專利名稱：一種圍繞用戶產(chǎn)生一個全景虛擬圖像的暈輪顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種虛擬圖像顯示系統(tǒng)，且尤其涉及一種具有圍繞一個用戶頭部的一個光學單元的顯示系統(tǒng)，該光學單元能夠把看來像是圍繞該用戶的一個全景虛擬圖像進行投影，也就是一種暈輪顯示系統(tǒng)，以便當用戶移動他的頭通過360°時，他可以在整個360°看見一個連續(xù)的虛擬圖像。
背景技術：
雙目鏡虛擬圖像顯示系統(tǒng)包括一副位于用戶右眼前面的光學器件和一副位于用戶左眼前面的光學器件，以便可以投影一個直接出現(xiàn)在用戶前面的虛擬圖像并通過雙眼觀看。使用這些已知的系統(tǒng)，要產(chǎn)生一個足夠大的虛擬圖像以得到用戶的全部的水平視野是非常困難的。典型的，由已知系統(tǒng)產(chǎn)生的虛擬圖像被限制在它的右邊和左邊。由于用戶可以察覺到虛擬圖像的界限，他感覺它正在看一幅圖畫而不是完全地沉浸于一個虛擬的環(huán)境中。此外，這些已知系統(tǒng)的光學器件典型的被支撐或安放在一個用戶的頭上，這是因為光學器件必須位于用戶每只眼的附近，以便產(chǎn)生期望的虛擬圖像。然而，在有些應用中，為了這樣的位置要求，比如基于位置的娛樂系統(tǒng)，軍事命令和控制系統(tǒng)以及虛擬環(huán)境系統(tǒng)，不希望用戶戴上帽子。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，可以克服現(xiàn)有虛擬圖像顯示系統(tǒng)的缺點。本發(fā)明的虛擬圖像顯示系統(tǒng)包括一個單一的由用戶的雙眼可視的光學單元。該光學單元整個360°地圍繞著用戶的頭，并成形為可以投影一個環(huán)繞或看起來環(huán)繞用戶的放大的虛擬圖像，以便當用戶360°的旋轉(zhuǎn)還他的頭時，他可以在整個360°的范圍內(nèi)看到一個連續(xù)的虛擬圖像。由于該光學單元完全圍繞著用戶的頭并且能夠產(chǎn)生同樣是完全圍繞著用戶的一個虛擬圖像，用戶所觀察到的虛擬圖像的水平視野沒有界限，從而它能夠全部地沉浸在由投影的虛擬圖像所生成的虛擬環(huán)境中。
更特別的是，本發(fā)明的暈環(huán)顯示系統(tǒng)包括一個視頻產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生一種最好是以一種環(huán)面形狀或它的一部分的圓形視頻圖像。光學單元是環(huán)形的而且是懸掛的，以便于圍繞用戶的頭。環(huán)形光學單元直接從視頻產(chǎn)生器接收視頻圖像或者經(jīng)過包括反射元件的插入的光學器件來接收視頻圖像，以便投影出一個看來像是圍繞著用戶的虛擬圖像。光學單元在遠端形成以便投影的虛擬圖像被放大，并且看起來像是投影的虛擬圖像距用戶的距離比光學單元距用戶的距離要大，而且最好是光學的無限大。
在本發(fā)明的一個實施例中，視頻產(chǎn)生器時可控制的，以便僅在圓形視頻圖像的一個扇面(sector)中產(chǎn)生一個視頻圖像，該扇面最好是大于180°。在該實施例中，系統(tǒng)還包括一個或多個位置傳感器，用于對用戶頭的位置進行傳感。響應于位置傳感器的一個控制器控制視頻產(chǎn)生器在一個特定部分產(chǎn)生視頻圖像，以便通過在用戶前面的的一部分環(huán)形光學單元對它進行接收。因此，系統(tǒng)的帶寬實質(zhì)上被減少，而不會影響由用戶所察覺的視覺顯示。這是因為圓形視頻圖像的剩余部分沒有產(chǎn)生圖像并是空白的，它位于用戶頭部的后面并且因此用戶是看不到的。當用戶旋轉(zhuǎn)他的頭部，控制器響應于位置傳感器的輸出，對產(chǎn)生的視頻圖像的扇面進行移動，以便由當他移動時位于用戶面前的環(huán)形光學單元的部分對它進行接收。
本發(fā)明一個實施例的視頻產(chǎn)生器可以包括具有一個螺旋形光柵掃描的一個陰極射線管顯示器，最好是用一個或多個附加的螺旋掃描進行交錯掃描，以便進一步減少系統(tǒng)的帶寬。在本發(fā)明的另一個實施例中，視頻產(chǎn)生器可以包括一個可旋轉(zhuǎn)的圓盤形的支撐構件，在其上安放許多發(fā)光二極管(LEDs)的線性陣列，包括一個紅色LEDs的線性陣列，一個綠色LEDs的線性陣列，一個藍色LEDs的線性陣列。每個LEDs的線性陣列被排列在圓盤形支撐件的一個半徑上。當用紅，綠和藍色視頻信息分別調(diào)制發(fā)光二極管時，圓盤受到控制而旋轉(zhuǎn)以便對最好是以一種環(huán)面形的圓形視頻圖像進行掃描。在該實施例中，光敏器件，比如電荷耦合器(CCD)可以被安置在相鄰的每對LEDs的線性陣列之間。光敏器件用于把傳感到的用戶頭的位置反饋到控制器。
