CN104423054A - 一种可同时显示2d与3d影像的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可同时显示2D与3D影像的方法与装置，主要是利用一第一光源、一第一影像面、一透明基材、一第二影像面与一第二光源，其中，该第一影像面上，主要设有一视差光栅结构、一2D影像、与复数个位置参考结构，该第二影像面上，主要设有一3D多视景合成影像、与复数个位置参考结构，通过精密加工、对位与数字印刷的技术，可将该第一影像面与该第二影像面，分别设在该透明基材的两面上。另外，通过同时以该第一光源与该第二光源，个别照明该第一影像面与该第二影像面的方法，以达到同时显示一2D与一3D影像的目的。通过采用本方法与装置的3D广告灯箱，除了可提供3D灯箱的功效外，亦保留原有2D灯箱的功能。
Description
技术领域
对于习知3D广告灯箱(3D Advertising Lighting Box，以下简称3D灯箱)，一般是使用透镜阵列(Lenticular)方式，以显示一裸视的3D静态影像，达到提供3D专用灯箱的目的。对于该3D专用灯箱，本发明提出一种可同时显示2D与3D影像的方法与装置，以增加习知3D灯箱影像显示的功能，达到大幅提升广告的效益。
背景技术
如图1～2所示，为***版印刷的制程，将该3D多视景合成影像(Multi-View Combined3D Image)20，印装于该印刷面12之上。该3D多视景合成影像20，是由n个单一视景(Single View Image)VK所合成的影像所构成，其中，n为总视景数、k为视景编号数，且0≦k≦n-1。
如图2所示，对于该3D多视景合成影像20，借由该背光源30的照明与该透镜阵列(Lenticular)10的视景分离的作用，可于最佳观赏距离Z0(Optimum Viewing Distance,OVD)上的n个最佳视点(Optimum Viewin Point,OVP)Pk处，分别呈现单一视景影像Vk。
对于左眼L、右眼R分别位于该最佳视点Pk、Pk+1上的观赏者而言，该观赏者的左眼L、右眼R，可分别观看到一对具有视差的单一视景影像Vk、Vk+1。因此，该观赏者可观看到一3D影像。此处，为清楚呈现上述各显示结构与观赏相关位置的关系，设定一坐标系XYZ，并令该X轴设定于水平方向、Y轴设定于垂直方向、Z轴则以垂直于该3D结构面11而设定、且令Z＝0设定于该3D结构面11上。因此，该上述相关观赏位置，位于Z>0的区域。
然而，现有裸视的技术，即自动立体化(Auto-Stereoscopic)的技术，不论是采用Lentuclar、或是视差光栅(Parallax Barrier)的方法，皆存在观赏自由度(Viewing Freedom)受限的问题，亦即，如图3所示，对于任一最佳视点处Pk，存在一单一可视区13，于该有限区域内(如菱形所示的区域)，观赏者可观看到一较佳的3D影像。所谓较佳的3D影像，是指于该单一可视区13内，观赏者所观看到该单一视景影像Vk中，其所具有的鬼影(Cross-talk)程度较低。一般，鬼影比率低于10％时，观赏者不易察觉其存在，可观看到一较佳的3D影像。因此，利用裸视的技术，以作为3D灯箱的应用时，由于存在有限观赏自由度的缺失，会严重降低广告的效益。
发明内容
针对上述的缺失，本发明提出一种可同时显示2D与3D影像的方法与装置，可增加3D灯箱影像显示的功能，大幅提升广告的效益。
一种可同时显示2D与3D影像的方法，主要利用一第一光源、一第一影像面、一第二影像面与一第二光源，通过同时以该第一光源与该第二光源，分别照明该第一影像面与该第二影像面，以同时显示一2D影像与一3D影像。
优选的技术方案是：该第一光源，是由一可见光源所构成，用以投射该可见光源至该第一影像面上。
优选的技术方案是：该第一影像面，是由一视差光栅结构与一2D影像所构成，该2D影像接收该第一光源，由该第一光源对该2D影像的反射与散射的光学作用后显示该2D影像。
优选的技术方案是：该第二影像面，是由一多视景3D合成影像所构成，该多视景3D合成影像接收该第二光源，由第二光源对该多视景3D合成影像的透射与散射的光学作用后，再经由该视差光栅结构的视景分离的作用后显示一3D影像。
