多個維度提供較大的測量結(jié)果，例如30cm、50cm、80cm、100cm或更多?？蛇x地,這是使用位于成像系統(tǒng)內(nèi)部的觀看者位置而提供的。在本發(fā)明的示例性實施例中，光接收表面的直徑及其高度被選擇為與所期望的視角和圖像大小匹配。在本發(fā)明的示例性實施例中，舞臺不是彎曲的或者是分段彎曲的并且圖像形成單元和/或光學(xué)元件因此用于補(bǔ)償?？蛇x地，圖像形成單元不位于彎曲的中心，因此可以在離系統(tǒng)的相同距離處針對不同視角生成不同放大和/或角大小。
[0077]在示例性實施例中，圖像產(chǎn)生單元被配置為產(chǎn)生從所有所述不同方位角度將觀看的相同圖像?？蛇x地，看到圖像根據(jù)不同距離而在大小上不同?？蛇x地或者可替選地，圖像針對不同觀看高度角而向上或向下移動?？商孢x地，圖像可以是相同的，即使觀看者抬起或低下他的頭。然而，在本發(fā)明的示例性實施例中，系統(tǒng)修改并且生成顯示，使得任何移動、距離、方位或高度改變生成了相同的旁觀者的視覺效果，仿佛真實圖像正浮于空間中并且被觀看。如提到的，在一些實施方式中，未提供這種完美保真，并且例如由于不支持一個或多個眼睛位置改變類型，因此完美保真可能劣化。例如，可以從任何視角提供相同圖像(轉(zhuǎn)動以配合)，可選地針對每個眼睛具有不同場景。在另一示例中，眼睛的豎直重新定位不提供所觀察的圖像部分的改變。
[0078]在一些實施例中，圖像產(chǎn)生單元被配置為產(chǎn)生從不同方位角度將觀看的不同圖像。例如，圖像產(chǎn)生單元可以被配置為產(chǎn)生景象的局部圖像，每個局部圖像可從不同角度觀看，并且系統(tǒng)被配置為將景象的局部圖像成像為均可從所述不同角度觀看。
[0079]在一些實施例中，鏡關(guān)于鏡圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸傾斜。
[0080]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及一種使近軸圖像成像以由觀看者看到的方法，觀看者具有第一位置的瞳孔并且注視第二位置，該方法包括:生成近軸圖像；
使近軸圖像成像到觀看者注視的位置，使得近軸圖像的圖像可從具有最寬部分和較窄部分的可視性空間觀看；
響應(yīng)于觀看者瞳孔的位置，選擇第三位置；以及
使可視性空間的最寬部分成像到所選擇的第三位置?？蛇x地，成像包括:使近軸圖像成像到圖像可視性空間，并且同時使投射器的平面成像到觀看者瞳孔的平面。例如，全息配置中的投射器是SLM。
[0081]在本發(fā)明的示例性實施例中，近軸圖像是用空間光調(diào)制器(SLM)生成的計算機(jī)生成的全息圖(CGH);并且SLM的圖像處于可視性空間的最寬部分。
[0082]在示例性實施例中，第三位置被選擇為與觀看者的瞳孔重疊。
[0083]可選地，CGH的圖像可從可視性空間觀看，并且第三位置被選擇為使得所述可視性空間與觀看者瞳孔重疊?？蛇x地，成像包括:使近軸圖像成像到圖像可視性空間，并且同時使投射器(例如，全息配置中的SLM)平面成像到觀看者瞳孔的平面。
[0084]在一些實施例中，該方法包括:
接收觀看者瞳孔的位置的指示；以及
響應(yīng)于所述指示，定義所述瞳孔駐留于其內(nèi)部的視窗(viewing porthole),
其中第三位置被選擇為使得可視性空間至少部分地重疊所述視窗?？蛇x地，第三位置被選擇為使得可視性空間重疊整體所述視窗。
[0085]在一些實施例中，接收觀看者瞳孔的位置的指示包括:
接收觀看者面部的位置的指示；以及 分析所述指示以獲得觀看者瞳孔的位置的指示。
[0086]可選地，使SLM成像包括生成大于SLM的圖像。
[0087]可選地或者此外，CGH的圖像大于SLM。
[0088]在一些示例性實施例中，該方法包括:
(a)響應(yīng)于一個觀看者眼睛的位置使SLM成像；以及隨后
(b)響應(yīng)于另一個觀看者眼睛的位置使SLM成像；以及 重復(fù)(a)和(b)使得觀看者看到連續(xù)圖像。
[0089]可選地，第一 CGH被投射到第一觀看者眼睛，并且第二 CGH被投射到第二觀看者眼睛。
[0090]在一些實施例中，假如景象位于CGH在其上成像的所述第二位置，則如觀看者的第一和第二眼睛將看到的，第一和第二 CGH是相同景象的全息圖。
[0091]在示例性實施例中，觀看者是一起具有多個眼睛的多個觀看者中的一個，并且每當(dāng)響應(yīng)于所述多個眼睛中的另一眼睛的位置時，SLM被順序地成像，使得每個觀看者看到連續(xù)場景。
[0092]可選地，每當(dāng)SLM被成像為與相同觀看者的眼睛重疊時，成像到第二位置的一個或多個圖像是相同的，因此向觀看者示出靜止的或相似的(例如，動態(tài)的)圖像。
[0093]在本發(fā)明的一些實施例中，使近軸圖像成像以由具有第一位置的瞳孔并且注視第二位置的觀看者看到的方法包括:
將光從SLM投射到鏡；以及
使所述鏡移動以跟隨觀看者眼睛的移動。
[0094]在一些實施例中，該方法包括 使SLM成像到旋轉(zhuǎn)鏡；以及
旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)鏡，使得觀看者看到連續(xù)圖像。
[0095]可選地，SLM是多個SLM中的一個，并且所述多個SLM的圖像被投射到相同旋轉(zhuǎn)鏡。
[0096]可選地，鏡處于所述光學(xué)系統(tǒng)的聚焦元件的焦點。
[0097]可選地，成像是達(dá)每秒至少24個周期，每個所述周期為I至20毫秒長。
[0098]在一些實施例中，該方法包括執(zhí)行眼睛跟蹤以接收觀看者瞳孔的位置的指示。
[0099]在一些實施例中，接收觀看者瞳孔的位置的指示包括:
從所述觀看者眼睛接收光反射:以及
分析所述反射以估計所述觀看者眼睛的位置。
[0100]可選地，接收觀看者瞳孔的位置的指示包括:
接收其中識別觀看者面部的位置的指示；以及 處理所述指示以獲得觀看者瞳孔的位置的指示。
[0101]在一些實施例中，近軸圖像是近軸視差屏障圖像。
[0102]在一些實施例中，近軸圖像是二維圖像。
[0103]在一些實施例中，近軸圖像是三維圖像。
[0104]可選地，近軸圖像的圖像是體積的。
[0105]本發(fā)明的示例性實施例還提供了一種向面朝給定位置的觀看者顯示景象的方法，該方法包括: 估計觀看者眼睛的位置；
估計如果景象在給定取向上處于給定位置則觀看者將看到哪些景象部分；以及使僅部分景象的計算機(jī)生成的全息圖成像到給定位置，所述部分包括所述估計的景象部分，
其中成像是使得觀看者可以看到全息圖。
[0106]在優(yōu)選實施例中，成像是以上述方法。
[0107]可選地，該方法包括:跟蹤觀看者眼睛的位置；以及使計算機(jī)生成的全息圖成像，使得當(dāng)觀看者移動時，他保持看到所述給定位置的全息圖。在一些實施例中，即使當(dāng)觀看者移動例如一米或兩米時，情況亦是如此。
[0108]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及一種用于使計算機(jī)生成的全息圖(CGH)成像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
全息圖生成單元，包括空間光調(diào)制器(SLM)；
光學(xué)系統(tǒng)，被配置為使所述單元生成的全息圖成像到第一位置并且使SLM的圖像成像到第二位置；以及
控制器，被配置為控制SLM的所述圖像到第二位置的成像，使得CGH被成像到光學(xué)系統(tǒng)和SLM的圖像之間的位置?？蛇x地，控制器控制光學(xué)系統(tǒng)和全息圖生成單元中的至少一個。
[0109]可選地，所述控制器被配置為控制所述光學(xué)系統(tǒng)以在所期望的取向上在所述所期望的位置生成SLM的圖像。
[0110]在一些實施例中，控制器被配置為在線改變所期望的位置和/或取向。
[0111]在一些實施例中，系統(tǒng)包括用于在線接收所述所期望的位置和/或取向的指示的輸入。
[0112]可選地，該輸入包括用于從眼睛跟蹤單元接收指示觀看者眼睛的位置的信號的接收器，并且控制器控制所述光學(xué)系統(tǒng)以將SLM的所述圖像投射到所述所期望的位置，使得觀看者眼睛處于包括所述所期望的位置的可視性空間內(nèi)。
[0113]可選地，觀看者的雙眼同時處于可視性空間中。
[0114]在一些實施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括:物鏡、目鏡和光程調(diào)整單元，光程調(diào)整單元可控制為響應(yīng)于所述所期望的位置與目鏡和物鏡中的一個或多個之間的距離來調(diào)整物鏡和目鏡之間的光程。
[0115]可選地，光程調(diào)整單元被配置為在線調(diào)整所述光程。
[0116]在一些實施例中，系統(tǒng)包括鏡，該鏡將從物鏡到達(dá)該鏡的光反射到目鏡的一部分，其中該鏡可控制為將所述光反射到目鏡的不同部分。
[0117]可選地，目鏡包括中空體或透明固體和流體。
[0118]在一些實施例中，中空體被整形為可通過使拋物線圍繞經(jīng)過圖像中心的軸旋轉(zhuǎn)而獲得的旋轉(zhuǎn)固體。
[0119]可選地,中空圓柱體是球的一部分。
[0120]可選地，全息圖生成單元在所述目鏡內(nèi)部。
[0121]在一些實施例中，系統(tǒng)包括目鏡中心處的圍繞所述目鏡的中心軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)鏡。
[0122]可選地，從物鏡去往所述旋轉(zhuǎn)鏡的光被朝向目鏡反射。
[0123]可選地，光經(jīng)過一個或多個光學(xué)元件從物鏡到達(dá)旋轉(zhuǎn)鏡。[0124]可選地，一個或多個光學(xué)元件包括光程調(diào)整單元，其可控制為調(diào)整物鏡和目鏡之間的光程。
[0125]可選地，一個或多個光學(xué)元件包括光學(xué)光調(diào)整元件，其可控制為關(guān)于朝向目鏡的每個具體方位的立視圖(elevation)來調(diào)整光學(xué)光方向。
[0126]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及一種用于使全息圖成像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 具有內(nèi)壁的中空目鏡，該內(nèi)壁定義中心腔；
全息圖生成單元，駐留在所述腔內(nèi)部；以及
從由所述全息圖生成單元生成的全息圖去往所述內(nèi)壁的光學(xué)路徑上的物鏡。
[0127]可選地，系統(tǒng)包括多個全息圖生成單元，每個全息圖生成單元與物鏡關(guān)聯(lián)。
[0128]可選地或者可替選地，系統(tǒng)包括多個單元基元(cell)，每個基元可選地隨視點轉(zhuǎn)動。示例性的這些基元包括全息圖生成單元基元和例如用于跟蹤眼睛或手指或輸入元件的跟蹤基元。
[0129]可選地，系統(tǒng)被配置為使用所述目鏡來創(chuàng)建由計算機(jī)生成單元中的不同計算機(jī)生成單元在單個位置產(chǎn)生的全息圖的圖像。
[0130]可選地，該單個位置在所述目鏡內(nèi)部，可選地在目鏡的轉(zhuǎn)動中心。
[0131]可選地，中空目鏡具有內(nèi)反射表面。
[0132]在一些實施例中，通過使駐留在第一平面上的彎曲圍繞駐留在相同平面中的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，可獲得內(nèi)表面的形狀。
[0133]可選地，旋轉(zhuǎn)軸垂直于舞臺的中間。可替選地，該軸與舞臺成角度或者隨該轉(zhuǎn)動搖晃。
[0134]可選地，內(nèi)表面被整形為球殼的一部分。
[0135]在一些實施例中，多個全息圖生成單元中的每一個包括空間光調(diào)制器(SLM)，并且多個單元基元中的每一個包括光會聚物鏡，其安置為焦點在SLM和由所述SLM產(chǎn)生的全息圖之間。
[0136]可選地，多個單元基元中的每一個具有物鏡、以及被配置為確定所述物鏡和目鏡之間的光程的光程確定元件。
[0137]可選地，每個光程確定元件可獨立于其他光程確定元件進(jìn)行控制。
[0138]可選地，系統(tǒng)包括所述目鏡中心處的旋轉(zhuǎn)鏡，其被配置為從多個單元基元接收光并且將所述光反射到目鏡上。
[0139]可選地，一個或多個光學(xué)元件包括光學(xué)光調(diào)整元件，其可控制為關(guān)于朝向目鏡的每個具體方位的立視圖來調(diào)整光學(xué)光方向。
[0140]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種浮于空中圖像顯示的方法，其包括:
在一位置提供浮于空中顯示設(shè)備，并且從該設(shè)備投射一個或多個浮于空中計算機(jī)生成的圖像，其可在環(huán)繞該位置的包括至少200弧度的角度范圍上觀看。
[0141]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括在其中預(yù)期觀看者的小角度上選擇性地投射。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括使用多個圖像生成模塊選擇性地投射。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括在不同方向上投射具有相同坐標(biāo)系統(tǒng)的不同圖像。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括投射2D圖像。[0142]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括投射物體的圖像，使得物體的呈現(xiàn)角度隨其視角改變以匹配圍繞物體移動的效果。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括投射3D圖像。
[0143]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括投射全息圖。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括調(diào)整圖像的投射距離。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括調(diào)整圖像的焦距。
[0144]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括針對相同觀看者的不同眼睛投射不同圖像。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括從設(shè)備中的單個點投射。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括投射具有共享坐標(biāo)系統(tǒng)的投射圖像。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，投射包括使圖像成像在未被顯示底板占用的位置。
[0145]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種全息圖顯示設(shè)備，其投射可在至少180度的視角范圍上同時觀看的浮于空中計算機(jī)生成的全息圖。
[0146]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，全息圖從隔開至少20度的視點共享相同坐標(biāo)集。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括全息圖生成單元和用于投射全息圖的至少一個透鏡。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括至少一個距離控制單元。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括至少一個全息圖瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。
[0147]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種向多個觀看者顯示內(nèi)容的方法，該方法包括:形成多個體積圖像，每個體積圖像具有至少一部分該內(nèi)容并且每個體積圖像可從其自身的可視性空間觀看；以及使一個或多個可視性空間的一部分與每個觀看者的瞳孔重疊。
[0148]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可視性空間可以覆蓋超過90度。
[0149]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，內(nèi)容是單個景象，并且每個體積圖像具有可從不同視點觀看的單個景象的面。
[0150]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，觀看者處于圍繞由一個體積圖像占用的空間的不同方位角度。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，不同方位角度跨越整個圓。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，不同方位角度跨越至少半圓。
[0151]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，兩個觀看者彼此距離至少I米。
[0152]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，觀看者同時看到圖像。
[0153]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可視性空間與觀看者的眼睛僅重疊短周期序列，并且所述短周期被適時地隔開使得所述觀看者看到連續(xù)場景。
[0154]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種向多個觀看者顯示內(nèi)容的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:用于生成體積圖像的單元，每個體積圖像具有至少一部分內(nèi)容并且每個體積圖像可從其自身的可視性空間觀看；以及光學(xué)系統(tǒng)，用每個觀看者的瞳孔來控制一個或多個可視性空間的一部分。
[0155]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中光學(xué)系統(tǒng)包括方位確定元件，其確定至少一個可視性空間關(guān)于可從所述可視性空間觀看的體積圖像的方位。
[0156]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括:圖像產(chǎn)生單元，產(chǎn)生近軸圖像；和光學(xué)系統(tǒng)，定義舞臺并且將近軸圖像成像到舞臺，使得可從可視性空間觀看舞臺上的圖像，其中光學(xué)系統(tǒng)包括目鏡和鏡，該鏡被配置為以多個不同方位角度將光引導(dǎo)至目鏡，并且其中每個方位角度確定可視性空間的不同位置，并且對于每個方位角度，舞臺的位置是相同的。
[0157]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，對于至少兩個不同方位角度，提供兩個不同立視圖。
[0158]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種使近軸圖像成像以由觀看者看到的方法，觀看者具有第一位置的瞳孔并且注視第二位置，該方法包括:生成近軸圖像；使近軸圖像成像到觀看者注視的位置，使得近軸圖像的圖像可從具有最寬部分和較窄部分的可視性空間觀看；響應(yīng)于觀看者瞳孔的位置，選擇第三位置；以及使可視性空間的最寬部分成像到所選擇的第三位置。
[0159]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種向面朝給定位置的觀看者顯示景象的方法，該方法包括:估計觀看者眼睛的位置；估計如果景象在給定取向上處于給定位置則觀看者將看到哪些景象部分；以及使僅部分景象的計算機(jī)生成的全息圖成像到給定位置，該部分包括所估計的景象部分，其中成像是使得觀看者可以看到全息圖。
[0160]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括:跟蹤觀看者眼睛的位置；并且使計算機(jī)生成的全息圖成像，使得當(dāng)觀看者移動時，他保持看到給定位置的全息圖。
[0161]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用于使計算機(jī)生成的全息圖(CGH)成像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:全息圖生成單元，包括空間光調(diào)制器(SLM);光學(xué)系統(tǒng)，被配置為使由單元生成的全息圖成像到第一位置并且使SLM的圖像成像到第二位置；以及控制器，配置為控制使SLM的圖像成像到第二位置，使得CGH被成像到光學(xué)系統(tǒng)和SLM的圖像之間的位置。
[0162]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，控制器被配置為控制光學(xué)系統(tǒng)以在所期望的取向上在所期望的位置生成SLM的圖像。
[0163]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，控制器被配置為在線改變所期望的位置和/或取向。
[0164]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括用于在線接收所述所期望的位置和/或取向的指不的輸入。
[0165]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，該輸入包括用于從眼睛跟蹤單元接收指示觀看者眼睛的位置的信號的接收器，并且控制器控制光學(xué)系統(tǒng)將SLM的圖像投射到所期望的位置，使得觀看者眼睛處于包括所期望的位置的可視性空間內(nèi)。
[0166]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，光學(xué)系統(tǒng)包括:物鏡、目鏡和光程調(diào)整單元，光程調(diào)整單元可控制為響應(yīng)于所期望的位置與目鏡和物鏡中的一個或多個之間的距離來調(diào)整物鏡和目鏡之間的光程。
[0167]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，光程調(diào)整單元被配置為在線調(diào)整所述光程。
[0168]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括鏡，該鏡將從物鏡到達(dá)該鏡的光反射到目鏡的一部分，其中該鏡可控制為將光反射到目鏡的不同部分。
[0169]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，目鏡包括中空體。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，中空體被整形為可通過使拋物線圍繞軸旋轉(zhuǎn)而獲得的旋轉(zhuǎn)固體，該軸不在與拋物線相同的平面上。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，中空圓柱體是球的一部分。
[0170]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，全息圖生成單元在所述目鏡內(nèi)部。
[0171]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括圍繞目鏡的中心軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)鏡。
[0172]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，從物鏡去往所述旋轉(zhuǎn)鏡的光被朝向目鏡反射。
[0173]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，光經(jīng)過一個或多個光學(xué)元件從物鏡到達(dá)旋轉(zhuǎn)鏡。[0174]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，一個或多個光學(xué)元件包括光程調(diào)整元件，其可控制為調(diào)整物鏡和目鏡之間的光程。
