TW201137398A - Stereo display systems - Google Patents

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201137398 六、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明之實施例係有關於立體顯示器技術。 I[先前技術3 發明背景 立體視覺是一視覺過程，其中透過利用展現在一個二 維顯示器上之一影像之一第一投影表示一觀看者之左眼視 點及利用同一場景之一第二但不同的投影表示該觀看者之 右眼視點，該觀看者可感知該影像之深度。立體視覺在雙 眼細胞中之視皮質中進行，該等雙眼細胞在該觀看者兩眼 睛中之不同水平位置中具有各自的視野。只有當雙眼細胞 之較佳刺激物在該左眼之正確位置中及在該右眼之正確位 置中時，該等雙眼細胞才發揮作用，使得該等雙眼細胞稱 為視差檢測器。當一觀看者盯著一主要物件時，該觀看者 之兩眼收攏使得該物件出現在兩眼之視網膜中心。該主要 物件周圍之其它物件呈現出相對於該主要物件偏移。因為 每一眼睛在一不同的水平位置中，每一眼睛對一場景有略 微不同的視角，產生不同視網膜像。當此兩個投影之相對 方位正確時，該觀看者之大腦理想地將該等影像之間的視 覺差異理解為一單一的未失真三維影像。 近年來，使觀看者利用二維顯示器執行立體視覺之立 體顯示器技術之出現已令人們感興趣且接受。對於典型的 立體顯示器技術，觀看者需要戴控制傳遞給每隻眼睛之視 201137398 覺内容之眼鏡。然而，通常情況是，僅在某些觀看位置由 該觀看者接收到之該等投影之相對方位是正確的，諸如一 觀看者之視線垂直於一顯示器之中心之位置。相比之下， 在此等觀看位置外觀看同一顯示器之觀看者經歷一個再投 影錯誤，該再投影錯誤表現為由觀看者眼睛接收之視覺内 容之一垂直偏差。如果該等影像大不相同，則在某些情況 下，一次可見一影像，稱為雙眼競爭的一現象。此等視覺 人工因素對於大多數觀看者而言是累計的，導致眼疲勞、 噁心、疲乏且可能對該立體顯示器技術排斥。因此，僅在 臨界反感以下可能不足以允許存在。 立體顯示器系統之設計者及製造者繼續探求降低與典 型立體顯示器技術有關之不利影響之改進。 【發明内容】 發明概要 依據本發明之一實施例，係特地提出一種立體顯示器 系統，其包含：一顯示器；一可視區域；及一對或多對立 體投影器，每對立體投影器對應於該可視區域之一子區 域，其中每對立體投影器將一影像對投影到該顯示器上， 該影像對在位於該相應子區域中專門觀看該影像對之觀看 者看來實質上已橋正，使該等觀看者能夠感知展現在該顯 示器上之三維影像。 圖式簡單說明 第1圖顯示了一單一感興趣點之兩個視點。 第2圖顯示了一感興趣點在兩個不同影像平面中之各 201137398 個位置。 第3A-3B圖顯示了兩個影像平面之未對準核線及對準 核線之範例。 第4圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例組配之 一立體顯示器系統之一般示意圖。 第5A-5C圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例產 生之已矯正影像之範例。 第6圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例組配之 一第二立體顯示器系統之一範例。 第7圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例之一立 體顯示器系統之三個子區域之一濾色方案之一範例。 第8圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例組配之 一第三立體顯示器系統之一範例。 第9圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例之用以 產生一場景之三個可視區域之四個攝影機之一範例。 第10圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例之用於 觀看三維影像之一方法的一控制流程圖。 