优选的技术方案是：该第二光源，是由一白色可见光源所构成，用以投射白色可见光至该第二影像面上。
本发明的另一目的在于提供一种可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，主要由以下组件所构成：
一透明基材，是由一透明平板组件所构成，具有均匀的厚度、与高平整度的一第一面与一第二面；
一第一影像面，设于该透明基材的第一面上，该第一影像面是由一视差光栅结构、一2D影像与复数个位置参考结构所构成；
一第一光源，是由一自然光源与一人造光源所构成，用以投射一可见光至该第一影像面上；
一第二影像面，设于该透明基材的第二面上，该第二影像面由一多视景3D合成影像与复数个位置参考结构所构成；以及
一第二光源，由一白色可见光源所构成，用以投射白色可见光至该第二影像面上。
优选的技术方案是：该自然光源，指太阳光。
优选的技术方案是：该人造光源，是由一广告牌照明灯具所构成。
优选的技术方案是：该视差光栅结构，是由一垂直条状结构与一倾斜条状结构所构成，其中，该垂直条状结构与该倾斜条状结构，是由复数个遮光组件与复数个透光组件所构成。
优选的技术方案是：该复数个遮光组件的装置方法，是利用一对位技术与一数字印刷技术，以完成该复数个遮光组件的制作，其中，该对位技术提供该复数个位置参考结构的复数个中心位置，该数字印刷技术则根据中心位置，并使用一白色的印墨，将该复数个遮光组件，印制于该透明基材的第一面上。
优选的技术方案是：该白色印墨，由一不透光的材料所构成。
优选的技术方案是：该2D影像，是对应于该视差光栅结构，由复数个印刷区与复数个非印刷区所构成，其中，印刷区对应于遮光组件，并具有与遮光组件同样的结构、大小、位置与数目；另外，非印刷区对应于透光组件，并与该透光组件具有同样的结构、大小、位置与数目。
优选的技术方案是：印刷区中所具有2D影像的装置方法，是利用一对位技术与一数字印刷技术，以完成印刷区中2D影像的制作，其中，该对位技术，提供复数个位置参考结构的复数个中心位置，该数字印刷技术则根据中心位置，并使用一彩色印墨，将印刷区中2D影像，印制于其所对应的遮光组件之上；另外，对于非印刷区中2D影像，则不做影像印制的处理。
优选的技术方案是：该多视景3D合成影像的装置方法，是利用一对位技术与一数字印刷技术，以完成该多视景3D合成影像的制作，其中，该对位技术，提供该复数个位置参考结构的复数个中心位置，该数字印刷技术则根据中心位置，并使用一半透明的彩色印墨，将该多视景3D合成影像，印制于该透明基材的第二面上。
优选的技术方案是：该复数个位置参考结构，设于该第一影像面与该第二影像面上的同样位置处，对于其中单一个该位置参考结构，是由具几何对称形状的对位标靶所构成，另外，通过一对位标靶的制作方法，将复数个对位标靶，设在该透明基材的第一面与第二面之上。
优选的技术方案是：该具几何对称形状的对位标靶，其形状为一圆形、一方形或一十字形。
优选的技术方案是：该对位标靶的制作方法，是在该透明基材的四角落处，先涂布一黑色颜料后以形成一黑色区域，使用一具有精密定位的CNC加工机具或一具有精密定位的镭射雕刻机具，对该黑色区域进行挖空该黑色颜料的作业，以完成该对位标靶的制作。
优选的技术方案是：该白色可见光源，是由复数个白光LED、一导光板、复数个扩散片、与复数个增亮膜等组件所构成以产生的光源。
优选的技术方案是：该透明平板组件的材料，为一玻璃与一压克力。
优选的技术方案是：该第一光源与该第二光源，是以同时间的方式，分别照明该第一影像面与该第二影像面。
优选的技术方案是：该第一光源与该第二光源，是以不同时间的方式，分别且交替照明该第一影像面与该第二影像面。
优选的技术方案是：该2D影像与该视差光栅结构的制作，先通过一般印刷技术与数字印刷技术，并使用不透明的彩色印墨，先将该2D影像印制于该透明基材的第一面上后，再利用一对位技术与一具有精密定位的镭射雕刻机具，对于该2D影像，且对应于第一面的透光组件所存在处，以挖空该处的该2D影像以形成透光组件。
该方法主要是利用一第一光源、一第一影像面、一第二影像面与一第二光源，通过同时以该第一光源与该第二光源，分别照明该第一影像面与该第二影像面，用以同时显示一2D与一3D影像。
