專利名稱：顯示多幅圖像的多位觀眾系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及能夠給多位觀眾提供多幅圖象和/或在觀看的圖象中能夠提供三維(3D)視覺效果的多位觀眾圖象觀看系統(tǒng)。
隨著多位游戲者拱廊視頻游戲機(jī)的發(fā)展，一直需要提供一種能夠給多位觀眾顯示多幅2D圖象的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)也能夠用于許多其它方面，如教學(xué)和培訓(xùn)。目前，只有給每位觀眾提供一個(gè)將該觀眾觀看的圖象顯示在單獨(dú)屏幕上的屬于該觀眾自己的顯示系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)明白，提供多個(gè)顯示系統(tǒng)無論是從花費(fèi)還是從占用空間上考慮都是代價(jià)高的。
此外，人們還作了許多努力試圖產(chǎn)生一種使肉眼能夠看到的真實(shí)3D圖象，較佳地是多位觀眾能夠觀看的3D圖象的系統(tǒng)。
本發(fā)明申請(qǐng)人之一以前曾試圖提供一種自動(dòng)立體顯示系統(tǒng)，這導(dǎo)致了澳大利亞66718/94號(hào)專利申請(qǐng)中所揭示的系統(tǒng)。該系統(tǒng)使觀眾無需借助特殊眼鏡或類似裝置便能看到立體圖象。然而，這一系統(tǒng)存在許多限制因素。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)人早先提出的系統(tǒng)實(shí)際上只適合于一位觀眾觀看。為了維持三維效果，觀眾的左右眼必須分別觀看立體圖象的左、右圖象。當(dāng)觀眾眼睛的位置隨其位置移動(dòng)而變化時(shí)也需要這樣。申請(qǐng)人早先提出的這種系統(tǒng)是根據(jù)檢測(cè)到的觀眾位置移動(dòng)，通過移動(dòng)半反射反射鏡和投影系統(tǒng)，有效地保持觀看裝置與觀眾之間的相對(duì)固定關(guān)系，從而維持立體圖象。即，為了給觀眾維持屏幕上的立體圖象，不得不移動(dòng)反射鏡和投影機(jī)。維持這些元件處于正確取向的要求需要昂貴的部件以實(shí)現(xiàn)平滑移動(dòng)，不造成觀眾分心，這一要求也使該系統(tǒng)難以供一個(gè)以上觀眾使用。事實(shí)上，由于需要移動(dòng)半反射反射鏡來維持一位觀眾的立體圖象，因此，要使半反射反射鏡的取向適合于另一位觀眾觀看立體圖象實(shí)際上是不可能的。
此外，由于需要連續(xù)移動(dòng)半反射反射鏡，它必須成為觀看裝置的一部分并封裝在其中。由于半反射反射鏡是封裝的，這就意味著實(shí)際上也要限制半反射反射鏡和屏幕尺寸。
申請(qǐng)人早先提出的系統(tǒng)為了有效地工作還要求觀眾與屏幕之間的距離相對(duì)固定。然而，希望允許觀眾能夠在離開屏幕不同距離下觀看圖象。此外，由于屏幕尺寸限制，要求觀眾位于距離屏幕1米之內(nèi)才能取得最佳效果，這進(jìn)一步增加了多位觀眾困難。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述問題中至少一個(gè)問題的顯示系統(tǒng)。
考慮到這一情況，提供一種多位觀眾顯示系統(tǒng)，包括至少一塊半反射反射鏡、一個(gè)后向反射屏幕和多個(gè)光學(xué)成象裝置，每位觀眾各自配備一個(gè)所述光學(xué)成象裝置，每個(gè)光學(xué)成象裝置包括沿光路投射圖象的投影裝置、確定各位觀眾眼睛空間位置的跟蹤裝置和根據(jù)各位觀眾移動(dòng)情況改動(dòng)光路的聚焦裝置。
為了提供立體圖象，可以使投影裝置適合于沿光路投射左右眼圖象。采用這一方法，本發(fā)明可以提供自動(dòng)立體顯示系統(tǒng)。