【實施方式3 較佳實施例之詳細說明 本發明之各個實施例針對立體顯示器系統，該等立體 顯示器系統矯正且校準投影到觀看者之眼睛上之影像對使 得一顯示器之每一觀看者正確地觀察到三維影像。特別 地，一顯示器可視區域分成子區域或者子可視區域。本發 明之立體顯示器系統遭組配，使得向位於每一可視區域内 201137398 之觀看者呈現在他們的位置看起來已矯正且已校準之影像 對，使得在每一可視區域内之該等觀看者能夠正確地感知 呈現在該立體顯示器系統之一顯示器上之三維影像。 核線幾何概述 已热悉核面幾何及立體視覺之其它相關概念之讀者可 跳過此分段且進入名稱為立體顯示 器系統實施例之下一分 &。此分段用以向不熟悉核面幾何及立體視覺之讀者提供 理解相關專門用語及符號之一基礎，且用來為理解下面描 述之本發明之各個實施例提供一基礎。 核面幾何特徵化立體視覺之幾何。特別地，當兩攝影 機或一觀看者的兩眼從兩個不同位置觀看一三維場景時， 核面幾何特徵化產生之幾何關係及約束條件。第1圖顯示了 —單一感興趣點P之兩個視點^及、。第丨圖包括位於點尸與 視點V|之間的一第一虛擬影像平面101及位於點尸與第二視 點h之間的一第二影像平面102。影像點七與々是點p分別投 衫到影像平面101與102上之投影。點與視點％及匕形成稱 為―“核面”之一平面。因為兩個視點^及、不同，則每一視 點投影到另一視點的影像平面之一不同點上。此兩個點在 第1圖中表示為e,與&且稱為“核點，，。換言之，視點％投射 到影像平面102上為核點〜，且視點ν2投射到影像平面1〇1 上為核點々。兩個視點％與％及核點4與&位於稱為“基線” 之同一線106上。 如第1圖之範例所示，自V|到尸之一線108從視點％來看 為影像平面101上之單一影像點…^位於線108上之任意 201137398 點，諸如點β與a也可看作在影像平面101中的單一影像點 七。與之相比，同一線108從視點'來看為影像平面1〇2中自 心到，2之-線11G’點在影像平面搬中分別表現為影 像點112與114。影像平面1〇2中之線11〇稱為“核線”。對稱 地，自Κ到尸之一線116從視點 ' 來看為影像平面1〇2中之單 一影像點々但影像平面101中被看作自6到七之—核線118。 當影像點A連同161&102及V,與K之間的相對幾何關 係已知時，可確定核線11 〇且點尸投射到影像平面i 〇 2之影像 點A上’衫像點Jt：2位於核線11 〇上。因此，對於在一個号ί像 上觀察到之每一點而言，可在另一影像平面上之一已知核 線上觀察到該相同影像點。這提供了一“核線約束”，相應 的景;ί像點遵寸S亥“核線約束”。因此，可能測試兩個影像點 是否真正地對應於三維空間中之同一點。核線約束還可由 把兩個影像點聯繫起來之一 3><3基本矩陣7如下描述： x[ Fx} = 0 換言之，當兩個影像點;與h滿足該核線約束時，則由影像 點與·τ2界定之光線共面。 不論Ρ位於何處，所有的核面及核線在核點處相交 (即’共用同一基線）。第2圖顯示了點尸在兩個不同影像平 面中之各個位置。最初，點尸位於一第一核面3内之一位置 202處。核面Θ,與影像平面ιοί及102相交，形成一第—對核 線204及206。點Ρ分別投影到核線204及206之影像點2〇8及 210上。當點尸移動時，點尸位於一第二核面&内之一第二位 置處。平面3及4共用同一基線。一組共用該同一基線之核 7 201137398 面稱為一“核面束’，或僅稱為“面束”。核面&與影像平面1〇1 及102相交，形成一第二對核線214及216。從視點％看，影 像點208從核線204移動到核線214上之影像點218，且從視 點h看，影像點210從核線206垂直地移到核線216上之影像 點220。另一方面，當點戶在核面β2内水平移動到一第三位 置222處時’點尸呈現為沿各個影像平面中的該等核線移 動。特別地，從視點V,看，影像點218呈現為沿著核線214 橫向移動到影像點224。相比之下，從視點匕看，影像點220 呈現為沿著核線216橫向移動到影像點226。 立體影像擷取 在擷取及觀看一三維視訊顯示中要考慮三個基本因 素。第一，該等攝影機之相對方位一般較佳地應當以在無 窮运處平行觀看或者有某一聚散度向内來組配。第二，該 顯示器面相對於該攝影機擷取及投影之方位在理想情況下 應當與該等攝影機之間的基線成直角。這造成該顯示器表 面上之核線平行且水平地排列。