[发明专利]用于产生立体图像的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及于2009年12月15日提交且题为“用于产生立体图像的系统和方法”的美国临时申请No.61/286,469并且主张其利益，该美国临时专利申请出于所有目的全文通过引用方式结合于此。

技术领域

本发明涉及立体影像以及产生立体影像的方法。更具体而言，本发明涉及用于为动态地且随机地取向的观看者产生立体图像的器件和方法。

背景技术

立体成像是任何能够记录三维(下文中称“3D”)视觉信息或者在图像中创建深度错觉的技术。立体方法被分类为：补色（anaglyph）方法，其涉及佩戴在相应侧面上具有蓝色和红色透镜的镜片(spectacles)；偏振方法，其涉及佩戴针对每个透镜具有不同偏振方向的偏振镜片；以及时分方法，其涉及佩戴包括电子快门的镜片，该电子快门与间隔同步，帧按照所述间隔被时分反复地呈现，使得佩戴者的右眼仅仅看到右眼图像并且左眼仅仅看到左眼图像，当电子快门“接通”时，相对的眼睛用不透明透镜遮挡。

乘骑和仿真系统以及尤其是包含运动底座或仿真器技术的那些系统可以使乘骑者或参与者沿着多达三个正交线性和三个正交旋转轴随机地取向。普遍做法是在这种系统中包含视觉显示器件。另外的普遍做法是采用这种投影或显示器件，或者二者均为立体(3D)配置。获得立体成像的一种普遍方法是采用单独左和右眼图像源，以及在这种图像的光接近观察者时使其正交偏振。观察者佩戴眼镜，该眼镜包括旨在从右眼的视场过滤左眼图像以及类似地从左眼的视场过滤右眼的图像的偏振滤波器。当所述显示器件不承载在乘骑或仿真系统上，并且因此在取向上不匹配观察者的取向时，这种正交偏振和过滤技术显著退化，并且结果的立体效应丧失。

也称为线性偏振方法的偏振方法包括通过正交偏振滤波器投影和叠加在同一屏幕上的两个图像。通常使用银幕，使得偏振被保留。投影仪可以从具有双头显卡的计算机接收它们的输出。观看者典型地佩戴低成本眼镜，该眼镜也含有一对正交偏振滤波器。由于每个滤波器仅仅使相似偏振的光通过并且阻挡正交偏振的光，每个眼睛将仅仅看到所述图像其中之一，并且该效应被实现。然而，当前的线偏振眼镜要求观看者保持他的头部水平，因为观看滤波器的倾斜将导致左和右信道的图像渗透到相对的信道上。

例如，美国专利4,744,633描述一种光学系统以允许观看相邻的立体图像，其中观察者均佩戴一对眼镜以观看显示器。偏振光滤波器置于每个所述立体图像前方并且这些滤波器具有不同偏振角度从而编码每个图像。每个目镜包括：偏振滤波器，其对用于其各自眼睛的图像解码；以及可旋转调节棱镜，其使视线偏离足够的程度，该程度使得两个立体图像在眼睛的小凹(fovea)中混合。可旋转调节棱镜可以是固体棱镜或菲涅耳棱镜。棱镜的旋转允许观察者调节图像的难熔角而与观察者到图像源的距离无关，并且因而允许观察者四处移动所显示的图像以及允许多个观察者观看显示器。这些系统不具有充分的视场，并且不纠正横滚角度变化，该横滚角度可以定义为围绕近似从观察者的眼点(eye point)延伸到屏幕或显示器上感兴趣图像的轴的旋转位置。然而，已经进行了校正视场问题的尝试。

在另一示例，美国专利5,854,706描述了一对相邻的图像显示装置以产生立体图像对。半透明镜和两个偏振滤波器将两个图像合并在同一虚拟空间中并且将独特偏振传递到承载所显示的两个图像的光线。百叶窗类型滤波器抑制由显示装置其中之一产生的残余视图。百叶窗将仅仅允许在所述半透明镜上反射的图像通过。第二百叶窗类型滤波器补偿第一百叶窗类型滤波器引入的衰减，使得两者结合的图像具有充分相似的强度。佩戴偏振镜片的用户可以看到来自各种方位角的立体图像，然而，这种方法并没有纠正横滚角度(围绕粗略从观察者的眼点延伸到屏幕或显示器上感兴趣图像的轴的旋转位置)变化。

因而，当观察者相对于显示屏幕动态地运动时，诸如如上所述的过去的器件、系统和方法没有提供充分无畸变的图像。

发明内容

因此，存在对于一种用于相对于观看表面动态地且随机地取向的一位观看者或一组观看者的立体成像系统和方法的期望。因此，本公开内容描述一种用于产生立体图像的系统和方法。