顯示系統(tǒng)還可以包括多個(gè)半反射反射鏡，因此不需要讓多位觀眾通過一個(gè)反射鏡觀看圖象。應(yīng)當(dāng)明白，盡管可以使一塊半反射反射鏡做得足夠大可以容納多位觀眾，但是，在有些情況中，提供多個(gè)半反射反射鏡更切合實(shí)際。盡管半反射反射鏡的數(shù)目與觀眾人數(shù)相等這種安排是較佳的，然而，半反射反射鏡的數(shù)目無需與觀眾人數(shù)相等。
在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，可以將后向反射屏幕置于觀眾上方，如天花板上，這與屏幕必須位于觀眾前方的更常見的安排不同。
本發(fā)明的顯示系統(tǒng)能夠以較為廉價(jià)的方式提供改進(jìn)的三維圖象并允許觀眾處于可以變化的位置上。此外，本發(fā)明使多位觀眾能夠利用同一屏幕而不一定要觀看相同的圖象。即本發(fā)明的多位觀眾配置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于即使多位觀眾在同一屏幕上觀看，但不要求他們觀看同一圖象。采用一個(gè)屏幕給多位觀眾顯示不同圖象的能力在視頻游戲機(jī)市場(chǎng)中是特別優(yōu)越的。
此外，一幅圖象在屏幕上的空間位置可以與至少一幅其它圖象在屏幕上的空間位置相重疊，仍然能夠使每位觀眾能夠觀看各自的圖象，而不存在任何實(shí)質(zhì)性干擾。
應(yīng)當(dāng)明白，如果左右雙眼看到的圖象相同，那么，觀眾將看到2D圖象。因此，本發(fā)明通過給觀眾的雙眼提供相同圖象或者另一方面給觀眾的左、右眼各提供左眼圖象和右眼圖象能夠提供2D和3D兩種圖象。
參考附圖可以方便地對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，附圖示出本發(fā)明一些可能實(shí)施例。本發(fā)明的其它實(shí)施例也是可以的，因此不應(yīng)當(dāng)將附圖的個(gè)性理解為代替本發(fā)明上述共性。


圖1a和1b示出成象系統(tǒng)概貌。
圖2a示出光學(xué)聚焦系統(tǒng)的俯視圖。
圖2b示出光學(xué)聚焦系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖3示出半反射反射鏡的工作情況。
圖4示出后向反射屏幕的結(jié)構(gòu)。
圖5示出包括垂直屏幕與安裝在底部的成象系統(tǒng)的觀眾系統(tǒng)。
圖6示出采用另一種配置的包括垂直屏幕與成象系統(tǒng)的觀眾系統(tǒng)。
圖7示出包括水平屏幕的觀眾系統(tǒng)。
圖8示出多位觀眾系統(tǒng)。
圖9示出多位觀眾配置的一個(gè)例子。
為了方便起見，現(xiàn)在解釋一下本說明書中采用的一些通用術(shù)語。但是，這些解釋不希望限制本發(fā)明中每個(gè)元件執(zhí)行的功能的共性。
標(biāo)準(zhǔn)電視機(jī)僅能產(chǎn)生兩維(2D)圖象，即僅為水平(X)和垂直(Y)兩維的圖象。對(duì)于3D圖象，要利用視網(wǎng)膜不一致、會(huì)聚、調(diào)節(jié)和運(yùn)動(dòng)視差等主深度信號(hào)將另外一維深度增加到2D圖象中。
數(shù)字式微型反射鏡器件(DMD)是指二元空間光調(diào)制器，如美國德克薩斯儀器公司研制的器件。DMD由功能性安裝在CMOS SRAM上的可移動(dòng)微型反射鏡陣列組成。每個(gè)反射鏡可以獨(dú)立控制，用于調(diào)節(jié)反射光，將一個(gè)象素的視頻數(shù)據(jù)映射到顯示器的一個(gè)象素上。用通過投影透鏡從ON反射鏡元件反射的光對(duì)微型反射鏡進(jìn)行靜電控制。