第三，當觀看者觀看三維 顯示時，他/她與該顯示器表面之相對方位為可視區域之中 間位置，該觀看者與該場景成直角觀看，這是理想情況。 然而’當該觀看者不在中心時，該觀看者仍可成直角地觀 看’而通常會是到大部分活動遭展現之該顯示器之中心。 第3Α圖顯示了兩個對稱定位之攝影機之一範例。在第 3A圖之該範例中，視點\/,及\/2表示該兩個攝影機之投影中 心。影像平面301及302對應於由該第一及第二攝影機收集 之影像。對於一場景中之每一點/>及兩個視點％與6，有經 8 201137398 過P之一核面及連接視點V,與κ之一基線3〇4。基線3〇4對應 於穿過該等攝影機之該等投影中心之—線。第3A圖中展i 之結構將該場景分成穿過基線304之一核面束，其中_此 面表示為m dun視點V看影 像平面301遭定位使得該等核面與該等影像平面相交，產生 對應於每一核面之平行核線。例如，對應於與影像平面3〇1 相交之核面4之核線306，與對應於與影像平面3〇1交又之 核面之核虛線307平行。另一方面，從視點、看，影像平 面302遭定位使得該等核面與影像平面3〇2相交，產生發自 位於基線304上之一點之核線。例如，對應於與影像平面3〇2 相交之核面$之核面308，與對應於與影像平面3〇2相交之 核面之核虛線309不平行且看起來自同一點發出。 如第3Α圖之範例中所示，影像點31〇對應於投影到影像 平面301上之點尸，且影像點312對應於投影到影像平面3〇2 上之點尸。然而，當由在核面Α中移動之點ρ的該兩個攝影 機擷取到之该4影像投影到一公共顯示器表面時，影像平 面301及302中之邊等核線之不同方位導致該等影像平面上 的該等點不同地移動。例如，如第3八圖中所示，設想將點 P在核面$中平行於基線304移動。當點P在核面$内從位置 314移動到-新位置316時，從視點％看，影像點训呈現為 κ平地移動到新位置318。換言之，影像點⑽沿著核線 306移動相比之下’從視點％看，點ρ向左下方移動到一 新位置320。換f之’ f彡像點312沿著核線观移動核線期 不與影像平面301中觀測到之該影像點之移動對準。由於該 201137398 兩個影像平㈣…此料核線之間賴準，在該觀看 者欲觀察這些影像巾所崎的内容時，他/她會看到點尸之 兩種不同類型之移動—而㈣移動將與三維感知不相稱。 因此，該觀看者隨著時間細將很可能經舰疲勞、疲乏 及惡心。顯示器系統實施例之作用是透過使此等核線在兩 眼之間-致而改善此情況，如第3B圖中所示。 為了避免以上描述之該等問題，該等攝影機應當遭定 位以用於對稱擷取（即’平行或向内）。稱為“續正單應性” 之一變換可用來糾正由該等攝影機產生之該等影像。例 如’第3Bi|顯示了橋正單應性如何可用以自第从圖之影像 平面302產生-合成影像平面322，其中影像平面搬的核線 平打於影像平面3〇1之該等核線且平行於基線綱。現在此 影像遭恰當地結構化以用於顯示。無論相對攝影機方位如 何（諸如第3A圖），幾乎總是存在實現此平行結構化之一矯 正變換(例外情況是當該核點實際上在該影像巾時，在此情 況下映像不再疋單射）。在影像平面3〇1中，影像點训沿著 核線306之移動未改變，且現在在合成影像平面322中，點 320仍水平地移動到一新位置324。因此，由兩個攝影機摘 取到之點314之移動是-致的，因為影像平面3G1及322之該 等核線-致且與基線3〇4_致，消除眼疲勞、疲乏及嗔心。 立體顯示器系統 關於一改良之立體視覺體驗，本發明之實施例針對立 體顯不器系統，該等立體顯示器系統能夠使群集於一可視 區域之特定位置中之觀看者接收獨立的校正後的左眼及右 10 201137398 眼〜像以—維觀看投影到—顯示器上之影像。第4圖顯示了 根據本&明之-個❹個實施例組配之—立體顯示器系統 400顯不益系統働包括—顯示器4〇2、分成數個子區域(諸 如左子區域405、中間子區域傷及右子區域術)之一可視 區域404及數對立體投影器4〇9411，每一對立體投影器對 應於謂子區域巾之—個。顯示ϋ搬可以是-自色或銀色 表面像可投影到該表面上以由位於可視區域4〇4中之觀 看者觀看。每—對立體投㈣包括由A表示之-左眼投影 器’其將料群集於—相應子區財之料觀看者之左眼 的一影像投影到顯示器上，且還包括由&表示之一右眼 投影器’其將用於群集於—相應子區域中之該等觀看者之 右眼的一影像投影到顯示器4 〇 2上。