该装置则主要是利用一第一光源、一第一影像面、一透明基材、一第二影像面与一第二光源，其中，该第一影像面上，主要设有一视差光栅结构、一2D影像、与复数个位置参考结构，该第二影像面上，主要设有一3D多视景合成影像、与复数个位置参考结构，通过精密加工、对位、与数字印刷的技术，可将该第一影像面与该第二影像面，分别设于该透明基材的两面上。通过上述该方法的操作，即同时以该第一光源与该第二光源，分别照明该第一影像面与该第二影像面的方法，该装置可达到同时显示一2D与一3D影像的目的。
对于位于采用本方法与装置所构成的3D灯箱前的观看者而言，可于任意的位置，观到该2D影像，而于最佳观赏距离上，则可观看到由该3D多视景合成影像所构成的3D影像。因此，当观看者站在最佳观赏距离上时，即可同时观看到2D与3D影像。
综上所述，通过采用本方法与装置所构成的3D广告灯箱，除了可提供3D灯箱的功效外，亦保留原有2D灯箱的功能。因此，除了达到前所未有的视觉效果的外，亦可创造出无限广告的效益。
附图说明
图1～2为习知3D灯箱构成与3D静态影像显示的示意图；
图3为视景分离作用的示意图；
图4～5为本发明实施例构成的示意图；
图6为视差光栅结构构成的示意图；
图7为数位印刷印制视差光栅结构的示意图；
图8～9为数位印刷印制2D影像的示意图；
图10为数位印刷印制多视景3D合成影像的示意图；
图11为对位标靶结构构成的示意图。
附图标记说明：1-3D灯箱；10-透镜阵列(Lenticular)；11-3D结构面；12-印刷面；13-单一可视区；20-3D多视景合成影像；30-背光源；100-本发明实施例的构成；110-第一光源；120-第一影像面；121-视差光栅结构；122-垂直条状结构；123-倾斜条状结构；122a、123a-遮光组件；122b、123b-透光组件；126-2D影像；126a-印刷区；126b-非印刷区；130-透明基材；131-透明基材的第一面；132-透明基材的第二面；133-位置参考结构；140-第二影像面；141-多视景3D合成影像；150-第二光源；n-总视景数；V0、Vk、Vk+1、Vn-1-单一视景影像；k-视景编号数；Z0-最佳观赏距离；P0、Pk、Pk+1、Pn-1-最佳视点；L-左眼；R-右眼；X、Y、Z-坐标系。
具体实施方式
需要说明的是，本次申请文件中提到的“复数个”，皆理解为“多个”。
如图4～5所示，为本发明实施例构成的示意图。本发明提供一种可同时显示2D与3D影像的方法与装置。本发明实施例的构成100，主要是利用第一光源110、第一影像面120、一透明基材130、第二影像面140与第二光源150，对于该第一影像面120、与第二影像面140，通过同时以第一光源110照明第一影像面120与以第二光源150照明第二影像140面的方法，以达到同时显示一2D与一3D影像的目的。亦即，通过第一光源110的照明，观赏者可于Z>0的区域，观看到由该第一影像面120所提供的2D影像；而于最佳观赏距离Z＝Z0上，则可观看由该第二影像面140所提供的3D影像。
其中，如图5所示，该透明基材130，是由一透明平板组件所构成，该组件则可由玻璃、压克力(PMMA，有机玻璃)等具高透明度的材料所构成，具有均匀的厚度与高平整度的第一面131、第二面132，该第一影像面120与第二影像面140，分别设于该一透明基材130的第一面131、第二面132上。
该第一光源110，可由自然光源(如太阳光，无图示)与人造光源(如广告广告牌照明灯具，无图示)所构成，用以投射一可见光至该第一影像面120上。
如图5所示，该第一影像面120，设有一视差光栅结构121与一2D影像126。
如图6所示，该视差光栅结构121，可由垂直条状结构122与倾斜条状结构123所构成，其中，该垂直条状结构122、倾斜条状结构123中，主要是由复数个遮光组件122a、123a与复数个透光组件122b、123b所构成。对于上述该视差光栅相关光学理论、设计，请参阅中国台湾专利申请案号：98128986、101135830。
以下，借用该垂直条状结构122，以图标说明该第一影像面120实际装置的方法。