結合下面的描述和附圖，通過詳述示例的實施例，本發(fā)明上述的和其他的目的，優(yōu)點以及新穎性將變得更加清楚。


圖1是結合控制系統(tǒng)的一個方框示說明了本發(fā)明虛擬圖像顯示系統(tǒng)的一個透視圖；圖2是圖1中所示的CRT的螺旋形光柵掃描的圖示說明，該掃描以一種環(huán)形產(chǎn)生一個視頻圖像；圖3是圖1中所描述的用于虛擬圖像顯示系統(tǒng)的一個視頻產(chǎn)生器的第二實施例；圖4是本發(fā)明虛擬圖像顯示系統(tǒng)的另一個實施例的透視圖；和圖5是本發(fā)明虛擬圖像顯示系統(tǒng)的另一個實施例的透視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的暈輪顯示系統(tǒng)包括一個圍繞用戶的環(huán)形光學單元10，這樣該環(huán)形光學單元10在用戶的頭部周圍360°展開。該光學單元10是一個反射透鏡，最好具有一個環(huán)形反射內(nèi)表面11。反射內(nèi)表面11的形狀是環(huán)形的，以便投影一個放大的視頻信息的環(huán)形虛擬圖像14，從帶有最小失真的一個視頻產(chǎn)生器12接收該視頻信息，其中，環(huán)形虛擬圖像距用戶的距離仿佛是大于光學單元距用戶的距離。最好，環(huán)形虛擬圖像以光學的無限遠被投影以便用戶可以感覺到一種自然的虛擬圖像的顯示，用戶可以沉浸在虛擬圖像所描繪的一種虛擬環(huán)境中。光學單元10可以由輕重量的一種具有反射涂層的聚丙烯(acrylic)或聚碳酸脂材料構成。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個實施例中，圖像產(chǎn)生器12包括一個懸浮在用戶上方的陰極射線管(CRT)顯示器13。CRT13被控制產(chǎn)生一個通常的圓形或如下所述的最好是以一種環(huán)面形狀的360°視頻圖像。利用白色熒光屏(phosphor)可以把該圖像掃描在CRT上。來自熒光屏的光穿過一個準直透鏡16并從那里通過一個位于陰極射線管顯示器13正前面的液晶濾色器18。液晶濾色器18變化供給濾色器的驅(qū)動電壓，濾色器18的顏色發(fā)生變化。被濾色的光線照射在懸浮在圍繞用戶頭部眼睛上方的一個球形反射透鏡20上。反射透鏡20把濾色的光反射在光學單元10的環(huán)形內(nèi)表面上，然后光學單元10投影被濾色的光，作為看來像是完全圍繞著用戶的一個虛擬圖像。
最好，反射透鏡20由輕重量的帶有一種反射涂層的聚丙烯或聚碳酸脂材料構成。應注意反射透鏡20不必是球形的。特別是，反射透鏡20最好具有一個拋物線的外反射表面，以便提高投影的虛擬圖像14的質(zhì)量。另外應注意反射透鏡20和光學單元10可以具有其他形狀的反射表面，例如，透鏡10或20中的一個或兩個透鏡可以是非球面的，以產(chǎn)生帶有最小失真的虛擬圖像，這是本領域普通技術人員顯而易見的。與其他的實施例中把圖像直接投影在透鏡10上的情況相比較，使用多光學表面，即透鏡10和透鏡20，可以使失真更容易被校正，以便得到高分辨率的圖像。
最好，利用圖2中所描繪的一個螺旋光柵掃描53，陰極射線管13被控制以產(chǎn)生圓形的或360°的視頻圖像。位于掃描圖像中央的圓形部分可以是空白的，以便以一種環(huán)面形狀產(chǎn)生視頻圖像。視頻圖像的中央是空白的，因為它相應于用戶的頭頂并且不會被用戶察覺到。