[0175]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用于成像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:目鏡，具有覆蓋至少90度弧角的內(nèi)反射壁；以及圖像生成單元，駐留在腔內(nèi)部，其中目鏡被配置為將圖像從圖像生成單元投射到一個或多個觀看者。
[0176]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，圖像生成單元包括至少一個元件，其移動以便在角度范圍上投射圖像。
[0177]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，系統(tǒng)被配置為使得觀看者由壁環(huán)繞。
[0178]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，目鏡是中空的，定義腔，并且其中圖像生成單元包括駐留在腔內(nèi)部的全息圖生成單元，并且包括從由全息圖生成單元生成的全息圖去往內(nèi)壁的光學(xué)路徑上的物鏡。
[0179]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括多個全息圖生成單元，每個全息圖生成單元與物鏡關(guān)聯(lián)。
[0180]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，被配置為使用目鏡創(chuàng)建由計算機(jī)生成單元中的不同計算機(jī)生成單元在單個位置產(chǎn)生的全息圖的圖像。
[0181]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，該單個位置在所述目鏡內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，中空目鏡具有內(nèi)反射表面。
[0182]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，通過使駐留在第一平面上的彎曲圍繞駐留在第二平面而非第一平面上的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，可獲得內(nèi)表面的形狀。
[0183]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，旋轉(zhuǎn)軸垂直于第一平面。
[0184]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，內(nèi)表面被整形為球殼的一部分。
[0185]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，多個全息圖生成單元中的每一個包括空間光調(diào)制器(SLM)，并且多個單元基元中的每一個包括光會聚物鏡，其安置為焦點在SLM和由SLM產(chǎn)生的全息圖之間。
[0186]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，多個單元基元中的每一個具有物鏡以及被配置為確定所述物鏡和目鏡之間的光程的光程確定元件。
[0187]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，每個光程確定元件可獨立于其他光程確定元件進(jìn)行控制。
[0188]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，包括目鏡中心處的旋轉(zhuǎn)鏡，其被配置為從多個單元基元接收光并且將光反射到目鏡上。
[0189]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，控制器控制光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，控制器控制全息圖生成單元。
[0190]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用于實施浮于空中用戶接口的方法，其包括:在第一浮于空中顯示的顯示空間中顯示第一圖像；將真實物體插入到第一浮于空中顯示的顯示空間中；在第一浮于空中顯示的顯示空間內(nèi)定位真實物體的位置；在顯示空間中定位真實物體；以及提供該位置作為針對浮于空中用戶接口的輸入。
[0191]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括至少部分基于該位置而在第一浮于空中顯示的顯示空間中顯示第二圖像。
[0192]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，浮于空中顯示是體積顯示。[0193]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在將真實物體插入到顯示空間中之后近實時地顯示第二圖像。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，時間少于1/24秒。
[0194]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一圖像是空白圖像，并且第二圖像包括位置顯示。
[0195]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，真實物體是手指。
[0196]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括:在第一圖像中顯示致動器，移動真實物體的位置基本上接近致動器，并且將位置輸入解釋為真實物體使致動器致動。
[0197]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括:移動真實物體的位置，隨時間跟蹤真實物體的位置，將位置輸入解釋為真實物體操縱第一圖像的至少一部分。
[0198]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括至少部分基于該解釋向機(jī)器人設(shè)備發(fā)送控制命令。
[0199]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，真實物體進(jìn)一步包括多個真實物體，并且使用每個真實物體的位置作為體積用戶接口的位置輸入。
[0200]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第二圖像不同于第一圖像。
[0201]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第二圖像基本上等于第一圖像加上位置輸入的添加指示符。
[0202]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，該位置包括基本上作為真實物體上的點的位置。
[0203]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括至少部分基于該位置捕獲子圖像。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，子圖像包括體素(voxel)。
[0204]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，該位置進(jìn)一步包括至少部分基于真實物體上的點的多個位置的多個位置。
[0205]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，由第一浮于空中顯示來顯示連接多個位置的路徑。
[0206]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，多個位置包括兩個位置，并且進(jìn)一步包括至少部分基于這兩個位置來定義三維中的線。
[0207]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，多個位置包括不在一條直線上的三個位置，并且進(jìn)一步包括至少部分基于這三個位置來定義三維中的平面。
[0208]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，多個位置包括不在一個平面中的四個位置，并且進(jìn)一步包括至少部分基于這四個位置來定義三維中的體積。
[0209]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括至少部分基于多個位置來實施如下功能組中的一個功能:對第一圖像放大，縮小第一圖像，裁剪第一圖像，轉(zhuǎn)動第一圖像，切分第一圖像，測量第一圖像內(nèi)的長度，測量第一圖像內(nèi)的面積，以及測量第一圖像內(nèi)的體積。
[0210]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括至少部分基于多個位置來實施子圖像捕
-M-犾。
[0211]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括標(biāo)記該點以便基本上與真實物體的剩余部分對比。
[0212]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括通過基本上緊湊的光源進(jìn)行標(biāo)記的標(biāo)記。
[0213]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，位置包括由真實物體的長軸定義的線。
[0214]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，位置包括對應(yīng)于真實物體的形狀的框。
[0215]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括第一浮于空中顯不在與第一浮于空中顯不顯示第一圖像基本上相同的時間顯示第二圖像，并且其中第一圖像被顯示給第一用戶而第二圖像被顯示給第二用戶。
[0216]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一圖像和第二圖像看似位于空間中的相同位置。
[0217]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括第二浮于空中顯示在與第一浮于空中顯示顯示第一圖像基本上相同的時間顯示第二圖像，并且其中第一圖像被顯示給第一用戶而第二圖像被顯示給第二用戶。
[0218]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一浮于空中顯示基本上遠(yuǎn)離第二浮于空中顯示，并且進(jìn)一步包括第一浮于空中顯示和第二浮于空中顯示之間的通信信道。
[0219]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一顯示和第二顯示用于實施第一用戶和第二用戶之間的遠(yuǎn)程醫(yī)療交互。
[0220]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一顯示和第二顯示用于實施第一顯示和第二顯示之間的類似白板的合作共享。
[0221]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一顯示和第二顯示用于實施用戶在第一浮于空中顯示處的遠(yuǎn)程教學(xué)。
[0222]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一顯示和第二顯示用于實施第一用戶和第二用戶參與其中的游戲。
[0223]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一顯示不同于第二顯示。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一顯示比第二顯示顯示更多的內(nèi)容。
[0224]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用于實現(xiàn)在相同的顯示空間中觀看動態(tài)生成的浮于空中顯示的物體和真實物體的方法，其包括:在第一浮于空中顯示上顯示體積顯示的物體,并且將真實物體插入到第一浮于空中顯示的顯示空間中。
[0225]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，浮于空中顯示是體積顯示。
[0226]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，動態(tài)生成的包括計算機(jī)生成的。
[0227]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括將真實物體與浮于空中顯示的物體的至少一部分進(jìn)行比較。
[0228]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，真實物體包括對照其測量物體的標(biāo)準(zhǔn)，并且所述比較實現(xiàn)對符合標(biāo)準(zhǔn)的判斷。
[0229]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，真實物體是用于插入到身體中的醫(yī)療設(shè)備，并且浮于空中顯示的物體的至少一部分是從三維數(shù)據(jù)集生成的身體的至少一部分。
[0230]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述比較進(jìn)一步包括測量真實物體和浮于空中顯示的物體的至少一部分之間的尺寸差異。
[0231]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述測量尺寸差異包括由以下組成的組中的至少一個:長度差異、平面面積差異、表面積差異和體積差異。
[0232]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用于實現(xiàn)觀看來自身體的三維數(shù)據(jù)集的浮于空中顯示的身體部位和來自一個或多個虛擬物體的三維數(shù)據(jù)集的體積顯示的虛擬物體的方法，其包括:將浮于空中顯示的身體部位顯示在第一浮于空中顯示上，以及使虛擬物體疊加到第一浮于空中顯示的顯示空間中。
[0233]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，虛擬物體和浮于空中顯示的身體部位在第一浮于空中顯示的顯示空間中彼此相對移動。
[0234]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括將虛擬物體與身體部位的至少一部分比較。
[0235]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用戶接口，其包括:第一浮于空中顯示；和適于接受來自第一顯示空間內(nèi)的第一位置的輸入的第一輸入單元，第一顯示空間是由第一浮于空中顯示在其內(nèi)顯示物體的體積。
[0236]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，浮于空中顯示是體積顯示。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，浮于空中顯示是二維浮于空中顯示。
[0237]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一浮于空中顯不適于顯不第一位置。
[0238]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括第二浮于空中顯示，其中第二浮于空中顯示顯示與第一浮于空中顯示同樣的顯示，包括顯示第一位置。
[0239]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，進(jìn)一步包括適于接受來自第二顯示空間內(nèi)的第二位置的輸入的第二輸入單元，第二顯示空間是由第二浮于空中顯示所顯示的物體出現(xiàn)在其內(nèi)的體積，并且其中第一浮于空中顯示適于顯示與第二浮于空中顯示同樣的顯示，包括顯示第
二位置。
[0240]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，來自第一位置的輸入和來自第二位置的輸入均被顯
/Jn ο
[0241]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一浮于空中顯示位于與第二浮于空中顯示不同的房間中。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一浮于空中顯示遠(yuǎn)離第二浮于空中顯示至少100米。
[0242]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一浮于空中體積顯示適于至少部分基于位置和基于在該位置顯示的內(nèi)容來提供感官反饋。
[0243]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，第一浮于空中體積顯示適于顯示全息圖。
[0244]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用于實施浮于空中用戶接口的方法，其包括:在第一浮于空中顯示的顯示空間中顯示第一圖像，將真實物體插入到顯示空間中，檢測真實物體在顯示空間內(nèi)的位置，使用該位置作為針對用戶接口的輸入，以及在顯示空間中加亮該位置。
[0245]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的方面，提供了一種用戶接口，其包括:用于顯示浮于空中顯示的裝置，用于接受來自顯示空間內(nèi)的位置的輸入的裝置，該顯示空間是由浮于空中顯示所顯示的物體出現(xiàn)在其內(nèi)的體積。
[0246]除非另外定義，這里使用的所有技術(shù)和/或科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員一般理解的相同的含義。盡管在本發(fā)明的實施例的實踐或測試中可以使用與這里描述的相似或等同的方法和材料，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在沖突的情況中，包括定義的專利說明書將進(jìn)行控制。此外，材料、方法和示例僅是說明性的而不旨在進(jìn)行必要的限制。
[0247]盡管在本發(fā)明的實施例的實踐或測試中可以使用與這里描述的相似或等同的方法和材料，但是下文描述了不例性方法和/或材料。此外，材料、方法和不例僅是說明性的而不旨在進(jìn)行必要的限制。
[0248]本發(fā)明的實施例的方法和/或系統(tǒng)的實施方案可能牽涉手動地、自動地或者其組合執(zhí)行或完成所選擇的任務(wù)。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法和/或系統(tǒng)的實施例的實際儀器和設(shè)備，可以由硬件、由軟件、由固件或者由其組合使用操作系統(tǒng)來實施若干個所選擇的任務(wù)。[0249]例如，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施例的所選擇的任務(wù)的硬件可以被實施為芯片或電路。作為軟件，根據(jù)本發(fā)明的實施例的所選擇的任務(wù)可以被實施為由使用任何適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)的計算機(jī)執(zhí)行的多個軟件指令。在本發(fā)明的示例性實施例中，根據(jù)如這里描述的方法和/或系統(tǒng)的示例性實施例的一個或多個任務(wù)由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行，諸如用于執(zhí)行多個指令的計算平臺。可選地，數(shù)據(jù)處理器包括用于存儲指令和/或數(shù)據(jù)的易失性存儲器和/或用于存儲指令和/或數(shù)據(jù)的例如磁硬盤和/或可移動媒體的非易失性儲存器。可選地，還提供了網(wǎng)絡(luò)連接。還可選地提供了顯示器和/或用戶輸入設(shè)備諸如鍵盤或鼠標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0250]這里參照附圖，僅作為示例描述了本發(fā)明的一些實施例。現(xiàn)在詳細(xì)地具體參照附圖，強(qiáng)調(diào)所示出的細(xì)節(jié)是作為示例并且為了說明性地討論本發(fā)明的實施例。在這一點上，通過附圖進(jìn)行的描述使得如何實踐本發(fā)明的實施例對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。
[0251]在附圖中:
圖1A是用于生成全息圖的單元的示意圖；
圖1B是全息圖中的一些點的可視性空間的示意圖；
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于使全息圖成像的系統(tǒng)的示意圖；
圖2B是由圖2A的系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像全息圖中的一些點的可視性空間的示意圖；
圖3A是解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的通過投射系統(tǒng)的圖像全息圖產(chǎn)生的光線跟蹤圖； 圖3B是解釋通過圖3A中參照的相同投射系統(tǒng)的圖像SLM產(chǎn)生的光線跟蹤圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被設(shè)計用于允許將SLM和全息圖的投射調(diào)節(jié)到所期望的位置的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于投射全息圖使得全息圖具有寬可視性空間的系統(tǒng)的不意圖；
圖6A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的360°步行圍繞(walk-around)圖像投射系統(tǒng)的圖不； 圖6B是圖6A中圖不的系統(tǒng)的不意圖；
圖6C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有傾斜鏡的360°步行圍繞圖像投射系統(tǒng)的圖示；
圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的帶有具有公共目鏡320和公共旋轉(zhuǎn)鏡的兩個光學(xué)系統(tǒng)的投射系統(tǒng)的圖示；
圖8是可作為低通濾波器操作的鏡的示意圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例的跟蹤單元的示意圖；
圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)的簡化框圖；
圖11是在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法時采取的動作的流程圖；
圖12是在根據(jù)本發(fā)明的實施例的產(chǎn)生將由從給定角度注視全息圖的觀看者觀看的全息圖的方法中采取的動作的流程圖；
圖13A是用戶看似使手指觸摸正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口顯示的物體的簡化圖；
圖13B是用戶看似使指針觸摸正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口顯示的物體的簡化圖；
圖13C是用戶將框插入到根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口的顯示空間中的簡化圖；
圖14是兩個用戶與正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口顯示的相同物體交互的簡化圖；
圖15是兩個用戶與正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口顯示的相同物體交互的簡化圖；以及
圖16是用戶將真實物體與根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口顯示的物體進(jìn)行比較的簡化圖。
