[發(fā)明專(zhuān)利]三維光場(chǎng)空間內(nèi)容的鼠標(biāo)操縱系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210091272.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102609119A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉立林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/033
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/033;G06F3/048;G03H1/12
• 代理公司: 廣州新諾專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維光場(chǎng)顯示和三維互動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種三維光場(chǎng)空間內(nèi)容的鼠標(biāo)操縱系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

由于二維顯示難以清楚準(zhǔn)確地表達(dá)第三維的深度信息，人們一直在致力于研究可顯示三維光場(chǎng)的技術(shù)，包括集成成像、全息等三維圖像顯示技術(shù)。

如同人們習(xí)慣于在電腦屏或投影屏上用鼠標(biāo)或激光筆對(duì)二維圖像進(jìn)行操縱一樣，在顯示的三維光場(chǎng)中，同樣希望引入空間鼠標(biāo)，不但可以對(duì)三維光場(chǎng)的空間內(nèi)容進(jìn)行鼠標(biāo)指示，也可以通過(guò)空間鼠標(biāo)對(duì)顯示三維光場(chǎng)進(jìn)行操縱，實(shí)現(xiàn)人機(jī)的三維互動(dòng)。

但現(xiàn)有技術(shù)顯示的三維光場(chǎng)中尚沒(méi)有出現(xiàn)引入空間鼠標(biāo)對(duì)顯示光場(chǎng)進(jìn)行指示、操縱等相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種三維光場(chǎng)空間內(nèi)容的鼠標(biāo)操縱系統(tǒng)及方法，可在顯示的三維光場(chǎng)中，通過(guò)引入空間鼠標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)空間內(nèi)容的鼠標(biāo)指示和操縱，并重新顯示處理后的三維光場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)三維互動(dòng)。

本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種三維光場(chǎng)空間內(nèi)容的鼠標(biāo)操縱系統(tǒng)，包括：

一三維光場(chǎng)生成單元，用于在空間顯示三維光場(chǎng)分布；

一光標(biāo)單元，在上述顯示的三維光場(chǎng)中引入一個(gè)光標(biāo)，并以該光標(biāo)作為空間鼠標(biāo)對(duì)該光標(biāo)所在位置光場(chǎng)內(nèi)容進(jìn)行指示；

一三維位移平臺(tái)，承載上述光標(biāo)單元，并帶有操縱手柄，由觀察者通過(guò)操縱手柄控制該三維位移平臺(tái)帶動(dòng)光標(biāo)單元在三維空間自由移動(dòng)，將光標(biāo)單元引入的空間鼠標(biāo)指示于顯示三維光場(chǎng)的任意空間位置；

一指令按鈕，置于上述操縱手柄上，可以由觀察者發(fā)出放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、部分擦除、添加內(nèi)容等圖像處理指令；以及

一控制單位，實(shí)時(shí)反饋空間鼠標(biāo)在顯示光場(chǎng)中的空間位置，并根據(jù)觀察者發(fā)出的圖像處理指令，控制三維光場(chǎng)生成單元顯示圖像處理后的三維光場(chǎng)。

所述三維光場(chǎng)生成單元是基于傅里葉計(jì)算全息技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)，其包括：入射光束、空間光調(diào)制器及傅立葉變換透鏡；空間光調(diào)制器加載要顯示三維光場(chǎng)的二維傅立葉變換計(jì)算全息編碼，入射光束入射該加載編碼的空間光調(diào)制器，經(jīng)傅立葉變換透鏡，在空間顯示真實(shí)的三維空間光場(chǎng)；空間光調(diào)制器加載要顯示三維光場(chǎng)的二維菲涅爾計(jì)算全息編碼，入射光束入射該加載編碼的空間光調(diào)制器，在空間顯示真實(shí)的三維空間光場(chǎng)。

所述三維光場(chǎng)生成單元是基于菲涅耳計(jì)算全息技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)，其包括：入射光束及空間光調(diào)制器；空間光調(diào)制器加載要顯示三維光場(chǎng)的二維菲涅耳變換計(jì)算全息編碼，入射光束入射該加載編碼的空間光調(diào)制器，在空間衍射生成真實(shí)的三維空間光場(chǎng)。

所述三維光場(chǎng)生成單元是基于集成成像技術(shù)的三維顯示系統(tǒng)，其包括：由多個(gè)微透鏡排列組成的透鏡陣列、液晶顯示單元；待顯示三維光場(chǎng)關(guān)于透鏡陣列的各微透鏡在液晶顯示屏上的各單元圖像，由液晶顯示屏上該透鏡對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行顯示，多個(gè)單元圖像通過(guò)透鏡陣列各自對(duì)應(yīng)的微透鏡，在空間合成為真實(shí)的三維光場(chǎng)。

所述光標(biāo)單元為粗糙切割的光纖，耦合進(jìn)光纖的光束出射時(shí)在光纖斷面處形成一個(gè)發(fā)散光點(diǎn)，以該光點(diǎn)作為空間鼠標(biāo)對(duì)該光點(diǎn)所在位置光場(chǎng)內(nèi)容進(jìn)行指示。

所述光標(biāo)單元為可以自行發(fā)光或反射外部入射光的物點(diǎn)或具有一定幾何形狀的結(jié)構(gòu)物，如LED、OLED、高溫金屬球或粗糙熒光球等。

另外，本發(fā)明還提供了一種三維光場(chǎng)空間內(nèi)容的鼠標(biāo)操縱方法，包括以下步驟：

三維光場(chǎng)生成單元在三維空間顯示三維光場(chǎng)；

觀察者通過(guò)操縱手柄控制三維位移平臺(tái)的自由移動(dòng)，以三維位移平臺(tái)所承載光標(biāo)單元引入的光標(biāo)作為空間鼠標(biāo)，對(duì)顯示三維光場(chǎng)的任意空間內(nèi)容進(jìn)行鼠標(biāo)指示；

當(dāng)空間鼠標(biāo)指示于某空間位置時(shí)，觀察者點(diǎn)擊操縱手柄上的操縱按鈕，發(fā)出圖像處理指令；

控制單位反饋空間鼠標(biāo)位置，接收觀察者發(fā)出的圖像處理指令，并根據(jù)接收到的圖像處理指令對(duì)三維光場(chǎng)的空間內(nèi)容進(jìn)行處理后，控制三維光場(chǎng)生成單元重新顯示處理后的三維光場(chǎng)。

借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的鼠標(biāo)操縱系統(tǒng)及方法具有的優(yōu)點(diǎn)是：

為實(shí)現(xiàn)顯示三維光場(chǎng)的鼠標(biāo)指示和操作，本發(fā)明通過(guò)引入一個(gè)可視光標(biāo)，不但可以對(duì)顯示三維光場(chǎng)的空間內(nèi)容進(jìn)行鼠標(biāo)指示，還可以根據(jù)發(fā)出的指令，對(duì)顯示的三維光場(chǎng)進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、部分擦除、添加內(nèi)容等處理，并控制三維光場(chǎng)生成單元重新顯示處理后的三維光場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)三維互動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的基于傅立葉計(jì)算全息技術(shù)顯示三維光場(chǎng)的鼠標(biāo)操縱系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明的基于菲涅耳計(jì)算全息技術(shù)顯示三維光場(chǎng)的鼠標(biāo)操縱系統(tǒng)示意圖。