眼距是指觀眾兩只眼睛之間的距離。通常測(cè)得眼距為65mm，當(dāng)然對(duì)于有些觀眾而言需要修改這一距離。
KALA濾光片是指目前由美國COLORLINK公司生產(chǎn)的濾光片。
兩面凸?fàn)钔哥R通常是由一系列并排定位的垂直取向的半圓柱透鏡組成的，形成光學(xué)觀看平面，這里每個(gè)透鏡形成兩幅圖象，一幅針對(duì)左眼，一幅針對(duì)右眼。
后向反射屏幕是指基本以180度入射角后向反射入射光的任何平面和曲面。它可以由一系列夾在兩層塑料聚合物薄膜之間的球形或立方形小玻璃球組成的，形成一個(gè)大的平面反射鏡。這種屏幕的增益通常為10000-16000，因此可以采用低成本、低強(qiáng)度的投影系統(tǒng)。
半反射的反射鏡是由一塊平的透明介質(zhì)組成的，其一個(gè)表面為部分反射鏡，具有部分反射和部分透射的特性。這個(gè)反射鏡位于觀眾與后向反射屏幕之間以及光學(xué)聚焦系統(tǒng)與后向反射屏幕之間。這是顯示系統(tǒng)的一個(gè)基本零件，因?yàn)楹笙蚍瓷淦聊恢辉试S光直接后向反射到投影源。因此，半反射反射鏡允許觀眾的雙眼有效地位于同一光軸上，因?yàn)橥队肮馐褂^眾能夠從后向反射屏幕的特別特性中得益。
現(xiàn)在參考附圖，如上所述，顯示系統(tǒng)由多個(gè)光學(xué)成象裝置組成。每個(gè)光學(xué)成象裝置經(jīng)過至少一個(gè)半反射反射鏡(12)將投影光射在后向反射的屏幕(15)上。使投影圖象沿入射光路后向反射，再次通過該半反射反射鏡(12)，在對(duì)應(yīng)于多位觀眾眼睛的區(qū)域中再產(chǎn)生左右圖象(立體效果)。光學(xué)成象裝置包括三個(gè)主要部件，即投影裝置(3)、跟蹤裝置(2)和聚焦裝置(1)。
正如從圖1a和1b中能夠看出的，投影裝置(3)相對(duì)于半反射反射鏡(12)的取向和位置對(duì)于本發(fā)明來說是無關(guān)緊要的，可以包括投射來自投影裝置(3)的投影光的合適聚焦裝置(1)。投影裝置(3)的位置和取向主要是由設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和空間要求確定的。聚焦裝置(1)可以包括與投影裝置(3)共同包含的反射鏡配置或者本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所熟知的一些其它配置。最重要的是根據(jù)觀眾眼睛的位置調(diào)節(jié)投影裝置(3)投影光的指向，例如，可以通過反射鏡反射光束或者通過電機(jī)移動(dòng)投影裝置來實(shí)現(xiàn)，究竟采用哪種方式這與本發(fā)明無關(guān)。
投影系統(tǒng)(3)可以由一個(gè)光源或者多個(gè)光源以及以三維排列方式形成立體圖象對(duì)的方法構(gòu)成。這種立體圖象對(duì)可以采用多種方法來形成，包括采用兩個(gè)安裝在光學(xué)聚焦系統(tǒng)(1)能夠使其投影光形成最佳圖象對(duì)的位置上的視頻投影機(jī)。
另一方面，可以采用單個(gè)單色光源，以大致45度角度投射到安裝在LCD面板后面的全息光學(xué)元件(HOE)上。LCD面板以行線序列或時(shí)分復(fù)用模式工作，能夠產(chǎn)生并通過透鏡投射兩個(gè)投影圖象區(qū)。光源位置的變動(dòng)可以改變圖象區(qū)的位置，當(dāng)它與眼睛跟蹤裝置(2)相結(jié)合時(shí)提供了一種維持觀眾眼睛上圖象的方法。
利用一個(gè)大功率、高分辨率的單色CRT投影機(jī)也能夠產(chǎn)生成對(duì)圖象，由分束器形成兩條光路，每一條光路對(duì)應(yīng)于觀眾的一只眼睛，然后通過兩個(gè)KALA濾光片(每條光路一個(gè))將色度投影比加在圖象上。