【具體實施方式】
[0252]概述
本發(fā)明在其一些實施例中涉及用于顯示圖像的方法和設(shè)備，且更特別地但非排他地涉及允許從寬視角觀看三維圖像的這種方法和設(shè)備。本發(fā)明的一些實施例還允許從寬視角觀
看二維圖像。
[0253]本發(fā)明在其一些實施例中涉及一種計算機(jī)生成的用戶接口，且更特別地但非排他地涉及一種浮于空中用戶接口。
[0254]在一些實施例中，觀看者可以步行圍繞舞臺，并且察看投射在舞臺上的景象的不同面，每個面可從另一視角觀看，正如當(dāng)注視真實的原始景象時那樣。例如，步行圍繞地球儀的全息圖的觀看者當(dāng)從一個點察看全息圖時可以看到歐洲，當(dāng)從另一點察看全息圖時可以看到美洲，等等。在一些實施例中，不同觀看者看到可能與相同的坐標(biāo)對準(zhǔn)的不同數(shù)據(jù)。
[0255]此外或者可替選地，觀看者可以來回走動，更靠近舞臺或者更遠(yuǎn)離舞臺，類似于在注視真實物體并且改變與其的距離時需要的焦點調(diào)整，針對離開圖像的距離來調(diào)整眼睛。在本發(fā)明的示例性實施例中，顯示設(shè)備可以例如在1.2、2、3、4的范圍因子或者中間或更大的因子上根據(jù)觀看者的距離來調(diào)整投射的距離，例如按照需要使投射點移動距離5cm、10cm、20cm、30cm或者更多中間量。
[0256]可選地，觀看者可以自由地步行并且從他所在的任何位置看到全息圖，只要他正在注視系統(tǒng)視區(qū)內(nèi)的舞臺。
[0257]可選地，舞臺是物理構(gòu)建?？商孢x地，舞臺是空間中的成像體積，全息圖投射到該體積上并且觀看者正面朝該體積。成像舞臺上的全息圖看起來像其正浮于空中。
[0258]在一些實施例中，觀看者可以觸摸全息圖。這樣的觀看者將不一定感受到他的手指正在觸摸任何東西，但是將看到他的手指觸摸全息圖?？蛇x地，如人造現(xiàn)實領(lǐng)域中已知的，例如通過用戶佩戴振動環(huán)或手套或者通過將光束從系統(tǒng)或不同的位置投射到手指處使得手指被加熱并且感受到加熱，在觀看者中喚起人造觸摸感受?？蛇x地或者可替選地，例如超聲的聲束被投射和/或調(diào)制以引起知覺。
[0259]可選地，僅處于全息圖的可視性空間中的觀看者可以實際上觀看全息圖。未處于全息圖的可視性空間內(nèi)但是正察看舞臺的人將看到觀看者的手指而非觀看者正在觸摸的全息圖?？蛇x地，可從多個觀看者中的每一個的視角觀看的相同景象的全息圖被顯示給每個觀看者，并且當(dāng)一個觀看者觸摸全息圖時，所有其他觀看者看到觸摸全息圖的第一觀看者的手指?？蛇x地，所有觀看者看到相同全息圖(或者其他圖像類型)?？商孢x地，不同觀看者看到不同圖像，例如其上具有不同數(shù)據(jù)的相同結(jié)構(gòu)。[0260]可選地，看到手指觸摸全息圖的所有觀看者看到手指在相同位置觸摸全息圖(例如，全息圖具有玩偶，并且所有觀看者看到手指觸摸玩偶的左眼瞼)。
[0261]在一些實施例中，觀看者可以圍繞全息圖走動并且從所有側(cè)面看到全息圖，仿佛觀看者步行圍繞物理物體。在一些這樣的實施例中，只要觀看者的眼睛處于被稱為第一視窗的特定空間內(nèi)，則第一全息圖被成像到舞臺，示出了如從第一視窗中的點將看到的景象。由于第一全息圖的圖像的全息本質(zhì)，使其眼睛在視窗內(nèi)移動的觀看者可以從視窗內(nèi)的不同點檢測景象的不同特征?？蛇x地，當(dāng)觀看者的眼睛在第一視窗外時，定義覆蓋觀看者的眼睛的第二視窗，并且將景象的第二全息圖投射到舞臺，示出了如從第二視窗中的點將看到的景象。在一些實施例中，如從每個可能的視窗看到的景象的全息圖被連續(xù)地投射；然而，這些實施例需要更艱苦的計算努力并且不一定改進(jìn)觀看者的察看體驗。在一些計算更高效的實施例中，估計觀看者的眼睛(或雙眼)的位置，圍繞其定義視窗，并且僅把景象的可從估計的視窗內(nèi)將觀看的部分的全息圖投射到舞臺。
[0262]在一些實施例中，觀看者可以操縱圖像。例如，觀看者可以移動、轉(zhuǎn)動、縮放或者以其他方式操縱圖像。在一些實施例中，作為圍繞舞臺移動的替代或者除了圍繞舞臺移動之夕卜，觀看者可以移動舞臺。此外或者可替選地，觀看者可以改變舞臺上示出的景象的部分。例如，注視地球儀的全息圖的觀看者可以使地球儀圍繞經(jīng)過兩個極點的軸或者圍繞任何其他軸轉(zhuǎn)動。此外或者可替選地，觀看者可以轉(zhuǎn)變?nèi)D和/或舞臺，放大圖像，縮小等等。在一些實施例中，由于所察看的較小部分的較大全息圖是以在觀看者放大之前使較大部分成像所用的相同分辨率成像的，因此放大未伴隨分辨率損失。
[0263]在本發(fā)明的一些實施例中，可從不同視窗觀看的景象的全息圖被同時投射，使得從不同視窗注視舞臺的不同觀看者可以均從他自身的視點同時察看景象的全息圖。可選地，每個觀看者可以獨立于其他觀看者步行圍繞舞臺。可選地，例如基于每個觀看者的面部的圖像，基于標(biāo)記(例如，面部上的紅外可讀標(biāo)記)和/或基于諸如RFID的其他識別技術(shù)，識別每個觀看者?？蛇x地，向每個用戶示出針對觀看者個性化的數(shù)據(jù)和/或觀看參數(shù)，例如可以針對用戶的視力銳度和適應(yīng)能力以及每個用戶偏好的數(shù)據(jù)內(nèi)容(例如，物體的外視圖或者物體的內(nèi)視圖)來設(shè)定距離或尺寸。
[0264]在一些實施例中，不同全息圖(均可從不同視窗觀看)以足夠高的頻率被順序地投射到單個舞臺，以允許觀看者(每個觀看者經(jīng)過一個視窗注視)看到每個不同的連續(xù)圖像全息圖。這樣，不同觀看者可以同時且連續(xù)地看到不同全息圖，或者在一些實施例中，不同觀看者可以同時且連續(xù)地看到不同全息影片，或者在一些實施例中，不同觀看者可以同時且連續(xù)地看到單個顯示上的不同2D內(nèi)容，例如視頻或TV，或者可選地具有共享坐標(biāo)系統(tǒng)的不同(非全息的，焦距受控的或者全息的)3D內(nèi)容。
[0265]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及一種顯示例如全息圖或近軸視差屏障圖像的近軸圖像的方法。
[0266]近軸圖像或物體是其中每個點發(fā)射跨越具有典型為約3°的小立體角的圓錐的光線并且這些圓錐的高度彼此近似平行(例如，或者以其他方式與從觀看者眼睛的垂直線的轉(zhuǎn)動匹配)的近軸圖像或物體。通常，僅具有與所有這些圓錐重疊的眼睛瞳孔的觀看者可以看到整個近軸物體或圖像。如果瞳孔僅與一些圓錐重疊，則僅觀看近軸圖像或物體上的一些點，即重疊的圓錐所源自的那些點。因此，近軸圖像或物體可從相對窄的空間觀看，該空間在這里被稱為可視性空間。
[0267]在下面的描述中，有時參照半近軸圖像。該術(shù)語指的是其中每個點發(fā)射跨越具有小立體角的圓錐的光線但是這些圓錐的軸彼此不平行的圖像。在本發(fā)明的一些實施例中，圓錐會聚在可視性空間處，因此在可視性空間處可以看到整個圖像。
[0268]在本發(fā)明的一些實施例中，全息圖是由景象產(chǎn)生的光場的重現(xiàn)。在這些實施例中，景象的全息圖對于人類觀眾看起來與景象自身同樣。可選地，重現(xiàn)的光場與由景象產(chǎn)生的光場同樣。可選地，原始光場和由全息圖重現(xiàn)的光場之間的類同之處在于場的相位和強(qiáng)度，形成單色全息圖?？商孢x地，發(fā)出的光的波長也被重現(xiàn)，形成彩色全息圖。
[0269]在一些實施例中，全息圖是景象的傅立葉變換的重現(xiàn)。當(dāng)經(jīng)過透鏡觀看這樣的全息圖時，景象出現(xiàn)在透鏡的傅立葉平面中。
[0270]在一些實施例中，全息圖由光束組成，該光束與空間光調(diào)制器(SLM)交互?？臻g光調(diào)制器是在不同點具有不同光學(xué)行為的媒體。術(shù)語SLM在這里用于表示:靜態(tài)媒體，在不同點具有不同光學(xué)行為，諸如開槽膠片(slotted film);以及動態(tài)媒體，具有光學(xué)行為可控的不同點。后者類別的SLM慣常用于全息圖的計算機(jī)化生成的領(lǐng)域中。設(shè)計或控制空間光調(diào)制器(SLM)，使得與SLM交互(例如，從SLM反射或者經(jīng)過SLM)的光束創(chuàng)建景象的全息重建。在全息術(shù)的領(lǐng)域中已知許多產(chǎn)生景象的SLM的方式，并且這些方式中的每一種可以用于創(chuàng)建將根據(jù)本發(fā)明的各種實施例投射或成像的全息圖。注意，當(dāng)示出非全息圖像時，可以使用不修改相位的SLM(例如，DMD或LCD)?？蛇x地或者可替選地，可以使用非相干光源。
[0271]在下文中，主要參照計算機(jī)控制的SLM;然而，在一些實施例中還可以利用其他SLM,例如被開槽以便形成靜態(tài)全息圖的板或膠片。
[0272]計算機(jī)控制的SLM由多個像素(例如，500X500像素)制成并且SLM的每個像素的光學(xué)行為可以獨立于其他像素由計算機(jī)控制。這些SLM當(dāng)前在商業(yè)上可從多種來源獲得，例如可從倫敦的Fourth Dimension Displays獲得。一些商業(yè)上可獲得的SLM是基于透射型，就是說，應(yīng)當(dāng)使光透射經(jīng)過它們以創(chuàng)建物體全息圖，并且一些SLM是反射型的，就是說，應(yīng)當(dāng)使光從它們反射以形成物體全息圖。在本領(lǐng)域中將一類反射型SLM稱為LCoS。
[0273]一些實施例限于應(yīng)對靜止景象。在一些實施例中，如在視頻運動圖片中，景象隨時間改變。在這些實施例中，全息圖可選地以適于提供連續(xù)運動的景象的速率改變。如根據(jù)電影領(lǐng)域所公知的，該速率約為每秒16或24個場景或更高。
[0274]在本發(fā)明的一些實施例中，全息圖是近軸的。就是說，全息圖中的每個點發(fā)射跨越具有典型為約3°的小立體角的圓錐的光線，并且這些圓錐的高度彼此近似平行并且平行于創(chuàng)建全息圖的系統(tǒng)的光軸。僅由直接面對近軸全息圖的注視光軸方向的觀看者可以看到它們。因此，如圖1B中圖示的，近軸全息圖以及通常的近軸圖像可從相對窄的可視性空間觀看。
[0275]如上文所述，本發(fā)明的一些實施例的方面涉及顯示全息圖。在本發(fā)明的一些實施例中，顯示全息圖包括生成全息圖(在下文中被稱為物體全息圖)并且光學(xué)創(chuàng)建所創(chuàng)建的全息圖的圖像(在下文中被稱為圖像全息圖)。本發(fā)明的至少一些實施例涉及顯示近軸物體，包括但不一定限于全息圖。為了方便起見，下面主要指的是全息圖，但除非另外明確說明，其他近軸圖像可以被相似地處理。在本發(fā)明的實施例中根據(jù)近軸圖像或物體形成的且由觀看者觀看的圖像，諸如圖像全息圖，可選地是半近軸的。[0276]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及顯示將從圍繞顯示的廣角示出的圖像。在一些實施例中，該角大于180°，例如270°，或者甚至360°，或者中間角度?？蛇x地，從寬視角觀看的圖像是全息圖。被顯示給圍繞顯示定位的觀看者的圖像的示例包括:全息圖、自動立體圖像、立體圖像、焦點受控3D或其他圖像(例如，使用光學(xué)元件來設(shè)定到圖像的感知焦距)和2D圖像。
[0277]在一些實施例中，顯示物體全息圖包括創(chuàng)建不同于物體全息圖的圖像全息圖。例如，圖像全息圖可以大于物體全息圖和/或可以從比物體全息圖更寬的視角看到。
[0278]在示例性實施例中，創(chuàng)建可從寬視角看到的圖像全息圖牽涉用單個光學(xué)系統(tǒng)使全息圖和SLM成像，使得圖像SLM比物體SLM更寬。用單個光學(xué)系統(tǒng)投射全息圖和SLM確保了圖像全息圖可從圖像SLM中的任何點觀看。
[0279]圖像SLM不一定覆蓋可從其觀看整個圖像全息圖的整個空間，該空間在這里被稱為可視性空間。
[0280]可能注意到:近軸全息圖是具體類別的近軸物體，并且其他近軸物體也可以被相似地顯示。據(jù)此，在一些示例性實施例中，在包括用單個光學(xué)系統(tǒng)使近軸圖像和可從其觀看近軸物體的空間的至少一部分成像的過程中創(chuàng)建近軸物體的圖像?？蛇x地，可視性空間的圖像比可視性空間本身更寬。用單個光學(xué)系統(tǒng)使近軸圖像及其可視性空間成像確保了可從可視性空間的圖像中的任何點觀看圖像全息圖。
[0281]在一些實施例中，為了確保近軸圖像可由特定觀看者觀看，觀看者的瞳孔將與圖像可視性空間的一部分重疊就足以。
[0282]在一些實施例中，觀看者看到并觸摸景象的非全息三維圖像，例如3D視差屏障圖像。然而，至少在一些非全息實施例中，每個觀看者必須在聚焦在手指上和聚焦在觸摸點之間進(jìn)行選擇，因為手指和觸摸點不一定在相同焦點處。
[0283]在一些實施例中，跟蹤觀看者的眼睛，并且僅將表示可從觀看者的視點觀看的原始景象的全息圖投射到舞臺，同時SLM的圖像被恒定地投射到觀看者的眼睛。
[0284]在一些實施例中，跟蹤觀看者的眼睛以便于將SLM投射到觀看者的眼睛上。至少在其中圖像SLM和觀看者的眼睛之間的局部重疊足以允許觀看者看到完整全息圖的實施例中，投射SLM的較大圖像允許不太準(zhǔn)確地跟蹤觀看者的眼睛。因此，投射大SLM圖像可以幫助放松來自跟蹤系統(tǒng)的需求。應(yīng)當(dāng)注意，盡管系統(tǒng)整體上可選地確保觀看者的眼睛與圖像SLM重疊，但是不一定跟蹤眼睛本身?？蛇x地，跟蹤觀看者的面部中心，并且從面部中心的位置推導(dǎo)眼睛的位置?？蛇x地，觀看者佩戴耳機(jī)，并且耳機(jī)傳送指示耳機(jī)位置的信號(或者包括標(biāo)記)，并且響應(yīng)于耳機(jī)位置來確定眼睛位置?？蛇x地，在圍繞顯示的空間的圖像中識別觀看者的面部，并且響應(yīng)于面部識別來確定眼睛位置。因此，如這里使用的術(shù)語眼睛跟蹤意指跟蹤指示眼睛位置的任何信號，不一定跟蹤眼睛本身。應(yīng)當(dāng)注意，在一些實施例中，跟蹤指示眼睛位置的信號比跟蹤眼睛本身容易得多并且可以極大地簡化跟蹤系統(tǒng)。
[0285]在一些實施例中，圖像觀看空間大得足以覆蓋觀看者的雙眼。在一些實施例中，定義了兩個視窗，每個視窗圍繞每個眼睛，并且使不同SLM成像到每個眼睛?？蛇x地，兩個不同SLM是單個SLM的兩個部分?？蛇x地，與觀看者的眼睛重疊的兩個SLM創(chuàng)建同樣的圖像全息圖，可選地創(chuàng)建將可從雙眼之間觀看的圖像全息圖。彩色全息圖可以由相同SLM通過按紅色、綠色和藍(lán)色光順序照明來投射。可選地，紅色、綠色和藍(lán)色光可以平行投射到三個不同SLM，所有SLM與相同視窗機(jī)械同步。
[0286]可選地，視窗重疊或鄰接，使得從一個視窗切換到另一視窗與從單個視窗內(nèi)的一個點去往另一個點一樣平滑。
[0287]在一些實施例中，按快得足以允許每個觀看者銘記他觀看連續(xù)圖像的速率順序地產(chǎn)生不同全息圖。例如，3個觀看者中的每一個每秒看到30個圖像，每個圖像的周期是1/180秒或更短。當(dāng)針對雙眼和3個觀看者產(chǎn)生時，3X2個眼睛=6。
[0288]在一些實施例中，每個觀看者看到由不同光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的全息圖。在一些實施例中，兩個或更多個觀看者察看由相同光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的全息圖?？蛇x地，光學(xué)系統(tǒng)和SLM針對不同觀看者的需要被重復(fù)調(diào)節(jié)。SLM被調(diào)節(jié)以創(chuàng)建由觀看者當(dāng)前察看的景象的全息圖；并且光學(xué)系統(tǒng)被調(diào)節(jié)以將SLM的圖像投射到不同觀看者在他們當(dāng)前位置的眼睛。
[0289]在特定應(yīng)用機(jī)會的一些實施例中，全息圖是用于由觀看者觀看的圖像，使得觀看者可以例如用他的手指或人機(jī)接口(MMI)工具來觸摸全息圖的一部分?？蛇x地，全息圖包括通過觸摸而致動的部分。
[0290]在一些實施例中，多個觀看者均可以觸摸每個觀看者正觀看的全息圖。例如，兩個觀看者從不同視窗察看相同房子的全息圖，并且他們之一的手指觸摸主門的把手。在一些實施例中，如果第二觀看者正同時觸摸相同位置(比如說，把手上的相同部位)，則兩個觀看者中的每一個均看到兩個手指觸摸全息圖?？蛇x地，觸摸全息圖的兩個手指也彼此觸摸?？蛇x地，一個用戶的圖像操縱被傳輸?shù)搅硪挥脩舻挠^看，因此如果需要，例如共享縮放和取向。
[0291]在一些實施例中，一個觀看者可以觸摸全息圖，而另一觀看者可以步行圍繞全息圖(或者圍繞全息圖移動)。這樣，步行的觀看者可以從不同角度看到全息圖以及觸摸的手指。例如，導(dǎo)師可以觸摸心臟模型的全息圖中的動脈瓣，而學(xué)生可以步行圍繞它并且從不同角度看到所觸摸的瓣。
[0292]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及一種投射系統(tǒng)的設(shè)計，其中內(nèi)元件生成圖像或全息圖，該圖像或全息圖然后被投射在成像鏡的內(nèi)部上，該成像鏡為用戶放大和/或瞄準(zhǔn)圖像或全息圖?？蛇x地，成像鏡通常是圓柱的并且被可選地彎曲以提供放大。在一些實施例中，觀看者位于成像鏡外部。在其他實施例中，觀看者位于成像鏡內(nèi)部，該成像鏡可以例如被安裝在房間墻壁上。
[0293]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及一種投射系統(tǒng)的設(shè)計，其中一個或多個模塊生成圖像并且被轉(zhuǎn)動以幫助使圖像瞄準(zhǔn)觀看者的眼睛?？蛇x地，一個或多個模塊轉(zhuǎn)動或瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)動鏡?？蛇x地，鏡以基本上固定的速度轉(zhuǎn)動或者以固定的速率振蕩。
[0294]本發(fā)明的一些實施例的方面涉及一種投射系統(tǒng)的設(shè)計，其具有模塊化設(shè)計，使得多個模塊中的每一個可以具有針對相同觀看者眼睛的視線?？蛇x地，該共享的視線由轉(zhuǎn)動鏡提供?？蛇x地或者可替選地，通過轉(zhuǎn)動這些模塊并且注意它們的位置使得它們可以表現(xiàn)得仿佛它們共享相同坐標(biāo)系統(tǒng)，來提供共享的視線?？蛇x地，模塊包括多個圖像或全息圖生成模塊?？蛇x地或者可替選地，模塊包括至少一個觀看者跟蹤/或用戶交互模塊。在本發(fā)明的示例性實施例中，通過替換、添加或移除模塊來增強(qiáng)或減少系統(tǒng)能力。
[0295]在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個實施例之前，要理解的是，本發(fā)明不一定限于其針對下面的描述中闡述的和/或附圖和/或示例中圖示的方法和/或部件的構(gòu)建和布置的細(xì)節(jié)的應(yīng)用。本發(fā)明能夠具有其他實施例或者以各種方式實踐或執(zhí)行。
[0296]現(xiàn)在參照如圖1A中圖示的全息圖生成單元的構(gòu)建和操作以及如圖1B中圖示的近軸物體的可視性空間。
[0297]示例性計算機(jī)化全息圖生成單元
在本發(fā)明的示例性實施例中，全息圖生成單元10'包括光源15和空間光調(diào)制器(SLM)20。
[0298]SLM20連接到計算機(jī)化控制單元22，其獨立于其他像素控制SLM的每個像素的光學(xué)行為，使得從SLM反射的光將重現(xiàn)從景象(24，在圖示的情況中是房子)發(fā)出的光場陣面(front)。就此而言，檢測從景象24接收的光并且將表示它的數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)化單元22中，計算機(jī)化單元22處理輸入數(shù)據(jù)以獲得不同像素的所需的光學(xué)行為，并且據(jù)此控制SLM。
[0299]在本發(fā)明的示例性實施例中，來自源15的光用偏振分束器25進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，經(jīng)過四分之一波片(40)，去往SLM20，并且從SLM反射以創(chuàng)建全息圖35。在去往偏振分束器25的路上，波束再一次經(jīng)過四分之一波片40并且繼續(xù)無偏轉(zhuǎn)地經(jīng)過偏振分束器。
[0300]可選地，單元10'還包括光學(xué)元件70，其改變光源15的波陣面，使得在與SLM20交互后全息圖35較大?？蛇x地，使用無透鏡放大。在無透鏡放大中，球形波陣面束照射SLM，其被配置用于從平面波陣面束照射中產(chǎn)生圖像。用球形波陣面束產(chǎn)生的圖像相對于用平面波陣面束產(chǎn)生的圖像進(jìn)行縮放。可選地，用球形波陣面束產(chǎn)生的圖像大于用平面波陣面束產(chǎn)生的圖像?？蛇x地，該系統(tǒng)包括若干個透鏡，并且使用中的一個透鏡被選擇為產(chǎn)生所期望的尺寸和位置的物體全息圖?？蛇x地，透鏡的選擇是光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)的一部分。可選地，透鏡的選擇是光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計的一部分，并且該選擇是永久性的。
[0301]例如，在由McGraw-Hill 出版的 J.W.Goodmann 的書 “Introduction to Fourieroptics”中詳細(xì)描述了無透鏡放大的技術(shù)。
[0302]單元10'僅是適于使用相干光源和空間光調(diào)制器來創(chuàng)建全息圖的一個可能的布置。許多其他的布置在本領(lǐng)域中是已知的并且可以根據(jù)本發(fā)明的各種實施例進(jìn)行使用。此夕卜，至少在一些實施例中，單元10'可以由用于生成非全息近軸圖像或其他圖像類型的單元替換。為了更容易理解起見，在下面的描述中，用于生成近軸物體的單元將通常被稱為單元10以說明上文描述的單元10'僅是這種單元的一個可能的構(gòu)建。然而，在本發(fā)明的示例性實施例中，所有單元10具有光源和近軸(或者其他類型的)圖像形成單元，諸如SLM或者液晶(LC)面板。在其中使用非全息圖圖像的實施例中，顯示面板可以例如是發(fā)光的。
[0303]在一個示例性變型中，如果例如SLM是偏振敏感的，則例如可以改變該設(shè)計，使得來自源15的偏振光被分束器25偏轉(zhuǎn)以射到SLM20，并且從SLM反射以創(chuàng)建全息圖35?？蛇x地省略四分之一波片40。
[0304]在進(jìn)一步可替選的設(shè)計中，光以略微離軸的角度瞄準(zhǔn)SLM，因此其以不同軸反射遠(yuǎn)離SLM并且不使用分束器。
[0305]在一些實施例中，使用透射型SLM，并且光也不被分束器反射。
[0306]近軸圖像的可視性空間
圖1B圖示了在觀看諸如例如物體全息圖35的近軸圖像時的一些原理。
[0307]物體全息圖35是近軸圖像，近軸物體中的每個點(例如，36、37)在單個方向(h36、h37)上并且在圍繞其的某個窄角度(α)中發(fā)射光，創(chuàng)建了圓錐(C36、C37)。從圓錐C36內(nèi)的每個點看到點36，并且從圓錐C37內(nèi)的每個點看到點37。因此，圓錐C36和C37在這里被分別稱為點36和37的可視性空間。
[0308]可以從形成圓錐36和圓錐37兩者的一部分的每個點同時看到兩個點36和37，該部分形成了可從其觀看這兩個點的可視性空間60。相似地，可從其觀看整個全息圖的空間可以被確定，并且被表示為全息圖35的可視性空間。
[0309]因此，與空間60的一部分重疊的眼睛52可以看到兩個點36和37，眼睛54可以看到點37但是看不到點36，而眼睛56不能看到任何點36和37。
[0310]示例性光學(xué)系統(tǒng)
圖2A圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于投射物體全息圖35的基本系統(tǒng)200。
[0311]系統(tǒng)200包括近軸物體生成單元10和光學(xué)系統(tǒng)210，單元10可選地是全息圖生成單元。全息圖生成單元10生成全息圖35 (物體全息圖)，并且光學(xué)系統(tǒng)210使物體全息圖35成像以被看作立于舞臺237上的圖像全息圖235 (圖像全息圖)，舞臺237可選地是空的空間。光學(xué)系統(tǒng)210還投射SLM20(圖中示出的物體SLM)以提供圖像SLM220。圖像SLM220可選地大于SLM20，并且從沿圖像220的任何點注視圖像全息圖235的觀看者可以看到圖像全息圖235。