通過一個視頻產(chǎn)生控制系統(tǒng)22控制CRT13。視頻產(chǎn)生控制系統(tǒng)22包括具有一個中央處理單元26的一個控制器24，它按照軟件和存儲在一個存儲器28中的數(shù)據(jù)進行操作?？刂破?4控制一個偏轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生器34以產(chǎn)生螺旋光柵掃描53。該偏轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生器34包括一個產(chǎn)生第一調(diào)制正弦波提供給一個水平偏轉(zhuǎn)驅(qū)動器42的水平振蕩器，和一個產(chǎn)生第二調(diào)制正弦波提供給一個垂直偏轉(zhuǎn)驅(qū)動器44的垂直振蕩器40，以便提供給水平偏轉(zhuǎn)驅(qū)動器42的正弦波與提供給垂直偏轉(zhuǎn)驅(qū)動器44的正弦波位移90°。水平和垂直偏轉(zhuǎn)驅(qū)動器42和44的輸出被分別耦合到CRT13的水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈46，以便產(chǎn)生螺旋光柵掃描53。一個調(diào)幅器36產(chǎn)生一個斜坡信號或類似的信號，以便為CRT上螺旋光柵掃描53的瞬時半徑提供一個控制以及控制螺旋光柵掃描53的回掃(flyback)。應注意，為了進一步減少系統(tǒng)的帶寬，CRT13最好包括兩個或多個交錯的螺旋光柵掃描。
此外，控制器24還控制一個圖形產(chǎn)生器30，它把由圖像產(chǎn)生器12產(chǎn)生的表示圖像的視頻信息存儲在一個視頻驅(qū)動緩沖器32中。對于給定像素的包含在視頻驅(qū)動緩沖器32中的視頻信息被耦合到一個視頻驅(qū)動器33，以提供一個用于調(diào)制CRT控制柵極35的信號。特別的是，從驅(qū)動器33輸出的視頻驅(qū)動信號被送到控制柵極35以調(diào)制CRT的電子束，從而對CRT面板上螺旋掃描53中每個像素位置的光強度進行控制。控制器24使從緩沖器32到驅(qū)動器33的視頻象素信息的輸出的定時與水平和垂直振蕩器耦合到偏轉(zhuǎn)驅(qū)動器42和44的輸出信號的定時相同步，以便用正確的視頻信息調(diào)制螺旋掃描的每個像素。
此外，控制器24還控制到濾色器18的線路37上的驅(qū)動電壓，以便在紅，綠和藍之間快速順序的轉(zhuǎn)換濾色器18的顏色，從而提供順序的彩色場?？刂破?4使得用于順序彩色場的線路37上的驅(qū)動電壓與耦合到視頻驅(qū)動器33的視頻信息以及水平和垂直偏轉(zhuǎn)信號系統(tǒng)的時間相同步，以便用戶感覺到一個彩色虛擬圖像。如上面所討論的，描繪在陰極射線管顯示器13正面上的圓形視頻圖像的中央可以是空白的，以便以一種環(huán)形形狀產(chǎn)生一個視頻圖像。為了進一步減少系統(tǒng)所需的帶寬，僅僅需要產(chǎn)生一個視頻圖像環(huán)面的扇面，這樣僅用視頻信息調(diào)制相應的螺旋光柵掃描的扇面。因此，在該實施例中，描繪在CRT13正面上的圖像是一種環(huán)形的一個扇面的形狀。該視頻圖像環(huán)面的扇面最好大于180°，比如大約200°。其余的160°的光柵掃描扇面是空白的。當僅僅產(chǎn)生圓形視頻圖像的一個扇面時，最好采用一個或多個位置傳感器48。這些位置傳感器可以被安置在用戶身上或者安放在一把椅子或類似的支撐用戶的支撐物上以便傳感用戶的位置，尤其最重要的是傳感用戶頭部相對于環(huán)形光學單元10的位置，從而可以確定用戶面對的環(huán)形光學單元10的部分或扇面。位置傳感器48被耦合到控制器24，以便控制圖形產(chǎn)生器30耦合用于展示在CRT13上的該視頻圖像扇面的的視頻信息，該視頻信息由用戶前面的光學單元10的部分接收并部分地圍繞用戶擴展。因此，視頻圖像環(huán)面空白的部分直接位于用戶頭部的后面并不會被用戶看到。
如圖2所示，形成視頻圖像環(huán)面51的螺旋光柵掃描的扇面A可以用視頻信息調(diào)制，而扇面B可以是空白的。當用戶移動他的頭通過360°時，位置傳感器48檢測頭的移動?？刂破?4響應于來自傳感器48的頭部移動信號，控制圖形產(chǎn)生器30改變在環(huán)面51的扇面A被調(diào)制視頻圖像中的視頻圖像的內(nèi)容，并且還改變或旋轉(zhuǎn)包含扇面A和扇面B的視頻的角度位置，以便當用戶移動或旋轉(zhuǎn)他的頭通過360°時，他可以在整個360°的范圍內(nèi)看到一個連續(xù)的虛擬圖像。最好，投影的虛擬圖像被集中在用戶的前面并圍繞用戶部分地擴展，從而空白的部分直接位于用戶頭部的后面，用戶不會察覺到它。
