[发明专利]变焦立体成像和显示系统

说明书

技术领域

       

      本发明涉及立体电影电视技术和体三维（3D）显示技术和变焦眼镜光学电子技术领域。

背景技术

目前三维（3D）显示技术主要三种：立体三维显示（Stereo 3D）, 体三维显示（Volumetric 3D）, 全息三维显示（Holographic 3D）。

全息显示技术能够完整地再现物体的波光场的振幅和位相信息，所以再现影像与原物体有着完全相同的三维特性。从这种意义上来说，全息像才是真正的三维像。其代表了立体显示技术的未来发展方向。但由于太大的海量数据传输和存储，全息动态显示在目前的技术水平上还不现实。

类似于立体声是基于人的双耳双声道立体听觉原理，立体三维显示是基于人的双目双画面的立体视觉原理。借助于眼镜或者斜光栅屏幕的立体三维显示能提供有限的三维视觉，但人眼在观察时，画面没有真实的景深，聚焦和调节不能匹配，长时间观看容易疲劳。立体三维显示在技术实现和显示效果上都有实际意义，目前已经开始了市场推广，用于立体电视和计算机立体显示器。

体三维显示技术在真实的三维空间显示，也被称之为一种真三维，是一种直接可视、全角度可视、真实景深可视和多人可视的三维空间显示技术。在技术实现和显示效果上都比较有优势。但是，目前基于旋转屏的真三维显示技术也有局限性，主要是由于需要高速旋转，屏幕尺寸和重量不能太大；另外由于是空间显示，效果是一种透明的或半透明的图像，不适合通用显示场合。因此，真三维显示技术比较适合于一些专用场合，例如透视图像的显示，气体和液体图像的显示。这些专用场合应用最好是：图形处理中的粒子系统计算，空气动力学和流体力学等物理模拟，气象分析、地球系统模拟，太空模拟，医学成像中的三维透视图像处理，空中交通控制等领域。

现有比较成熟的真三维显示技术包括：基于美国德州仪器的数字微镜器件（DMD）的投影机，投影到旋转盘屏幕上实现一种球体或圆柱体的真三维显示(现实系统公司，Actuality System Inc.)。该技术已经形成商用产品，有了市场和销售。

北京理工大学的发明提供了一种基于多投影机旋转屏的体三维显示系统，包括：一旋转屏；图像处理装置，在柱坐标系中将三维物体模型分解成一系列多角度的二维图像并传送给各个投影机的数据处理单元；多台投影机沿旋转屏周围固定摆放，将对应角度的一个二维图像同步投影在一个旋转屏幕上，从而重构出与真实物体相似的三维图像。

四川大学的发明，变焦透镜眼镜的体三维立体显示装置，公开了一种变焦透镜眼镜的体3 D立体显示装置，它由变焦透镜眼镜、2 D显示器、同步器组成。人们戴上变焦透镜眼镜看2D显示器上放映的同步变焦、具有景深信息的2 D图像时，3 D图像就出现在立体空间里。与常规的变焦透镜屏的体3 D立体显示装置相比，由于眼镜的镜面面积比显示屏小得多，因此该发明的变焦透镜眼镜的体3 D立体显示装置既能实现体3 D立体显示效果，又节省成本，适合大屏幕的体3 D立体显示。

相关的关键技术有变焦眼镜，这是指会根据需要而自动调整镜片焦距的眼睛，其效果有利于获得清晰的图像，就像自动调焦相机镜头一样。眼睛的晶状体是一块柔软透明的凸透镜，借助于周围肌肉能改变形状，充当了变焦镜头的角色。变焦眼镜有助于辅助眼睛调整焦距。

美国的本杰明·富兰克林于1775年发明了双光眼镜，是将两种折射率不同的镜片上下接合或者熔合在一片镜片上。人们一直致力于研制能够改变焦距的眼镜，并为此申请了很多专利，早期有D.A. Woodward在1866年发明的专利，将液体填充在两层玻璃镜片之间以获得可变焦距眼镜的方法。美国亚利桑那大学的Peyghambarian教授研究小组在2001年开始研制基于液晶的可变焦距眼镜和能够自动对焦的眼镜。2006年，美国的PixelOptics公司开始了可变焦距眼镜的商品化之路，市场化的重点在于如何将这种变焦眼镜的体积缩小。

  

发明内容