由一單—立體投影器產 生之用於左眼與右眼之獨立影像稱為“影像對”。例如，如 第4圖中所示，立體投影器4〇9包括將群集於子區域4〇5中之 觀看者之—左眼影像投影到顯示器402之一左眼投影器 412，及將群集於子區域4〇5中之該等觀看者之一右眼影像 投影到顯示器4 〇 2之一右眼投影器414。每—對投影器遭組 配及定位，使得可視區域404之相應子區域中之觀看者接收 如第3B圖中所示之該水平結構。 要注意到，本發明之立體顯示器系統實施例不局限於 僅刀成二個可視子區域之一可視區域及三個相應立體投夺 器。顯示器系統實施例可組配有任意合適數目之可視子區 域及任思恰當組態之可視區域中之相應立體投影器。然 而，為了簡單起見，下文本發明之實施例關於具有僅分成 201137398

三個子區域之一可視區域之A 示器系統予以描逃，Α 中每一子區域具有一相應對立體投影器。 /、 擷取及顯示-續正后影像對二:可透過確 一攝影機投影矩陣〇之-組參數而實現，該攝影機投影 矩陣，可來源於以上描述之基本矩陣?及一極點。攝影機矩 ㈣是來自-實際三維場景之—視點到—個二維影像中之 一點之—映像。攝影機矩陣已獲得之影像能夠再投 影以滿足-可視區域之各個子區域中之該等觀看者之可視 要求。例如’雖然鮮觀看者之眼睛之間的料基線及該 等觀測攝影機之間的該基線是固定的，但該等合成投影之 方位可變化。特別地，平移該合絲像平面制以任意觀 看姿勢都類似之核點對準的影像對"因此，攝影機矩陣？ 可用來重新取樣及橋正利用立體攝影_取之兩影像以滿 足與一可視區域之一特定子區域有關之可視要求，如下 所示。 因為該等觀看者期望朝著該顯示器之中心且成直角地 觀看，則與每一子區域有關之該等投影器遭架立以產生實 貝上相同的水平結構。雖然該等觀看者在眼球内部產生影 像，而不是像一攝影機在一影像平面上產生影像，但該等 觀看者之眼睛具有與一攝影機類似的掃描線。大致上且為 了簡便起見，一觀看者之眼睛可被當作一平面。當一觀看 者位於中心一側且不與螢幕之中心成直角地觀看該顯示器 時，此模型開始不發揮作用。 返回第4圖，位於中間子區域406中之觀看者以大體上 12 201137398 垂直於顯示器402之中心觀看顯示器4〇2。每一觀看者之眼 睛掃描線以好洲方式遭定位，之表面反射該 等已擷取且已矯正之影像掃描線。關於每一視線，眼球到 眼球基線平行於該螢幕(例如，在以上關於第3B圖中所述之 該攝影機擷取情況下）且無垂直差異及偏差。第5圖顯示了 針對位於中間子區域406中之該群觀看者之左眼及右眼產 生之合成影像平面501及502之範例。視點、及w表示一觀 看者眼睛之左眼視點及右眼視點。關於位於中間子區域 中之群觀看者’如第4圖中所示，立體投影器41〇遭組配 且疋位，使得觀看者接收具有平行核線之一左眼影像及一 右眼影像。用於一左眼視點之影像平面5〇1之該等核線是 平行的，且用於一右眼視點Vr之影像平面5〇2之該等核線也 疋平行的。第5圖還顯示了影像平面5〇1及5〇2之該等核線大 體上平行於在該群觀看者之眼睛之間延伸之一基線。 另一方面’與位於中間子區域4〇6左邊及右邊之該等子 區域相對應之該等立體投影器遭組配及定位，以調整投影 到s亥顯示器上之影像之該等核線以映像到位於各個子區域 中之該等觀看者之各眼中之該等核線。例如，考慮一觀看 者位於子區域405中且假定該觀看者朝右看顯示器4〇2之中 間（即’ s亥觀看者未成直角地觀看顯示器4〇2)。第5]6圖顯示 了位於-可視H域中心左側之一觀看者之一範例視野。在 第5B圖之例中’該觀看者透過由圓5。7及5()8表示之左眼 球及右眼球看-顯示器榮幕5〇6。第5B圖還包括左眼影像平 面509及右眼景;像+面51Q，它們近似為該觀看|之眼睛之 13 201137398 實際影像區域。與位於該中間子區域(諸如子區域勸)中之 觀看者不同’對純於該左子輯巾之該觀看者該觀看 者之眼球到眼球基線512不平行於顯示器螢幕5〇6 ;確切的 說’其與該螢幕減。因此，從該左子區域巾之該觀看者 之觀$點看，展示在顯示器506上之物件經歷一投影變換， «玄技衫邊換將某些部分關於該觀看者之眼球掃描線垂直移 動’投影職㈣上之任意平行線呈現為趨向於該顯示器 506之右側。