CN100476499C - 利用光学瓦片的浮雕成像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及引导光到观察者用于表现图像的结构。为了表现一个图像，提供一种包括多个瓦片单元(22)的结构，当光源照射时，每个瓦片单元引导一定光量到观察位置的观察者，该光量与瓦片单元的取向角有关。基于图像中对应像素的视觉特征，可以选取每个瓦片单元(22)的取向角，因此，观察者看到由瓦片单元(22)引导变化的光量到观察位置产生的图像表示。

Description

利用光学瓦片的浮雕成像
技术领域
[0002]本发明涉及用于表现图像的结构，具体涉及包括多个反射光或折射光的瓦片单元结构。
背景技术
[0003]图像通常是借助于加油墨到二维表面上表示。可以容易地制作有这种图像的显示器，但它们不是视觉动态的。
[0004]艺术家Rozin研制一种用于表现图像的设备，该设备称之为“木制反射镜”，它是在http://fargo.itp.tsoa.nyu.edu/～danny /mirror.html中描述的。木制反射镜包含多片木材，每片木材连接到一个伺服电机，并可以在上下约30度的范围内倾斜。若木制反射镜是从上方被照明，则向上倾斜的木材片显得较明亮，而向下倾斜的木材片显得较黑暗。
[0005]Texas InstrumentTM Incorporated开发一种采用数字式微反射镜装置(DMD)的Digital Light ProcessingTM技术。如在给Penn等人的US Patent No.6,857,751中所公开的，DMD是“一种机电装置，它包括几千个倾斜反射镜的阵列。在有源“接通”或“关断”状态下，每个反射镜可以倾斜+10度或-10度。为了允许反射镜倾斜，每个反射镜连接到安装在支柱上的一个或多个铰链，反射镜的间隔是借助于控制电路操纵的空气隙”。
[0006]以上的相关技术例子及其限制是说明性的，而不是唯一的。在阅读该说明书和研究附图之后，相关技术的其他限制对于专业人员是显而易见的。
发明内容
[0007]结合典型性和说明性的***，工具和方法，我们描述以下的实施例及其特征。在各个实施例中，可以减小和消除一个或多个上述的问题，而其他实施例的目的是其他的改进。
[ 0008]本发明的一个特征是提供一种用于表现有多个像素的图像的结构。该结构包括互相之间保持固定关系的多个瓦片单元。每个瓦片单元包括相对于参考平面倾斜的倾斜角的大致平坦表面。每个瓦片单元对应于图像中的至少一个像素，并有相对于参考方向的取向角。取向角的定义是垂直于大致平坦表面的直线在参考平面上的投影之间的夹角和平行于参考方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角。
[0009]本发明的一个特征提供一种用于表现有多个像素的图像的结构。该结构包括互相之间保持可控关系的多个瓦片单元。每个瓦片单元包括以相对于参考平面的倾斜角倾斜的大致平坦表面。每个瓦片单元对应于图像中的至少一个像素，并有相对于参考方向的取向角。取向角的定义是垂直于大致平坦表面的直线在参考平面上的投影与平行于参考方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角。取向角是由对应的至少一个像素所确定。在控制***的控制下，该结构还包括用于动态改变瓦片单元取向角的多个致动器。每个致动器耦合到一个瓦片单元，因此，每个瓦片单元是可运动的，它有多个不同取向角中的任何一个取向角。
[0010]本发明的另一个特征包括一种用于表现有多个像素的图像的方法。该方法包括：制成多个互相之间保持可控关系的瓦片单元，多个瓦片单元中的每个瓦片单元对应于多个像素中至少一个像素，并有大致平坦的表面；确定入射光方向；和每个瓦片单元有这样取向，使大致平坦表面有相对于参考平面倾斜的倾斜角，并且使垂直于大致平坦表面的直线在参考平面上的投影和入射光方向在参考平面上的投影定义一个取向角。每个瓦片单元的取向角是由对应的至少一个像素的特征所确定。
[0011]除了以上描述的典型特征和实施例以外，在参照这些附图和研究以下的详细描述之后，其他的特征和实施例是显而易见的。
