[发明专利]一种自准直立体显示系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维显示，尤其涉及自准直立体显示系统。

背景技术

三维显示通常会存在这样的问题，由于立体视觉、聚散度和视觉调节之间的冲突，一些观看者会产生视觉疲劳。例如，3D显示通常要求观看者总是聚焦在屏幕表面上以保持聚焦，但是来自调节的深度暗示与来自聚散度的深度暗示不一致。

例如，由于焦平面保持在屏幕平面，观看者的眼睛强制集中于立体物体，其视差暗示的空间位置与屏幕平面不同。假设屏幕平面距离观看者10英尺。他们的眼睛保持聚焦在屏幕平面时，但是立体显示暗示物体距离观看者15英尺。物体随后从暗示的距离观看者15英尺移动到暗示的距离观看者7英尺。所有这些进行时，眼睛仍然保持调节/聚焦在距离10英尺的固定的屏幕平面上。

人类大脑有允许人类期望后天的反应或者调节/聚焦的肌肉存储程度的捷径。聚散和聚焦系统因此通常是协同的。在平面显示的立体方案中，要求观看者分离这种关系，观看者已经学习利用该关系来估计距离。随着时间的推移，这种分离引起疲劳和紧张。

发明内容

本发明一方面是提供一种系统，其包括：一图像生成器，其设置为提供立体图像流，图像流包括左眼图像和右眼图像；至少一图像调制器，其设置为可以从所述图像生成器接收所述立体图像流并将光并入所述立体图像以供观看装置观看，所述观看装置将所述光分别过滤到所述左眼图像和所述右眼图像，从而在通过所述观看装置观看时提供所述立体图像的三维效果；以及一自准直装置，该装置设置为接收来自所述至少一图像调制器的光并使所述光准直，使得在所述观看装置接收到所述立体图像时光线基本平行。

所述系统还可以包括：至少一投影仪，用于投射所述立体图像，所述至少一投影仪包括所述至少一图像调制器；至少一屏幕，所述立体图像投射在所述屏幕上；至少一自准直镜，用于将来自所述至少一屏幕的所述立体图像反射，使得反射的光是准直的，所述自准直装置包括所述至少一屏幕和所述至少一自准直镜。所述至少一自准直镜可以是球形的或抛物线形的，所述至少一屏幕的形状可以与所述至少一自准直镜的形状互补。

所述自准直装置可以包括：至少一屏幕，所述立体图像提供在该屏幕上；至少一自准直镜，用于反射来自所述至少一屏幕的所述立体图像，使得反射光是准直的。

所述系统还可以包括一计算装置，设置为执行以下任务中的至少一个：在所述至少一图像调制器将光并入所述立体图像前翘曲所述立体图像；根据所述观看装置相对所述自准直装置的变化的位置重复所述翘曲；改变所述左眼图像和所述右眼图像之间的眼间距离；在所述立体图像流中插入二维图像。

所述系统还包括一沉浸式环境，使得所述立体图像与在所述沉浸式环境中身临其境的体验相关联。所述沉浸式环境可以包括一模拟环境、一飞行模拟器和一驾驶模拟器中的一个或多个。所述沉浸式环境可以包括一可视化环境、一显微可视化环境、一医疗图像可视化环境、一油汽可视化环境、一地震学可视化环境中的一个或多个。所述沉浸式环境可以包括一训练环境。

所述系统还可以包括：一头部跟踪装置，设置为可以获得所述观看装置的位置；和一处理器，设置为根据所述位置和所述观看装置的朝向中一个或多个来调节所述立体图像以供观看。所述立体图像可以投射在一弯曲的表面上供观看，所述处理器还可以设置为根据所述弯曲表面的几何形状调节所述立体图像。所述系统还可以包括一存储器，用于存储表征所述几何形状的数据。所述处理器还可以设置为根据所述弯曲表面的几何形状通过以下步骤调节所述立体图像：确定显示的图像，所述图像包括要提供在平板屏幕上的所述立体图像；根据表征所述弯曲表面的几何形状的数据和所述观看装置的位置确定所述平板屏幕的扭曲；根据所述扭曲调节所述图像，使得所述立体图像投射到所述弯曲表面时会呈现为未扭曲。每次确定观看装置的位置发生变化时，即可重复调节所述立体图像。所述自准直装置可以包括一自准直镜，所述自准直镜设置为反射来自所述弯曲表面的光，使得反射光是准直的。

所述系统还可以包括：一处理器，设置为通过变化所述左眼图像和所述右眼图像之间的眼间距离来调节所述立体图像。所述眼间距离可以根据所述立体图像的观看者和所述立体图像的至少一个给定特征之间的虚拟距离来变化。所述眼间距离可以变化，使得提供的所述左眼图像和所述右眼图像为超立体感的。在所述虚拟距离为高于一第一给定阈值和低于一第二给定阈值中一个或多个时，提供的所述左眼图像和所述右眼图像为超立体感的。