例如，如第5B圖中所示，交錯平行線518呈現 為向該顯示器506之右側520匯合。頭部及眼球轉動可改善 此效果一在該觀看者凝視之情況下，將沒有垂直偏差，但 此位置將有左偏差及右偏差。 第5C圖顯示了位於該可視區域中心左邊之該同一觀看 者之一示範視野，其中影像校正係根據本發明之一個或多 個實施例執行。為了校正第5Β圖中顯示之視覺分散，如第 5C圖之範例中所示，該等相應之左眼投影器及右眼投影器 (諸如投影器409)受組配以在接近顯示器5 〇 6之右側以—賢 直方向拉長投影到顯示器506上之該影像對，如方向箭頭 522所示，且在接近該顯示器之左側收縮該影像對，如方向 箭頭524所示’使得顯示器5〇6上之核線映像到每一觀看者 眼睛中之該等核線。換言之，如第5C圖中之該範例所示， 由觀看者之眼睛507及508擷取且顯示在左眼及右眼影像平 面509及510上之線518之影像呈現為已校正（即，平行），好 像該觀看者正坐在該可視區域之中間子區域中。 對於位於右子區域407中之一觀看者，該觀看者之眼球 201137398 到眼球基線也以類似於如第5B圖中所示位於左子區域405 中之該觀看者之方式與該螢幕不平行。從右子區域4〇7中之 該觀看者之觀察點看’投影到該螢幕上之任意平行線呈現 為向顯示器402之左側匯合。與位於左子區域々ο。中之該觀 看者一樣，在該觀看者凝視之情況下，將有類似視覺效果； 誤差將發生於左邊及右邊。為了校正此等視覺分散類似 於第5C圖中展示之該影像校正，相應投影器411受組配以在 接近顯不ft 4 0 2之左’ -£ J[方向拉長投影到顯示器術 上之該影像對且在接近該顯示器之右側收縮該等影像對， 使得顯示器4 〇 2上之核線映像到子區域4 〇 7中之每—觀看者 之眼目月中之該等核線。由該觀看者之眼睛擷取之該等影像 也呈現為已校正，好像該觀看者正坐在該可視區域之节 間子區域令。 從顯示器螢幕到觀看者之眼球之投影圖遭產生以改盖 任何校準問題。換言之’該顯示器上之該影像應當遭預先 組配，使得其核線與該可視區域中之該等觀看者之等效可 視核線點結構最佳地對準。此過程是大概的，因為不同^ 觀看者將具有不同的方位。就一般意義而言，目的是最小 化不舒服，且透過提供該觀看者在其内將有可接受感知之 區域而達成此目的。 返回第4圖，顯示器系統400還包括由觀看者配戴之眼 鏡416。該眼鏡受組配具有左眼濾光鏡及右眼濾光鏡，它們 對應於多對立體投影器中之一對或多對立體投影器之該左 眼濾光鏡及右眼濾光鏡。如第4圖中所示，該左眼濾光鏡由 15 201137398 圮表示且該右眼濾光鏡由表示。為了使每一觀看者體驗 顯示在顯示器4〇2上之該等影像之立體視覺，每一觀看者戴 —副眼鏡416，使得由一左眼投影器產生之該左眼影像到達 s亥觀看者之左眼而不到達該觀看者之右眼，且由一右眼投 影器產生之該右眼影像到達該觀看者之右眼而不到達該觀 看者之左眼。例如，當位於左子區域4〇5中之該群觀看者各 戴著一副眼鏡416時，由左眼投影器412產生之該影像到達 每一觀看者之左眼且由右眼投影器414產生之該影像到達 每一觀看者之右眼，但反之不然，確保位於左子區域4〇5中 之該群觀看者中的各者體驗立體視覺。 本發明之實施例確保位於一個可視子區域中之該群觀 看者專門地觀看用於該子區域之投影而不會也觀看用於其 它子區域之投影。例如，如果位於中間子區域4〇6中之該群 觀看者也能夠觀看用於位於左子區域4〇5中之該群觀看者 之該等投影，則該中間子區域中之該群觀看者會正確地看 到由立體投影器410產生之該等已矯正之影像對，但他們還 會看到由立體投影器409產生之該等影像對。用於位於左子 區域中之觀看者之該等影像對在位於該中間子區域中之該 等觀看者看來將是㈣的，導致混亂、視覺分散及可能其 它令人不快的副仙’該等副作用包括眼疲勞疲乏及 D惡心。 第6圖顯不了根據本發明之一個或多個實施例組配之 -立體顯示器系統_之—範例。顯示器系統_包括一顯 不器602、分成可視子區域八、之一可視區域6〇4及相 16 201137398 1镜之立體投影器A、B與c。顯示㈣2可以是-白色或銀 色表面，影像可投影到該白色或銀色表面上以由可視區域 6〇4中之觀看者觀看。在此實_中立體投㈣△、峨 :置於-位置中。每―對立體投影器受組配以投影包含一 影像對之已紅之左眼及右眼_像用於位於相 應可視子區 域中之該群觀看者，如以上所述。