附图说明
[0012]在参照的附图中描述典型的实施例。我们的意图是，此处公开的实施例和附图是说明性的，而不是限制性的。在说明本发明非限制性实施例的附图中：
图1表示按照本发明一个实施例用于表现图像的结构示意图；
图2是沿图1中直线A-A的剖面图；
图3至5表示光从不同的方向入射到图1中的结构上；
图6A至6C表示按照本发明另一个实施例从不同视角观看到的结构；
图7表示按照本发明一个实施例耦合到有光源的外壳的半透明结构；
图7A是沿图7中直线A-A的剖面图；
图8表示按照本发明另一个实施例用于制作表现图像的结构的设备；
图9表示图中设备的一个凹槽；
图10是一种用于控制图8中设备的方法流程图；
图11表示按照本发明另一个实施例用于表现图像的结构中单个瓦片单元；
图12是图11中瓦片单元的分解图；
图13表示按照本发明另一个实施例用于表现图像的结构；
图14表示按照本发明另一个实施例连接到一个基片单元的单个瓦片单元；
图15表示按照本发明另一个实施例用于表现图像的结构；
图16表示按照本发明一个实施例有表现动态图像的有源瓦片单元的结构；
图17表示按照本发明一个实施例的有源瓦片单元；
图18表示按照本发明另一个实施例的有源瓦片单元；
图19是图18中有源瓦片单元的后视图；
图20是图18中有源瓦片单元的底视图；
图21表示按照本发明另一个实施例的有源瓦片单元；
图22是沿图21中直线A-A的剖面图；
图23表示按照本发明另一个实施例的有源瓦片单元；
图24是图23中有源瓦片单元的底透视图；
图25是用于控制有图16中有源瓦片单元的结构的方法流程图；
图26表示按照本发明另一个实施例有形成的多个较小瓦片单元的一个瓦片单元；
图27是图26中瓦片单元的正视图；
图28表示按照本发明另一个实施例瓦片单元的三维阵列；和
图29说明瓦片单元相对于参考平面的几何位置。
具体实施方式
[0013]在以下的描述中，我们给出具体的细节，为的是可以更充分地理解本发明。然而，本发明可以在没有这些细节的条件下实现。在其他的情况下，没有详细地说明或描述熟知的元件，为的是避免对本发明造成不必要的混淆。因此，说明书和这些附图应当是说明性的，而不是限制性的。
[0014]本发明提供用于表现图像的结构。按照本发明的结构包括多个瓦片单元，当光源照射这些瓦片单元时，每个瓦片单元引导一定的光量到观察位置的观察者，该光量取决于各个瓦片单元相对于光源的取向角。基于图像中对应像素的特征，可以选取每个瓦片单元的取向角，因此，观察者可以看到由瓦片单元改变引向观察位置的光量产生的该图像表示。
[0015]在一些实施例中，本发明提供这样一种结构，用于反射入射到该结构前侧的光。该结构包括与多个瓦片单元耦合的基片。每个瓦片单元包括相对于基片以锐角倾斜的大致平坦表面的反射型瓦片。瓦片单元可以有相对于入射到该结构上光的取向，因此，对应于最明亮图像像素的瓦片单元反射最大的光量到观察位置，而对应于最不明亮图像像素的瓦片单元反射最小的光量到观察位置。
[0016]图1表示按照本发明一个实施例的结构10。图2是沿图1中直线A-A的剖面图。结构10显示有三个区域12，14和16的图像，并被入射到结构10之前的光照射，光的方向是箭头18所示的方向。在图1的例子中，箭头18指向下方，这意味着光大致是从结构10之前和上方的位置入射到结构10上。
[0017]结构10包括有与其耦合的多个瓦片单元22的基片20。瓦片单元22是由可以反射光的材料制成。在图1和2的实施例中，瓦片单元22包括圆柱形凸出物24，每个凸出物24有相对于参考平面倾斜的倾斜角的剪切端面26。在图1和2的实施例中，参考平面平行于基片20的表面，和这些表面26都有约30度的倾斜角。然而，应当明白，表面26可以有不同的倾斜角，且不是所有的表面26必须有相同的倾斜角。
[0018]每个瓦片单元22的取向是这样的，垂直于表面26的直线在参考平面(即，基片20的表面)上的投影与平行于参考方向(即，光入射到结构10上的方向)的直线在参考平面上的投影形成一个角度。此处，这个角度称之为每个瓦片单元22的“取向角”。图29说明有表面S，相对于参考平面P和入射光L的倾斜角θ和取向角Φ的瓦片单元几何位置。垂直于表面S的直线是用参考字符N标识。