[0312]圖2B圖示了在觀看由光學(xué)系統(tǒng)210從近軸物體產(chǎn)生的半近軸圖像時的一些原理。
[0313]與圖1B的近軸物體35相似，可從類似圓錐的空間(C236、C237)觀看半近軸圖像235的每個點(例如，236、237)，并且可從圓錐238和239重疊的空間260觀看這兩個點。然而，不同于近軸物體35，一起組成圖像235的不同點的可視性空間彼此不平行。光學(xué)系統(tǒng)210的作用是打破不同點的可視性空間之間的平行性，因此提供更大的且可選地更接近的可視性空間260。因此，在一些實施例中，類似于望遠(yuǎn)鏡，系統(tǒng)210使圖像全息圖235更接近觀看者，但是還將全息圖的可視性空間從圖1B中圖示的相對窄空間60加寬到圖2B中圖示的較大可視性空間260。
[0314]可視性空間260包圍圖像SLM220(圖2A);因此，在本發(fā)明的一些實施例中，光學(xué)系統(tǒng)210被調(diào)節(jié)以形成待與觀看者的眼睛重疊的圖像SLM220。這樣，可以確信圖像235對于觀看者是可觀看的?？蛇x地或者此外，可視性空間260的其他部分被成像為與觀看者的
眼睛重疊。
[0315]圖3A和3B圖示了光學(xué)系統(tǒng)(300)的可選構(gòu)建，其允許投射SLM(20)的放大圖像和全息圖(35)的放大圖像，由此放大全息圖和/或加寬可從其觀看全息圖的空間。
[0316]圖3A示出了產(chǎn)生圖像全息圖的光線的光線跟蹤；并且圖3B示出了產(chǎn)生圖像SLM的光線的光線跟蹤。
[0317]應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的一些實施例中，來自系統(tǒng)210的僅有要求是:(i)將物體全息圖35成像到舞臺237，(ii)將SLM20成像到舞臺237外的平面(或體積)，以及(iii)允許所述平面的準(zhǔn)確位置是可調(diào)節(jié)的。各種各樣的光學(xué)架構(gòu)可以完成該任務(wù)，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在面對以上要求時可以容易地想到圖3A或3B中圖示的構(gòu)建的許多替選方案。
[0318]在圖3A和3B兩者中示出了:全息圖生成單元10，包括SLM20 ;和光學(xué)系統(tǒng)210，包括物鏡310和目鏡320。
[0319]在所示出的實施例中，物鏡310具有兩個焦點:311和312 ;并且目鏡320具有兩個焦點:321和322。
[0320]在所示出的實施例中，物鏡310和全息圖生成單元10被安置為使得由單元10在物鏡310和其焦點311之間產(chǎn)生物體全息、圖。光學(xué)單元310和320被安置為彼此間的距離大于它們的焦距的和，使得元件320的焦點321位于元件320和元件310的焦點312之間。
[0321]可選地，物鏡310包括透鏡和/或曲面鏡。可選地，目鏡320包括透鏡和/或曲面鏡。
[0322]每個物鏡310和320可以獨立地是光會聚元件(例如，凹面鏡)或者光發(fā)散元件(例如，凸面鏡)。
[0323]如圖3A中所示，在觀看者的眼睛250前面在舞臺237上形成圖像全息圖235。
[0324]如圖3B中所示，SLM20的圖像形成在觀看者的眼睛250處。
[0325]因此，圖3A和3B—起示出了光學(xué)系統(tǒng)210使全息圖35成像到舞臺237并且使SLM20成像為與觀看者的眼睛250局部重疊。
[0326]在本發(fā)明的示例性實施例中，光學(xué)系統(tǒng)210是可調(diào)節(jié)的，以例如通過改變兩個光學(xué)元件310和320之間的距離來改變形成圖像SLM的位置。這樣的調(diào)節(jié)還可能改變圖像全息圖235出現(xiàn)的位置。如果需要，這可以由計算單元22(圖1A)進(jìn)行補(bǔ)償，其可以在不移動SLM20的情況下驅(qū)動SLM20以在不同位置形成物體全息圖35。
[0327]在所示出的實施例中，目鏡是中空鏡，然而目鏡也可以是透射元件(例如，透鏡)，其可選地還改變光的角度(例如，棱鏡)，使得全息圖不疊加在圖像生成系統(tǒng)上。
[0328]物鏡310的可選形狀
物鏡310可選地是具有旋轉(zhuǎn)拋物面的形式的鏡，其中旋轉(zhuǎn)軸是拋物線的對稱軸。另一可選形狀是旋轉(zhuǎn)拋物面，其中旋轉(zhuǎn)軸垂直于拋物線的對稱軸?？蛇x地，物鏡310的形狀具有球形帽。可選地，物鏡310的形狀具有任何以上建議的形狀的分段。球形帽可選地是優(yōu)選的，因為其較容易制造，并且由于全息圖35是近軸的，因此球差不會在系統(tǒng)中起顯著作用。
[0329]可選地，目鏡320具有物鏡可以具有的任何以上形狀。下文在標(biāo)題“示例性目鏡”下描述了具有特別有用的形狀的目鏡。
[0330]在一些實施例中，物鏡310是圓柱鏡或者其弓形部分。如提到的，這種鏡可以是拋物面而非平坦的。
[0331]光學(xué)系統(tǒng)的示例性維度
在示例性實施例中，圖3A和3B中圖示的設(shè)置(setup)用于使用具有_50cm的焦距的透鏡310和在透鏡310的第一側(cè)(在圖中為右側(cè))離透鏡310100cm安放的目鏡320來提供放大的圖像SLM。SLM在透鏡310的第二側(cè)離透鏡310約數(shù)毫米。
[0332]SLM接收輸入以便生成物體全息圖的傅立葉變換，并且因此在透鏡310的焦平面處(到透鏡310左側(cè)50cm)找到物體全息圖。物體全息圖的尺寸與用于形成全息圖的SLM部分的尺寸相似。
[0333]目鏡形成兩個圖像:
物體全息圖的圖像在到目鏡320右側(cè)150cm處形成并且具有物體全息圖的相同尺寸；并且SLM的圖像在到目鏡320右側(cè)200cm處形成并且是SLM的三倍。
[0334]當(dāng)觀看者的眼睛與圖像SLM重疊時，觀看者離圖像全息圖50cm。[0335]該示例示出了創(chuàng)建具有比物體全息圖的可視性空間更大的可視性空間的圖像全息圖的一個設(shè)置。圖像全息圖可至少從圖像SLM處的任何位置觀看，圖像SLM是SLM的三倍并且離物體全息圖50cm。
[0336]在一些實施例中，生成比圖像全息圖更大的圖像SLM導(dǎo)致了如下可視性空間:其在離圖像較大距離處分散，直至其到達(dá)SLM的圖像為止，并且然后其會聚。在一些這樣的實施例中，減輕了精確地跟蹤觀看者與圖像的距離的需要，并且因此減輕了將SLM的圖像準(zhǔn)確地投射到觀看者的眼睛的需要。然而，在一些這樣的實施例中，關(guān)于觀看者和圖像之間的距離的信息仍有助于估計可視性空間的尺寸并且確定觀看者何時從一個視窗移動到另一視窗。確保圖像SLM處于觀看者的眼睛附近(其中可視性空間是最寬的)可選地解除了來自方位跟蹤的要求。
[0337]圖像SLM位置的示例性調(diào)節(jié)
為了將具有有限可視性空間的圖像顯示給移動觀看者，圖像SLM應(yīng)當(dāng)跟隨觀看者的眼睛。下文描述了提供這種跟隨的一些示例性實施例。
[0338]在一些所描述的實施例中，改變圖像SLM的位置還改變了圖像的位置；然而與SLM移動相比，圖像移動是小的，并且可以使用SLM的有限光功率進(jìn)行補(bǔ)償。
[0339]圖4是被設(shè)計為允許將SLM和全息圖的投射分別調(diào)節(jié)到舞臺和觀看者眼睛的位置的光學(xué)系統(tǒng)400的一個可能的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0340]系統(tǒng)400包括系統(tǒng)210的所有部件，包括全息圖生成單元10、物鏡310和目鏡320。在所示出的實施例中，物鏡310是曲面鏡而目鏡320是凸面鏡。
[0341]系統(tǒng)210進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)單元410，用于便于控制SLM和全息圖被投射到的位置。調(diào)節(jié)單元410在圖中被圖示為包括以彼此例如成60°固定的鏡表面420和430的V形鏡，但是許多其他實現(xiàn)方案對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。
[0342]如所示出的，從物鏡310通過V形鏡410去往目鏡320的光線405首先從物鏡310反射到鏡420，并且從那里反射到鏡430，光從鏡430朝向目鏡320反射。
[0343]在箭頭425的方向上來回移動鏡表面420和430改變了目鏡320和SLM圖像之間的距離。因此，沿箭頭425移動鏡表面420和430允許跟隨沿光軸移動遠(yuǎn)離全息圖或者接近全息圖的觀看者的眼睛。
[0344]可選地，V形鏡410被省略，并且元件310和/或320彼此相對移動以獲得相似的效果。用于改變系統(tǒng)400的后焦距的位置的任何其他已知裝置也可以用于替換V形鏡410以使圖像SLM沿光軸移動。
[0345]在箭頭426所示的方向上轉(zhuǎn)動構(gòu)成V形鏡410的鏡之一(即圍繞平行于表面420和430之間的接觸線的軸，并且在V平面上)允許跟隨所跟蹤的上下打量的觀看者眼睛。
[0346]在示例性實施例中，V形鏡410安裝在電機(jī)(未示出)上，該電機(jī)如箭頭425和/或426所示的那樣移動這些鏡。
[0347]為了在觀看者的眼睛水平地移動離開圖像全息圖可視性空間(在圖中；進(jìn)入頁面和離開頁面)時跟隨觀看者的眼睛，透鏡320被可選地移動為面對觀看者。
[0348]可選地，控制圖像全息圖的位置包括計算和生成全息物體，使得準(zhǔn)確地在所期望的位置，例如準(zhǔn)確地在另一觀看者看到的位置，生成圖像全息圖。
[0349]可選地，光學(xué)系統(tǒng)被調(diào)節(jié)以生成觀看者附近的圖像SLM并且計算單元計算將形成的物體全息圖，使得圖像全息圖準(zhǔn)確地在所期望的位置?？蛇x地，這種計算被省略，但是損害圖像全息圖位置的準(zhǔn)確性。
[0350]圖5是用于針對觀看者的每個眼睛示出不同全息圖的系統(tǒng)500的示意圖。系統(tǒng)500與系統(tǒng)400相似，只是這里存在附加平面鏡510，其圍繞其軸515轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)。
[0351]在一個實施例中，鏡510以例如3度的角度左右移動，并且SLM在每個移動的第一半中創(chuàng)建一個全息圖并且在第二半中創(chuàng)建另一全息圖。這樣，每個眼睛看到不同全息圖。可選地，該移動處于這樣的頻率，使得每個眼睛感知全息圖投射，仿佛其是連續(xù)的?？蛇x地，該鏡圍繞其移動的中心位置被改變以跟隨觀看者的面部的中心。
[0352]在另一實施例中，鏡510以至少約15Hz (例如，24Hz、30Hz、45Hz或60Hz)的頻率圍繞其軸515旋轉(zhuǎn)，并且SLM在旋轉(zhuǎn)的一半處創(chuàng)建一個全息圖并且在第二半中創(chuàng)建另一全息圖?？蛇x地，SLM在第一旋轉(zhuǎn)處創(chuàng)建一個全息圖并且在第二旋轉(zhuǎn)處創(chuàng)建第二全息圖。例如，以30Hz旋轉(zhuǎn)的鏡以及每次旋轉(zhuǎn)更新兩次的SLM可以以與以60Hz旋轉(zhuǎn)且每次旋轉(zhuǎn)更新一次的鏡相似的速率更新。
[0353]其中SLM從創(chuàng)建一個全息圖改變?yōu)閯?chuàng)建另一全息圖的切換點可選地是在沒有眼睛與圖像SLM重疊時。這可選地在每次旋轉(zhuǎn)中發(fā)生兩次:一次是在圖像SLM被透射到觀看者的眼睛之間時，而一次是在圖像SLM被投射遠(yuǎn)離觀看者的眼睛時。
[0354]可選地，每個眼睛與另一 SLM的圖像重疊，并且每個SLM在其與觀看者的眼睛重疊之前每次旋轉(zhuǎn)使物體全息圖改變一次。
[0355]可選地，圖像SLM同時與觀看者的雙眼重疊。
[0356]圖4和5中示出的實施例之間的另一差異在于:在圖4中目鏡320是透鏡，而在圖5中其是曲面鏡。然而，該差異是次要的，圖4的實施例在將鏡作為元件320時同樣工作，而圖5的實施例在將透鏡作為元件320時同樣工作。
[0357]可選地，目鏡320安裝在基座(520)上，該基座通過橋(525)剛性連接到軸515，使得目鏡320跟隨平面鏡510的移動。在這種選項中，目鏡320可選地具有上文針對物鏡310建議的任何形式，與物鏡310的形狀無關(guān)。下文在圖6A和6B的背景下討論目鏡320的另一可能的形狀。
[0358]因此，在一個實施例中，所有圖像形成部件一起移動以瞄準(zhǔn)觀看者的眼睛。可選地，物鏡也移動并且因此小于完整的360度。以這樣的速度移動物鏡和/或圖像生成模塊可能是能量低效的或者有噪聲的，并且因此在一些實施例中未被實踐。
[0359]在另一實施例中，鏡510以目鏡320的一半角轉(zhuǎn)動進(jìn)行轉(zhuǎn)動，以補(bǔ)償由反射引起的角速度的翻倍。
[0360]單個觀看者
在本發(fā)明的示例性實施例中，系統(tǒng)500用于使全息圖針對單個觀看者成像，使得全息圖具有大圖像和寬可視性空間。
[0361]在一個實施例中，全息圖圖像被投射到的位置(舞臺)是固定的，并且觀看者自由地從不同位置注視全息圖，但是從各處看到全息圖。在該實施例中，跟蹤觀看者的眼睛，并且投射全息圖的可視性空間以跟隨眼睛。
[0362]例如，通過眼睛跟蹤系統(tǒng)來跟蹤眼睛，該眼睛跟蹤系統(tǒng)具有足夠好的準(zhǔn)確性以分辨眼睛何時在全息圖的可視性空間中以及眼睛何時在所述空間外部的。該跟蹤系統(tǒng)可以是具有適當(dāng)準(zhǔn)確性的任何商業(yè)上可獲得的眼睛跟蹤系統(tǒng)，例如可從總部設(shè)在Corvallis，Oregon, USA的Natural Point獲得的TrackIR?頭部跟蹤系統(tǒng)。可選地,如下文將描述的，該跟蹤系統(tǒng)具有與系統(tǒng)500的公共部分。
[0363]如跟蹤系統(tǒng)檢測到的觀看者的眼睛的位置被傳遞到計算單元，其確定系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)被如何調(diào)節(jié)以將圖像SLM投射到觀看者的眼睛附近，例如V形鏡410的準(zhǔn)確位置、鏡510正面對的準(zhǔn)確點或者根據(jù)正使用的特定設(shè)置而需要的任何其他調(diào)節(jié)。
[0364]當(dāng)觀看者的眼睛移動時，其移動被跟蹤單元跟蹤，并且光學(xué)系統(tǒng)被控制以保持將圖像SLM投射在觀看者的眼睛附近。這樣，只要觀看者正在察看舞臺，則他從他所在的任何位置看到整個全息圖。
[0365]在一些實施例中，計算單元控制SLM以創(chuàng)建重現(xiàn)如將從觀看者的視角看到的景象的全息圖?？蛇x地，在周圍(all around)使用旋轉(zhuǎn)鏡來顯示全息圖，使得所有觀看者不論他們位于何處，都看到相同全息圖，并且該全息圖響應(yīng)于他們之一的移動而改變。
[0366]單個觀看者，針對每個眼睛的不同全息圖
在本發(fā)明的一些實施例中，單個全息圖的可視性空間與觀看者的雙眼重疊。在這些實施例中，由于所注視的圖像的全息本質(zhì)提供原始景象的所有深度線索(cue)，因此觀看者看到完整的3D全息圖。這些實施例是基于約6-8cm寬的圖像SLM，以便覆蓋成人觀看者的雙眼。
[0367]然而，在許多實施例中，圖像SLM是較小的，并且具有約5至約20mm的寬度。在這些實施例中，單個全息圖可以僅由單眼看到，并且向雙眼呈現(xiàn)全息圖需要呈現(xiàn)兩個全息圖，每個眼睛一個全息圖。
[0368]在本發(fā)明的一些不例性實施例中，兩個全息圖具有相同景象的兩個不同方面:一個方面將由觀看者的右眼看到，而另一個方面將由觀看者的左眼看到，假如景象在舞臺上。這樣，觀看者可以具有景象的較好深度感受。
[0369]單個全息圖
在一些實施例中，系統(tǒng)在所有方向上例如圍繞360°投射單個全息圖?？梢允惯@種系統(tǒng)比如下文所述的步行圍繞系統(tǒng)更簡單和更廉價。該系統(tǒng)可以完全地運行而不用眼睛跟蹤且不用針對特定觀看者進(jìn)行調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)的附加優(yōu)點在于為控制LSM所需的計算與為向多個用戶中的每一個提供完整的全息場景所需的計算相比是非常簡單的。
[0370]在一些實施例中，計算單元控制SLM以創(chuàng)建單個全息圖，該全息圖由兩個疊加的全息圖制成?？蛇x地，觀看者配備有從每個眼睛濾除不同圖像的眼鏡。一個這樣的實施例使用2色立體照片，該2色立體照片就本身而言在本領(lǐng)域中是公知的。
[0371]在一些實施例中，投射單個全息圖使得其可以從不同高度觀看。在一些這樣的實施例中，相同全息圖被投射到不同高度，并且在每個高度中圍繞360 °。例如，用棱鏡使全息圖倍增，使得觀看者在若干個不同高度看到相同全息圖。
[0372]多個觀看者和/或360°步行圍繞
圖5的實施例允許向注視目鏡320的方向的觀看者示出全息圖。為了允許觀看者步行圍繞舞臺或者向從不同位置觀看舞臺的不同觀看者呈現(xiàn)全息圖，目鏡320可以被制成圓形，如圖6A中圖示的。
[0373]圖6A是示出浮于空中所示的心臟的圖像全息圖(635)的系統(tǒng)600的圖示。該圖主要示出了目鏡320，其可選地具有被整形為轉(zhuǎn)動拋物面的內(nèi)反射表面。在這個選項中，目鏡320中的每個豎直橫截面具有拋物線的形狀，并且每個水平橫截面具有圓的形狀?？商孢x地，目鏡320是球的分段。水平橫截面是圓，而豎直橫截面是圓弧。
[0374]圖6B是系統(tǒng)600的示意圖。目鏡320由圖6A中圖示的圓形目鏡的兩個相對豎直橫截面表示。該圖還示出了圓柱鏡605，其用于使光移位遠(yuǎn)離其他光學(xué)元件并且進(jìn)入目鏡320，使得其他光學(xué)元件不會遮擋目鏡320以便接收來自旋轉(zhuǎn)鏡510的反射。圖6B中示出的其他光學(xué)元件在結(jié)構(gòu)和功能上與圖4或圖5中示出的那些相似。
[0375]鏡605可以被省略，并且光線通過其他裝置進(jìn)行移位。例如，如圖6C中的那樣，鏡510可以關(guān)于它繞其旋轉(zhuǎn)的軸傾斜，其中圖6C為了方便起見未示出目鏡320。
[0376]圓柱鏡605可以由一個或多個平面鏡替換。
[0377]由圓柱鏡605或者由替換鏡605的平面鏡引入的失真可選地通過由SLM生成的圖像的預(yù)失真進(jìn)行校正。
[0378]注意，鏡605的使用可選地約束從SLM到觀看者的光學(xué)路徑的實際長度，并且省略鏡605可選地移除該約束并且移除對鏡605進(jìn)行預(yù)失真補(bǔ)償?shù)男枰?br> [0379]目鏡320可以由一個或多個平面鏡替換。
[0380]由目鏡320引入的失真可選地通過由SLM生成的圖像的預(yù)失真進(jìn)行校正。
[0381]當(dāng)對鏡605和/或平面目鏡320使用平面鏡替換時，平面鏡彼此鄰接的位置可選地未被用于投射圖像。可選的編碼器檢測光學(xué)路徑何時跨越這些位置并且圖像在該時間期間不被投射。
[0382]在光學(xué)系統(tǒng)的空間覆蓋中可選地可以存在間隙，并且可選的編碼器可選地檢測光學(xué)路徑何時跨越這些間隙并且圖像在該時間期間不被投射。
[0383]可選地，鏡510以至少約24Hz的頻率圍繞其軸515旋轉(zhuǎn)，并且每當(dāng)圖像SLM被投射到不同位置(無論其是相同觀看者的不同眼睛、另一觀看者的眼睛、還是在觀看者移動之后的相同觀看者的相同眼睛)時SLM創(chuàng)建不同全息圖。
[0384]在本發(fā)明的一些實施例中，鏡510的兩面正在反射，使得在鏡的每次旋轉(zhuǎn)中圖像可以被投射在鏡周圍，跨越360°投射角度或者較小角度，諸如150°以上、170°以上、180°以上、220°以上、260°以上或者中間角度?？蛇x地，在鏡510的中心處存在無反射點以消除O階反射(即，光源的反射)。O階反射可以相似地通過以任何其他方式阻擋光到達(dá)鏡510的中心或者從鏡510的中心反射而被省略。
[0385]在本發(fā)明的示例性實施例中，從不同角度觀看的圖像是無失真的(例如，如同將在平板顯示器或者其他標(biāo)準(zhǔn)2D成像系統(tǒng)上的那樣)。
[0386]注意，這里描述的方法和裝置還可以用于尤其浮于空中的較小角度顯示，例如在
10。和150。之間，例如小于100°、小于80°、小于45°、小于30°或者中間角度。
[0387]在一些實施例中，向不同觀看者和/或不同眼睛示出不同類型的圖像，例如一個眼睛可以看到2D圖像而一個眼睛可以看到3D或全息圖圖像。可選地，不同圖像由系統(tǒng)中的不同圖像創(chuàng)建模塊創(chuàng)建，這些圖像創(chuàng)建模塊轉(zhuǎn)動到位和/或通過轉(zhuǎn)動平面鏡(例如，510)及時地提供其視線。
[0388]示例性光源
在本發(fā)明的不例性實施例中，光源提供準(zhǔn)直光(并且在一些實施例中提供相干光)，以便生成近軸物體。關(guān)于準(zhǔn)直光源的非限制性示例包括激光器和LED。
[0389]在一些實施例中，使用向眼睛提供10?IOOyW的光源。
[0390]該光強(qiáng)度可選地被選擇用于其中旋轉(zhuǎn)鏡510和目鏡320之間的距離是Im并且鏡以30Hz旋轉(zhuǎn)的實施例。用于選擇上述光強(qiáng)度的考慮可以總結(jié)如下:
為了在亮房間中通過這種系統(tǒng)向觀看者顯示圖像，觀看者的瞳孔處的光功率在暗房間中應(yīng)當(dāng)約為10 μ W而在亮房間中高達(dá)100 μ W。
[0391]10 μ W的估計是基于如下考慮:
在所討論的實施例中，在每次旋轉(zhuǎn)中光線進(jìn)入瞳孔5μ S。該估計是基于如下假設(shè):在亮房間中瞳孔的直徑約為1mm。由于從鏡去往目鏡的光線的遠(yuǎn)點在鏡的每次旋轉(zhuǎn)中行進(jìn)6.28m(2JiR)，并且鏡每秒旋轉(zhuǎn)30次，因此遠(yuǎn)點每秒行進(jìn)近似30X6.28 = 190m =190，OOOmm0
[0392]因此，波束在1/190，000秒中掃描1_，1/190，000秒近似為5 μ S。
[0393]為了提供清晰的圖像，Inff的光應(yīng)當(dāng)?shù)竭_(dá)瞳孔50msec。
[0394]由于光在5 μ s期間掃射(swift)眼睛，因此系統(tǒng)必須在5 μ sec中而非50msec中提供所有光。因此，需要為InW的10，000倍的功率。InWX 10, 000 = 10 μ W。
[0395]以上估計適于在平均室內(nèi)照明條件下顯示圖像。如果房間更亮，則可選地提供更高光強(qiáng)度，例如為2、5或10倍的光強(qiáng)度。
[0396]示例性目鏡
在不例性實施例中，目鏡320是中空體,具有旋光性內(nèi)表面,例如彎曲反射內(nèi)表面?？蛇x地，旋光性內(nèi)表面是例如曲面鏡的反射表面?？蛇x地，該內(nèi)表面是透鏡的表面。
[0397]可選地，中空目鏡對從鏡510到達(dá)的光會聚。可選地，中空目鏡320在每個點處定義兩個有限的曲率半徑?？蛇x地，這兩個曲率半徑彼此相等，如球殼中的那樣。
[0398]可選地，目鏡的反射內(nèi)表面是閉合表面?？蛇x地，其是開放表面，并且允許從有限的視角觀看圖像。例如，在一些實施例中，目鏡具有通過使60°弧圍繞軸旋轉(zhuǎn)一半或3/4的圓而形成的旋轉(zhuǎn)固體的形狀，使得弧的內(nèi)部通常瞄準(zhǔn)軸。這些實施例可以允許僅從圍繞舞臺的180°或270°看到圖像，原因在于從其中在舞臺背景處不存在目鏡的位置察看舞臺的觀看者看不到圖像，除非在一些實施例中目鏡移動或者如其可能的那樣被移動。
[0399]在一些實施例中，中空目鏡的形狀是通過使弧圍繞該弧的凹側(cè)通常所瞄準(zhǔn)的軸旋轉(zhuǎn)而形成的旋轉(zhuǎn)固體?？蛇x地，旋轉(zhuǎn)軸和弧之間的距離等于該弧的半徑?？商孢x地，旋轉(zhuǎn)軸和弧之間的距離不同于該弧的半徑。
[0400]在一些實施例中，中空目鏡具有通過使弧圍繞軸旋轉(zhuǎn)而獲得的旋轉(zhuǎn)固體的形式，該軸離該弧的距離不同于該弧的半徑。
[0401]在一些實施例中，中空目鏡是例如形成旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分的拋物面，該旋轉(zhuǎn)拋物面是通過使拋物線圍繞垂直于該拋物線的對稱軸的軸旋轉(zhuǎn)而形成的。
[0402]球形目鏡可以比拋物線目鏡更容易構(gòu)建。另一方面，拋物線目鏡可能對像差不太敏感。然而，在一些實施例中，由于系統(tǒng)處理的物體和圖像的近軸本質(zhì)，像差是小的或者甚至可忽略的?？蛇x地或者可替選地，這些像差或者光學(xué)系統(tǒng)和/或觀看者肉眼觀察能力中的其他像差通過生成提供預(yù)補(bǔ)償?shù)倪m配圖像而進(jìn)行補(bǔ)償。