另一方面，單色光源被美國德克薩斯儀器公司制造的數(shù)字式微型反射鏡器件(DMD)所反射，這限定了與單個(gè)CRT投影機(jī)相同的功能。
產(chǎn)生成對(duì)圖象的另一方式是采用兩個(gè)大功率、高分辨率的單色CRT投影機(jī)，以形成兩條基本平行的光路的結(jié)構(gòu)工作，每條光路對(duì)應(yīng)于觀眾的一只眼睛。然后通過兩個(gè)KALA濾光片(每條光路一個(gè))將色度投影比加在圖象上。
另一方面，單色光源被數(shù)字式微型反射鏡器件(DMD)所反射，然后通過兩個(gè)KALA濾光片，象兩個(gè)CRT投影機(jī)一樣形成兩個(gè)獨(dú)立的投影圖象。
產(chǎn)生成對(duì)圖象的再一方式是采用一對(duì)中心間隔大約為65mm(普通眼距)的LCD面板或者單個(gè)能夠以電子學(xué)方式分割成兩個(gè)圖象區(qū)的LCD面板。一個(gè)或多個(gè)LCD面板安裝在單個(gè)單色光源上方，經(jīng)過透鏡進(jìn)一步準(zhǔn)直，提供兩個(gè)投影圖象。以機(jī)械或是電學(xué)方式使LCD面板移動(dòng)，當(dāng)與眼睛跟蹤裝置(2)相結(jié)合時(shí)提供一種維持觀眾眼睛上圖象的方法。
另一方面，通過直接位于兩面凸?fàn)钔哥R后面的LCD面板投射單色光源的光，形成兩個(gè)圖象區(qū)。當(dāng)與眼睛跟蹤裝置(2)相結(jié)合時(shí)，兩面凸?fàn)钔哥R的機(jī)械移動(dòng)提供一種維持觀眾眼睛上圖象的方法。
如果觀眾要求觀看兩維圖象，那么，左右眼的圖象必須是相同的。這可以通過將兩幅完全相同的圖象投射到左眼和右眼上，或者通過投射覆蓋觀眾兩只眼睛的一幅圖象的另一種方式來實(shí)現(xiàn)。
聚焦裝置(1)可以包括多個(gè)反射鏡(11)和透鏡，以機(jī)械或電學(xué)方式改變它們的位置能夠使成對(duì)投影圖象的光路重新定向，即使在觀眾移動(dòng)位置時(shí)也能夠使它們維持在對(duì)應(yīng)于觀眾眼睛的區(qū)域上。當(dāng)觀眾距離成象系統(tǒng)的位置和距離變化時(shí)，聚焦裝置(1)允許改變成對(duì)圖象的會(huì)聚度或發(fā)散度要求以及改變觀眾眼睛的眼距。通過采用安裝在鉸鏈(13)上的反射鏡(4)能夠進(jìn)一步增強(qiáng)這種調(diào)節(jié)能力，通過移動(dòng)反射鏡能夠調(diào)節(jié)投影裝置(3)至半反射反射鏡(12)的光路。
另一方面，聚焦裝置(1)可以裝入機(jī)械或電子伺服機(jī)制，允許聚焦元件在空間上移動(dòng)，提供投影圖象在對(duì)應(yīng)于觀眾眼睛的區(qū)域中的“x”、“y”或“z”位置。對(duì)于觀看兩維圖象而言情況也是這樣，這里，仍然需要將單幅圖象或者完全相同的左、右眼圖象對(duì)準(zhǔn)觀眾的眼睛。來自眼睛跟蹤系統(tǒng)的反饋信息限定觀眾眼睛的位置。
跟蹤裝置(2)簡單地是指能夠連續(xù)跟蹤觀眾眼睛位置的系統(tǒng)。一種辦法就是沿半反射反射鏡(12)周圍提供一個(gè)寬間隔的紅外發(fā)光二極管(IR LED)面板。紅外發(fā)光二極管面板能夠投射觀眾看不見的紅外光，例如880nm，但是會(huì)引起觀眾眼睛的反射，通過眼睛跟蹤攝像機(jī)(2)能夠?qū)υ摲瓷涔膺M(jìn)行檢測(cè)。知道觀眾眼睛的位置，就能夠?qū)⑼队皥D象準(zhǔn)確地射在觀眾的各只眼睛上。