[0019]表面26反射的光量是随瓦片单元22的取向角而变化。在图1和2的实施例中，区域12中的表面26是面向上方(即，垂直于表面26的直线和光入射到结构10上的方向在参考平面上的投影是平行的，并指向相同的方向，该方向对应于0度取向角)，区域14中的表面26是面向右侧(即，90度取向角)，和区域16中的表面26是面向下方(即，180度取向角)。因此，区域12中的瓦片单元22显得最明亮，因为其表面26反射最多的光。区域16中的瓦片单元显得最不明亮，因为其表面26反射最少的光。
[0020]从图3，4和5中可以看出，改变光入射到结构10上的方向可以改变结构10的外观。在图3中，光大致是从结构10之前和下方的位置入射到结构10上，和区域12是最不明亮，而区域16是最明亮(即，结构10似乎显示图1所示图像的负值)。这是因为区域12中每个瓦片单元22的取向角相对于光入射到到结构10上的方向是180度，而区域16中每个瓦片单元22的取向角相对于光入射到图3中结构10上的方向是0度。
[0021]在图4中，光大致是从结构10之前和左侧的位置入射到结构10上，区域12和16是中度明亮，而区域14是最不明亮。这是因为区域12和16中每个瓦片单元22相对于光入射到图4中结构10上的方向的取向角是90度，而区域14中每个瓦片单元22相对于光入射到图4中结构10上的方向的取向角是180度。
[0022]在图5中，光大致是从结构10之前和右侧的位置入射到结构10上，区域12和16是中度明亮，而区域14是最明亮(即，结构10似乎显示图4所示图像的负值)。这是因为区域12和16中每个瓦片单元22相对于光入射到图4中结构10上的方向的取向角是90度，而区域14中每个瓦片单元22相对于光入射到图4中结构10上的方向的取向角是0度。
[0023]基于图像中对应像素的特征，通过选取每个瓦片单元22的倾斜角和取向角，结构10可用于表现有与结构10相同分辨率的图像(即，与结构10中瓦片单元22数目相同的像素数目)。例如，基于对应像素的亮度，可以选取每个瓦片单元22的倾斜角和取向角。此外，利用已知的转换方法，有与结构10不同分辨率的图像可以转换成有与结构10相同分辨率的对应图像。或者，每个瓦片单元22可以对应于图像中的多个像素，而多个瓦片单元22可以对应于图像中的单个像素。
[0024]如上所述，当光从不同的方向照射时，由结构10表现的图像可以呈现不同的结果。此外，当从不同的观察位置观看时，这种图像可以呈现不同的结果，因为面向观察者的每个瓦片单元22的相对表面积取决于观察者的位置。即使光是从垂直于参考平面的方向照射到结构10上，观察者可能看到从某个观察位置的结构10所表现的图像，这是由于瓦片单元22面向观察者的相对表面积。
[0025]例如，图6A至6C表示按照本发明另一个实施例从不同视角看到的结构28。结构28包含大致圆形的基片，它有表现Mona Lisa图像的圆柱形凸出物的瓦片单元。图6A表示从第一锐视角看到的结构28。图6B表示从第二锐视角看到的结构28。图6C表示从垂直视角看到的结构28。可以看出，结构28表现的图像亮度值对于不同的视角是不同的，这是由于面向观察者的瓦片单元的相对表面积是不同的。
[0026]作为另一个例子，参照图1和2，当从右侧观看时(即，从区域14中表面26的正面方向)，区域14显得较明亮，而从左侧观看时(即，从与区域14中表面26的相反方向)，区域14显得较黑暗。因此，当观察者从结构10旁边经过时，对该观察者呈现有亮度特征的图像，该特征是随观察者的移动而变化，从而产生显著的视觉效果。
[0027]可以利用不同的光源以不同角度入射到结构上的光照射结构10。不同的光源可以发射不同颜色的光，因此，当观察者观看时，这些颜色似乎混合在一起。
[0028]通过加涂层到基片20和/或表面26上，可以增强结构10产生的视觉效果。例如，平坦或无光泽白色涂层可以加到表面26上，而暗色涂层可以加到基片20上。或者，在表面26上可以覆盖彩虹或荧光涂层。还可以利用增强，放大或改变反射率的其他涂层以覆盖基片20和/或表面26，而基片20和/或表面26本身可以由增强，放大或改变反射率的材料制成。