如图7所示，可借由一对位的技术与一数字印刷的技术，并通过使用一白色的印墨，将该复数个遮光组件122a，先印制于该透明基材130的第一面131上，其中，该白色印墨可由不透光的材料所构成。所谓数字印刷(DigitalPrinting)，是指利用镭射或喷墨印打印机，将数字影像印制与平面的纸张、相纸(Photographic Paper)、玻璃、压克力、金属等材料表面，其相关的定义与技术，请参阅下列***网址：
http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_printing#Digital_laser_exposure_onto_traditional_photographic_paper。
其次，如图8～9所示，再利用同样的对位技术与数字印刷技术，并通过使用一彩色印墨，再将该2D影像126(如图8所示)，印制于该复数个遮光组件122a之上(如图9所示)。换言之，该2D影像126装置的方法，是对于该复数个遮光组件122a所存在的位置上，印制对应于该处的该2D影像126；而对于该复数个透光组件122b所存在的位置上，则不做影像的印制。
因此，印制于该视差光栅结构121上的该2D影像126，是由复数个印刷区126a与复数个非印刷区126b所构成，其中，该复数个印刷区126a，对应于该复数个遮光组件122a，并具有与该复数个遮光组件122a同样的结构、大小、位置与数目。另外，该复数个非印刷区126b，对应于该复数个透光组件122b，并与该透光组件122b具有同样的结构、大小、位置与数目。
另外，对于该2D影像126与该复数个遮光组件122a、该复数个透光组件122b的制作，可先通过一般印刷技术与数字印刷技术，并使用不透明的彩色印墨，先将该2D影像126印制于该透明基材130的第一面131上后，再利用对位技术与一具有精密定位的镭射雕刻机具(无图示)，对于该2D影像126，且对应于该复数个透光组件所存在处，以挖空该处的该2D影像的作业，以完该复数个透光组件122b的制作，即可达到上述数字印刷技术同样的效果。
另外，该第一光源110照明由复数个印刷区126a所构成的该2D影像126，借由该第一光源110对该2D影像126的反射与散射的光学作用，以显示该2D影像。
以下，说明该第二影像面140实际装置的方法。
如图10所示，该第二影像面140上，设有一多视景3D合成影像141，可借由一对位的技术与数字印刷的技术，并通过使用一半透明彩色印墨，将该多视景3D合成影像141，印刷于该透明基材130的第二面132之上。所谓半透明彩色印墨，是指该彩色印墨所构成的材料，可被部分的入射光穿透。
上述所谓对位的技术，如图11所示，是指对于该第一影像面120与该第二影像面140上，于该两面上的同样位置处，设有复数个位置参考结构133，该单一个位置参考结构133，是由一具对称几何结构的对位标靶所构成，该对称几何结构，可由圆形、方形或十字形等形状所构成。令该对位标靶几何中心的位置，即构成该数字印刷的该参考位置。以下，以饼图示例说明该对位标靶的制作。
该圆形对位标靶的制作，可通过一特定的制作方法，并以预先处理的方式，将该对位标靶，装置于该透明基材130上的第一面132与第二面132之上。例如，该对位标靶制作的方法，是在该透明基材130的四角落处，先涂布一黑色颜料后以形成一黑色区域，再使用一具有精密定位的数控机床(Computer numerical control，CNC)加工机具或具有精密定位的镭射雕刻机具，对该黑色区域中，以挖空该黑色颜料的作业，以完成一圆形对位标靶的制作。
该圆形对位标靶间的相对中心位置与距离，即成为一可提供印刷对位的参考数值。因此，对于上述该视差光栅结构121、该2D影像126、与该多视景3D合成影像141的印刷，其彼此间的对位，即可通过习知光学对位的方法，亦即，使用光学显微取像装置(无图标)，以辨识该复数对位标靶的复数个中心位置，并根据此位置，以进行印刷的作业。
如图5所示，该第二光源150，由一白色可见光源所构成，该白色可见光源，可采用由一习用液晶面板的背光技术，即由复数个白光LED、一导光板、复数个扩散片、与复数个增亮膜等组件所构成的光源(无图示)，以可投射一白色可见光至该第二影像面140上，以照明点亮该多视景3D合成影像141。借由该白色可见光源150对该多视景3D合成影像141的穿透与散射的光学作用后，再经由该视差光栅结构121的视景分离的作用后，即可于最佳观赏距离上的该最佳视点处，显示一3D影像。