如圖3所示，在本發(fā)明虛擬圖像顯示系統(tǒng)的第二實施例中，視頻產(chǎn)生器12可以采取一個可旋轉(zhuǎn)的或旋轉(zhuǎn)圓盤支撐部件60的形式，在其上放射狀的安置許多發(fā)光二極管(LEDs)的線性陣列。最好，從圓盤的一個中央?yún)^(qū)64到外圍66，沿著圓盤或圓形支撐部件60的一個半徑，視頻產(chǎn)生器包括至少安置一個紅色LEDs的線性陣列62。同樣的，沿著圓盤60相應的半徑，視頻產(chǎn)生器還包括一個綠色LEDs線性陣列68和一個藍色LEDs線性陣列70。每個紅色，綠色和藍色LEDs的線性陣列62，68和70被分別用紅，綠和藍色視頻信息調(diào)制，該視頻信息響應于從一個控制器80相應的控制輸出，從各自的源72，74和76耦合到所述LEDs。此外，當用視頻信息調(diào)制陣列62，68和70的LEDs時，控制器80控制一個圓盤驅(qū)動82以旋轉(zhuǎn)該可旋轉(zhuǎn)的圓盤60，以便通過視頻產(chǎn)生器以一種環(huán)面的形狀掃描一個視頻圖像。應注意的是，盡管在圖3中僅僅描繪了三個發(fā)光二極管光的線性陣列，但根據(jù)本實施例的視頻產(chǎn)生器，可以在旋轉(zhuǎn)圓盤60上安放多于一個的特定顏色的發(fā)光二極管線性陣列。最好，在每相鄰線性陣列對之間安置一個光敏器件陣列，比如電荷耦合器(CCD)，如在84，86和88所描繪的地方。CCDs陣列84，86和88的輸出被耦合到控制器80以傳感用戶頭的位置?？刂破?0響應于來自CCD陣列84，86和88的輸出，控制從每個源72，74和76到LEDs線性陣列62，68和70所提供的視頻信息，以便如果需要時，產(chǎn)生僅僅一個扇面的視頻圖像環(huán)面。如上所述，這個視頻圖像環(huán)面的扇面最好大于180°，而且大約在200°，這樣的扇面通過光學單元10的一部分對它接收，以便把它集中在用戶的面前并圍繞用戶的頭部部分地擴展。由光學單元10的相應部分接收的視頻圖像環(huán)面的其余空白部分位于用戶頭部的后面，從而不會被用戶所看到。
旋轉(zhuǎn)圓盤60可以是普通的平面?？商鎿Q的，該圓盤可以是非平面的，它可以具有一種通常的圓錐形，如圖4和5中所描繪的。在圖4中，錐型的旋轉(zhuǎn)圓盤90具有一帶有一個內(nèi)表面94的錐形側壁92，在內(nèi)表面94上以輻射形式安置LEDs的線性陣列62，68和70，如所示的陣列62和68。特別的是，沿著圓錐體96的一個外觀頂點線性延伸到它的外圍邊緣98，線性陣列62，68和70從圓盤的中央?yún)^(qū)96擴張。由旋轉(zhuǎn)圓盤90產(chǎn)生的環(huán)面視頻圖像通過一個球形的或拋物線形的反射透鏡20被反射在光學單元10上。如果如上所述，僅產(chǎn)生一個扇面的圖像，光學單元10順序的投影一個放大的圍繞著用戶的環(huán)面虛擬圖像。如圖4中所示，光學單元10和反射透鏡20以及旋轉(zhuǎn)圓盤90被支撐在一個支撐罩100上，該支撐罩100從一個框架結構和類似的結構上懸浮下來(未示出)。最好該支撐罩100可以被垂直地調(diào)節(jié)以便適應各種高度的用戶。此外，圓盤驅(qū)動82也通過罩100所支撐；但控制器80可以放置在遠端，這是本領域普通技術人員顯而易見的。在圖5中，旋轉(zhuǎn)圓盤112也是普通的錐形，如所示的截頂錐，然而，LEDs被安置在外部，錐形側壁110與圖4中所示的一個內(nèi)部側壁相反。此外，錐型圓盤112是以一種倒置位置的方式，這樣錐型圓盤112的頂部114比靠近用戶頭的它的底部116要大。在該實施例中，LED陣列62，68和70被安置在側壁110上以便把環(huán)面視頻圖像直接投影在光學單元10上。
根據(jù)上述的教導能夠?qū)Ρ景l(fā)明進行許多修改和變化。因此，應該清楚，在所附的權利要求的范圍內(nèi)，除了上述的方式外本發(fā)明也可以被實施。
通過專利特許所要求的和所期望保護的如權利要求所述。
權利要求
1.一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)包括一個視頻產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生視頻信息；和一個圍繞一個用戶頭部的環(huán)形光學單元，所述的光學單元從視頻產(chǎn)生器接收視頻信息，并且所述光學單元成形為使得投影一個放大的所述來自視頻產(chǎn)生器的視頻信息的虛擬圖像，以便使虛擬圖像看來像是圍繞著用戶。