跟蹤裝置(2)中所采用的視頻攝像機(jī)可以是CCD攝像機(jī)或者光導(dǎo)攝像管，其透鏡上裝有紅外帶通濾光片。紅外光源可以由紅外發(fā)光二極管(LED)陣列組成，用紅外光照射觀眾的面部。對(duì)于觀眾戴校正眼鏡的情況，LED陣列通?？梢杂蓷l形LED組成，從而在觀眾的眼鏡上形成獨(dú)特的紅外光圖案。然后，對(duì)視頻攝像機(jī)獲得的觀眾面部的圖象進(jìn)行處理，找出觀眾眼鏡上反射圖案的x和y坐標(biāo)。對(duì)于觀眾不戴眼鏡的情況，可以采用單個(gè)或多個(gè)LED紅外照明源，在這種情況中，可以采用紅外照明源在觀眾角膜上的反射來確定觀眾眼鏡的x和y坐標(biāo)。
將來自投影裝置(3)的聚焦圖象射在半反射反射鏡(12)上。半反射反射鏡(12)是一面為部分反射和部分透射的部分反射鏡(12b)、另一面為玻璃或透明片(12a)的光學(xué)元件。半反射反射鏡(12)的尺寸是由后向反射屏幕(15)的尺寸和觀眾離半反射反射鏡(12)的距離確定的，通常以與后向反射屏幕(15)大致成45度的角度安裝半反射反射鏡。
理想的半反射反射鏡(12)應(yīng)當(dāng)允許光束從一側(cè)直接通過反射鏡而沒有任何損失或折射，并反射從另一側(cè)射在反射鏡上所有光束。然而，實(shí)際上是存在一些損失的，要求是半反射反射鏡(12)能夠使足夠多的光源(5)光被半反射反射鏡(12)反射到后向反射屏幕(15)上，使得觀眾能夠直接通過半反射反射鏡(12)觀看圖象。
后向反射屏幕(15)的獨(dú)特特性使目前的系統(tǒng)成為可能。入射光被后向反射屏幕(15)表面以與入射角基本成180度的角度反射。換句話說，投影光又轉(zhuǎn)回原路。正如從圖6中能夠看到的，后向反射屏幕(15)可以由多個(gè)玻璃珠(16)形成，這里，每個(gè)玻璃珠(16)的特性使得落在每個(gè)玻璃珠上的光束基本以與入射光成180°的角度后向反射。
整個(gè)顯示系統(tǒng)利用半反射反射鏡(12)能夠增強(qiáng)觀看裝置沿與投影光相同的光軸將圖象射在觀眾眼睛上的這一特性。對(duì)于較小的屏幕尺寸(小于100英寸)，后向反射屏幕(15)可以是平面，對(duì)于較大的平面尺寸，后向反射平面可以是在水平和垂直方向上都略有曲率的曲面，從而使提供給觀眾的圖象亮度達(dá)到最大。
對(duì)于三維應(yīng)用，觀眾擁有的成象系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)半反射反射鏡(12)將成對(duì)圖象投射在后向反射屏幕(15)上。將一對(duì)圖象投射到觀眾的眼睛上，只有坐在成象系統(tǒng)前面的觀眾能夠看到立體圖象。眼睛跟蹤系統(tǒng)跟蹤該觀眾的眼睛位置，通過伺服機(jī)制改變投影光的光路，使得這對(duì)圖象保持在這位觀眾眼睛所占據(jù)的區(qū)域中。應(yīng)當(dāng)明白，兩維系統(tǒng)將以相同的方式工作，所不同的只是提供給左眼和右眼的圖象是相同的。另一方面，可以將一幅圖象投射到兩只眼睛上，這與投射兩個(gè)相同圖象的情況不同。
如果在實(shí)際應(yīng)用中沒有采用光學(xué)聚焦系統(tǒng)(1)，那么，以機(jī)械或電學(xué)方式使成象系統(tǒng)中投影系統(tǒng)部件產(chǎn)生移動(dòng)，改變成對(duì)投影圖象的光路。當(dāng)成象系統(tǒng)中安裝有光學(xué)聚焦系統(tǒng)(1)時(shí)，那么，通過光學(xué)聚焦系統(tǒng)(1)中光學(xué)元件的機(jī)械或電子移動(dòng)，改變成對(duì)投影圖象的光路。
由于不需要用外殼將后向反射屏幕(15)與成象系統(tǒng)封裝在一起，所以，后向反射屏幕(15)的尺寸可以為任何尺寸。唯一的限制是投影光的亮度。
觀眾最好位于成象系統(tǒng)附近，否則半反射反射鏡(12)的尺寸變得太大，眼睛跟蹤裝置難以跟蹤觀眾的眼睛。觀眾距離成象系統(tǒng)越近，特定尺寸的后向反射屏幕(15)的半反射反射鏡(12)尺寸越小。對(duì)于100英寸對(duì)角尺寸的后向反射屏幕(15)，半反射反射鏡(12)的尺寸小于1平方米，離成象系統(tǒng)的較舒適的觀看距離為600-750mm。