例如，立體投影器匕及〜 將已橋正之左眼及“影像投影咖㈣_上以用於位 於子區域种之該群觀看者。如第6圖之範例中所示，每一 對立體投影器還包括對應於—特定子區域之左眼及右眼遽 光鏡例如，左眼技影器；^包括—左眼渡光鏡&且右眼投 影器〜包括一右眼渡光鏡〜。在此實施例中，位於一可視 子區域巾之每-觀看麵戴著—概鏡關眼鏡具有對 應於該等讀投㈣之錢及切遺光鏡之纽透遽光鏡 及右眼透濾光鏡’形成與每—子區域有關之—渡光系統。 例如，位於子區域八中<該群觀看者各戴著一副眼鏡八，該 副眼鏡A受組配具有與該左眼投影器^之左眼遽光鏡&匹 配之一左眼濾光透鏡FAi，且受組配具有與右眼投影器〜之 右眼濾光鏡匹配之一右眼濾光透鏡。該等眼鏡及該等 立體投影器之相應左眼濾光鏡及右眼濾光鏡確保由該等立 體投影器產生之該等影像對到達該相應子區域中之該等觀 看者之左眼及右眼’而不會也被位於其它子區域中之觀看 者看到。例如，左眼投影器匕之左眼濾光鏡&及一副眼鏡 B之左眼濾光透鏡確保由左眼投影器心投影到顯示器 602上之該左眼影像可在位於子區域B中之該等觀看者之左 17 201137398 眼中看到。剩餘濾光鏡防止看到由左眼投影器；^投影之該 左眼影像。 與每一子區域有關之該等眼鏡可遭標示，使得選擇從 一個特定子區域觀看顯示器602之觀看者選擇與該子區域 有關之一副恰當眼鏡。例如，顏色編碼可用來將眼鏡匹配 於一可視區域之一特定子區域。 在某些實施例中，為了確保位於一特定子區域中之一 群觀看者可專門地觀看用於該子區域中之該等景〗像對，每 一子區域可具有不同的一對相關快門鏡片。該等快門鏡片 用來透過使左眼及右眼透鏡透明度及暗度與由該等相應左 眼及右眼投影器投射之該等影像同步而產生一三維影像之 錯覺。特別地，-對快門鏡片之每—透鏡包括具有偏光鏡 之-液晶層，性質為當施加一恰當電壓時該透鏡變暗，但 在其它情況下該透鏡是透_。快門鏡片透過在右眼上暗 與在左眼上明之間交替而操作，且接著以在該右眼上明及 在左眼上暗而突然、切換。在-眼上明與另—眼上暗之 切換與該對減投㈣之再㈣同步。例如，當該右眼明 日寺，則該相應右眼投影器將用於右眼之影像投影到顯示号 上’左眼暗，且左眼投㈣未投影。料透鏡遭切換， 使得當左眼明時’該相應左眼投影器將料左眼之影像投 影到顯示器602上’及右眼暗且該右眼投影器未投影。卷 然，觀看積分日相及亮料級遭選縣確保影響快門頻; 及暫停之一連續無閃爍接收效果。 在其它實施例中 每子區域可具有受組配有偏光的 18 201137398 左眼濾光鏡及偏光的右眼濾光鏡之不同的一副有關眼鏡。 例如，眼鏡A及立體投影器A之左眼濾光鏡&及右眼濾光鏡 可受組配以分別發送左旋圓偏光及右旋圓偏光；眼鏡B 及立體投影器B之左眼濾光鏡及右眼濾光鏡、可受組配 以分別發送水平偏光及垂直偏光；及眼鏡C及立體投影器C 之左眼濾光鏡4及右眼濾光鏡FCK可受組配以分別發送45。 偏光及-45°偏光。在其它實施例中，偏光鏡之不同組合可 遭使用且具有偏光角之濾光鏡可遭使用，然而用於偏光之 兩個相移之線性組合當單獨使用時不適於多於兩個之離 散化。 在其它實施例中，為了確保位於一特定子區域中之一 群觀看者可專門地觀看用於那個子區域之影像對，每一子 區域可具有不同的一對有關左眼濾光片及右眼濾光片。第7 圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例之三個子區域 A、B及C之一濾色方案。在第7圖之範例中，可見電磁光譜 之一部分700顯示為標明為紅色、綠色及藍色之原色區。藍 色光具有從大約450nm到大約495nm之波長，綠色光具有從 大約495nm到大約570nm之波長，及紅色光具有從大約 620nm到大約750nm之波長。藍光、綠光及紅光之恰當強度 可用來產生一有效顏色範圍。針對每一子區域選擇之左眼 及右眼濾光鏡可受組配以發送該可見光譜之紅色、綠色及 藍色部分之不同段内之波長，以確保位於一特定子區域中 之一群觀看者可專門地觀看用於那個子區域之彩色影像 對。第7圖包括圖案之一圖例702，該圖例可用來確認對應 19 201137398 於子區域A、ΒΜ之該等左眼及右眼㈣鏡之該可見光譜 之段。