2.如權利要求1中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述視頻產(chǎn)生器用至少一個螺旋光柵掃描產(chǎn)生所述圖像。
3.如權利要求1中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述視頻產(chǎn)生器用至少兩個交錯螺旋光柵掃描產(chǎn)生圖像。
4.如權利要求1中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述視頻信息是一個帶有中央位置是空白區(qū)的普通的圓形視頻圖像，以便形成一個環(huán)面視頻圖像。
5.如權利要求4中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述環(huán)面視頻圖像的至少一個扇面是空白的。
6.如權利要求5中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述空白扇面小于或等于180°。
7.如權利要求6中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括一個傳感一個用戶頭部位置的位置傳感器；和一個控制器，用于響應于用戶頭的移動控制所述視頻圖像的所述空白扇面移動，以便充分地保持所述空白扇面在用戶頭部的后面。
8.如權利要求1中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光學單元具有一個環(huán)形的反射表面。
9.如權利要求8中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光學單元是全反射的。
10.如權利要求8中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光學單元是部分反射的。
11.如權利要求1中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括至少一個反射透鏡，用于把所述視頻圖像反射在所述光學單元上。
12.如權利要求11中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述反射透鏡是球形的。
13.如權利要求11中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述反射透鏡是拋物線形的透鏡。
14.如權利要求1中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述視頻產(chǎn)生器包括一個帶有一螺旋光柵掃描的陰極射線管和至少一個用于掃面一個環(huán)面的空白周期。
15.如權利要求14中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括一個檢測所述用戶正在面對方向的位置傳感器，以及一個控制器，響應于所述位置傳感器用視頻信息調(diào)制所述掃描，在所述環(huán)面的一個扇面中產(chǎn)生一個視頻圖像以便僅僅投影所述環(huán)面虛擬圖像的一部分，所述投影的部分圍繞著用戶的面部。
16.如權利要求15中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括第二空白周期，除了所述扇面外，在所述環(huán)面的區(qū)域中空白所述螺旋掃描。
17.如權利要求14中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述陰極射線管具有白色熒光體(phosphor)，并且所述系統(tǒng)包括用于從陰極射線管接收光線的一個液晶濾色器，所述濾色器是可控制的以便順序的改變它的顏色來提供一個彩色虛擬圖像。
18.如權利要求1中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述視頻產(chǎn)生器包括一個可旋轉(zhuǎn)的普通的圓形支撐部件和多個發(fā)光二極管的線性陣列，發(fā)光二極管的線性陣列包括一個紅色發(fā)光二極管的線性陣列，一個綠色發(fā)光二極管的線性陣列和一個藍色發(fā)光二極管的線性陣列，每個所述的線性陣列被排列在所述圓形支撐部件的一個半徑上，當用紅，綠和藍色視頻信息調(diào)制所述紅，綠和藍色發(fā)光二極管時，所述圓形支撐部件受到控制而旋轉(zhuǎn)以便對以一種環(huán)面形狀的至少一個扇面的一個彩色視頻圖像進行掃描。