[0403]可選地，旋轉(zhuǎn)鏡510處于目鏡的中心，在其旋轉(zhuǎn)時將光引導(dǎo)至目鏡的不同部分。[0404]可選地，舞臺處于目鏡內(nèi)部。
[0405]可選地，整個光學(xué)路徑處于目鏡內(nèi)部。
[0406]在一些實施例中，為了看到圖像，觀看者必須現(xiàn)場注視具有目鏡反射表面的至少一部分的舞臺。
[0407]可選地，觀看者從外部注視目鏡。
[0408]可選地，觀看者處于目鏡內(nèi)部，例如在具有反射壁和/或天花板或者具有安裝在其上的目鏡和/或部分目鏡的球形房間中坐著、站立、步行或者躺下?？蛇x地，視覺跟蹤器使目鏡成像并且使用該圖像來確定可以將圖像投射到哪里以及不可以投射到哪里和/或用于調(diào)整成像參數(shù)，諸如距離和光級?？蛇x地，這種目鏡包括對顯示系統(tǒng)中的這種跟蹤器相機(jī)或者其他成像模塊可見的一個或多個標(biāo)記，諸如愛好或十字。
[0409]示例性模塊化投射系統(tǒng)
在本發(fā)明的一些實施例中，使用兩個或更多個SLM向不同眼睛、觀看者和/或位置提供不同全息圖。例如，在一個實施例中，存在兩個不同SLM，每個SLM專用于創(chuàng)建針對觀看者的一個眼睛的物體全息圖。在一些實施例中，每個SLM順序地創(chuàng)建若干個物體全息圖，例如針對三個不同觀看者創(chuàng)建高達(dá)6個不同全息圖，每個眼睛一個全息圖，并且旋轉(zhuǎn)鏡將每個全息圖帶至舞臺并且將每個SLM圖像帶至眼睛，其中生成全息圖以便觀看SLM圖像。
[0410]可選地，每個SLM具有其自身的光學(xué)系統(tǒng)210，并且所有系統(tǒng)被共同調(diào)節(jié)為向相同舞臺，可選地向舞臺上的完全相同點，提供圖像全息圖。例如，當(dāng)觀看者限于一些預(yù)先定義的區(qū)域，使得不需要360°的完整覆蓋時，該選項可以是有利的。
[0411 ] 在本發(fā)明的一些實施例中，同時使用兩個或更多個SLM，每個SLM具有其自身的物鏡并且所有SLM具有公共的目鏡和旋轉(zhuǎn)鏡。注意，這允許在觀看者的眼睛處把一個SLM生成的圖像疊加在另一 SLM生成的圖像上，即使具有不同類型和/或顏色。
[0412]圖7中描繪了一個這樣的配置，圖7是包括具有公共目鏡320和公共旋轉(zhuǎn)鏡510的兩個SLM(2(V和20")的投射系統(tǒng)700的圖示。在下文中，包括SLM本身的專用于單個SLM的投射系統(tǒng)的部分被稱為單元基元。在圖7中，每個單元基元在其自身的基座(710、720、730)上示出，允許系統(tǒng)700的模塊化構(gòu)建。
[0413]在一些實施例中，每個單元基元專用于生成將由與單元基元關(guān)聯(lián)的不同觀看者或者不同多個觀看者觀看的全息圖?？蛇x地，(一個或多個)具體單元基元與(一個或多個)具體觀看者的關(guān)聯(lián)在操作期間不改變。
[0414]可選地，觀看者坐在預(yù)定位置，例如坐在圍繞舞臺布置為同心圓的固定座椅中。在該情況中例如用元件410調(diào)整光程僅是可選的，并且有時可以被省略。相似地，可以省略面部檢測/跟蹤。
[0415]可選地，單元基元與觀看者的關(guān)聯(lián)根據(jù)觀看者的位置而改變。例如，如果從與某個單元基元關(guān)聯(lián)的一個觀看者切換到另一觀看者將不需要V形鏡的大量移動則可能是方便的。然而，在一些實施例中，當(dāng)觀看者和舞臺之間的距離改變時，V形鏡必須移動。因此，在一些實施例中，當(dāng)與一個SLM關(guān)聯(lián)的兩個觀看者移動一部分使得他們之一比另一個更接近舞臺許多時，一個觀看者可以與另一單元基元關(guān)聯(lián)，以省略來回大距離重復(fù)移動V形鏡的需要。
[0416]360。圍坐(sit-around)全息電視 盡管前面章節(jié)中描述的實施例允許每個觀看者(或甚至每個觀看者的每個眼睛)察看不同全息圖或視頻流，但是本發(fā)明的一些實施例允許所有觀看者用雙眼察看相同全息圖。這樣，像在察看標(biāo)準(zhǔn)的但是具有全息圖片的電視或影片時，許多人可以聚集并且具有完全相同的體驗。盡管全深度感受需要用每個眼睛看到不同全息圖，但是用雙眼看到相同全息圖提供了某種深度感受，其有時可能比用某些自動立體顯示器可獲得的感受更好。
[0417]因此，在本發(fā)明的一些實施例中，在旋轉(zhuǎn)鏡的每個循環(huán)的整個持續(xù)時間中投射單個全息圖，并且坐在舞臺周圍的人可以察看相同全息視頻流。
[0418]這種系統(tǒng)不需要圍繞舞臺的觀看者面部的角度跟蹤；已知觀看者離舞臺的距離可能足以。
[0419]可選地，在圍坐配置中，觀看者坐在圍繞舞臺的同心圓中，使得每組觀看者處于離舞臺的不同距離處?？蛇x地，座位是固定的，使得距離被預(yù)定。
[0420]在一些這樣的實施例中，存在專用于每個圓的觀看者的一個單元基元，使得在線光學(xué)路徑調(diào)整可以被省略。
[0421]在本描述和權(quán)利要求中，如果動作是在觀看者正在察看時采取的，則稱該動作被在線采取?？蛇x地，在線動作改變觀看者正看到的內(nèi)容、圖片的質(zhì)量和/或圖片的取向。
[0422]在一些實施例中，利用同心就坐布置來向不同觀看者呈現(xiàn)不同觀看流。例如，每個圓可以看到不同影片。由于存在示出每個影片的一個單元基元，并且系統(tǒng)向坐在每個不同圓中的觀看者示出來自不同SLM的不同影片，因此該布置特別簡單。
[0423]可選地，向相同圓的不同區(qū)域示出不同影片。應(yīng)當(dāng)注意，向不同觀看者示出的不同內(nèi)容可以具有相似的本質(zhì)(例如，兩個影片)或者具有不同的本質(zhì)(例如，一個觀看者察看影片而另一觀看者看到2D靜止圖像)。
[0424]可選地，所投射的圖像是2D圖像，例如常規(guī)的電視演播，并且系統(tǒng)允許從圍繞其的高達(dá)360度察看電視?？蛇x地，可以將不同內(nèi)容投射到不同區(qū)域(例如，2、3、4、5、6或更多個不同內(nèi)容/頻道)。例如，從0°和90°之間的角度察看顯示的觀看者可以察看體育頻道，從91°至180°的視角察看顯示的觀看者可以察看新聞頻道，等等?？蛇x地，例如使用近軸IXD顯示器來顯示2D圖像流，這可能需要通過IXD的常規(guī)控制進(jìn)行如這里描述的光學(xué)操縱。當(dāng)不同觀看者注視不同媒體流時，可能優(yōu)選的是經(jīng)過個人耳機(jī)提供音頻。注意，也可以支持小于360°的角度，例如100°、160°、180°、210°或者更小或更大或中間角度。例如，視角(有效的，不一定是瞬時的)可以是例如至少10°、20°、30°、40°、50°或中間角度。本發(fā)明的一些實施例的特定特征在于:操作小視角圖像生成器以提供寬視角，例如在面積上至少5、10、30或100倍。本發(fā)明的一些實施例的特定特征在于:不是針對觀看者可能所處的空間的所有部分生成全息圖，僅針對預(yù)期用戶所處的空間部分計算和/或顯示全息圖(或其他圖像)。
[0425]在本發(fā)明的一些實施例中，提供相同的一般內(nèi)容(例如，房子)，但是以不同角度(例如，轉(zhuǎn)動和/或方位的改變)提供不同數(shù)據(jù)層(例如，管道工程、電纜鋪設(shè))。可選地，存在隨著視角改變的一個或多個數(shù)據(jù)類型的透明度的無縫改變。
[0426]本發(fā)明的一些實施例的特定特征在于:基本上同時地，例如在小于I秒內(nèi)，在小于
0.1秒內(nèi)、以視頻速率或更快的速率，向一個或多個觀看者示出多個圖像。在本發(fā)明的示例性實施例中，系統(tǒng)使用例如I個、2、3、4、5、6或更多個圖像生成模塊，每秒生成(并且投射)至少10個、至少20個、至少30個、至少40個、至少80個、至少150個或者中間數(shù)目的不同
圖像/全息圖。
[0427]示例性應(yīng)對拖尾(smearing)
為了認(rèn)識可能的拖尾問題，考慮如下實施例可能是有用的:其中圖像SLM約2cm寬，觀看者處于離旋轉(zhuǎn)鏡約lm(意味著周長約6m)處，并且旋轉(zhuǎn)鏡以30Hz旋轉(zhuǎn)。在該特定實施例中，如果恒定地且連續(xù)地投射單個圖像，則圖像SLM以約ISOm/sec的線性速度掃射觀看者的眼睛；并且該掃射可能引起全息圖的拖尾。
[0428]應(yīng)對這種可能的拖尾的一種方式是通過使系統(tǒng)僅激活長達(dá)該鏡將圖像SLM引導(dǎo)至觀看者眼睛附近的時間(在下文中被稱為投射周期)的小部分。在以上示例中，投射周期約為鏡旋轉(zhuǎn)周期的2cm/6m= 1/300。以30Hz的鏡旋轉(zhuǎn)周期是l/30sec。因此，該示例中的投射周期是l/9000seC，其約為100μ S。使激光器激活僅長達(dá)該時間的小部分，比如說在約I和約20μ s之間，通常減少了所有拖尾。可選地，每個投射周期使激光器激活若干次，例如5次2 μ s激活而其間存在18 μ s非激活。可選地，系統(tǒng)被調(diào)節(jié)以使得在每次鏡旋轉(zhuǎn)中使每個眼睛僅暴露于系統(tǒng)一次。在以上示例中，這可以例如通過每個80 μ s提供具有20 μ s寬度的脈沖來實現(xiàn)。
[0429]在一些實施例中，激光器以脈沖激活。此外或者可替選地，激光是連續(xù)的并且斬光器用于將光斬斷為較短閃光。
[0430]可替選地或者此外，光源被整形為線，例如，例如水平地掃描SLM的豎直線。在該實施例中，每個豎直照射定義了從不同的且極窄的角度描述景象的子全息圖。子全息圖作為豎直狹縫窗口到達(dá)眼睛?？蛇x地，該掃描覆蓋整個SLM，因此將所有SLM圖像呈現(xiàn)到眼睛附近，但是眼睛將僅看到SLM的一個豎直分段，即準(zhǔn)確地落入眼睛中的相同分段。
[0431]一種濾除拖尾的潛在方式是通過使用狹縫照射源，其使用旋轉(zhuǎn)鏡510’中的狹縫513 (參見圖8)。旋轉(zhuǎn)鏡510’可選地是部分反射的，并且旋轉(zhuǎn)鏡510’中的狹縫513從鏡軸515發(fā)出光到達(dá)透鏡310，從透鏡310到達(dá)SLM，從SLM回到透鏡310，從透鏡310回到狹縫513，從狹縫513反射到目鏡320，并且到達(dá)觀看者的眼睛。
[0432]在不使鏡旋轉(zhuǎn)的情況下跟隨單個觀看者的系統(tǒng)可選地被常規(guī)選通以克服拖尾問題，因為在這些系統(tǒng)中拖尾是不太明顯的。
[0433]示例性眼睛跟蹤單元
眼睛跟蹤系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是公知的，并且任何這種已知的系統(tǒng)可以適于與本發(fā)明的實施例一起使用，只要跟蹤質(zhì)量與SLM圖像的尺寸兼容:跟蹤應(yīng)當(dāng)足夠好以允許在每個方向上在小于相同方向上的圖像可視性空間的尺寸的容差內(nèi)估計眼睛的位置。
[0434]在本發(fā)明的示例性實施例中，跟蹤單元僅提供觀看者的面部中心的位置，并且基于觀看者的面部的知識或者使用關(guān)于觀看者的眼睛之間的距離的一般信息來計算眼睛的位置?？梢葬槍绾⒆印⒊赡耆说鹊牟煌^看組提供這種信息?？梢岳缤ㄟ^在跟蹤之前測量觀看者的面部來獲取知識。可選地，該測量包括站在離跟蹤單元的已知距離處并且注視跟蹤單元。然后，跟蹤單元檢測觀看者的眼睛以及從已知距離看到的眼睛之間的距離，并且響應(yīng)于檢測到的在觀看者的眼睛之間的距離，在跟蹤期間使用該信息來計算跟蹤單元和觀看者之間的距離。
[0435]在本發(fā)明的示例性實施例中，建立跟蹤單元以固有地具有與光學(xué)系統(tǒng)相同的坐標(biāo)系統(tǒng)。例如，圖7中描繪的一個單元基元可以持有跟蹤單元光學(xué)元件。
[0436]圖9是在跟蹤單元基元中有用的示例性跟蹤單元800的示意圖。跟蹤單元800包括光源810和位于跟蹤單元800的后焦距處的光檢測器820?？蛇x地，跟蹤單元800還包括濾除除光源810提供的波長之外的其他波長的光的濾光器805。
[0437]光源810提供的和檢測器820檢測的光具有由眼睛選擇性反射的類別。在本領(lǐng)域中已知出于這些目的而使用紅外光。
[0438]在本發(fā)明的示例性實施例中，來自光源810的光由分束器825分開，使得一部分光去往檢測器820而另一部分去往觀看者的眼睛830。從眼睛830反射的光返回到檢測器并且被檢測。如果相干光用于檢測直射光和反射光之間的干涉或者如果反射光用于提供瞬時光級的基線，則情況可能就是這樣。在其他實施例中，光未被直接反射回到檢測器，相反，僅由眼睛或面部(或者諸如帽子、貼紙或眼鏡上的人造標(biāo)記)反射的光被反射回到檢測器。
[0439]在所示出的實施例中，來自分束器的光經(jīng)過光學(xué)元件310、旋轉(zhuǎn)鏡510和目鏡320 (它們均在上文中被詳細(xì)描述)到達(dá)觀看者的眼睛。在從觀看者的眼睛到IR檢測器的路上，光可選地行進(jìn)經(jīng)過相同光學(xué)路徑，但是以相反的順序行進(jìn)。
[0440]在檢測器820處檢測到反射光時旋轉(zhuǎn)鏡所面對的方向?qū)?yīng)于眼睛的方向?？蛇x地基于反射光射到檢測器820的點來估計觀看者的眼睛的豎直立視圖。可選地，通過光學(xué)裝置和/或通過移動圖像自身(例如，在SLM上使其編碼移位)來調(diào)整圖像的立視圖。可選地，不同的觀看方向具有不同的立視圖(例如，對于不同的觀看者高度和/或距離)。
[0441]可選地，檢測某個預(yù)定距離(比如說約6.4cm±l.5cm)內(nèi)的雙眼被解釋為檢測相同觀看者的雙眼。
[0442]可選地，在跟蹤開始之前測量觀看者的眼睛之間的距離，并且從觀看者的雙眼接收到的信號之間的時間差用于估計觀看者和系統(tǒng)之間的距離。
[0443]在本發(fā)明的示例性實施例中，眼睛的檢測被調(diào)整為針對檢測進(jìn)行偏置(例如，具有例如較之正確檢測的10%、30%或100%或者中間或更大百分比的錯誤檢測)。在本發(fā)明的示例性實施例中，把圖像發(fā)送到不存在眼睛的位置僅具有計算成本，可能由系統(tǒng)部件選擇被預(yù)補(bǔ)償，而不把圖像發(fā)送到存在眼睛的位置可能防止顯示正確地操作。
[0444]全息圖的示例性調(diào)整
當(dāng)觀看者在步行圍繞物體時正察看物體時，觀看者從每個點看到物體的不同面。
[0445]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例顯示的全息圖在不對光學(xué)系統(tǒng)或全息圖生成單元進(jìn)行任何調(diào)整的情況下提供相似的效果。換言之，單個全息幀的顯示提供完整的步行圍繞體驗。然而，這限于使眼睛保持在全息圖可視性空間的邊界內(nèi)的步行圍繞。
[0446]在一些實施例中，當(dāng)觀看者移動圍繞使得眼睛在圖像可視性空間外部時，調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)以跟隨眼睛，但是顯示給觀看者的全息圖不改變。在這些實施例中，步行圍繞地球儀的全息圖的觀看者例如總是看到歐洲，不論他站在何處?？蛇x地，在這樣的實施例中，代替跟隨觀看者的眼睛，系統(tǒng)簡單地使周圍可獲得相同全息圖。
[0447]在一些示例性實施例中，當(dāng)觀看者移動時，顯示給他的景象被更新，使得在移動圍繞地球儀的全息圖時，觀看者可以看到不同的大洲?？蛇x地，這是通過每當(dāng)跟蹤的觀看者的眼睛移動到圖像全息圖的可視性空間外部時更新所顯示的全息圖來實現(xiàn)的。如果真實物體位于舞臺上，則系統(tǒng)估計觀看者將看到物體的哪個部分，并且在舞臺上呈現(xiàn)該部分的全息圖。
[0448]每次僅投射觀看者可觀看的景象的那部分的全息圖允許節(jié)約大量的計算能力，而不會損害觀看者看到的圖像的質(zhì)量。
[0449]在本發(fā)明的一些實施例中，景象自身隨時間改變。在一個特定示例中，景象是視頻流。在這種情況中，即使觀看者的眼睛不移動，仍將調(diào)整全息圖?？蛇x地，這些調(diào)整每秒進(jìn)行約24次，因為在本領(lǐng)域中公知在這種頻率下人類大腦看到流暢的移動。
[0450]可選地，當(dāng)示出視頻流的全息圖時，每次調(diào)整全息圖(例如，顯示視頻流的另一“幀”的全息圖)時，系統(tǒng)關(guān)于觀看者的眼睛位置來更新，并且僅投射從觀看者的當(dāng)前視點對觀看者將是可觀看的幀的那些部分。例如，這允許察看籃球比賽的影片的觀看者改變座位并且從不同角度看到該比賽。
[0451]示例性系統(tǒng)和控制
圖10是示出投射系統(tǒng)的一些主要單元以及它們之間的交互的示例性系統(tǒng)900的簡化框圖。
[0452]系統(tǒng)900包括:用于生成和投射全息圖的由驅(qū)動器915驅(qū)動的投射單元910。投射單元910包括SLM920。
[0453]系統(tǒng)900還包括:計算單元(930)，用于計算SLM920的每個像素的所期望的光學(xué)行為；和SLM驅(qū)動器(940)，用于根據(jù)如計算單元930計算的所期望的光學(xué)行為來驅(qū)動SLM920中的每個像素的光學(xué)行為。
[0454]計算單元930接收例如數(shù)據(jù)集、圖像或視頻流(可選地3維或體積圖像，可選地3維或體積圖像的流)作為輸入。該輸入可選地具有數(shù)字形式?？商孢x地，輸入具有模擬形式。在一些實施例中，僅提供3D圖像的表面?？蛇x地，預(yù)先計算數(shù)據(jù)以流式傳輸?shù)絊LM?？商孢x地，例如如下文所述，單元930根據(jù)該輸入來生成SLM數(shù)據(jù)。可選地，單元930僅針對用戶所處的或者預(yù)期所處(例如，假設(shè)人頭部的某個移動速度)的觀看方向生成數(shù)據(jù)和/或再現(xiàn)該輸入。可選地，例如由于獲得數(shù)據(jù)的延遲和/或再現(xiàn)這種數(shù)據(jù)的延遲，存在眼睛跟蹤器的新用戶檢測和向新用戶呈現(xiàn)圖像(或完整圖像)之間的時延(例如，數(shù)秒或者分?jǐn)?shù)秒)。
[0455]可選地，體積3D圖像流數(shù)據(jù)或者任何圖像數(shù)據(jù)被提早存儲在系統(tǒng)的存儲器中，并且在投射期間，所存儲的數(shù)據(jù)被接近(approach)并且用于控制系統(tǒng)?？蛇x地，如為在投射期間控制系統(tǒng)所需的，在線接收數(shù)據(jù)并且僅臨時存儲數(shù)據(jù)。
[0456]計算單元930基于該輸入來計算SLM920的每個像素的光學(xué)行為應(yīng)當(dāng)是什么，以便用SLM產(chǎn)生的全息圖重現(xiàn)對應(yīng)于從景象發(fā)出的波陣面的波陣面。SLM驅(qū)動器940將SLM的像素驅(qū)動到計算的光學(xué)行為。
[0457]可選地，單元930修改其接收到的數(shù)據(jù)和/或?qū)@示的數(shù)據(jù)以考慮到系統(tǒng)、觀看者和/或校準(zhǔn)過程的光學(xué)性質(zhì)?？蛇x地，校準(zhǔn)過程是視覺的和/或包括檢測用戶的指向設(shè)備。在一個示例中，示出了柵格并且用戶“觸摸”柵格上的每個點。在另一示例中，向用戶示出一系列圖像并且提供例如關(guān)于色彩質(zhì)量、形狀、空間失真和/或其他圖像性質(zhì)的反饋?？蛇x地，經(jīng)由圖像或者使用輸入設(shè)備(例如，未示出的鼠標(biāo)或按鈕)提供輸入。
[0458]所示出的系統(tǒng)還包括跟蹤單元(950)，其可選地向計算單元930提供關(guān)于觀看者眼睛的位置的信息，因此允許計算單元930估計觀看者將從他的視點看到景象的哪些部分，并且計算像素的光學(xué)行為以僅產(chǎn)生從這些部分發(fā)出的波陣面。
[0459]此外或者可替選地，跟蹤單元950向投射系統(tǒng)910的驅(qū)動器915提供關(guān)于觀看者眼睛的位置的信息，允許其將所生成的全息圖的可視性空間的位置調(diào)整至觀看者眼睛的位置。
[0460]在示例性操作序列中，視頻流被輸入到計算單元930中，其計算SLM920的各個像素的所期望的光學(xué)行為。計算單元930將計算的值傳遞到SLM驅(qū)動器940，其據(jù)此驅(qū)動SLM920。生成和投射單元910使用SLM920來生成物體全息圖，并且投射該物體全息圖。
[0461]同時，跟蹤單元跟蹤觀看者的位置和取向，并且將該信息發(fā)送到計算單元。計算單元使用該信息來計算簡化的全息圖，其僅重現(xiàn)在觀看者的方向上的從景象發(fā)出的光。跟蹤單元還將觀看者眼睛的位置和取向傳遞到生成和投射單元910的驅(qū)動器915，并且驅(qū)動器915驅(qū)動投射單元以投射將可由觀看者觀看的全息圖。
[0462]圖11是在根據(jù)本發(fā)明的實施例的產(chǎn)生和投射待由注視舞臺的觀看者看到的全息圖的方法中采取的動作的流程圖。
[0463]在105中，估計觀看者眼睛的位置?？蛇x地，估計雙眼的位置。可選地，還估計觀看者正注視的方向?？蛇x地，系統(tǒng)被配置為將全息圖投射到預(yù)先定義的舞臺，并且觀看者眼睛和舞臺的位置確定了觀看者正注視的方向。
[0464]在110中，基于觀看者的眼睛位置，估計在景象處于某個給定取向上的舞臺處的情況下由觀看者可觀看的景象部分。
[0465]在115中，僅生成在110中估計的待由觀看者看到的那些景象部分的全息圖。可選地，通過計算為生成全息圖所需的各個SLM像素的光學(xué)行為并且據(jù)此驅(qū)動SLM，來生成這些全息圖。
[0466]在120中，投射在115中生成的全息圖，使得觀看者在注視舞臺時將從他的位置看到該全息圖。
[0467]圖12是在產(chǎn)生待由從給定角度注視全息圖的觀看者看到的全息圖的方法150中采取的動作的流程圖。
[0468]在152中捕獲觀看者的位置。捕獲觀看位置可選地包括從跟蹤單元接收輸入?？蛇x地，捕獲還包括處理所述輸入。當(dāng)捕獲完成時，系統(tǒng)已確定觀看者的位置、以及觀看者將從其看到景象的角度(如果景象事實上在舞臺上)。
[0469]在154中，接近體積數(shù)據(jù)。可選地，體積數(shù)據(jù)預(yù)先保存在系統(tǒng)的存儲器中?？蛇x地，例如從3D成像設(shè)備(例如，CT成像器)在線(即在成像過程進(jìn)行的同時)接收體積數(shù)據(jù)。
[0470]系統(tǒng)過濾器從體積數(shù)據(jù)當(dāng)中濾除為創(chuàng)建在152中確定的將由觀看者看到的該場景部分的全息圖而所需的數(shù)據(jù)。
[0471]在156中，計算系統(tǒng)將體積數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槿?shù)據(jù)，包括例如針對SLM的每個有源像素設(shè)定所期望的折射率以便生成全息圖?？蛇x地，SLM具有不會在生成全息圖時出現(xiàn)的非有源像素。這些像素可選地在160(下文)中未被照射。可選地，防止對這些像素的照射由安放在光源和SLM之間的附加透射型或反射型LCD或數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD)執(zhí)行?？蛇x的附加透射型或反射型LCD或DMD未在圖中描繪。
[0472]在158中，控制SLM使得每個像素事實上具有針對其設(shè)定的折射率。
[0473]在160中，照射SLM以生成物體全息圖。[0474]與全息圖的示例性交互
本發(fā)明的一些實施例允許觀看者與全息圖交互。例如，觀看者可以移動他的手、或者任何其他身體部位、或者觀看者正在握持的任何物體(例如指針)來觸摸全息圖。可選地，傳感器檢測觀看者手的位置，并且據(jù)此控制輸出設(shè)備。在一個示例中，觸摸鐘的觀看者導(dǎo)致輸出設(shè)備的響鈴。
[0475]在另一示例中，觀看者可以與全息圖交互以操縱景象。例如，在發(fā)動機(jī)蓋處觸摸汽車全息圖的觀看者可以使全息圖改變?yōu)槠嚢l(fā)動機(jī)內(nèi)部的全息圖。
[0476]可替選地或者此外，觸摸全息圖的某個部分的觀看者可以使輸出設(shè)備控制該系統(tǒng)以產(chǎn)生其中被觸摸部分在觀看者面前的全息圖。例如，面對瑞士察看地球儀的觀看者可以在西班牙處觸摸地球儀，并且地球儀將轉(zhuǎn)動以將西班牙帶到觀看者面前。
[0477]可替選地或者此外，觀看者可以經(jīng)過控制面板來與全息圖交互(在空間中移動全息圖，使其圍繞某個預(yù)定軸轉(zhuǎn)動，專門定義關(guān)于全息圖的轉(zhuǎn)動軸并且使全息圖圍繞專門定義的軸轉(zhuǎn)動)，并且對空間中的全息圖的取向和/或位置執(zhí)行任何其他操縱。
[0478]可選地，兩個或更多個觀看者可以同時與相同景象的全息圖交互。例如，兩個觀看者可以觸摸他們面前的場景的相同部分，并且盡管每個觀看者正在察看不同全息圖(或者甚至每個觀看者的每個眼睛正在察看不同全息圖)，但是當(dāng)他們兩個觸摸景象的相同部分，例如均觸摸鐘時，他們也彼此觸摸。
