專利名稱：立體鏡顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及顯示立體圖像的立體鏡顯示設(shè)備，更具體地說，涉及一種能同時使眾多觀眾看到立體圖像的經(jīng)改進的立體鏡顯示設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)有人提出過如上述的那種能同時使眾多觀眾看到立體圖像的立體鏡顯示設(shè)備，例如，美國專利5,311,220就是其中一個。這種一般的立體鏡顯示設(shè)備包括多個光源，配置在一個平面上，以時分方式驅(qū)動；一個單圖像形成器，例如透光式的，這是多數(shù)觀眾所常見的；一個光學系統(tǒng)，供將光束從多個光源分別引到各觀眾的眼里；和一個控制器，供根據(jù)各觀眾頭部的位置控制光的發(fā)射位置。
然而，在上述一般立體鏡顯示設(shè)備的情況下，為使每一位觀眾看到良好的立體圖像，所有觀眾的眼睛應(yīng)基本上處在同一個平面上。這樣，一般立體顯示設(shè)備就只能用在計算機屏幕、電視游戲機和錄像放映室、觀眾的視野平面束配置在預(yù)定平面上的場合。此外，由于一般立體鏡顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)都設(shè)計得使簡單圖像形成器形成的圖像由多個光源以時分方式照射映出，因而得出光亮的圖像有困難，而且光源還要求特殊的配置。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能看到良好立體圖像的觀眾并不局限于那些位于某一平面的觀眾，供眾多觀眾使用的立體鏡顯示設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種無需特殊光源而顯示出的圖像比一般立體顯示設(shè)備都亮、供眾多觀眾使用的立體鏡顯示設(shè)備。
本發(fā)明還有另外一個目的，即提供一種應(yīng)用面廣、觀眾能看到良好立體圖像的雙眼位置自由度相當高、從而使眾多觀眾在任何位置任何空間方位角都能看到良好立體圖像、不受視野平面束限限制的立體鏡顯示設(shè)備。
發(fā)明概述為達到上述目的，本發(fā)明的立體鏡顯示設(shè)備由多個顯示裝置、一個凹面鏡和凸透鏡裝置組成。各顯示裝置具有一對分別根據(jù)左右眼的視頻信號驅(qū)動的顯示平面，兩顯示平面一起顯示出立體圖像。凹面鏡配置在觀眾前面，用作假想的屏幕。凸透鏡裝置用來將含圖像的光從多個顯示裝置引到凹面鏡上。
按照上述結(jié)構(gòu)的立體鏡顯示設(shè)備，將多個顯示裝置配置在相對于凸透鏡裝置的特定位置，就能給具體位置不總是在一個平面上的眾多觀眾顯示出明亮良好的立體圖像。
本發(fā)明另一種立體鏡顯示裝置的特征在于，除上述結(jié)構(gòu)外，它還有一個驅(qū)動裝置，供分別將多個顯示裝置驅(qū)動到所要求的相對于凸透鏡裝置的三維坐標位置。在此情況下，最好再配備上一個映像裝置和一個跟蹤控制裝置，前者用于給凹面鏡前面的各位觀眾放映圖像，后者用于根據(jù)映像裝置的輸出檢測觀眾頭的位置或雙眼的位置，并給驅(qū)動裝置提供表示檢測出的位置的信號，從而將各顯示裝置移到各位觀眾所處位置相應(yīng)的三維坐標位置。
在上述結(jié)構(gòu)的立體鏡顯示設(shè)備的情況下，各位觀眾即使取任何姿勢且移到任何位置也總是能看到良好的立體圖像。
附圖簡介現(xiàn)在參看附圖詳細說明本發(fā)明立體鏡顯示設(shè)備的一個實施例，附圖中

圖1是應(yīng)用本發(fā)明立體鏡顯示設(shè)備一個實施例的立體有聲放映系統(tǒng)的原理示意圖；圖2是所述實施例中放映機的大致構(gòu)造的平面原理示意圖；圖3是所述實施例中放映機的大致構(gòu)造的側(cè)視原理示意圖4是所述實施例說明給觀眾放映立體圖像的情況的原理示意圖。
本發(fā)明的實施例圖1示出了應(yīng)用本發(fā)明立體鏡顯示設(shè)備一個實施例的立體有聲放映系統(tǒng)的原理。這種系統(tǒng)的有聲放映室10能適應(yīng)取任何姿勢處在任何位置的眾多觀眾V1,V2等(圖1中只示出了兩個觀眾)觀賞圖像的需要。凹面鏡12起假想屏幕的作用，設(shè)在有聲放映室的前壁11上。稍后即將詳細說明的放映機15裝在有聲放映室天花板13上的特定位置。攝像機16裝在前壁11上方，供監(jiān)視觀眾V1,V2等的頭部(面部)位置。