19.如權利要求18中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述彩色視頻圖像是一種360°環(huán)面的形狀。
20.如權利要求18中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述支撐部件是一種普通的圓盤形的平面。
21.如權利要求18中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述支撐部件是一種非平面的普通的錐形，所述線性陣列以一種輻射狀被安置在所述錐形的一個側壁上，并從中央?yún)^(qū)向所述支撐部件的外圍邊緣延伸。
22.如權利要求18中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述線性陣列被安置在所述支撐部件側壁的一個內(nèi)表面上。
23.如權利要求18中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述線性陣列被安置在所述支撐部件側壁的一個外表面上。
24.如權利要求18中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括在每相鄰的發(fā)光二極管光的線性陣列對之間安置一個光敏器件陣列，用于傳感一個用戶頭部的位置。
25.如權利要求24中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光敏器件是電荷耦合器件。
26.一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)包括一個視頻產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生一個普通的圓形視頻圖像；和一個圍繞一個用戶頭部的環(huán)形光學單元，所述的光學單元接收所述視頻圖像，并且所述光學單元成形為使得投影一個放大的圍繞著用戶的所述視頻圖像的虛擬圖像，并且好像是環(huán)形虛擬圖像距用戶的距離大于所述光學單元距用戶的距離。
27.如權利要求26中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述視頻產(chǎn)生器包括一個帶有一螺旋光柵掃描的陰極射線管和用于掃描一個環(huán)面視頻圖像的至少一個空白周期。
28.如權利要求27中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括一個檢測所述用戶正在面對方向的位置傳感器，以及一個控制器，響應于所述位置傳感器用視頻信息調(diào)制所述掃描，僅在所述環(huán)面的一個扇面中產(chǎn)生一個視頻圖像以便僅僅投影所述環(huán)面虛擬圖像的一部分，所述投影的部分圍繞著用戶的面部。
29.如權利要求28中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括第二空白周期，除了所述扇面外，在所述環(huán)面的區(qū)域中空白所述螺旋掃描。
30.如權利要求27中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述陰極射線管具有白色熒光體(phosphor)，并且所述系統(tǒng)包括用于從陰極射線管接收光線的一個液晶濾色器，所述濾色器是可控制的以便順序的改變它的顏色來提供一個彩色虛擬圖像。
31.如權利要求26中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述視頻產(chǎn)生器包括一個可旋轉(zhuǎn)的普通的圓形支撐部件和多個發(fā)光二極管的線性陣列，發(fā)光二極管的線性陣列包括一個紅色發(fā)光二極管的線性陣列，一個綠色發(fā)光二極管的線性陣列和一個藍色發(fā)光二極管的線性陣列，每個所述的線性陣列被排列在所述圓形支撐部件的一個半徑上，當用紅，綠和藍色視頻信息調(diào)制所述紅，綠和藍色發(fā)光二極管時，所述圓形支撐部件受到控制而旋轉(zhuǎn)以便對以一種環(huán)面形狀的至少一個扇面的一個彩色視頻圖像進行掃描。