综上所述，本发明一种可同时显示2D与3D影像的方法，其主要的物理特征，是利用一第一可见光源、一具有2D影像与视差光栅结构的第一影像面、一具有多视景3D合成影像的第二影像面、与一第二白色光源，通过同时以该第一光源与该第二光源，分别照明该第一影像面与该第二影像面，以同时显示一2D与一3D影像。其中，该第一可见光源照明该2D影像，借由该第一光源对该2D影像的反射与散射的光学作用，以显示该2D影像。另外，该第二白色光源照明该多视景3D合成影像，借由该第二光源对该多视景3D合成影像的穿透与散射的光学作用后，再经由该视差光栅结构的视景分离的作用后，以显示一3D影像。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。例如，本发明实施例，该第一光源与第二光源，亦可不同的时间，分别且交替照明该第一影像面、一第二影像面，达到分别交替显示2D影像与3D影像的功效；另外，该透明基材的个数，亦可为二件，用以分别装置该第一影像面、与该第二影像面。另外，该第一影像面上的视差光栅结构与2D影像的印制，可通过数字印刷的技术与不透明的彩色印墨，可以一次喷印的制程，达到同样的印制功效。
Claims (22)
1.一种可同时显示2D与3D影像的方法，其特征在于，主要利用一第一光源、一第一影像面、一第二影像面与一第二光源，通过同时以该第一光源与该第二光源，分别照明该第一影像面与该第二影像面，以同时显示一2D影像与一3D影像。
2.如权利要求1所述的可同时显示2D与3D影像的方法，其特征在于，该第一光源，是由一可见光源所构成，用以投射该可见光源至该第一影像面上。
3.如权利要求1所述的可同时显示2D与3D影像的方法，其特征在于，该第一影像面，是由一视差光栅结构与一2D影像所构成，该2D影像接收该第一光源，由该第一光源对该2D影像的反射与散射的光学作用后显示该2D影像。
4.如权利要求1所述的可同时显示2D与3D影像的方法，其特征在于，该第二影像面，是由一多视景3D合成影像所构成，该多视景3D合成影像接收该第二光源，由第二光源对该多视景3D合成影像的透射与散射的光学作用后，再经由该视差光栅结构的视景分离的作用后显示一3D影像。
5.如权利要求1所述的可同时显示2D与3D影像的方法，其特征在于，该第二光源，是由一白色可见光源所构成，用以投射白色可见光至该第二影像面上。
6.一种可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，主要由以下组件所构成：
一透明基材，是由一透明平板组件所构成，具有均匀的厚度、与高平整度的一第一面与一第二面；
一第一影像面，设于该透明基材的第一面上，该第一影像面是由一视差光栅结构、一2D影像与复数个位置参考结构所构成；
一第一光源，是由一自然光源与一人造光源所构成，用以投射一可见光至该第一影像面上；
一第二影像面，设于该透明基材的第二面上，该第二影像面由一多视景3D合成影像与复数个位置参考结构所构成；以及
一第二光源，由一白色可见光源所构成，用以投射白色可见光至该第二影像面上。
7.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该自然光源，指太阳光。
8.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该人造光源，是由一广告牌照明灯具所构成。
9.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该视差光栅结构，是由一垂直条状结构与一倾斜条状结构所构成，其中，该垂直条状结构与该倾斜条状结构，是由复数个遮光组件与复数个透光组件所构成。
10.如权利要求9所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该复数个遮光组件的装置方法，是利用一对位技术与一数字印刷技术，以完成该复数个遮光组件的制作，其中，该对位技术提供该复数个位置参考结构的复数个中心位置，该数字印刷技术则根据中心位置，并使用一白色的印墨，将该复数个遮光组件，印制于该透明基材的第一面上。