[0029]在另一个实施例中，基本非反射型涂层可以加到基片20上，和基本反射型涂层可以加到表面26上。在这个实施例中，结构10可以放置成反射光源的光，用于投影图像到屏幕上。结构10还可以放置成这样，表面26反射周围环境的彩色到观察者。
[0030]按照本发明一些实施例的结构可以利用半透明材料制成，并从它的后侧观看(即，与光入射方向相反的一侧)。图7和7A表示这种结构30的例子，它用于表现图像I。结构30耦合到有光源34的外壳32。结构30是由半透明材料制成，例如，玻璃或丙烯酸树脂。任选地，各个瓦片单元之间基片20的区域可以制成不透明的或被不透明涂层覆盖。在一些实施例中，理想的是利用折射率在1与1.3之间的半透明材料。在其他的实施例中，可以选取有较高折射率的半透明材料。
[0031]光源34的光入射到结构30中瓦片单元22的表面26上，并被结构30折射后表现图像I。每个瓦片单元22对应于图像I中的至少一个像素。每个瓦片单元22的取向角是这样选取的，光入射到表面26上的入射角取决于图像I中对应像素的特征(例如，亮度)。例如，对应于图像I中最明亮像素的瓦片单元22有0度的取向角(即，表面26面向光源34)，并统一地用图7A中的参考数字36表示。此外，瓦片单元22的倾斜角可以随与光源34的距离而变化，与接近光源34的表面26比较，远离光源34的表面26有较大的倾斜角，因此，对于取向角为0度的所有瓦片单元，光源34的光入射角是相对恒定的。对应于图像I中最小亮度像素的瓦片单元22有180度的取向角(即，表面26背向光源34)，并统一地用图7A中的参考数字38表示。
[0032]利用不同的光源以不同角度入射到结构上的光可以照射结构30。不同的光源可以发射不同颜色的光，因此，当观察者观看时，这些颜色似乎混合在一起。
[0033]通过机械加工一块材料以形成圆柱形凸出物24和基片20，可以制成结构10或结构30，然后，基于所形成图像的像素特征，按照分配给瓦片单元22的倾斜角和取向角，通过切割圆柱形凸出物24，可以制成瓦片单元22。或者，通过粘贴预制的瓦片单元22到基片上，可以制成结构10或结构30。在另一个例子中，通过制造一个模具，并***模压材料到该模具中，并允许它硬化成结构10或结构30的形状，可以制成结构10或结构30。
[0034]图8表示一种利用模压技术制成结构的设备40，例如，结构10或结构30。设备40包括：底座42和向上延伸以限定体积46的壁44。在底座42中有多个凹槽48。模压材料可以被引入到体积46中，并允许硬化以形成表面，其中瓦片单元22包括对应于凹槽48的凸出物24。例如，模压材料可以灌注到该体积，被压入到该体积，或在该体积中形成减小的压力，被吸入到该体积中。
[0035]图9表示图10中的一个凹槽48。在凹槽48中有圆柱形塞子50。圆柱形塞子50可以按照箭头52所示方向旋转，用于选取在凹槽48中形成的瓦片单元22取向角。圆柱形塞子50的取向可以受控制***54的控制。控制***54可用于控制图8的所有凹槽48中圆柱形塞子50的取向。
[0036]图10是说明可以由控制***54实施的方法200流程图。在方框202，控制***54接收利用设备40制成的结构表示的图像，还接收有关光入射到制成的结构上方向的信息。在方框204，控制***54确定是否需要调整在方框202中接收的图像分辨率(即，该图像是否有与凹槽48数目不同的像素数目)。若需要调整分辨率(方框204的输出是YES)，则方法200进行到方框206，其中控制***54调整图像的分辨率以匹配设备40的分辨率。若该图像有高于设备40的分辨率，则通过组合该图像中多个像素，并根据多个像素计算单个调整的像素，可以调整该图像的分辨率，因此，每个凹槽48有一个调整的像素。若该图像有低于设备40的分辨率，则通过把图像中的每个像素转换成多个调整的像素，使每个凹槽48有一个调整的像素，可以调整该图像的分辨率。
[0037]若不需要调整图像的分辨率(方框204的输出是NO)，或在方框206中调整图像分辨率之后，则方法200进行到方框208，其中基于图像中对应像素(或调整像素)的特征，控制***54分配取向角给在凹槽48中需要形成的瓦片单元22。在方框210，控制***54旋转圆柱形塞子50到对应于在方框208中分配的取向角的取向，和设备40准备在体积46中接收模压材料。例如，可以利用图8的设备40并结合热塑压花或热塑模压技术，用于引导模压材料进入该体积中。