[0479]彩色圖像
上文在單色圖像的背景下描述了各種實施例。然而，由根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)和方法同樣可以提供多色圖像。
[0480]在一些實施例中，由單個SLM投射彩色全息圖，該單個SLM被紅色、綠色和藍(lán)色光順序地點亮?？蛇x地，彩色景象被處理為三個單色景象(一個紅色、一個綠色和一個藍(lán)色)，并且計算單元向SLM提供用于順序地生成單色全息圖的數(shù)據(jù)，這些單色全息圖按其次序重現(xiàn)每個單色景象?？蛇x地，使光源與計算單元同步，使得每個單色全息圖用對應(yīng)的光形成(重現(xiàn)紅色景象的全息圖用紅色光生成，等等)。
[0481]可選地，在將SLM生成的全息圖投射到舞臺的同時，SLM的圖像被投射為與觀看者的眼睛重疊。
[0482]在一些實施例中，紅色、綠色和藍(lán)色光被投射到三個不同SLM，每個SLM重現(xiàn)一個單色場景。在一些實施例中，三個SLM中的每一個包含在不同單元基元中，并且在鏡的每次旋轉(zhuǎn)中，所有單元基元的圖像被順序地投射到舞臺，使得觀看者看到多色全息圖。
[0483]在一些實施例中，所有三個SLM共享單個光學(xué)系統(tǒng)，使得它們之間的同步是光學(xué)的。例如，三個SLM是單個SLM屏幕的三個部分?？蛇x地，共享光學(xué)系統(tǒng)的SLM均包含在單個單元基元中。
[0484]用于生成彩色全息圖圖像的光源包括例如三個不同激光器。另一示例是包括三個不同LED的光源。
[0485]多個SLM的示例性使用
在本發(fā)明的一些實施例中，創(chuàng)建物體全息圖不需要激活完整的SLM單元。在這些情況
中，
可能使用一個SLM作為多個SLM單元。例如，1000X 1000像素的一個SLM可以用作多個(4個)SLM (每個SLM具有500 X 500像素)，并且獲得使用下文討論的多個SLM的所有優(yōu)點。
[0486]可選地，若干個SLM被成像在相同觀看者的相同眼睛處。這種布置可以具有若干種使用。
[0487]例如，如上文提到的，在一些實施例中，每個SLM提供單色圖像(紅色、綠色或藍(lán)色)，并且看到三個單色圖像的觀看者將它們感知為單個多色圖像。注意，如果示出非全息圖圖像，則可以使用彩色SLM?？商孢x地，不同源顏色可以瞄準(zhǔn)全息圖產(chǎn)生SLM的不同部分，可選地使不同顏色的SLM元件交錯或者以其他方式混合。
[0488]在另一示例性實施例中，多個SLM用于提供比由單個SLM提供的圖像更大的圖像。系統(tǒng)被控制為形成兩個半物體(每個半物體由單個SLM形成)，并且使半物體彼此接近地成像在舞臺上。使這兩個SLM成像為與觀看者的相同眼睛重疊。因此，觀看者用相同眼睛看到由兩個圖像(每個半物體一個圖像)組成的圖像。所組成的圖像可選地大于組成該圖像的任何圖像。
[0489]在另一示例性實施例中，多個SLM用于加寬從其看到圖像的角度。在一個這樣的實施例中，使兩個SLM彼此接近地成像到觀看者附近，可選地在兩個SLM圖像之間有某種重疊。兩個SLM中的每一個可選地創(chuàng)建相同景象的物體全息圖，并且兩個全息圖被成像到舞臺。觀看者可以看到圖像，不論哪個圖像SLM與他的眼睛重疊。由于僅觀看者的相對大移動需要系統(tǒng)調(diào)整，因此該布置允許放松來自系統(tǒng)跟蹤機(jī)構(gòu)的要求。
[0490]在另一示例性實施例中，多個SLM用于加寬從其看到圖像的角度。在一個這樣的實施例中，使兩個SLM彼此接近地成像到觀看者附近，可選地在兩個SLM圖像之間的某種間隙小于觀看者瞳孔。兩個SLM中的每一個可選地創(chuàng)建相同景象的物體全息圖，并且兩個全息圖被成像到舞臺。觀看者可以看到圖像，不論哪個圖像SLM與他的眼睛重疊。由于僅觀看者的相對大移動需要系統(tǒng)調(diào)整，因此該布置允許放松來自系統(tǒng)跟蹤機(jī)構(gòu)的甚至比前面選項更多的要求。
[0491]示例性應(yīng)用 示例性私密內(nèi)容應(yīng)用
在本發(fā)明的一些實施例中，內(nèi)容僅被成像給一個觀看者的眼睛，并且該觀看者附近的其他人不能看到該內(nèi)容。
[0492]可選地，該觀看者可以從任何所期望的角度察看內(nèi)容，并且在一些實施例中甚至移動圍繞顯示，而他附近的其他人不能看到該內(nèi)容。
[0493]在一些實施例中，當(dāng)跟蹤系統(tǒng)失去對觀看者的跟蹤時，顯示被斷開。這些實施例對于處理機(jī)密材料而言是特別有用的。例如，如果觀看者用最先進(jìn)的膝上型計算機(jī)顯示器來閱覽機(jī)密文檔，則挨著該觀看者就坐的鄰居可以看到該文檔。如果膝上型計算機(jī)配備有根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示單元，則機(jī)密文檔僅被顯示給該觀看者。然而，該觀看者不一定被困于從一個角度注視顯示器。觀看者可以離開顯示器，并且他的鄰居將占據(jù)顯示器面前的該觀看者的位置，并且仍將不能看到任何東西，因為跟蹤系統(tǒng)失去對該觀看者的跟蹤并且停止顯示。
[0494]示例性醫(yī)療應(yīng)用
在許多醫(yī)療應(yīng)用中，向醫(yī)師提供關(guān)于組織的三維結(jié)構(gòu)的信息。在本發(fā)明的一些實施例中，該信息作為醫(yī)師可以與其交互的全息圖被顯示給一個或多個醫(yī)師。
[0495]例如，作為微創(chuàng)心臟手術(shù)的準(zhǔn)備，醫(yī)師團(tuán)隊使用現(xiàn)有的超聲技術(shù)來獲取心臟的動態(tài)3D圖像。然后，團(tuán)隊成員可以從不同視角，例如每個觀看者從他自身的視角，觀看所獲取的圖像，同時有能力指向和標(biāo)記圖像內(nèi)的具體區(qū)域作為他們討論和準(zhǔn)備心臟手術(shù)的部分。
[0496]在示例性實施例中，圖像全息圖具有與成像景象(在上面的示例中是心臟)相同的尺寸。因此，在要把例如支架的外部部件插入到患者中的情況中，在手術(shù)開始之前可以將該部件裝配到全息圖像，以便最小化在手術(shù)期間將其裝配到患者的需要。該特征可選地通過具有虛擬“浮于空中”圖像來增強(qiáng)。
[0497]示例性計算機(jī)輔助設(shè)計
在本發(fā)明的示例性實施例中，計算機(jī)設(shè)計的模型被顯示給設(shè)計者團(tuán)隊，允許一個、若干個或者每個團(tuán)隊成員步行圍繞該模型、與它相聯(lián)系和/或操縱它。例如，在諸如新蜂窩電話外殼的機(jī)械部分的模型中，在顯示器是觸摸屏幕的情況下，一個設(shè)計者可以建議修改顯示器的照明，并且另一設(shè)計者將評論修改的結(jié)果并且建議添加真實按鈕并且立即預(yù)設(shè)這些按鈕。相似地，單個設(shè)計者可以從不同角度注視相同細(xì)節(jié)。在閱覽設(shè)計的同時，團(tuán)隊成員可以(用專用筆或用他的手指)指向圖像內(nèi)的具體部分?？蛇x地，所有團(tuán)隊成員看到被指向的部分，并且團(tuán)隊成員可以討論從不同視角看到的該部分的場景?？蛇x地，顯示器包括系統(tǒng)-人接口，允許團(tuán)隊成員操縱完整設(shè)計內(nèi)的具體部件，例如改變所標(biāo)記表面的顏色。當(dāng)團(tuán)隊正從所有角度精確地觀看圖像時，所描述的過程消除了開發(fā)過程內(nèi)的一些快速原型階段，因此降低了其總時間和成本。
[0498]數(shù)字廣告
可以利用本發(fā)明的一些實施例來獲得暴露于顯示而沒有有意注視它的人的關(guān)注。例如，本發(fā)明的一些實施例可以用作公共位置的廣告顯示并且獲得比更傳統(tǒng)的平面顯示和海報所獲得的關(guān)注明顯更多的關(guān)注。
[0499]例如，根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示可以被安置在展覽會中，并且圍繞其走動的觀看者將看到例如蜂窩電話的廣告產(chǎn)品或者整個廣告片的全息圖像。全息顯示吸引比通常的海報或平面屏幕更多的關(guān)注。
[0500]可選地，此外，一個觀看者在其他觀看者正在觀看的同時操縱圖像。操縱可選地是通過移動、轉(zhuǎn)動或縮放圖像或者以任何其他方式與圖像交互。該實施例可選地增強(qiáng)觀看者對所呈現(xiàn)的圖像、產(chǎn)品或服務(wù)的吸引力。
[0501]可選地，顯示產(chǎn)品的不同場景以由站在圍繞顯示的不同位置處的觀看者看到?？梢灶A(yù)期，暴露于該類廣告的人將被鼓勵圍繞顯示走動，并且對廣告產(chǎn)品付出越來越多的關(guān)注。
[0502]可選地，根據(jù)本發(fā)明的實施例的廣告顯示允許觀看者如上文在標(biāo)題“示例性圖像操縱”下解釋的那樣操縱所顯示的景象。允許觀看者操縱觀看的圖像可以預(yù)期增加觀看者對廣告產(chǎn)品的關(guān)注和牽連。
[0503]可選地，根據(jù)本發(fā)明的實施例的廣告顯示圍繞其360°顯示相同的全息圖，并且包括輸入設(shè)備以允許用戶指示用戶有興趣更接近地注視所顯示的景象。響應(yīng)于接收到這種指示，系統(tǒng)開始跟蹤觀看者的面部并且允許隨著觀看者圍繞顯示走動時該特定觀看者從不同角度看到廣告產(chǎn)品。[0504]用戶接口
當(dāng)用戶能夠在3D空間中移動和執(zhí)行交互時，發(fā)生3D交互。人機(jī)交互需要:人和機(jī)器兩者接收和處理信息，并且然后向彼此呈現(xiàn)該處理的輸出。用戶執(zhí)行動作或者向機(jī)器給出命令以便實現(xiàn)目的。機(jī)器獲得由用戶提供的信息，執(zhí)行某種處理并且然后將結(jié)果呈現(xiàn)回到用戶。
[0505]理想地，用戶可以如他們現(xiàn)實中可以的那樣與虛擬圖像交互。與像鍵盤或2D鼠標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備對比，全三維中的理想操作應(yīng)當(dāng)允許六個自由度，這對于用戶是自然的。該類型的3D交互設(shè)備應(yīng)當(dāng)識別和解釋人的動作和手勢并且將它們變換為關(guān)于圖像的信息或者虛擬景象的對應(yīng)操縱。本發(fā)明的一些實施例比上面提到的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備更接近理想情況許多。
[0506]盡管一些設(shè)備實現(xiàn)了具有高達(dá)六個自由度的三維交互，但是它們沒有一個實現(xiàn)對實際投射圖像這樣做，而是僅在這里被稱為輸入空間的空間中的另一位置中實現(xiàn)，而圖像投射在這里被稱為顯示空間的2D屏幕或者某種形式的3D平臺上。
[0507]在本發(fā)明的一些實施例中，使用這里描述的本發(fā)明的顯示，圖像向觀看者提供真實物體的深度線索，使得觀看用戶接口感受自然。本發(fā)明的一些實施例使得用戶能夠?qū)嶋H“觸摸”投射的3D圖像，同時提供適當(dāng)?shù)囊曈X深度線索、可選地具有寬視角、可選地允許觀看空間中的精確位置并且可選地從不同視角觀看。本發(fā)明的一些實施例投射“浮于空中”圖像，因此圖像出現(xiàn)在觀看者手臂的范圍內(nèi)的離觀看者近似80cm處。
[0508]在一些實施例中，從觀看者到圖像的表觀距離是使得用戶可以達(dá)到圖像，即近似為未展開的手臂的長度、近似為手臂的長度和/或近似為握持手杖或指針的手臂的長度。
[0509]在一些實施例中，顯示空間的尺寸對應(yīng)于用戶手臂的運動范圍，即跨越近似I至2米。在一些實施例中，顯示空間的尺寸對應(yīng)于手指的運動范圍，即跨越近似10至20厘米。
[0510]在一些實施例中，輸入位置的分辨率對應(yīng)于用戶手臂的運動，即近似I厘米。在一些實施例中，輸入位置的分辨率對應(yīng)于用戶手指的運動，即近似I毫米。更粗糙或更精細(xì)的分辨率在光學(xué)上也是可能的，因此一些實施例潛在地在這些分辨率下操作。
[0511]在一些實施例中，用戶接口在一個或多個位置中向一個或多個用戶顯示浮于空中物體。浮于空中物體可選地不看似隨著觀看者的移動而改變位置。浮于空中物體也可選地從不同觀看方向出現(xiàn)在相同的位置。
[0512]在一些實施例中，兩個用戶接口使用兩個顯示器在兩個不同位置中顯示相同的浮于空中圖像，使得第一位置處的一個或多個用戶能夠以一個或多個步行圍繞速率進(jìn)行部分的或完整的步行圍繞，并且同時使第二位置處的一個或多個用戶能夠以一個或多個其他的步行圍繞速率進(jìn)行部分的或完整的步行圍繞。
[0513]在一些實施例中，用戶接口向不同觀看者顯示不同的浮于空中圖像。向不同用戶顯示不同圖像可選地采取許多形式:顯示完全不同的圖像，諸如紅色氣球和綠色法拉利；使用不同坐標(biāo)系統(tǒng)來顯示相同物體，諸如第一圖像顯示放在顯示中心的錘子而第二圖像顯示放在顯示側(cè)面的錘子；顯示第一圖像中的物體的一部分和第二圖像中的物體的另一部分，物體始終可選地位于相同位置、相同坐標(biāo)系統(tǒng)、相同尺寸；針對相同物體顯示不同顏色，諸如向第一用戶顯示物體并且向另一用戶顯示對比度增強(qiáng)的或者色彩增強(qiáng)的或者在不同色調(diào)范圍中的相同物體；以及以不同尺寸顯示相同物體。[0514]注意，以不同尺寸向不同用戶顯示相同物體就提出問題:當(dāng)?shù)谝挥脩羰怪羔樦赶蝻@示空間時，“觸摸”第一用戶看到的物體上的位置，在該位置應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)針對第二用戶的指針的顯示。一個選項是顯示給第二用戶的圖像應(yīng)當(dāng)被顯示為使得指針的觸摸尖端應(yīng)當(dāng)看似觸摸第二圖像中的與第一圖像中的位置相同的位置，即使在第二物體看似具有不同于第一物體的尺寸時。第二圖像是以坐標(biāo)顯示的，使得指針的尖端看似觸摸第二圖像中的與第一圖像中的位置相同的位置。
[0515]在一些實施例中，用戶接口向相同觀看者的不同眼睛顯示不同的浮于空中圖像。
[0516]在一些實施例中，用戶接口使得能夠如前面所述的那樣部分地或者完整地步行圍繞浮于空中圖像，以顯示浮于空中圖像的不同側(cè)面，仿佛圖像是浮于空中的實際物體。
[0517]在一些實施例中，用戶接口允許手指或者某個其他物體伸到浮于空中圖像上或者伸入浮于空中圖像中。
[0518]在用戶接口的一些應(yīng)用中，浮于空中顯示利用這里描述的體積顯示的實施例。在用戶接口的其他應(yīng)用中，可選地使用其他體積顯示，假設(shè)它們的性質(zhì)支持具體應(yīng)用。
[0519]現(xiàn)在參照圖13A，其是用戶1320看似使手指1330觸摸正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口 1300顯示的物體1315的簡化圖。
[0520]用戶接口 1300包括體積顯示1305，其在浮于空中的三維顯示空間13]O中顯示第一圖像。作為非限制性示例，該圖像顯示物體1315(作為非限制性示例是心臟)。
[0521]注意，參照圖13么、138、13(:、14、15和16，在參照三維顯示和/或浮于空中顯示的情況下，所述參照意味著作為非限制性示例包括:如上文描述的全息圖像顯示；如上文描述的近軸圖像顯示；以及適于體積顯示的其他圖像顯示。
[0522]注意，諸如作為非限制性示例的電視顯示和/或計算機(jī)監(jiān)視器顯示的二維顯示適于通過與三維圖像相似地生成浮于空中的二維圖像而變換為體積顯示。
[0523]用戶1320觀看物體1315并且使手指1330延伸以明顯“觸摸”物體1315。由于體積顯示1305是顯示浮于空中圖像的浮于空中體積顯示，因此體積顯示1305允許將真實物體插入到顯示空間1310中。
[0524]用戶接口 1300還可選地包括計算機(jī)1335，其向體積顯示1305提供控制和數(shù)據(jù)1340。
[0525]手指1330的位置由位置確定單元(未示出)定位。位置確定單元可選地通過識別安放到顯示空間1310中的真實物體來確定手指的位置。
[0526]位置確定單元可選地包括用于在三維中定位物體(例如手指1330)的單元，諸如作為非限制性示例的被安裝為沿不同方向拾取圖像并且在三維中對位置進(jìn)行三角測量的相機(jī)、和/或測量到顯示空間1310中的物體的距離的距離測量單元。
[0527]在用戶接口 1300的一些實施例中，諸如參照圖7描繪和描述的單元基元的變型作為位置確定單元進(jìn)行操作。單元基元的變型被定位成使得來自顯示空間1310的反向光學(xué)路徑通往該單元基元。單元基元可選地通過物體相對于單元基元基座的轉(zhuǎn)動角度和到物體的距離的組合來測量物體(例如手指1330)在顯示空間1310中的位置。轉(zhuǎn)動角度可選地考慮到光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)。
[0528]在本發(fā)明的一些實施例中，由諸如相機(jī)自動聚焦系統(tǒng)中使用的距離測量系統(tǒng)測量到物體(例如手指1330)的距離。在本發(fā)明的一些實施例中，由錐光鏡距離測量系統(tǒng)測量到物體(例如手指1330)的距離。
[0529]物體的位置可選地用作計算機(jī)1335的輸入1345，并且計算機(jī)1335可選地通過在由體積顯示1305顯示的圖像上加亮的位置輸入(例如心臟上加亮的位置)，可選地計算用于顯示第二圖像的控制指令和數(shù)據(jù)。
[0530]可選地，為了定位插入到顯示空間1310中的物體上的具體位置，在物體上選擇具體位置，并且該具體位置可以被進(jìn)一步加亮。作為非限制性示例，手指尖端可以是該位置。作為另一非限制性示例，可以通過用染料進(jìn)行標(biāo)記來對手指尖端加亮。染料對于人眼可以是可見的，和/或染料可以被選擇為向?qū)ξ恢幂斎脒M(jìn)行定位的機(jī)器視覺系統(tǒng)提供高對比度。
[0531]可選地，接口 1300通過現(xiàn)今可用的3D相機(jī)，例如通過3DV系統(tǒng)，來跟蹤手指1330
的位置。
[0532]可選地，用戶接口 1300跟蹤手指1330或者某種其他位置指示工具的位置，并且將手指1330的動態(tài)移動解釋為針對用戶接口 1300的命令手勢。命令手勢可選地引起對所顯示的圖像的操縱。用戶接口的這種使用向用戶提供了對所顯示的物體和/或圖像和/或景象直接(虛擬)整形的感受。當(dāng)提供感官反饋時，尤其增強(qiáng)了以上感受。
[0533]現(xiàn)在參照圖13B，其是用戶1370看似使指針1380觸摸正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口 1350顯示的物體1365的簡化圖。
[0534]用戶接口 1350包括體積顯示1355，其在浮于空中的三維顯示空間1360中顯示第一圖像。作為非限制性示例，該圖像顯示物體1365(作為非限制性示例是心臟)。
[0535]用戶1370觀看物體1365并且使指針1380延伸以明顯“觸摸”物體1365。體積顯示1355允許將諸如指針1380的真實物體插入到顯示空間1360中。
[0536]用戶接口 1350還可選地包括計算機(jī)1385，其向體積顯示1355提供控制和數(shù)據(jù)1390。指針1380的位置由位置確定單元(未示出)定位。位置確定單元可選地通過識別安放到顯示空間1360中的真實物體來確定指針1380的位置。
[0537]指針1380可選地呈現(xiàn)比手指更明確(better defined)的位置輸入?？蛇x地，定位指針1380的尖端比定位手的手指的尖端更容易。
[0538]通過用染料或者不止一種染料進(jìn)行標(biāo)記，可以使指針1380的尖端加亮。
[0539]在一些實施例中，指針的尖端包括基本上緊湊的光源1382。光源1382可以對人眼是可見的，和/或光源1382可以被選擇為向?qū)ξ恢幂斎脒M(jìn)行定位的機(jī)器視覺系統(tǒng)提供高對t 匕 。
[0540]在用戶接口的一些實施例中，位置輸入使用戶接口捕獲對應(yīng)于基本上位于位置輸入附近的體素的數(shù)據(jù)。
[0541]在用戶接口的一些實施例中，位置輸入使用戶接口捕獲對應(yīng)于基本上位于位置輸入附近的子圖像的數(shù)據(jù)。
[0542]在一些實施例中，用戶接口包括“致動器”的顯示，即諸如按鈕、控制桿(lever)或者一些這樣的典型地被按壓、推動、拉動等的設(shè)備的顯示。用戶接口使得用戶能夠?qū)⑹趾?或指針放置到顯示空間中，虛擬地“按壓按鈕”、“推動或拉動控制桿”等等。當(dāng)用戶接口感測到顯示空間中的手和/或指針挨著致動器的顯示位置時，用戶接口可選地將手或指針的放置解釋為致動器的致動。[0543]用戶接口可選地向用戶提供感官反饋，使得用戶感受有點好像按壓/拉動/推動致動器。
[0544]用戶接口可選地改變第一顯示以移動與使致動器致動對應(yīng)的致動器圖像。
[0545]用戶接口可選地改變第一顯示，以示出被致動的致動器、被推動的按鈕和/或其他這樣的指示用戶“推動按鈕”的改變。注意，該顯示由用戶接口控制，并且因此可選地在致動時提供反饋。這與例如現(xiàn)有的全息顯示形成對比，所述現(xiàn)有的全息顯示可以顯示按鈕的全息圖，但是不能改變?nèi)粹o的外觀，原因在于它們的全息圖是從膠片投射的靜態(tài)顯示。
[0546]在本發(fā)明的一些實施例中，用戶接口顯示機(jī)器人手臂的圖像，并且計算機(jī)可選地發(fā)送控制信號和數(shù)據(jù)，使得真實的機(jī)器人手臂根據(jù)用戶在用戶接口的體積顯示的顯示空間中提供的輸入而移動。
[0547]在本發(fā)明的一些實施例中，用戶接口可選地拾取不止一個位置輸入。位置輸入可選地由體積顯示的顯示空間中的若干個手指提供，和/或由若干個指針提供，和/或通過連續(xù)地指向若干個位置來提供。位置輸入可選地由一個手指和/或指針上的若干個點提供。若干個點可選地用對比染料和/或光源而被標(biāo)記在手指上和/或在指針上。
[0548]在本發(fā)明的一些實施例中，用戶接口可選地拾取不止一個位置輸入?？蛇x地通過基于插入到顯示空間中的物體的形狀來計算和/或估計位置，提供位置輸入。作為非限制性示例，可選地基于插入到顯示空間中的基本上細(xì)長物體的長軸來計算線。
[0549]用戶接口可選地隨時間跟蹤一個或多個位置輸入的移動，并且可選地顯示跟蹤顯示空間中的移動的一個或多個路徑，所述路徑可選地疊置在顯示空間中顯示的圖像上。
[0550]在示例應(yīng)用中，用戶接口可選地開始于空的顯示，隨時間跟蹤一個或多個位置輸入的移動，并且可選地實時地和/或近實時地顯示跟蹤顯示空間中的移動的一個或多個路徑。
[0551]在示例應(yīng)用中，用戶接口可選地接受兩個位置輸入，并且定義經(jīng)過這兩個位置輸入的三維體積顯示中的線。該線可選地用于進(jìn)一步操縱由用戶接口顯示的圖像。作為非限制性示例，使用所定義的線的圖像操縱包括:圍繞該線的轉(zhuǎn)動；線長度的測量；以及將所顯示的物體分為該線兩側(cè)的部分。
[0552]在示例應(yīng)用中，用戶接口可選地接受不在相同線上的三個位置輸入，并且定義經(jīng)過這三個位置輸入的三維體積顯示中的平面。該平面可選地用于進(jìn)一步操縱由用戶接口顯示的圖像。作為非限制性示例，使用所定義的平面的圖像操縱包括:該平面和所顯示的物體的交叉面積的測量；以及將所顯示的物體分為該平面兩側(cè)的部分。
[0553]在示例應(yīng)用中，用戶接口可選地接受不在相同平面上的四個或更多個位置輸入，并且定義基于這四個或更多個位置輸入的三維體積顯示中的體積。該體積可選地被定義為包含在這四個或更多個位置輸入內(nèi)的體積、和/或包含在這四個或更多個位置輸入的某個函數(shù)內(nèi)的體積，諸如基于這四個或更多個位置輸入所計算的表面。
[0554]體積可選地用于進(jìn)一步操縱由用戶接口顯示的圖像。作為非限制性示例，使用所定義的體積的圖像操縱包括:體積的測量；以及將所顯示的物體分為該體積內(nèi)部和外部的部分。
[0555]在一些示例應(yīng)用中，用戶接口可選地拾取一個或多個位置輸入。這些位置輸入可選地用作用于發(fā)起圖像處理功能的輸入，所述圖像處理功能作為一些非限制性示例諸如:放大；縮小；裁剪圖像；轉(zhuǎn)動圖像；以及切分圖像。
[0556]現(xiàn)在參照圖13C，其是用戶1370將框1383插入到根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口 1350的顯示空間1360中的簡化圖。
[0557]用戶接口 1350包括體積顯示1355，其在浮于空中的三維顯示空間1360中顯示第一圖像。作為非限制性示例，該圖像顯示物體1365(作為非限制性示例是心臟)。
[0558]用戶1370觀看物體1365，并且使框1383延伸以明顯地“環(huán)繞”物體1365。體積顯示1355允許將諸如框1383的真實物體插入到顯示空間1360中。