通過改變成象系統(tǒng)的位置，觀眾能夠在所用特定后向反射屏幕(15)尺寸和光學(xué)特性限定的最佳區(qū)域內(nèi)的任何地方看到立體圖象。
后向反射屏幕(15)可以位于半反射反射鏡(12)與屏幕平面之間角度基本維持在45度的任何位置上，但是最好應(yīng)當(dāng)位于垂直或水平位置上，分別如圖6和7所示。在垂直位置中，例如安裝在墻壁上，觀眾不得不保持在屏幕的前方，而在水平安裝屏幕中，觀眾能夠占據(jù)樓面上的任何位置，只要提供的成對(duì)圖象不與屏幕邊緣重疊。對(duì)于某些應(yīng)用，水平安裝后向反射屏幕(15)具有幾個(gè)截然不同的優(yōu)點(diǎn)。
如上所述，后向反射屏幕(15)的獨(dú)特特定在于它以與入射角基本成180度的角度后向反射絕大部分的入射光。如果有許多觀眾，每位觀眾有自己的成象系統(tǒng)，最好也有自己的半反射反射鏡(12)，那么，每位觀眾就能夠從其自己的系統(tǒng)而不是其它人的系統(tǒng)看到投影圖象。例如，如果有10個(gè)人以眼光水平向后向反射屏幕(15)閃耀火炬，每個(gè)火炬發(fā)射不同顏色的光，那么，這10個(gè)人只能看到他們各自顏色的光。太亮的光通常會(huì)導(dǎo)致極端串話，每個(gè)觀眾將看到混合圖象，造成不合意的視覺經(jīng)歷。通過使投影圖象的亮度降低到適合于所用特定后向反射屏幕(15)的最佳水平，那么能夠?qū)⒋捑S持在最低水平。這種結(jié)構(gòu)還允許將多個(gè)圖象投影到后向反射屏幕(15)上，從而使許多觀眾觀看不同圖象，而不相互干擾。
即，本發(fā)明允許多位觀眾同時(shí)觀看同一屏幕，而不必觀看相同圖象。此外，并不要求所有的投影圖象都是三維的或兩維的，即，有些觀眾可以觀看兩維圖象，而其它觀眾可以觀看三維圖象。
對(duì)于這種多位觀眾配置，每位觀眾包括一個(gè)光學(xué)成象裝置，每位觀眾最好也提供一個(gè)半反射反射鏡，例如如圖9所示。在工作中，每個(gè)跟蹤裝置確定各位觀眾眼睛的位置。聚焦裝置利用每個(gè)跟蹤裝置的反饋信息保證將每位觀眾投影裝置的圖象射在觀眾的眼睛上。本發(fā)明多位觀眾觀看系統(tǒng)的操作允許多位觀眾觀看各自的圖象。每位觀眾的圖象是否相同是無關(guān)的，它取決于特定的應(yīng)用。例如，每位觀眾可以觀看相同的圖象，每位觀眾也可以觀看完全不同的圖象，或者有些觀眾可以觀看相同的圖象，另一些觀眾可以觀看不同的圖象。
由于觀眾僅僅觀看他們成象系統(tǒng)光源，可以把其它任何極其明亮的真實(shí)物體看作是三維視頻背景的前景物體，使得場(chǎng)景象真的一樣。
對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員而言顯然能夠?qū)Υ俗鞒龈倪M(jìn)和變化，應(yīng)當(dāng)將其認(rèn)為這是在本發(fā)明限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種供多位觀眾用的多位觀眾顯示系統(tǒng)，其特征在于它包括至少一塊半反射反射鏡、一個(gè)后向反射屏幕和多個(gè)光學(xué)成象裝置，每位觀眾各自配備一個(gè)所述光學(xué)成象裝置，每個(gè)光學(xué)成象裝置包括沿光路投射圖象的投影裝置、確定所述各位觀眾眼睛的空間位置的跟蹤裝置和根據(jù)各位觀眾移動(dòng)情況改動(dòng)光路的聚焦裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的多位觀眾顯示系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)投影裝置適合于將左、右眼圖象沿光路投射給各位觀眾，由此形成立體圖象。