立體有聲放映系統(tǒng)還有一個立體圖像源17。立體圖像源17的結(jié)構(gòu)是周知的，通常包括例如一對攝像機或一個放像機等，兩攝像機供單獨拍攝觀眾左右眼各自的圖像，并輸出這些圖像相應(yīng)的視頻信號VS-L和VS-R，放像機供從錄有該對攝像機拍攝下來的視頻信號的記錄媒體(磁帶，光盤等)重放雙眼的視頻信號VS-L和VS-R。這些視頻信號VS-L和VS-R提供給分配電路18。分配電路18是將視頻信號VS-L和VS-R分配給稍后即將說明的規(guī)定數(shù)目的顯示機構(gòu)的電路，在最簡單結(jié)構(gòu)的情況下，它是一個放大電路，供放大視頻信號VS-L和VS-R用。放大之后的視頻信號VS-L′和VS-R’提供給放映機15。
圖2和圖3是放映機15結(jié)構(gòu)實例的原理示意圖。從圖2和圖3中可以看到，放映機15在面對著凹面鏡12的正面配備有凸透鏡19，并配備有多個結(jié)構(gòu)相同的顯示機構(gòu)20-1,20-2,20-3等(圖中只示出了3個顯示機構(gòu))，視頻信號VS-L′和VS-R′共同提供給這些顯示機構(gòu)。顯示機構(gòu)20-1在其面對透鏡19的正面有一對左右透射式液晶彩色顯示面板21-L和21-R，在這些顯示面板背面有象鹵素燈泡之類的投射光源22-L和22-R。在此情況下，顯示面板21-L是左眼的顯示面板，由視頻信號VS-L′驅(qū)動，顯示面板21-R則為右眼的顯示面板，由視頻信號VS-R′驅(qū)動。這些透射式液晶彩色顯示面板21-L和21-R都是一般類型的。其它投射機構(gòu)20-2,20-3的結(jié)構(gòu)與投射機構(gòu)20-1相同。
在放映機15中，顯示機構(gòu)20-1,20-2,20-3等可彼此沿三個坐標X,Y,Z獨立移動，其各自的驅(qū)動機構(gòu)23-1,23-2,23-3即分別為此目的而設(shè)的。這些顯示機構(gòu)20-1,20-2,20-3等由設(shè)在放映機15上的驅(qū)動控制機構(gòu)25通過驅(qū)動機構(gòu)23-1,23-2,23-3等分別驅(qū)動，從而可以在放映機15內(nèi)移到任何三維坐標位置。若觀眾V1,V2等在有聲傳真室10中的位置事先按照坐位等確定下來，則由于顯示機構(gòu)20-1，20-2,20-3等可固定配置在放映機15中對應(yīng)于各坐位位置特定的三維坐標位置，因而不需要驅(qū)動控制機構(gòu)25，也不需要驅(qū)動機構(gòu)23-1,23-2,23-3等。
再參看圖1。從設(shè)在有聲放映室10的攝像機16輸出的監(jiān)視視頻信號VS-M提供給跟蹤信息處理器30。此跟蹤信息處理器30構(gòu)制得使其始終根據(jù)有聲放映室10中以視頻信號VS-M表示的空間圖像信息檢測觀眾V1,V2等面部或雙眼的位置，并輸出表示檢測出的位置的位置信號PS。雖然這種跟蹤信息處理器可以用例如中性網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，但它也可按Alfred Schwartz在1985年國際顯示會議論文集中發(fā)表的題為“跟蹤頭部位置的立體顯示設(shè)備“的文章或美國專利4,649,425所述的方法構(gòu)制。此跟蹤信息處理器30產(chǎn)生的位置信號PS提供給圖2和圖3中所示的放映機15的驅(qū)動控制機構(gòu)25。
接下去，參看圖4說明一下上述結(jié)構(gòu)的立體有聲放映系統(tǒng)的工作情況。為簡單說明起見，圖4中將凹面鏡12的反射面作為起凸透鏡作用的虛擬光學元件表示，觀眾(圖中只示出兩位觀眾V1和V2的頭部)則以其彷佛不在有聲放映室10內(nèi)但處在凹面鏡12對面的形式表示，而且只示出了放映機15中的兩個顯示裝置(20-1和20-2)。
圖4中，放映機15的顯示機構(gòu)20-1,20-2等通常由視頻信號VS-L′和VS-R′驅(qū)動，各顯示機構(gòu)發(fā)射出形成同一立體圖像的圖像光。在此情況下，顯示機構(gòu)20-1，由驅(qū)動機構(gòu)23-1通過驅(qū)動控制機構(gòu)25根據(jù)包含在跟蹤信息處理器30(圖1)的位置信號PS中的觀眾V1雙眼的三維位置信息驅(qū)動，且安置在顯示機構(gòu)20-1左右圖像光(分別以一個點和兩個點的點劃線表示)所形成的圖像通過透鏡19和凹面鏡12能在觀眾V1的左右雙眼上形成的三維坐標位置。同樣，顯示機構(gòu)20-2也是由驅(qū)動機構(gòu)23-2通過驅(qū)動控制機構(gòu)25根據(jù)包含在位置信號PS中觀眾V2雙眼的三維位置信息驅(qū)動，且安置在顯示機構(gòu)20-2的左右圖像光(分別以三點和四點的點劃線表示)通過透鏡19和凹面鏡12能在觀眾V2的左右雙眼上形成時所在的三維坐標位置。同樣如上所述，其它顯示機構(gòu)也分別安置在立體圖像根據(jù)位置信號PS能在相應(yīng)觀眾的雙眼上形成時的三維坐標位置。