例如，如第7圖中所示，眼鏡Α與立體投影器~之左 眼遽光鏡/^使對應於該可見光譜n組藍色、綠色及 紅色波長範圍之段704_7〇6通過，眼鏡A與立體投影器匕之 右眼遽光鏡使對應於該可見光譜之—第二組藍色、綠色 及紅色波長範圍之段707_709通過。該第一組及第二組藍 色、綠色及紅色波長範圍確保子區域A十之每—觀看者之左 眼看到投影器~之一彩色投影而看不到投影器〜之投 影：且確保子區域A中之每一觀看者之右眼看到投影器~ 之彩色杈〜但看不到投影器^之投影。現在考慮眼鏡c及 立體彳又衫器Ρα之左眼濾光鏡^使對應於該可見光譜之一 第二組藍色、綠色及紅色波長範圍之段71〇 712通過，且眼 鏡C及立體技影器&之右眼波光鏡使對應於該可見光譜 之一第四組藍色、綠色及紅色波長範圍之段713 715通過。 第二組及第四組不同於第一組及第二組，確保子區域A中之 觀看者不能看到投影到子區域c t之該等影像對，且反之 亦然。 注意到’本發明之實施例不局限於如同在一典型的戲 院環境中從可視區域604後面投影到顯示器6〇2上。在其它 實施例中，該等立體投影器可位於該可視區域上方之任何 地方且投影到顯示器602上。仍在其它實施例中，該等立體 投影器可位於可視區域604前方及顯示器602後方。第8圖顯 示了根據本發明之一個或多個實施例組配之一立體顯示器 系統800之一範例。顯示器系統8〇〇幾乎與以上描述之顯示 20 201137398 器系統600相同，除了 一顯示器802位於立體投影器a、 C與可視區域604之間外。眼鏡濾光鏡及與該等立體投影器 有關之濾光鏡以與以上關於立體顯示器系統6〇〇所述之該 等濾光鏡相同之方式組配及操作。 此等濾光及快門化（shuttering)機制之組合可一起應用 以提供影像可視區域之一組合選擇。例如，可能有在4個頻 率下之快門化(2個可視區域），每一頻率使用12個光帶之顏 色濾光(4組3光帶RGB濾光鏡，仍然是2個可視區域），及因 此在可視區域内支援四個可視子區域。 本發明之實施例還包括提供其它視點，該等其它視點 遞送投影對準之核線且匹配一可視環境中從該觀看者之視 角感知到之方位。對於η個立體可視區域，這可用n + i個攝 影機實現’其中相鄰攝影機提供不同的視野對，該等不同 視野對可無關於其它對而遭矯正及重新取樣以匹配它們預 期的可視方位。第9圖顯示了根據本發明之一個或多個實施 例之用以產生一場景的三個可視區域之四個攝影機之一範 例。如第9圖之範例中所示，相鄰攝影機C,與Q形成一第一 立體可視區域902,相鄰攝影機Q與q形成一第二立體可視 區域904，且相鄰攝影機q與&形成一第三立體可視區域 906。每一立體可視區域中之該對攝影機可遭組配且定位來 在無窮达處平行觀看地或者有集中聚散度向内觀看地操 取’如以上關於第3A圖所述。由攝影機C|與c2擷取之該對 影像可遭矯正及重新取樣以產生由以上描述之立體投影器 ~及~投影之該等左眼及右眼影像；由攝影機(：2與(：3擷取 21 201137398 像可遭矯正及重新取樣以產生心上所述之立體 掏取^二〜投影之左眼及右眼影像；及由攝影機C3與& 立體投像可遭駐機重新取細產生由以上描述之 ° ct及心投影之左眼及右眼影像。 第1〇圖_ ;， 觀看三維影像了根據本發明之—個或多個實施例之用於 驟不局限於方法之—控職程圖。要注意，以下步 中，影像對從中顯不且現在描述之順序。在步驟10〇1 關於第4圖、=目應對投影器投影到1示器上，如以上 區域之子區域:圖及第8圖所述。在步驟_中，在-可視 圖、第6圖、第7_可選擇地觀看影像對，如以上關於第4 橋正以產生在請等：斤述。在步驟咖中’影像對遭 上關於第-及4:專嶋之三維影像， 出於說明之η 發明之-全面心I以上描繪制特定用語來提供對本 必需該等特定細節來本熟於此技者應當顯見的是’非 展示了本發明 <二=發明。出於說明及描述之目的 詳盡的且W 貫之料以上描述。它們不用是 易見的是，按Β3::本發:局限於所揭露之精確形式。顯而 的。节等實施Γ i教觀點’很多修改及變化是可能 及盆實赫讀如最佳地贿树明之原理 具有二藉此使其它熟於此技者能夠最佳地利用 , 里特定料之各種修㈣本發明及各種實 =義目的是本發明之範圍“下中請專利範圍及其等效 22 201137398 i:圖式簡單說明3 第1圖顯示了一單一感興趣點之兩個視點。 第2圖顯示了一感興趣點在兩個不同影像平面中之各 個位置。 