[0559]用戶接口 1350還可選地包括計算機(jī)1385，其向體積顯示1355提供控制和數(shù)據(jù)1390?？?383的位置由位置確定單元(未示出)定位。位置確定單元可選地通過識別安放到顯示空間1360中的真實物體來確定框1383的位置。
[0560]框1383可選地定義位置輸入，該位置輸入定義了平面并且可選地定義了該平面內(nèi)的有限區(qū)域。可選地，由接口定義的平面借助于本發(fā)明的體積顯示而被顯示給觀看者?？蛇x地，所定義的平面呈現(xiàn)在2D顯示上?？蛇x地，所定義的平面被實時地顯示。
[0561]在本發(fā)明的一些實施例中，框1383可選地是三維框，例如具有線框立方體的形狀的框?？虻男螤畈幌抻谌鐖D13C中描繪的矩形的或者立方體的示例，而是包括多種類似線框的形狀。
[0562]框1383可選地呈現(xiàn)位置輸入，其定義了限制在框1383內(nèi)的體積。
[0563]現(xiàn)在參照圖14，其是兩個用戶1470、1472與正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口顯示的相同物體1465交互的簡化圖。
[0564]用戶接口(圖14中示出了其顯示空間1460)向第一用戶1470和第二用戶1472顯示浮于空中圖像。浮于空中圖像具有物體1465。物體1465在相同位置且基本上同時向兩個用戶1470、1472出現(xiàn)，每個用戶1470、1472從他們相應(yīng)的位置觀看物體1465。
[0565]用戶接口可選地使用這里描述的體積顯示的實施例來實施相同位置的同時顯示。如果第一用戶1470將真實物體(未示出)安放在體積顯示的顯示空間1460中，諸如作為非限制性示例，手、指針或框，則第二用戶1472在與第一用戶1470相同的位置看到該真實物體。如果例如第一用戶1470使用指針指向所顯示的物體1465上的位置，則第二用戶1472看到指向相同位置的指針。
[0566]現(xiàn)在參照上面的敘述來解釋術(shù)語“基本上同時”:兩個用戶“在相同位置且基本上同時”看到物體1465。物體1465的圖像可選地通過對兩個用戶1470、1472閃爍短時間周期而被顯示給每個用戶，這些閃爍以每秒若干次的速率重復(fù)。兩個用戶1470、1472在同一秒期間開始看到物體1465每秒若干次，因此是“基本上同時”。
[0567]在用戶接口的一些實施例中，如上文參照本發(fā)明的體積顯示的實施例描述的，用戶接口的浮于空中顯示向第一用戶1470顯示不同于向第二用戶1472顯示的圖像。(注意，圖14未示出顯示給第一用戶1470的第一圖像和顯示給第二用戶1472的不同第二圖像。)在當(dāng)前描述的實施例中，如果第一用戶1470指向第一圖像中的第一物體，則第二用戶1472看到第一用戶1470指向顯示空間，而第二用戶1472未看到第一圖像，并且該指向通常對第二用戶沒有意義。
[0568]現(xiàn)在參照圖15，其是兩個用戶1571、1572與正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口 1500顯示的相同物體交互的簡化圖。[0569]圖15的用戶接口 1500包括可選地彼此遠(yuǎn)離的兩個體積顯示1556、1557。兩個體積顯示1556、1557可選地均連接到計算機(jī)1551、1552，并且兩個計算機(jī)155]、1552可選地通過功能連接1554而在功能上彼此連接。
[0570]在圖15的實施例的第一不例使用中，第一體積顯不1556在第一體積顯不1556的顯示空間1561中顯示第一物體1565。第一用戶1571使用指針1581指向第一物體1565。由指針1581指示的位置被拾取并且被傳輸1596到第一計算機(jī)1551。第一計算機(jī)155]可選地向第一體積顯示1556發(fā)送信號和/或數(shù)據(jù)(指示第一用戶1571指向哪里，可選地向第一用戶1571提供反饋)，并且可選地通過功能連接1554向第二計算機(jī)1552發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0571]第二計算機(jī)1552可選地向第二體積顯示1557發(fā)送信號和/或數(shù)據(jù)，第二體積顯示1557可選地在第二體積顯示1557的顯示空間1562中顯示第二物體1566的圖像。
[0572]第二物體1562的圖像可選地看似與第一物體1561的圖像相同。第二物體1562的圖像可選地還包括第一用戶1571指向哪里的指示。
[0573]注意，第二用戶1572可以指向第二物體1562的圖像，并且由第二用戶1572指示的位置可以被拾取并且被傳輸1597到第二計算機(jī)1552。第二計算機(jī)1552可以可選地向第二體積顯示1557發(fā)送信號和/或數(shù)據(jù)(指示第二用戶1572指向哪里，可選地向第二用戶1572提供反饋)，并且可選地通過功能連接1554向第一計算機(jī)1551發(fā)送數(shù)據(jù)。第一計算機(jī)1551可選地使得顯示圖像和所指向的位置。
[0574]功能連接1554可選地包括第一計算機(jī)1551和第二計算機(jī)1552之間的網(wǎng)絡(luò)連接。
[0575]在一些實施例中，功能連接1554包括白板制作軟件。
[0576]在本發(fā)明的一些實施例中，第一體積顯不1556和第二體積顯不1557不一定顯不相同的圖像。其中第一體積顯示1556和第二體積顯示1557顯示不同圖像的一些非限制性示例應(yīng)用包括:遠(yuǎn)程教學(xué)，其中教師和學(xué)生可以觀看不同的圖像；以及游戲，其中一個用戶看到不同于另一用戶的圖像，可選地一個用戶看到比另一用戶更多的內(nèi)容并且游戲使用觀看中的差異。
[0577]圖15描述了使用體積顯示1556、1557的兩個集合。注意，不止兩個體積顯示可以連接到參照圖15描述的功能。
[0578]彼此連接但彼此遠(yuǎn)離的兩個或更多個體積顯示的實施例對于醫(yī)療和/或教學(xué)目的而言是尤其有用的。醫(yī)療案例可以被呈現(xiàn)為三維體積圖像，并且每個體積顯示地點的用戶可以討論醫(yī)療案例，包括通過指出圖像上的位置以及“觸摸”圖像。植入體或假體可以容納(hold up to)在醫(yī)療圖像中、尺寸相當(dāng)，即使在植入體處于一個地點而醫(yī)療圖像源即患者處于另一地點時。
[0579]圖15描述了使用兩個計算機(jī)1551、1552，每個體積顯示1556、1557 —個計算機(jī)。注意，假如足夠的計算能力并且假如經(jīng)過功能連接1554的足夠通信帶寬，則一個計算機(jī)可以用于支持兩個體積顯示1556、1557。
[0580]現(xiàn)在參照圖16，其是用戶1620將真實物體1680與正由根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口顯示的物體1615進(jìn)行比較的簡化圖。
[0581]圖16描繪了顯示空間1610，其是根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)建和操作的用戶接口的一部分。用戶接口在顯示空間1610中顯示浮于空中物體1615。用戶1620將真實物體1680安放在顯示空間1610中，并且將真實物體1680與所顯示的物體1615進(jìn)行比較。[0582]將圖16的情形應(yīng)用于真實世界的非限制性示例包括使用三維醫(yī)療數(shù)據(jù)集來顯示諸如心臟或血管結(jié)構(gòu)的浮于空中物體1615。心臟或血管結(jié)構(gòu)是以實際尺寸顯示的。例如醫(yī)生或醫(yī)療學(xué)生的用戶使支架容納在心臟或血管結(jié)構(gòu)中，并且將支架的尺寸與預(yù)期的心血管或者血管結(jié)構(gòu)的尺寸比較。另一示例可以是使人造經(jīng)皮心臟瓣容納在預(yù)期植入的心臟的所顯示解剖結(jié)構(gòu)中。與浮于空中物體比較的真實物體1680可選地被安放在植入位置和/或挨著植入位置。在該非限制性示例中，用戶可以解釋支架或瓣的位置和取向，以提供良好的定位以及在例如尺寸、具體制造商或具體技術(shù)方面選擇具體支架或瓣的能力。
[0583]圖16的情形實現(xiàn)了:教授如何將植入體裝配在身體中；研究和/開發(fā)新的植入體；以及植入體符合其目的的植入前驗證。
[0584]圖15中描繪的用戶接口使得來自第一位置的醫(yī)療數(shù)據(jù)集能夠顯示在第二遠(yuǎn)程位置，并且可選地可以保持遠(yuǎn)程醫(yī)療會話，其中遠(yuǎn)程位置提供建議、指導(dǎo)，測量尺寸，比較植入體和/或工具尺寸，等等。
[0585]圖16中的第一三維顯示物體1615的比較可選地參照第二三維顯示物體(圖16中未示出)來執(zhí)行。第一三維顯示物體1615可選地與可選地被保存用于比較目的的物體(諸如工具和/或植入體)的三維表示集合中的一個比較。
[0586]在一些情形中，通過在包括如這里描述的體積顯示的用戶接口中觀看第一和第二物體，將第一三維物體與第二三維物體比較?？梢栽谑褂帽景l(fā)明的用戶接口的空間中使第一和第二物體移位和/或轉(zhuǎn)動。
[0587]圖16的情形實現(xiàn)了不一定在醫(yī)療環(huán)境中的物體的比較。作為非限制性示例，假設(shè)物體可以被顯示，通止規(guī)(go/no-go gage)可以容納在物體的浮于空中顯示中，并且測試物體與標(biāo)準(zhǔn)的符合性。代替把通止規(guī)帶到物體，把物體的三維顯示帶到通止規(guī)。
[0588]其中將真實物體1680與物體1615的顯示進(jìn)行比較的情形結(jié)合如上文參照圖13A描述的顯示空間1610內(nèi)的真實物體1680的測量，使得能夠測量真實物體1680和所顯示的物體1615之間的差異。這些差異包括長度、平面面積、表面積和體積中的一個或多個差異?？蛇x地針對物體和/或物體的部分測量這些差異。
[0589]現(xiàn)在參照如下四個問題列出上文描述的用戶接口的一些細(xì)節(jié):用于顯示的數(shù)據(jù)源；
顯示設(shè)備；接口設(shè)備；以及支持軟件和通信設(shè)備。
[0590]用于顯示的數(shù)據(jù)源
典型地，對于3D表示，可選地輸入和顯示被稱為體素或體積數(shù)據(jù)的XYZ點的云。該輸入可選地來自生成這種信息的源，可選地來自諸如CAD模型的基于計算機(jī)的數(shù)據(jù)、和/或諸如醫(yī)療成像中的CT或MRI掃描的外部獲取數(shù)據(jù)。
[0591]可選地，數(shù)據(jù)可以是二維的，例如來自計算機(jī)、電視、電纜、衛(wèi)星等等的2D圖像或者圖像流。
[0592]可選地，2D/3D數(shù)據(jù)來源是全息的，即干涉圖案或者干涉圖案流。
[0593]可選地，數(shù)據(jù)可以來自如這里描述的本發(fā)明的用戶接口，包括:由用戶標(biāo)記的空間中的具體位置輸入點；由用戶繪制的路徑；和/或在與用戶接口交互時和/或離線時用戶在用戶接口的顯示空間中可選地產(chǎn)生的其他圖像。
[0594]可選地，軟件解釋用戶接口并且根據(jù)其任務(wù)產(chǎn)生2D或3D(包括全息)數(shù)據(jù)。例如，用戶使用接口工具“觸摸”的位置，用戶接口可選地顯示預(yù)先定義的指示，諸如作為非限制性示例，加亮和/或諸如星或十字的特定形狀。
[0595]作為非限制性示例，可選地從3D醫(yī)療成像輸入數(shù)據(jù)，其還被稱為實時3D、4D或體積再現(xiàn)數(shù)據(jù)，其提供人類解剖學(xué)的體積和空間再現(xiàn)。
[0596]可選地，輸入是3D數(shù)據(jù)圖像流。
[0597]可選地，輸入是“實時”提供的，即每秒24幀或更多。
[0598]2D/3D數(shù)據(jù)可選地提取自3D成像形態(tài):CT ；MRI ；PET ；3D轉(zhuǎn)動血管造影；3D超聲；和未來的/涌現(xiàn)的技術(shù)。
[0599]2D/3D數(shù)據(jù)可選地包括以上形態(tài)的組合，疊置和/或融合數(shù)據(jù)，其還被稱為“組合成像”或“圖像融合”。示例包括:相同患者的CT和MRI結(jié)果的融合；以及MR引導(dǎo)的超聲治療。
[0600]2D/3D數(shù)據(jù)可選地包括預(yù)先定義的解剖模型，如各種臨床案例的解剖庫，以及各個患者的圖像集合。
[0601]2D/3D數(shù)據(jù)可選地包括來自諸如SolidWorks的CAD工具的2D/3D數(shù)據(jù)來源。2D/3D數(shù)據(jù)可以是靜止圖像和/或圖像流。一些數(shù)據(jù)的示例標(biāo)準(zhǔn)包括:IGES、3DF、OBJ等。
[0602]2D數(shù)據(jù)可選地包括來自計算機(jī)的數(shù)據(jù)，其具有例如VESA標(biāo)準(zhǔn)，和/或來自電視相關(guān)系統(tǒng)的模擬和數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)，諸如復(fù)合視頻、DVI等。
[0603]在本發(fā)明的一些應(yīng)用中，數(shù)據(jù)未被傳遞到體積顯示。在這些情況中，用戶可選地繪制線、物體、2D圖像、體積圖像并且可選地經(jīng)由接口工具在顯示空間中執(zhí)行數(shù)字體積雕刻。繪制和/或“雕刻”可選地經(jīng)由體積顯示通過用戶接口在顯示空間中近實時地呈現(xiàn)。
[0604]顯示設(shè)各
為了與浮于空中圖像交互，可選地使用體積顯示設(shè)備。通常，該設(shè)備使從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的圖像呈現(xiàn)為“浮于空中”，用于用戶與圖像交互。
[0605]圖像數(shù)據(jù)源可以是2D、3D或體積的。
[0606]可選地使用本發(fā)明的寬視角顯示，可選地通過如下圖像呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，該圖像具有通過圖像中心并且穿過顯示設(shè)備中間的對稱軸?？蛇x地使用絕對坐標(biāo)顯示3D體積全息數(shù)據(jù)，其可由一個或多個觀看者觀看，和/或可由一個觀看者在圍繞顯示器的不同位置觀看。
[0607]2D信息可選地在各種取向上呈現(xiàn)為“浮于空中”，在360度圓中的任何方向上呈現(xiàn)平坦表面。2D圖像可選地源自不同來源，并且可選地將不同的圖像顯示給不同的觀看者。
[0608]可選地圖像是體積/2D非“空中”圖像的重復(fù)圖像，通過使用重復(fù)成像光學(xué)元件使該重復(fù)圖像是“空中”的。
[0609]可選地顯示向觀看者的雙眼呈現(xiàn)兩個不同的圖像的3D視差屏障圖像。
[0610]在本發(fā)明的一些實施例中，對于3D圖像，“浮于空中”顯示使用具有顯示空間中的絕對坐標(biāo)的投射3D圖像?？蛇x地使用高質(zhì)量、寬視角的3D顯示設(shè)備。這種顯示設(shè)備的非限制性示例包括本發(fā)明的寬視角顯示器以及可能未來的能夠顯示“浮于空中”圖像的寬視角3D顯示設(shè)備。
[0611]梓口設(shè)各
支持顯示空間中的2D/3D用戶輸入或操縱的工具被考慮為用作接口媒體。這些工具包括，作為非限制性示例，手持工具，諸如類似筆的設(shè)備；手勢識別接口單元；物體識別接口單元，諸如用于識別手指和/或手指尖端；以及具有跟蹤手持工具或手指的位置和/或取向的能力的跟蹤系統(tǒng)。
[0612]可選地，每個分立的手指或工具可以被分立地檢測，可選地被分立地識別，可選地進(jìn)行不同的標(biāo)記。
[0613]示例性接口設(shè)備是具有IR LED或LED的觸筆。一個或多個IR相機(jī)位于用戶接口的顯示空間附近，其中發(fā)生交互并且呈現(xiàn)圖像。IR相機(jī)可選地從LED接收IR信號并且位置計算單元可選地以高達(dá)六個自由度計算位置和/或取向。位置計算單元可以在硬件和/或軟件中實現(xiàn)?？蛇x地使用圖像處理技術(shù)執(zhí)行位置計算。位置計算單元可選地將工具或手指的位置和/或取向傳遞到用于根據(jù)用戶接口程序執(zhí)行動作的可選的計算機(jī)。作為非限制性示例，示例性動作是:標(biāo)記空間中的點；繪制空間中的線或圖像；計算空間中的距離；繪制路徑；計算路徑的絕對長度；繪制路徑；保存路徑的坐標(biāo)；等等。
[0614]用于跟蹤工具/物體的其他示例性方法包括:一個或多個CCD相機(jī)和用于執(zhí)行圖像處理的計算硬件，它們提取空間中的工具/物體的位置/取向；基于機(jī)械、磁、超聲、光學(xué)和混合慣性的跟蹤設(shè)備，一些或所有以上傳感器的組合，和/或用于在空間中定位工具/物體的其他方法。
[0615]在空間中跟蹤物體的一種涌現(xiàn)的方法基于使用相干光照射物體或者將圖案照射到物體上，并且處理得到的圖像以解釋物體的位置和取向。以上操作可選地實時執(zhí)行，就是說，在捕獲圖像幀所花費的時間內(nèi)計算圖像幀。該背景下的實時還意味著處于至少電影速率，諸如每秒24幀或更多,盡管可選地可以使用每秒2幀或者每秒10幀的速率。
[0616]正在開發(fā)這種方法的示例公司包括:Prime Sense Inc., of28Habarzel Street,Tel-Aviv, Israel ;和 3DV Systems, of3DV Systems,2Carmel Street, Industrial ParkBuildingl, P.0.Box249, Yokneam,20692, Israel。
[0617]示例IR 跟蹤公司是 NaturalPoint Inc, P.0.B0X2317Corvallis, 0R97339, USA。
[0618]不例慣性/ 超聲跟蹤公司是 InterSense Inc.,4Federal Street, Billerica,MA01821USA。
[0619]支持軟件和通信設(shè)備
支持軟件和通信設(shè)備可選地處理顯示數(shù)據(jù)源、顯示設(shè)備和接口設(shè)備，使它們同步以及在它們之間傳輸數(shù)據(jù)。
[0620]支持軟件和通信設(shè)備負(fù)責(zé)用戶接口的其他單元之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，使得所呈現(xiàn)的信息以如下方式包括原始數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)或者作為接口設(shè)備的結(jié)果的解釋動作產(chǎn)物:組合數(shù)據(jù)可選地由顯示設(shè)備呈現(xiàn)給一個或多個用戶。
[0621]可選地，組合數(shù)據(jù)實時地呈現(xiàn)在靜止3D圖像或動態(tài)圖像上。
[0622]可選地，圖像是2D的。
[0623]可選地，圖像是全息的。
[0624]可選地，支持軟件和通信設(shè)備可以例如，根據(jù)經(jīng)由3D接口從用戶接收到的路徑或其他指示，與用于執(zhí)行空間中的任務(wù)的諸如機(jī)器人的其他系統(tǒng)通信。
[0625]可選地，該通信向遠(yuǎn)程顯示設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)或部分?jǐn)?shù)據(jù)。
[0626]可選地，該通信向遠(yuǎn)程的其他系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)或部分?jǐn)?shù)據(jù)，這些系統(tǒng)使用該數(shù)據(jù)，允許遠(yuǎn)程系統(tǒng)中將充分利用的“空中”圖像中的交互，不論其在遠(yuǎn)處還是附近。[0627]可選地，數(shù)據(jù)經(jīng)由RF發(fā)送。
[0628]可選地，數(shù)據(jù)經(jīng)由有線物理層發(fā)送。
[0629]可選地，兩個(或更多個)不同的用戶使用相同的設(shè)備(系統(tǒng)和顯示)與相同位置的相同體積或2D “空中”圖像交互。
[0630]可選地，兩個(或更多個)不同的用戶使用分立的但是通信的設(shè)備(系統(tǒng)和顯示)與不同位置的相同體積或2D “空中”圖像交互。
[0631]示例應(yīng)用
下文描述了本發(fā)明的用戶接口的一些示例應(yīng)用。
[0632]特定點的“空中”標(biāo)記
對于投射的體積圖像(可選地全息的)，用戶指向特定位置。借助于可聽和/或按鈕點擊指示，用戶標(biāo)記顯示空間中的特定點。例如，使用具有跟蹤傳感器的觸筆，并且由用戶在體積圖像中標(biāo)記特定點。用戶接口記錄觸筆的空間位置和/或取向，并且將其保存在支持硬件中。保存的點被解釋為一個或多個特定體素，并且顯示設(shè)備可選地將這些點實時地呈現(xiàn)在體積圖像上。
[0633]可選地，用戶接口開始于在顯示空間中沒有投射的初始圖像，并且僅有一個或多個用戶隨后標(biāo)記的點呈現(xiàn)在顯示空間中。
[0634]在圖像被投射時，用戶接口使得能夠通過“觸摸”圖像中的特定點來捕獲顯示空間中的點，該點還被稱為體素?？蛇x地，接近該點使得能夠通過環(huán)繞該點的預(yù)先定義的“云”進(jìn)行捕獲，從而用戶不必觸摸準(zhǔn)確的位置，因此例如使用人手具有關(guān)于不準(zhǔn)確性的某種容差。
[0635]可選地，顯示設(shè)備投射特定的標(biāo)記點，一旦用戶指向足夠接近，用戶可以可選地“抓住”這些點，隨后用戶可以按壓指向工具上的按鈕以“抓住”點。
[0636]可選地，“標(biāo)記”圖像允許對標(biāo)記區(qū)域“加標(biāo)簽”，從而在動態(tài)圖像的情況中，標(biāo)記區(qū)域可以被隔離并且可選地隨時間跟蹤標(biāo)記區(qū)域的移動。示例是跟蹤二尖瓣葉，其可選地由接口設(shè)備加標(biāo)簽。所顯示的圖像的未加標(biāo)簽的部分可選地被移除，并且可選地跟蹤和具體地研究動態(tài)瓣葉。加標(biāo)簽可選地在醫(yī)療介入之前和之后執(zhí)行，并且圖像可選地被覆蓋以比較和評估醫(yī)療介入的功效。這種加標(biāo)簽可選地被應(yīng)用到包括再同步之前和之后的心肌、切除之前和之后的電生理通路(electrophysiological pathway)等的圖像的其他靜態(tài)和/或動態(tài)部分。
[0637]“空中標(biāo)記”的附加示例包括:
用于人輔助邊緣校正的工具，可選地遵循支持軟件執(zhí)行的邊緣識別，其用于醫(yī)療成像，諸如基于超聲的診斷、介入心臟手術(shù)等。
[0638]標(biāo)記器官中的位置；
標(biāo)記腫瘤的位置；
在身體中在空間中標(biāo)記關(guān)于所提出的設(shè)備植入、器官和治療介入的位置；以及標(biāo)記身體、器官外部的位置，其參照空間或器官中的固定點，并且其在身體或器官的移動或者身體或器官外部的移動(諸如EGG選通或者呼吸)期間維持該關(guān)系。
[0639]特定點的“空中”標(biāo)記使得能夠以直觀的和精確的方式由空間圖像的觀看者“封閉”從眼睛到手；從手到用戶接口 ；從用戶接口到顯示；以及從顯示器到眼睛的“回路”。稍后，所標(biāo)記的點或區(qū)域可以被傳輸?shù)綉?yīng)對感興趣的空間區(qū)域的其他系統(tǒng)并且由這些系統(tǒng)使用。示例可以是，腫瘤的特定區(qū)域上的聚焦輻射，用于對在器官上標(biāo)記的特定點執(zhí)行切除的機(jī)器人或工具等等。
[0640]體積和長度暈化
對于所投射的圖像，例如骨頭組織，用戶可選地標(biāo)記骨頭圖像的一端，并且隨后標(biāo)記骨頭圖像的另一端。用戶接口系統(tǒng)指示所標(biāo)記的點并且借助于計算經(jīng)由軟件模塊可選地計算骨頭的長度。
[0641]如果需要路徑長度，則用戶可選地標(biāo)記不止兩個點，并且可選地計算路徑長度?？蛇x地，由用戶繪制連續(xù)的路徑，并且用戶接口系統(tǒng)計算連續(xù)路徑的長度。
[0642]為了對體積進(jìn)行量化，可選地由用戶標(biāo)記體積輪廓上的若干個點，例如10個點，并且用戶接口軟件可選地計算各點之間的體積。可選地，軟件推斷測量結(jié)果并且顯示連續(xù)的體積，其在形狀上接近這些點標(biāo)記的物體，并且計算體積?？蛇x地所計算的形狀實時地呈現(xiàn)在圖像上，允許用戶通過將所計算的形狀邊緣移動到真實形狀的邊緣來執(zhí)行邊緣校正，允許細(xì)微調(diào)節(jié)體積并且對體積進(jìn)行量化。