[0038]图11和12表示按照本发明另一个实施例的瓦片单元55。瓦片单元55包括有周围锯齿形底座57的剪切圆柱体56。锯齿形底座57放置在其周边内有对应锯齿形的环形件58中。环形件58***到基片中的孔59。可以调整瓦片单元55的取向角以选取多个离散值中的任何一个离散值，其中通过***剪切圆柱体56的底座57到锯齿形底座57与环形件58互相啮合所允许的多个取向中任何一个取向的环形件58中。
[0039]图13表示按照本发明另一个实施例的结构60。在结构60中，该基片包括薄片62，和瓦片单元包括由薄片62和所需倾斜角和取向角的弯头形成的调整片64。图13的结构60还可以包含图形特征(未画出)。例如，在利用薄片制成调整片64之前或之后，可以利用热垫板印制或处理以制成由颜料构成的图像。
[0040]只要各个瓦片单元之间保持可控的关系，按照本发明的结构不必包括基片。此外，按照本发明一些实施例的结构可以包括互相连接的多个单独基片单元。
[0041]图14表示单个瓦片单元66，它包括由单独基片单元68形成的调整片64。通过组合它们各自的基片单元68以形成图13中的结构60，可以组合多个瓦片单元66。
[0042]图15表示按照本发明另一个实施例的结构70。在结构70中，基片包括光学媒体72，和瓦片单元包括在光学媒体72中悬挂的间断透明区74。光学媒体72可以包括透明材料，例如，玻璃或丙烯酸树脂。透明区74可以是在光学媒体72中利用表面下蚀刻形成。或者，透明区74可以是在光学媒体72中通过埋入不透明件或部分不透明件形成。
[0043]图16表示按照本发明一个实施例用于表现动态图像的动态结构80。结构80包括有多个耦合的有源瓦片单元84的基片82。有源瓦片单元84可以连接到控制***86，因此，控制***86可以动态控制每个有源瓦片单元84的取向。在一些实施例中，控制***86还可以动态控制有源瓦片单元84的倾斜角。在所描述的实施例中，借助于电缆，控制***86连接到结构80；借助于无线装置，控制***86可以与结构80通信，和结构80可以从太阳能电池板接收功率。
[0044]图17表示按照本发明一个实施例的典型有源瓦片单元84A。有源瓦片单元84A包括与旋转致动器89耦合的剪切圆柱体88。旋转致动器89可以耦合到基片82(图17中未画出)。在控制***86的控制下，通过旋转剪切圆柱体88，旋转致动器89调整有源瓦片单元84A的取向角。
[0045]图18至20表示按照本发明另一个实施例的典型有源瓦片单元84B。有源瓦片单元84B包括放置在杯子92中的球形部分90。借助于连接到杯子92的夹持装置94，可以使球形部分90保持在合适的位置。例如，杯子92可以是半球形，其半径略微大于球形部分90的半径，而夹持装置94可以包括一个孔径，它适合于装配在球形部分90上。在杯子92中有三个线圈96。在球形部分90有磁铁98，磁铁98可以包括永磁铁或电磁铁。电流传输通过线圈96以产生用于调整磁铁98位置的磁场，所以，在控制***(图18至20中未画出)的控制下，可以控制球形部分90以控制有源瓦片单元84B的倾斜角和取向角。
[0046]图21至22表示按照本发明另一个实施例的典型有源瓦片单元84C。有源瓦片单元84C包括平台100，借助于球窝接头104，平台100可以枢轴安装到空心底座102上。平台100有连接的轴106。磁铁108连接到与平台100相对的轴106的一端。磁铁108可以包括永磁铁或电磁铁。在底座102中有三个线圈109。电流传输通过线圈1096以产生用于调整磁铁108位置的磁场，所以，在控制***86(图21和22中未画出)的控制下，可以控制平台100以控制有源瓦片单元84C的倾斜角和取向角。