11.如权利要求10所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该白色印墨，由一不透光的材料所构成。
12.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该2D影像，是对应于该视差光栅结构，由复数个印刷区与复数个非印刷区所构成，其中，印刷区对应于遮光组件，并具有与遮光组件同样的结构、大小、位置与数目；另外，非印刷区对应于透光组件，并与该透光组件具有同样的结构、大小、位置与数目。
13.如权利要求12所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，印刷区中所具有2D影像的装置方法，是利用一对位技术与一数字印刷技术，以完成印刷区中2D影像的制作，其中，该对位技术，提供复数个位置参考结构的复数个中心位置，该数字印刷技术则根据中心位置，并使用一彩色印墨，将印刷区中2D影像，印制于其所对应的遮光组件之上；另外，对于非印刷区中2D影像，则不做影像印制的处理。
14.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该多视景3D合成影像的装置方法，是利用一对位技术与一数字印刷技术，以完成该多视景3D合成影像的制作，其中，该对位技术，提供该复数个位置参考结构的复数个中心位置，该数字印刷技术则根据中心位置，并使用一半透明的彩色印墨，将该多视景3D合成影像，印制于该透明基材的第二面上。
15.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该复数个位置参考结构，设于该第一影像面与该第二影像面上的同样位置处，对于其中单一个该位置参考结构，是由具几何对称形状的对位标靶所构成，另外，通过一对位标靶的制作方法，将复数个对位标靶，设在该透明基材的第一面与第二面之上。
16.如权利要求15所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该具几何对称形状的对位标靶，其形状为一圆形、一方形或一十字形。
17.如权利要求15所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该对位标靶的制作方法，是在该透明基材的四角落处，先涂布一黑色颜料后以形成一黑色区域，使用一具有精密定位的CNC加工机具或一具有精密定位的镭射雕刻机具，对该黑色区域进行挖空该黑色颜料的作业，以完成该对位标靶的制作。
18.如权利要求15所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该白色可见光源，是由复数个白光LED、一导光板、复数个扩散片、与复数个增亮膜等组件所构成以产生的光源。
19.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该透明平板组件的材料，为一玻璃与一压克力。
20.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该第一光源与该第二光源，是以同时间的方式，分别照明该第一影像面与该第二影像面。
21.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该第一光源与该第二光源，是以不同时间的方式，分别且交替照明该第一影像面与该第二影像面。
22.如权利要求6所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该2D影像与该视差光栅结构的制作，先通过一般印刷技术与数字印刷技术，并使用不透明的彩色印墨，先将该2D影像印制于该透明基材的第一面上后，再利用一对位技术与一具有精密定位的镭射雕刻机具，对于该2D影像，且对应于第一面的透光组件所存在处，以挖空该处的该2D影像以形成透光组件。
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