[0643]可選地，所投射的圖像是以1:1的比例投射的?？蛇x地，所投射的圖像可選地逐個用戶輸入地被放大或者被呈現(xiàn)地更小。用戶接口系統(tǒng)可選地定義比例，因此可以對以各種比例顯示的物體進(jìn)行測量，并且用戶接口系統(tǒng)可選地使用比例因子輸出絕對測量結(jié)果。
[0644]特定點的“空中”標(biāo)記使得能夠進(jìn)行長度、距離和體積的空中量化。用戶為系統(tǒng)標(biāo)記2個點以便于計算長度或距離，或者標(biāo)記用戶接口系統(tǒng)的多個點以計算體積。
[0645]在醫(yī)療領(lǐng)域中，存在不同器官的所接受的正常表面積和體積，其有時是根據(jù)身高、 體重和/或身體表面積計算的。面積和體積是以ml、l、平方或立方cm來表述的，并且
典型地在具有標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍中表述并且被表述為Z值等?？蛇x地，用戶接口系統(tǒng)單獨地和/或與靜態(tài)的或動態(tài)的器官的實際圖像一起投射靜態(tài)的或動態(tài)的正常面積或體積(諸如肺體積)，所述實際圖像獲取自CT、MRI或者用于生成實際或計算圖像的其他這種形態(tài)。
[0646]用于量化的一些示例用途被列出如下。
[0647]在心臟病學(xué)的領(lǐng)域中，基于跳動心臟的體積對射血分?jǐn)?shù)進(jìn)行量化。
[0648]在肺病學(xué)的領(lǐng)域中，肺功能的體積分析。
[0649]基于標(biāo)準(zhǔn)參考，將器官的真實體積與器官的預(yù)測體積比較。
[0650]在產(chǎn)科學(xué)的領(lǐng)域中，基于胎兒器官或者胎兒身體的面積和/或體積量化來診斷胎兒。
[0651]其中體積量化是有用的其他領(lǐng)域包括矯形術(shù)和腫瘤學(xué)，例如用于映射和測量腫瘤。
[0652]類似框的接口設(shè)備
諸如醫(yī)師的用戶接口的用戶常常希望觀看體積圖像中的特定平面。將被觀看的特定平面可能具有各種取向和位置。通過參照本發(fā)明的用戶接口描述關(guān)于人的特定平面的自然選擇方法。
[0653]如下文所述，投射體積圖像，并且接口設(shè)備的位置和取向可選地定義3D體積圖像中的平面。
[0654]使用平面框，其可選地具有約為圖像長軸的長度的對角線長度?？梢允乖撈矫娉蔀? “線框”，即外廓，或者成為一片透明材料，其可選地是玻璃或者聚碳酸酯。標(biāo)記器可選地被置于框邊緣上，例如角上的IR LED。用戶確實地將框插入投射圖像中，并且指示投射圖像中的特定平面，或者平面中的框。特定平面或框中包括的數(shù)據(jù)被處理并且特定平面或框可以可選地被投射在體積顯示和/或常規(guī)2D顯示上。
[0655]可選地，圖像中的框的連續(xù)移動產(chǎn)生了相同顯示上的或者對應(yīng)的一個或多個2D顯示上的平面圖像的連續(xù)流。
[0656]可選地，體積顯示按框的限制“裁剪”圖像平面。
[0657]可選地，框可以具有定義平面的任何尺寸和形狀?？蛇x地，框可以是定義圖像中的三維形狀的三維框。
[0658]可選地，平面的標(biāo)記允許對標(biāo)記的平面“加標(biāo)簽”?？蛇x地在動態(tài)投射圖像的情況中，標(biāo)記區(qū)域可選地被隔離并且隨時間跟蹤該標(biāo)記區(qū)域的移動。
[0659]用戶接口的非限制性示例使用包括，當(dāng)在經(jīng)導(dǎo)管手術(shù)期間使用3D轉(zhuǎn)動血管造影(3DRA)時，醫(yī)師可選地選擇用于在2D顯示上觀看的特定平面，其提取自“浮于”醫(yī)師面前的體積圖像，并且由類似框的接口定義。
[0660]宇中圖像操縱梓口
對于所呈現(xiàn)的體積圖像，用戶可選地標(biāo)記圖像上的或者圖像輪廓上的點，并且通過手勢或者一些其他點標(biāo)記方法，定義特定方向上的圖像的轉(zhuǎn)動?？蛇x地，用戶標(biāo)記兩個點，并且使圖像轉(zhuǎn)動，使得轉(zhuǎn)動軸是由兩個點定義的線所定義的軸。可選地至少部分地基于接收到標(biāo)記點、通過軟件和/或硬件解釋標(biāo)記點、定義將由顯示投射的圖像，并且可選地基于用戶提供的諸如“轉(zhuǎn)動”的特定“命令”，執(zhí)行上述操縱。對應(yīng)的圖像可選地經(jīng)由顯示被再現(xiàn)和呈現(xiàn)?？蛇x地該動作是實時執(zhí)行的。
[0661]可選地，用戶通過標(biāo)記顯示物體中的三個或更多個點來定義平面或框，并且“切分”物體，從而僅有該平面或框被投射?？蛇x地，用戶選擇在平面的兩側(cè)和/或框外部裁剪圖像?？蛇x地，用戶可以重復(fù)裁剪動作，因此定義一系列“裁剪”平面。
[0662]可選地，按照接口設(shè)備的取向，在圖像上投射實時線，并且可選地根據(jù)“線的”路徑裁剪圖像。
[0663]可選地，按照接口設(shè)備的取向，由用戶定義實時線，其可選地用作圖像可以圍繞其轉(zhuǎn)動的對稱軸。
[0664]可選地，顯示具有諸如放大和/或縮小的指示的“空中”按鈕，并且用戶可以用接口設(shè)備“觸摸”這些按鈕。
[0665]可選地，可選地當(dāng)按壓按鈕或者某種這樣的命令形式時，用戶使用類似框的接口“捕獲”圖像的一部分。在該情況中，用戶可選地能夠用他的手和/或用框移動所有虛擬圖像，“如同”虛擬圖像物理連接到框。上述能力與移動連接到棒的物體相似，并且用戶可選地通過移動棒(像移動冰棒(popsicle))來移動物體。
[0666]“宇中”導(dǎo)航
用戶接口系統(tǒng)可選地接收位置指示符的位置并且將該位置呈現(xiàn)在顯示空間中。系統(tǒng)可選地呈現(xiàn)在其中工具進(jìn)行導(dǎo)航的圖像，例如來自CT數(shù)據(jù)的圖像或者實時超聲圖像。系統(tǒng)可選地在尺度相關(guān)之后，可選地將可選地來自諸如用于跟蹤工具的單元的多種源的工具位置指示疊置在圖像上。用戶隨后可選地視覺檢查工具是否處于正確的位置或者正確的路線上。在工具位置不正確的情況中，用戶可以虛擬地“觸摸”投射的體積圖像中的工具位置指示符，并且將工具位置指示符拖動到優(yōu)選位置和/或路線。位置和/或路線的新坐標(biāo)由接口工具記錄并且可選地被提供給工具導(dǎo)航單元。
[0667]可選地，控制位置指示符導(dǎo)航的系統(tǒng)根據(jù)用戶指示校正實際位置指示符的移動。
[0668]可選地，第二醫(yī)生和/或用戶根據(jù)第一用戶的指示手動移動接口設(shè)備。隨著接口設(shè)備可選地連續(xù)呈現(xiàn)在圖像上，控制回路經(jīng)由用戶的視覺控制而“閉合”。
[0669]可選地，用戶使用接口設(shè)備在顯示空間中繪制路徑。系統(tǒng)可選地記錄路徑中的每個點的坐標(biāo)。路徑坐標(biāo)可以由諸如機(jī)器人的分立的機(jī)器使用，以控制機(jī)器跟隨所繪制的路徑。
[0670]可選地，可選地使用體積顯示投射機(jī)器的圖像，由醫(yī)師和/或自動化機(jī)器監(jiān)控機(jī)器，
并且可以進(jìn)行路徑的實時校正。
[0671]3D導(dǎo)航已變?yōu)榛陔娚韺W(xué)的心臟手術(shù)中的重要應(yīng)用?！翱罩小睂?dǎo)航可選地允許用戶可選地實時地觀看靜態(tài)或動態(tài)圖像，以及疊置在圖像上的位置指示符和/或路徑。作為另一示例，在肺病學(xué)/支氣管鏡檢中也實施了電磁3D導(dǎo)航以提供對肺深處以及縱隔淋巴結(jié)深處的病區(qū)(lesion)的最小侵入性進(jìn)入。
[0672]上文提到的被跟蹤的機(jī)器也可以是工具或者可植入設(shè)備或治療，諸如藥物；支架；
導(dǎo)管；瓣；永久性或臨時性工具的組合；藥物洗脫支架；附著于栓塞顆粒的化學(xué)治療；受身體或器官外部的力或能量(諸如射頻或聲能量、超聲或HIFU)影響的設(shè)備或傳感器；用于切除的射頻導(dǎo)管；和用于低溫切除的導(dǎo)管。
[0673]遠(yuǎn)稈外科豐術(shù)
上面提到的顯示空間中的工具圖像的操縱引起在某處對真實工具的遠(yuǎn)程機(jī)器人操縱，使得能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程外科手術(shù)和/或通過身體的遠(yuǎn)程導(dǎo)航。
[0674]可選地，用戶操縱第一體積顯示的顯示空間中的真實工具，其還顯示人體。跟蹤操縱，并且使真實操縱對遠(yuǎn)程位置處的真實工具生效。遠(yuǎn)程位置處的身體改變被三維成像設(shè)備拾取，并且被發(fā)送到第一體積顯示。用戶因此看到真實工具的真實操縱的結(jié)果的圖像。
[0675]可選地，用戶在還顯示人體的第一體積顯示的顯示空間中操縱工具的圖像，即虛擬工具。跟蹤該操縱，并且使真實操縱對遠(yuǎn)程位置處的真實工具生效。遠(yuǎn)程位置處的身體改變以及真實工具的改變被三維成像設(shè)備拾取，并且被發(fā)送到第一體積顯示。用戶因此看到真實工具對身體圖像的真實操縱的結(jié)果的圖像以及工具的圖像。
[0676]“宇中”繪制
本發(fā)明在其一些實施例中提供了一種用于在體積投射圖像中繪制點、線和/或路徑的工具，并且使得用戶能夠?qū)崟r地看到繪圖?！翱罩小崩L制可選地提供用戶/醫(yī)師之間的合作工具，允許繪制點或標(biāo)記空間以允許討論圖像中的感興趣的特定解剖體或區(qū)域。
[0677]可選地，“空中”繪制可選地實時地通過計算被轉(zhuǎn)變?yōu)轱@示空間的坐標(biāo)，可選地，“空中”繪制通過計算被轉(zhuǎn)變?yōu)槟硞€其他空間的坐標(biāo)，其可選地將由諸如機(jī)器人的其他器械使用。
[0678]關(guān)于“空中”繪制的醫(yī)療使用的非限制性示例是用于引導(dǎo)應(yīng)用的特定標(biāo)記器的實時位置。
[0679]顯示圖像內(nèi)部的虛擬物體的定位
本發(fā)明在其一些實施例中提供了一種用于將虛擬物體的圖像組合在根據(jù)來自輸入源的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的顯示圖像中的工具。用于定位顯示圖像內(nèi)部的虛擬物體的一種使用可選地是通過顯示體積圖像來仿真設(shè)備選擇。
[0680]各種工具/物體可以被3D建模，建模可選地包括動態(tài)操作。
[0681]用戶可選地揀選虛擬工具/物體，并且使用3D接口在顯示空間中移動虛擬工具/物體，將工具/物體定位在特定位置和取向。例如，可選地生成虛擬心臟瓣的圖像，其在尺寸和形狀上與特定瓣相似。用戶可選地將虛擬瓣拖動到患者心臟的圖像上。用戶可選地標(biāo)記心臟圖像上的接口點以及虛擬瓣上的對應(yīng)的點。顯示計算單元可選地計算心臟和虛擬瓣的組合圖像，并且將該組合呈現(xiàn)給用戶。用戶可選地估定瓣是否在正確的位置和取向上，并且如果需要，可選地執(zhí)行另一次測量/指示。用戶可選地還估定瓣的尺寸是否配合。
[0682]可選地，虛擬瓣可以是動態(tài)的，并且疊置在心臟的動態(tài)或靜態(tài)圖像上。
[0683]可選地，預(yù)測、計算和顯示血流和組織移動的仿真。
[0684]可選地，用戶要求在顯示空間中顯示來自虛擬圖像庫的實例，每個實例表示特定的實際工具或植入體。在諸如心臟支架的擴(kuò)張工具的情況中，庫可選地包括具有未擴(kuò)張形式、擴(kuò)張形式和擴(kuò)張過程的動態(tài)表示的工具。
[0685]用于定位顯示圖像內(nèi)部的虛擬物體的使用的其他非限制示例包括瓣定位；裝配矯形假體；裝配心內(nèi)和心外假體、設(shè)備、可植入設(shè)備、支架、動脈移植、支架移植；以及諸如心室輔助設(shè)備的心室內(nèi)設(shè)備。
[0686]圖像內(nèi)部的實際物體的定位
本發(fā)明在其一些實施例中提供了一種用于使真實物體與根據(jù)來自輸入源的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的圖像組合的工具。該組合可選地用于真實設(shè)備選擇，諸如心臟瓣選擇。
[0687]用戶可選地將真實物體，即可選地在以后將被插入身體的真實物體，安放在所顯示的圖像中。真實物體可以通過手插入，和/或可以使用用于握持真實物體的工具插入。用戶可選地將物體定位在體積“空中”顯示中投射的器官的靜態(tài)或動態(tài)圖像中。用戶/醫(yī)師可選地因此估定他希望將真實物體插入身體的方式，真實物體與身體部位物理匹配的水平
坐坐寸寸ο
[0688]關(guān)于在圖像內(nèi)部定位實際物體的使用的另一非限制性示例包括瓣定位。
[0689]奪互式游戲
將真實物體插入體積顯示的顯示空間使得能夠使用用戶接口系統(tǒng)用于游戲。
[0690]作為非限制性示例，用戶可選地在具有體積顯示上的三維虛擬現(xiàn)實顯示的游戲中揮動游戲道具，諸如劍、工具或者一些這樣的道具。
[0691]所支持的游戲類型的非限制性示例是如上文參照圖15描述的通過通信連接的兩個或多個不同的體積顯示處的兩個或更多個用戶的虛擬劍打斗。
[0692]由本發(fā)明的體積顯示特別支持的有趣味的游戲是虛擬皮埃塔(pinata)。第一用戶在體積顯示的顯示空間中揮動“棒”，并且未看到顯示空間中的虛擬皮埃塔。其他用戶看到顯示空間中的虛擬皮埃塔，并且看到第一用戶揮動的“棒”。虛擬皮埃塔游戲可以在一個體積顯示處由游戲周圍的兩個或更多個用戶來玩，或者在兩個或更多個體積顯示處玩。[0693]另一有趣味的游戲是“戰(zhàn)艦”的游戲，其中在相同的體積顯示上每個用戶僅看到他們自己的戰(zhàn)艦。
[0694]基于將真實物體插入到顯示空間中的能力的另一有趣味的游戲類別包括諸如拾取棒和層層疊(Jenga)的手眼協(xié)調(diào)的游戲。這些游戲可選地使用體積顯示中三維顯示的虛擬游戲籌碼(Piece)，并且用戶在進(jìn)入顯示空間時“抓住”游戲籌碼。跟蹤設(shè)備可選地測量手指到看到用戶已握住游戲籌碼之間的間隙。
[0695] 一般注釋
預(yù)見到在從本申請開始到專利到期的期間，許多相關(guān)的空間光調(diào)制器、全息圖生成單元和體積顯示將被開發(fā)，并且對應(yīng)術(shù)語的范圍旨在先驗地包括所有這些新技術(shù)。
[0696]術(shù)語“成像”和“投射”在這里可以互換使用。
[0697]術(shù)語“示例性”在含義上用作示例、實例或說明。
[0698]術(shù)語“包括”、“包含” “具有”以及它們的同根變形詞意味著“包括但不限于”。
[0699]術(shù)語“由…組成”意味著“包括且限于”。
[0700]術(shù)語“基本上由…組成”意味著組成、方法或結(jié)構(gòu)可以包括附加成分、步驟和/或部件，但是僅僅在附加成分、步驟和/或部件不會在實質(zhì)上改變要求保護(hù)的組成、方法或結(jié)構(gòu)的基本的和新型的特性的情況下。
[0701]詞“可選地”在這里用于表示“在一些實施例中提供而在其他實施例中未提供”。本發(fā)明的任何特定實施例可以包括多個“可選的”特征，除非這些特征存在沖突。
[0702]除非上下文清楚地指明附加情況，否則如這里使用的單數(shù)形式“一個”用于表示“至少一個”，因此明確地公開“一個”和“不止一個”。例如，術(shù)語“一個鏡”可以包括多個鏡。
[0703]如這里使用的術(shù)語“約”表示±10%。
[0704]這里以兩個等同的格式可互換地提供了范圍:“從X到Y(jié)”和“在X和Y之間”，并且在這兩種情況中涵蓋X、Y以及它們之間的任何數(shù)值。
[0705]應(yīng)認(rèn)識到，為了清楚起見在分立的實施例的背景下描述的本發(fā)明的某些特征也可以在單個實施例中組合提供。相反地，為了簡明起見在單個實施例的背景下描述的本發(fā)明的各種特征也可以被分立地提供或者以任何適當(dāng)?shù)淖咏M合提供或者在本發(fā)明的任何其他的所描述的實施例中適當(dāng)?shù)靥峁?。各種實施例的背景下描述的某些特征不應(yīng)被視為這些實施例的基本特征，除非該實施例在沒有這些元素的情況下不能操作。
[0706]盡管已結(jié)合本發(fā)明的特定實施例描述了本發(fā)明，但是顯然許多替選、修改和變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是明顯的。因此，應(yīng)涵蓋落在所附權(quán)利要求的精神和廣泛范圍內(nèi)的所有這些替選、修改和變化。
[0707]本說明書中提到的所有出版物、專利和專利申請的整體內(nèi)容通過引用合并于本說明書中，合并到這樣的程度:如同每個單獨的出版物、專利或?qū)＠暾埍痪唧w地和單獨地指示為通過引用合并于此。此外，本申請中的任何參考文獻(xiàn)的引用或識別不應(yīng)被解釋為認(rèn)可這些參考文獻(xiàn)成為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。對于所使用的章節(jié)標(biāo)題，它們不應(yīng)被解釋為必要的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種浮于空中顯不系統(tǒng),包括: 圖像產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生多個近軸圖像: 第一光學(xué)系統(tǒng)，投射所述多個近軸圖像到第二光學(xué)系統(tǒng)；和 計算機(jī)，用于控制所述浮于空中顯示系統(tǒng)， 其中 所述第二光學(xué)系統(tǒng)在從所述第一光學(xué)系統(tǒng)朝向多個不同方向的光學(xué)路徑上包括偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件和目鏡；以及 所述第二光學(xué)系統(tǒng)配置為引導(dǎo)所述多個近軸圖像分別到多個不同的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計算機(jī)配置為控制產(chǎn)生與所述多個不同方向的每一個相關(guān)聯(lián)的每一個所述近軸圖像，使得從所述多個不同方向中的每一個方向來看，在所述近軸圖像中的物體出現(xiàn)在相同坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計算機(jī)配置為控制所述多個近軸圖像分別到所述多個不同的方向的所述引導(dǎo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述目鏡包括透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述目鏡包括凹面鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的系統(tǒng)，其中所述目鏡包括在中空體內(nèi)部上的偏轉(zhuǎn)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述中空體圍繞所述中空體的所述內(nèi)部環(huán)繞超過180弧度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述中空體足夠大以環(huán)繞人類觀看者。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述圖像產(chǎn)生單元位于所述目鏡內(nèi)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)部件包括鏡，所述鏡被配置為以所述多個不同方向?qū)⒐庖龑?dǎo)至所述目鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述鏡是圍繞所述目鏡的中心軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計算機(jī)還控制所述圖像產(chǎn)生單元，并且所述計算機(jī)控制所述圖像產(chǎn)生單元在所述不同方向的至少兩個上產(chǎn)生不同的圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計算機(jī)還控制所述圖像產(chǎn)生單元，并且當(dāng)所述計算機(jī)控制所述近軸圖像到相同方向的所述引導(dǎo)時，所述計算機(jī)指令所述圖像產(chǎn)生單元產(chǎn)生相同的圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括配置為接受來自顯示空間內(nèi)的輸入的輸入單元，在該顯示空間中所述圖像適于被觀看者看到。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述輸入單元配置為至少部分地在所述顯示空間內(nèi)測量真實物體的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述輸入單元配置為在所述顯示空間附近測量真實物體的位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括配置為至少部分地在所述顯示空間內(nèi)跟蹤所述真實物體的所述輸入單元。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括觀看者跟蹤單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括觀看者跟蹤單元，其中所述觀看者跟蹤單元位于所述中空體內(nèi)部。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括觀看者跟蹤單元，其中所述觀看者跟蹤單元經(jīng)由所述鏡跟蹤觀看者。
21.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述近軸圖像、所述目鏡和所述偏轉(zhuǎn)部件共享相同的對稱軸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)配置為在所述不同方向之間超過180度的范圍內(nèi)將所述近軸圖像引導(dǎo)到多個不同方向。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括光程調(diào)整單元，并且其中所述計算機(jī)控制所述光程調(diào)整單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括多個圖像產(chǎn)生單元和多個第一光學(xué)系統(tǒng)，所述多個第一光學(xué)系統(tǒng)的每一個與所述多個圖像產(chǎn)生單元的每一個相關(guān)聯(lián)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述多個第一光學(xué)系統(tǒng)的每一個將由所述圖像產(chǎn)生單元的每一個產(chǎn)生的近軸圖像成像到所述第二光學(xué)系統(tǒng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述圖像產(chǎn)生單元包括計算機(jī)生成全息圖(CGH)產(chǎn)生單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述圖像產(chǎn)生單元包括二維圖像產(chǎn)生單元。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計算機(jī)配置為定時所述近軸圖像的所述產(chǎn)生從而將所述近軸圖像引導(dǎo)到與觀看者的眼睛重疊的可視性空間。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述觀看者跟蹤單元配置為跟蹤觀看者的眼睛。`
30.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于提供至少部分基于所述位置和基于在所述位置正顯示的內(nèi)容來提供感官反饋所述輸入物體的單元。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二浮于空中顯示和在第一浮于空中顯示中的所述計算機(jī)和在所述第二浮于空中顯示中的計算機(jī)之間的通信信道。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括:第二輸入單元，配置為接受來自第二顯示空間內(nèi)的位置的輸入，在該第二顯示空間中由所述第二浮于空中顯示產(chǎn)生的圖像被觀看者看到。
【文檔編號】G02B27/22GK103529554SQ201310336947
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2008年7月10日
【發(fā)明者】C·羅奇爾德, A·考夫曼 申請人:實景成像有限公司