[0047]图23至24表示按照本发明另一个实施例的典型有源瓦片单元84D。有源瓦片单元84D包括与轴112连接的平台110。有源瓦片单元84D的倾斜角是固定的。借助于耦合装置116，轴112可旋转地耦合到基片单元114。与平台100相对的轴112的一端耦合到旋转致动器118。在控制***86(图23和24中未画出)的控制下，旋转致动器118可以旋转轴112和平台110，用于控制有源瓦片单元84D的取向角。
[0048]图25是图16中控制***86实施的方法300流程图，用于控制结构80中的有源瓦片单元84。在方框302，控制***86接收利用结构80表现的图像。在方框304，控制***86确定是否需要调整在方框302中接收的图像分辨率(即，该图像是否有与瓦片单元84数目不同的像素数目)。若需要调整分辨率(方框304的输出是YES)，则方法300进行到方框306，其中控制***86调整该图像的分辨率以匹配结构80的分辨率。若该图像有高于结构80的分辨率，则把图像中的多个像素组合在一起，并根据该多个像素计算单个调整像素，使每个瓦片单元84有一个调整像素，可以调整该图像的分辨率。若该图像有低于结构80的分辨率，则把该图像中的每个像素转换成多个调整像素，使每个瓦片单元84有一个调整像素，可以调整该图像的分辨率。
[0049]若不需要调整图像的分辨率(方框304的输出是NO)，或在方框306中调整图像分辨率之后，则方法300进行到方框308，其中控制***86确定光入射到结构80上的方向(或多个方向，如果结构80是被多个光源照射)。通过从光传感器接收信息，控制***86可以确定光入射到结构80上的方向。或者，当结构80是在户外的情况下，基于钟表所示的时间，可以对控制***86编程以确定光入射到结构80上的方向。
[0050]在方框310，基于在方框302中接收的图像中对应像素的特征，控制***86给有源瓦片单元84分配取向角。在方框312，控制***86调整有源瓦片单元84到方框310中分配的取向角，然后，该方法回到方框302以接收新的图像。
[0051]图26和27表示按照本发明另一个实施例的瓦片单元120。瓦片单元120包括在其表面126上有多个较小瓦片单元124的剪切圆柱体122。较小瓦片单元124可用于表现在表面126上的图像，例如，在所述实施例中的Mona Lisa。
[0052]图28表示按照本发明另一个实施例的三维阵列130。三维阵列130包括悬挂在直线134上的多个瓦片单元132，因此，各个瓦片单元132之间保持可控的关系。直线134排列成行136，其中每行136的瓦片单元132用于表现三维图像的二维切片。瓦片单元132可以有不同的透明度，接近三维阵列130中间部分的瓦片单元132是最不明亮的，而接近三维阵列130边缘的那些瓦片单元132是最明亮的。或者，瓦片单元132都有相同的透明度。
[0053]鉴于以上公开的内容，专业人员显然知道，在不偏离本发明精神或范围的条件下，实践本发明可以有许多的变化和改动。例如，
在所描述的实施例中，瓦片单元有圆形或椭圆形表面，但是这些表面可以有不同的形状。然而，圆形和椭圆形表面可以提供较光滑的图像外观，特别是，观察者是在不同的视觉位置之间移动的情况下。
在所描述的大多数实施例中，基片是矩形基片，但基片可以有任何的形状。
在所描述的实施例中，基片都是大致平坦的基片，但基片可以是非平坦的。
[0054]虽然以上已讨论了多个典型的特征和实施例，专业人员可以识别某些改动，置换，添加以及它们的组合。所以，我们的意图是，以下所附的权利要求书以及在此之后引入的权利要求书应当解释成包括所有这种改动，置换，添加以及它们的组合，因为它们都是在本发明的精神和范围内。

Claims (33)

1.一种用于表现有多个像素的图像的结构，该结构包括：
互相之间保持固定关系的多个瓦片单元，每个瓦片单元包括以相对于参考平面的倾斜角倾斜的平坦表面，每个瓦片单元对应于图像中的至少一个像素，并有相对于光源的光入射到结构上的照射方向的取向角，该取向角的定义是：
垂直于平坦表面的直线在参考平面上的投影和
平行于照射方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角，其中该取向角由对应的至少一个像素的亮度确定，和
具有表面的基片，其中多个像素单元耦合到基片表面，其中每个瓦片单元还包括从基片表面突出的凸出物。
