[發明專利]用于角切片真三維顯示的系統和方法

無效

• 申請號: 200780020643.0
• 申請日: 2007-04-17
• 公開（公告）號: CN101460895A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發明（設計）人: 小克拉倫斯·E·托馬斯
• 申請（專利權）人: 三維IP有限責任公司
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 怡;鄭 霞

發明背景

發明領域

本發明一般地涉及三維(3-D)顯示領域。更具體地，本發明涉及真 三維顯示的系統和方法，適合于多個觀看者而不需要使用眼鏡或跟蹤觀看 者位置，其中觀看者的每只眼睛看見稍微不同的場景(立體觀測)，且其 中隨著眼睛改變位置，每只眼睛觀看的場景發生變化(視差)。

相關領域

在過去的一百年中，在開發三維(3-D)顯示方面已經做出了重大的 努力。到目前為止，這些努力中還沒有真正已經滿意的。其中現有的三維 顯示技術包括：DMD(數字微鏡器件，德州儀器)投影，其照射到球體¹內部的旋轉盤(spinning?disk)上(現實系統(Actuality?System))；另一個 立體顯示，其由多個LCD散射面構成，這些散射面可選地制成透明的 (clear)或散射的以便對三維立體²成像(LightSpace/Vizta3D)；立體系統， 其要求用戶佩戴護目鏡(＂晶體眼(Crystal?Eyes)＂等)；雙面立體系統(實 際上是具有視差柵欄(parallax?barrier)的雙2D顯示器，例如Sharp?Actius RD3D)；和透鏡立體陣列³(指向不同方向的許多微透鏡，例如飛利浦九 角度(nine-angle)顯示器，SID，2005年春天)。正如讀者將可能不會在 他/她的辦公室找到一個上述系統的事實所證實的，大多數這些系統在用戶 眼睛中產生真三維透視方面不是特別成功，或者使用上不方便。夏普筆記 本僅僅提供兩個畫面(左眼和右眼，每只眼睛具有單一角度)，LightSpace 顯示器似乎產生非常好的圖像，但其位于受限的體積內(全部都放置在監 視器內)，且作為投影顯示器，使用起來非常麻煩。

除了這些技術以外，在英國和日本已經做出努力來產生真全息顯示。 全息術在二十世紀四十年代后期由Gabor⁴發明，并隨著激光器和離軸全息 術^5，6的發明而開始盛行。英國的工作延續得最遠，并且實際上已經產生了 具有大約7cm廣度(extent)和8度的視場(FOV)的顯示器。雖然這令 人印象深刻，但在單色方式下，產生這個7cm視場需要100百萬像素(兆 像素(Mpixel))，并且由于物理定律，其顯示遠多于人眼能從工作視距 (working?viewing?distance)中分辨的像素。具有60度FOV的工作50cm(20 英寸)彩色全息顯示器將需要500納米(nm)像素(如果不是物理地，至 少是在光學縮小之后)和超過萬億像素(Terapixel)(10,000億像素)顯示 器。這些數目在不久將來的任何時候都是完全不可行的，并且即使僅僅達 到水平視差(HPO，或僅僅水平面上的三維)也只是引起需求下降到3吉 像素(Gpixel)(三十億像素)。即使每幀3吉像素仍然是不可行的數目， 而且提供的數量級比正常工作距離下人眼對這個顯示器尺寸所需要的數 據更多。典型高分辨率顯示器具有250微米像素---具有500nm像素的全息 顯示器將比這個高分辨率顯示器密集500倍多----顯然，與在正常視距處人 眼所需要的或甚至能夠使用的數據相比，更多的數據將包含在全息顯示器 中。在真全息顯示器中，這么多驚人的數據密度將會浪費掉。

圖1示出現代立體三維顯示器。其技術是吸引人的，但罩在玻璃碗內 的旋轉物體是用于人機交互技術、融入技術(immersive?technology)、或異 地協作(remote?collaboration)的低級候選部件，因為其毫無被包含在場景 中的可能性。關于在顯示器中的所有物體應透明這方面，該顯示器具有更 困難的問題。

另一種形式的立體三維顯示器由Balogh^{12，13，14，15}提出，且由Holografika 開發。該系統不在觀看屏上產生圖像，而是從觀看屏投影光束，以通過使 光束在空間中的像素點處交叉而形成圖像(或者是實像-----光束在屏幕和 觀看者之間交叉，或者是虛像----如由觀看者看到的，光束顯然在屏幕后面 交叉)。這種類型設備的分辨率由于離開屏幕的光束的發散而大大地受限 制，且所要求的分辨率(像素尺寸和像素總數)對于相當數量的視見體積 (viewing?volume)來說開始變得非常高。