[发明专利]立体投影系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种立体视觉投影系统，该系统旨在通过将立体像对图像投影到球面、椭圆或抛物线的屏幕上来显示三维视觉信息，用于在不使用立体眼镜情况下实现具有立体视觉效果的单独或共同观看。本发明主要用于电影院、电视机、计算机以及视频训练的立体视觉系统中的大规模使用。此外，本发明可广泛用于视觉通信和视频训练仿真装置、电子计算机游戏和游戏机，用在医学、科学、工程、艺术中，用于工业中以及其它领域中的视觉广告。

背景技术

除了在反射球面立体屏上的投影系统之外，立体视觉投影系统的已知等同系统(全息照相术、光栅、带有立体视觉眼镜、回射型以及其它)对于长时间观看立体图像来说不舒适并且不合适。

这些等同系统的共同缺点在于单独为每个观看者进行立体视觉系统的自动校正和视频校正的技术问题。

对于设计和达到的效果来说最接近的模型是在S.I.Arsenich的发明“A Stereoscopic System(一种立体视觉系统)”(2004年10月公开的RF No.2221350)中描述的在反射球面立体屏上进行立体投影的系统。立体视觉投影系统包括：反射球面立体屏；用于每个观看者(用于投影立体像对图像)的个体立体投影器，该投影器具有用于使立体视觉透镜平行于立体屏移位的自动驱动器；传感器(摄影机)，其用于独立地定义每个观看者的双眼位置关于公共的立体屏及其自身的立体投影器的三维坐标。该系统包含与传感器连接的自动校正器和立体视觉透镜的自动驱动器。传感器产生控制信号，该控制信号被发送到自动校正器，用于使自动校正器执行自动驱动控制的信号。自动驱动器自动连续且动态地使立体视觉透镜移位并且使该立体视觉透镜与立体屏平行，以使立体像对左右屏图像的立体视觉聚焦区分别与观看者的左右眼恒定匹配。

由于观看者的调节努力和眼睛的会聚状态的平衡，该模型提供立体观看的视觉舒适性(更少的眼睛疲劳和实验证明了的当观看者位于距立体屏3m处时高达1km以上的真实深度的立体效果)，并且提供对在观看者可能在立体视觉区的空间中移动及倾斜其头部情况下的身体舒适性的部分改进(由于立体投影器的投影透镜的移位)。

该模型的缺点在于对立体视觉舒适性的改善小并且有限。这是由立体视觉透镜仅平行于立体屏移位的结构性限制决定的，该平行于立体屏的移位允许观看者的头部沿着立体屏半径进行约100-200mm的小范围移位(在立体视觉的聚焦区长度的限制中以确保看到全屏立体图像)。屏幕立体图像视场被观看全屏立体图像的聚焦区的小空间所限制，该小空间限制了与视场角度成比例的立体效果平面的数量和深度。立体像对图像的左右画面的不同曲率增加了立体视觉的不舒适感觉、眼睛的紧张及疲劳，这是因为随着眼焦点向立体屏边界移动而增加了共轭点(立体像对左右画面的被观察为立体图像的单个点的任何两点)的视觉分歧。此外，适应(眼睛聚焦)和眼睛会聚(眼睛视轴的倾斜)的协调并不对应于双眼自然地看到真实物体。

模型的缺点是由如下事实导致的：仅使用自动校正器和自动驱动器来自动校正立体视觉投影透镜相对于立体屏的移位。没有提供用来监测观看者的眼睛会聚的系统、用来对投影的画面的几何变形和立体屏球度进行视频校正的系统，也没有提供长时间的完全舒适观看的宽画面立体视觉投影系统(其中由于共轭点的视觉动态会聚与观看者的眼睛会聚和眼睛焦点的变化同步而产生长时间的完全舒适观看)。

发明内容