2.按照权利要求1的结构，其中每个凸出物是圆柱形。
3.一种用于表现有多个像素的图像的结构，该结构包括：
互相之间保持固定关系的多个瓦片单元，每个瓦片单元包括以相对于参考平面的倾斜角倾斜的平坦表面，每个瓦片单元对应于图像中的至少一个像素，并有相对于光源的光入射到结构上的照射方向的取向角，该取向角的定义是：
垂直于平坦表面的直线在参考平面上的投影和
平行于照射方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角，其中该取向角由对应的至少一个像素的亮度确定，和
具有表面的基片，其中多个像素单元耦合到基片表面，其中基片包括薄片，而每个瓦片单元包括由薄片形成的调整片。
4.一种用于表现有多个像素的图像的结构，该结构包括：
互相之间保持固定关系的多个瓦片单元，每个瓦片单元包括以相对于参考平面的倾斜角倾斜的平坦表面，每个瓦片单元对应于图像中的至少一个像素，并有相对于光源的光入射到结构上的照射方向的取向角，该取向角的定义是：
垂直于平坦表面的直线在参考平面上的投影和
平行于照射方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角，其中该取向角由对应的至少一个像素的亮度确定，和
具有表面的基片，其中多个像素单元耦合到基片表面，其中基片包括光学媒体，而每个瓦片单元包括光学媒体中的间断透明区。
5.一种用于表现有多个像素的图像的结构，该结构包括：
互相之间保持固定关系的多个瓦片单元，每个瓦片单元包括以相对于参考平面的倾斜角倾斜的平坦表面，每个瓦片单元对应于图像中的至少一个像素，并有相对于光源的光入射到结构上的照射方向的取向角，该取向角的定义是：
垂直于平坦表面的直线在参考平面上的投影和
平行于照射方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角，其中该取向角由对应的至少一个像素的亮度确定，和
具有表面的基片，其中多个像素单元耦合到基片表面，其中基片包括多个锯齿形孔径，而每个瓦片单元包括有锯齿形底座的剪切圆柱体，该底座适合于啮合锯齿形孔径之一。
6.一种用于表现有多个像素的图像的结构，该结构包括：
互相之间保持固定关系的多个瓦片单元，每个瓦片单元包括以相对于参考平面的倾斜角倾斜的平坦表面，每个瓦片单元对应于图像中的至少一个像素，并有相对于光源的光入射到结构上的照射方向的取向角，该取向角的定义是：
垂直于平坦表面的直线在参考平面上的投影和
平行于照射方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角，其中该取向角由对应的至少一个像素的亮度确定，和
具有表面的基片，其中多个像素单元耦合到基片表面，其中多个瓦片单元是直线地悬挂成一个或多个柱体。
7.按照权利要求6的结构，其中多个柱体排列成瓦片单元的三维阵列。
8.按照权利要求1的结构，其中所有的瓦片单元有相同的倾斜角。
9.按照权利要求1的结构，其中每个瓦片单元的平坦表面有无光泽的白色涂层。
10.按照权利要求1的结构，其中基片的表面是非反射型的，而每个瓦片单元的平坦表面是反射型的。
11.按照权利要求1的结构，其中基片和凸出物是由半透明材料制成。
12.按照权利要求11的结构，其中半透明材料的折射率是在1至1.3的范围内。
13.按照权利要求1的结构，其中基片是非平面的。
14.一种包括按照权利要求11的结构的显示器设备，该结构放置在包含光源的外壳内。
15.按照权利要求14的显示器设备，其中该结构是与外壳的壁重合，而凸出物突出到外壳中，因此，来自光源的光被该结构折射后显示图像。
16.一种用于制造权利要求1的结构的方法，该方法包括：
提供有表面的基片；
在该表面上制成沿垂直于基片表面的方向延伸的多个凸出物；
基于对应的至少一个像素的亮度，给每个凸出物分配取向角；和
在沿取向角的方向上向下切割每个凸出物，用于制成相对于基片表面以锐角倾斜的平坦端面。
17.按照权利要求16的方法，其中制成多个凸出物还包括：机械加工基片的表面以形成多个圆柱体，这些圆柱体是从基片表面的垂直方向延伸。