由于各顯示機構(gòu)20的三維坐標位置總是在位置上受到跟蹤信息處理器30根據(jù)攝像機16的輸出信號VS-M產(chǎn)生的位置信息信號PS使其處在最佳位置的控制(即跟蹤控制)，因而各位觀眾即使改變姿勢和/或在有聲傳真室內(nèi)移動也總是能在最佳狀態(tài)下看到立體圖像。
雖然上述實施例中放映機15的光學系統(tǒng)采用了一個凸透鏡19，但也可以用光學功能類似的菲涅耳透鏡等代替凸透鏡19。
此外，雖然放映機15中的顯示機構(gòu)20-1,20-2等采用了透射式液晶顯示面板21-R和21-L，但也可以采用顯示功能類似的發(fā)射式顯示器。各顯示機構(gòu)雙眼的光源不僅可由兩個分立的光源22-R和22-L構(gòu)成，而且也可由借助光學系統(tǒng)分成兩個虛擬光源的單一光源構(gòu)成。
給顯示機構(gòu)20-1,20-2等分配視頻信號VS-L和VS-R的分配電路18不僅可以是分別將經(jīng)放大的視頻信號VS-L′和VS-R′共同提供給各顯示機構(gòu)的裝置，而且也可以是例如以時分方式給各顯示機構(gòu)分配視頻信號VS-L和VS-R的裝置。
雖然在上述實施例中，立體鏡顯示設(shè)備構(gòu)制得可通過控制各顯示機構(gòu)20在放映機15內(nèi)的三維坐標位置使各顯示機構(gòu)20的輸出圖像在相應(yīng)觀眾的雙眼上形成，但也可以不這樣做而將立體鏡顯示設(shè)備構(gòu)制得使顯示機構(gòu)20-1,20-2等基本上平行于凹面鏡12的反射面配置，且分別在各顯示機構(gòu)上配備一個凸透鏡，根據(jù)各位觀眾的位置改變凸透鏡與相應(yīng)顯示機構(gòu)的間距。在此情況下，各顯示機構(gòu)最好配置得可以在其配置所在的平面內(nèi)獨立作二維運動。
權(quán)利要求
1．一種立體鏡顯示設(shè)備，其特征在于，它包括多個顯示裝置，各個具有一對顯示平面，兩顯示平面分別根據(jù)觀眾左右眼的視頻信號驅(qū)動，這些視頻信號在一起就顯示出立體圖像；一個凹面鏡，配置在觀眾前面，用作假想的屏幕；凸透鏡裝置，供將含圖像的光從所述多個顯示裝置引到所述凹面鏡上。
2．如權(quán)利要求1所述的立體鏡顯示設(shè)備，其特征在于，它還包括驅(qū)動裝置，供將各所述多個顯示裝置分別移到所要求的相對于所述凸透鏡裝置相應(yīng)的三維位置。
3．如權(quán)利要求2所述的立體鏡顯示設(shè)備，其特征在于，它還包括攝像裝置和跟蹤控制裝置，攝像裝置用以拍攝處在所述凹面鏡前面的觀眾，跟蹤控制裝置用以根據(jù)所述攝像裝置的輸出檢測各位觀眾頭部或兩眼的位置，并用以給所述驅(qū)動裝置提供表示檢測出的位置的信號，從而將各所述顯示裝置移到相應(yīng)的其中一個分別對應(yīng)于觀眾所在的位置的三維位置。
4．如1至3任一權(quán)利要求所述的立體鏡顯示設(shè)備，其特征在于，各對顯示裝置有一對透射式的顯示面板和一個光源，顯示面板分別由左右雙眼的視頻信號驅(qū)動，光源用以給這些顯示面板提供光束。
全文摘要
一種立體鏡顯示設(shè)備,能使處在任何位置取任何姿勢的眾多觀眾看到良好的立體圖像。這種立體鏡顯示設(shè)備的圖象放映機(15)有多個顯示裝置,其各自的透射式顯示面板分別根據(jù)觀眾左右眼的視頻信號(VS－L,VS－R)加以驅(qū)動,這些視頻信號在一起就顯示出立體圖像。各顯示裝置還有一個光源,給其顯示面板提供光束用。所述立體顯示設(shè)備還有一個凹面鏡(12),配置在觀眾(V1,V2)前面,用作假想的屏幕,此外還有一個凸透鏡(19),用以將含圖像的光從多個顯示裝置引到凹面鏡(12)上。
文檔編號H04N15/00GK1220738SQ98800351
公開日1999年6月23日 申請日期1998年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月26日
發(fā)明者島川讓二 申請人:皇家菲利浦電子有限公司