3．如權(quán)利要求1所述的多位觀眾顯示系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)投影裝置適合于將相同的左、右眼圖象沿光路投射給各位觀眾，由此形成單象圖象。
4．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)聚焦裝置包括至少一塊能夠?qū)⑵涠ㄎ辉诎驯煌渡鋱D象射在所需位置的透鏡。
5．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)聚焦裝置包括至少一塊能夠?qū)⑵涠ㄎ辉诎驯煌渡鋱D象射在所需位置的反射鏡。
6．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)跟蹤裝置包括與紅外帶通濾光片相耦合的視頻攝像機(jī)。
7．如權(quán)利要求6所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述半反射反射鏡包括至少一個(gè)紅外源；所述紅外源射向觀眾的眼睛，使所述跟蹤裝置通過紅外光的反射能夠跟蹤觀眾的眼睛。
8．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于給所有的所述觀眾提供一個(gè)半反射反射鏡。
9．如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于每一位所述觀眾提供一個(gè)各自的半反射反射鏡。
10．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述后向反射屏幕在取向上基本是垂直的。
11．如權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述后向反射屏幕在取向上基本是水平的。
12．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述后向反射屏幕為曲面。
13．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)光學(xué)成象裝置對(duì)來自其投影裝置的不同圖象進(jìn)行投射。
14．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)或者每個(gè)半反射反射鏡相對(duì)后向反射屏幕的角度基本為45°。
15．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于來自一個(gè)光學(xué)成象裝置的第一幅圖象在所述后向反射屏幕上的空間位置與來自至少一個(gè)其它光學(xué)成象裝置的第二幅圖象的空間位置相重疊。
16．如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)投影裝置適合于沿光路投射一幅圖象，所述一幅圖象能夠覆蓋觀眾的雙眼。
全文摘要
一種給多位觀眾(V1、V2、V3、…VN)顯示多幅圖象的系統(tǒng),包括至少一塊半反射反射鏡(12)、后向反射屏幕(15)和多個(gè)光學(xué)成象裝置(未示出),給每位觀眾提供一個(gè)各自的光學(xué)成象裝置,每個(gè)光學(xué)成象裝置包括沿光路投射圖象的投影裝置、確定各位觀眾眼睛的空間位置的跟蹤裝置(未示出)和根據(jù)各位觀眾(V1、V2、…VN)的移動(dòng)情況改動(dòng)光路的聚焦裝置(未示出)。
文檔編號(hào)H04N15/00GK1220741SQ97195184
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月4日
發(fā)明者P·V·哈爾門 申請(qǐng)人:齊諾技術(shù)有限公司