18.按照权利要求16的方法，其中给每个凸出物分配取向角还包括：确定每个凸出物的至少一个对应像素的亮度。
19.按照权利要求18的方法，其中给每个凸出物分配取向角还包括：确定光入射到凸出物上的方向，并分配与入射光方向有-180度至+180度范围内的数值作为每个凸出物的取向角，其中该至少一个对应像素是最明亮的凸出物有分配的0度值作为取向角，而该至少一个对应像素是最不明亮的凸出物有分配的±180度值作为取向角。
20.按照权利要求21的方法，其中每个凸出物的取向角是在-180度至+180度范围内连续地可变，因此，该至少一个对应像素的亮度的任意精细变化可以用凸出物表示。
21.一种用于制造权利要求2的结构的设备，该设备包括：
有多个凹槽的底座，每个凹槽对应一个凸出物；
从底座向上延伸的壁以限定一个体积；和
每个凹槽中的圆柱形塞子，圆柱形塞子连接成根据对应瓦片单元的取向角可控地旋转，因此，模压材料可以被引入到该体积中并允许硬化以制成该结构。
22.一种利用按照权利要求21的设备的方法，其中模压材料被灌注到该体积中。
23.一种利用按照权利要求21的设备的方法，其中模压材料被压入到该体积中。
24.一种利用按照权利要求21的设备的方法，其中通过在该体积中形成减小的压力，模压材料被吸入到该体积中。
25.一种利用按照权利要求21的设备的方法，其中利用热塑压花技术，模压材料被引入到该体积中。
26.一种利用按照权利要求21的设备的方法，其中利用热塑模压技术，模压材料被引入到该体积中。
27.一种用于表现有多个像素的图像的结构，该结构包括：
互相之间保持可控关系的多个瓦片单元，每个瓦片单元包括以相对于参考平面的倾斜角倾斜的平坦表面，每个瓦片单元对应于图像中至少一个像素，并有相对于照射方向的取向角，照射方向是光源的光入射到该结构上的方向，取向角的定义是：
垂直于平坦表面的直线在参考平面上的投影和
平行于照射方向的直线在参考平面上的投影之间的夹角，其中取向角由对应的至少一个像素的亮度确定；和
多个致动器，用于在控制***的控制下，动态地改变瓦片单元的取向角，每个致动器耦合到瓦片单元之一，因此，每个瓦片单元可运动成有多个不同取向角中任何一个的取向角，
其中每个瓦片单元还包括从基片表面突出的凸出物，和其中每个致动器还包括连接的可旋转致动器，用于旋转对应的一个凸出物。
28.按照权利要求27的结构，其中在控制***的控制下，致动器适合于动态改变瓦片单元的倾斜角和取向角两者。
29.按照权利要求27的结构，其中每个瓦片单元还包括与轴耦合的平台，和其中每个致动器还包括连接的可旋转致动器，用于旋转对应的一个轴。
30.按照权利要求28的结构，其中每个瓦片单元还包括利用夹持装置保持在杯子中的球形部分，该球形部分中有磁铁，和其中每个致动器还包括在杯子中放置的至少三个线圈，并连接成接收电流以产生磁场，用于控制对应一个瓦片单元的倾斜角和取向角。
31.按照权利要求28的结构，其中每个瓦片单元还包括可枢轴耦合到底座的平台，该平台有延伸进入底座的空腔中的轴，该轴在与平台的相反端有磁铁，和其中每个致动器还包括在底座中放置的至少三个线圈，并连接成接收电流以产生磁场，用于控制对应的一个瓦片单元的倾斜角和取向角。
32.一种表现有多个像素的图像的方法，该方法包括：
制成互相之间保持可控关系的多个瓦片单元，多个瓦片单元中的每个瓦片单元对应于多个像素中的至少一个像素，并有平坦的表面；
确定入射光的方向；
每个瓦片单元这样取向，使平坦表面以相对于参考平面的倾斜角倾斜，并且使垂直于平坦表面的直线在参考平面上的投影与入射光方向在参考平面上的投影定义取向角，
其中每个瓦片单元的取向角由对应的至少一个像素的亮度确定；和
分配-180度至+180度范围内的一个数值作为每个瓦片单元的取向角，其中该至少一个对应像素是最明亮的瓦片单元有分配的0度数值作为取向角，而该至少一个对应像素是最不明亮的瓦片单元有分配的±180度数值作为取向角。
33.按照权利要求32的方法，其中每个瓦片单元的取向角是在-180度至+180度范围内连续地可变，使该至少一个对应像素的亮度的任意精细变化可以用瓦片单元表示。
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