32.如權利要求31中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述支撐部件是一種普通的圓盤形的平面。
33.如權利要求31中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述支撐部件是一種非平面的普通的錐形，所述線性陣列以一種輻射狀被安置在所述錐形的一個側壁上，并從中央?yún)^(qū)向它的外圍邊緣延伸。
34.如權利要求31中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述線性陣列被安置在所述支撐部件側壁的一個內(nèi)表面上。
35.如權利要求31中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述線性陣列被安置在所述支撐部件側壁的一個外表面上。
36.如權利要求31中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括在每相鄰的發(fā)光二極管光的線性陣列對之間安置一個光敏器件陣列，用于傳感一個用戶頭部的位置。
37.如權利要求36中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光敏器件是電荷耦合器件。
38.如權利要求26中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光學單元具有一個環(huán)形反射表面。
39.如權利要求38中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光學單元是全反射的。
40.如權利要求38中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述光學單元是部分反射的。
41.如權利要求26中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，包括一個反射透鏡，用于把所述視頻圖像反射在所述光學單元上。
42.如權利要求41中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述反射透鏡是球形的。
43.如權利要求41中所述的一種全景虛擬圖像顯示系統(tǒng)，其中所述反射透鏡是一種拋物線透鏡。
44.一種全景虛擬圖像產(chǎn)生器包括一個陰極射線管顯示器；一個可控濾色器，針對陰極射線管顯示器順序地提供彩色場和定位，以便從陰極射線管顯示器接收光束；耦合到以及射線管顯示器的一個視頻信息源，并可控的提供視頻信息，以便在多個像素位置調(diào)制顯示器一個光束的光強度；耦合到陰極射線管顯示器的一個光束反射驅(qū)動器系統(tǒng)，用于對顯示器的光束進行控制，以便以一種螺旋形掃描；一個控制器，用于對視頻信息與螺旋掃描和順序的彩色場進行同步，以提供一個普通圓形彩色圖像的至少一部分；和一個光學系統(tǒng)，包括一個圍繞著一個用戶頭部的環(huán)形光學單元，該光學系統(tǒng)接收彩色圖像并把它射到環(huán)形光學單元，以便由用戶觀察到好像是圍繞著用戶的圖像。
45.一種全景虛擬圖像產(chǎn)生器，包括一個可旋轉(zhuǎn)的普通的圓形支撐部件和多個安置在該支撐部件上的發(fā)光二極管的線性陣列，每個陣列具有一種不同的顏色；一個耦合到所述二極管的視頻信息源，用于用視頻信息調(diào)制發(fā)光二極管，以便當所述支撐部件旋轉(zhuǎn)時，掃描一個普通圓形彩色圖像的至少一部分；和一個光學系統(tǒng)，包括一個圍繞著一個用戶頭部的環(huán)形光學單元，該光學系統(tǒng)接收彩色圖像，以便由用戶觀察到好像是圍繞著用戶的圖像。
全文摘要
一種產(chǎn)生一個全景虛擬圖像的暈輪顯示系統(tǒng),包括一個360°圍繞著一個用戶頭部的光學單元(10),投影一種環(huán)形虛擬圖像或它的一部分,并且看來好像是完全圍繞著用戶。
文檔編號G03B37/04GK1354953SQ00803786
公開日2002年6月19日 申請日期2000年2月14日 優(yōu)先權日1999年2月17日
發(fā)明者T·A·弗內(nèi)斯 申請人:華盛頓大學