第3A-3B圖顯示了兩個影像平面之未對準核線及對準 核線之範例。 第4圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例組配之 一立體顯示器系統之一般示意圖。 第5A-5C圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例產 生之已嬌正影像之範例。 第6圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例組配之 一第二立體顯示器系統之一範例。 第7圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例之一立 體顯示器系統之三個子區域之一濾色方案之一範例。 第8圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例組配之 一第三立體顯示器系統之一範例。 第9圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例之用以 產生一場景之三個可視區域之四個攝影機之一範例。 第10圖顯示了根據本發明之一個或多個實施例之用於 觀看三維影像之一方法的一控制流程圖。 【主要元件符號說明】 101.. .第一虛擬影像平面 102.. .第二影像平面 106、304、503··.基線 23 201137398 108、116··.線 110、118、204、206、214、216、306…核線 112、114、208、210、218、220、224、226···影像點 202、314...位置 222.. .第三位置 301、302…影像平面 307、309...核虛線 308.. .核面 310、312...影像點 316、318、320、324…新位置 322.. .合成影像平面 400.. .立體顯示器系統 402、602、802...顯示器 404、604...可視區域 405.. .左子區域 406.. .中間子區域 407.. .右子區域 409、410、411…立體投影器 412.. .左眼投影器 414.. .右眼投影器 416···眼鏡 501、502...合成影像平面 506.. .顯示器螢幕 507.. .左眼球、觀看者之眼睛 24 201137398 508.. .右眼球、觀看者之眼睛 509.. .左眼影像平面 510.. .右眼影像平面 512.. .眼球到眼球基線 518.. .交錯平行線 520.. .右側 524.. .方向箭頭 600…立體顯示器系統 700.. .可見電磁波譜之一部分 702.. .圖例 704、705、706、707、708、709、710、71 卜 712、713、714 715···段 800.. .立體顯示器系統 902…第一立體可視區域 904·.·第二立體可視區域 906…第三立體可視區域 1001、1002、1003…步驟 %…第一視點 v2…第二視點 P...感興趣單一點 6、巧…點 ee 2...核點 A、x2...單一影像點 0 ...第一核面、面束 25 201137398 %…第二核面、面束 A...面束、核面 θ„+1 ' θ, /1+2 θ,,+3 · · •面束 ν^..左眼視點 vR...右眼視點 &、心…左眼濾光鏡 h、FCR…右眼濾光鏡 44…左眼濾光鏡、左眼濾光透鏡 FAR...右眼濾光鏡、右眼濾光透鏡 立體投影器、左眼投影器 /%..•立體投影器、右眼投影器 八、4、心…左眼投影器 A、PBR、心…右眼投影器 C,、c2、c3、c4_·.攝影機 26

Claims (1)

1. 201137398 七、申請專利範圍·· 1. 一種立體顯示器系統，其包含： 一顯示器； 一可視區域；及 一對或多對立體投影器，每對立體投影器對應於該 可視區域之一子區域，其中每對立體投影器將一影像對 投影到該顯示器上，該影像對在位於該相應子區域中專 門觀看該影像對之觀看者看來實質上已矯正，使該等觀 看者能夠感知展現在該顯示器上之三維影像。 2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中每對立體投影 器進一步包含： 一左眼投影器，其受組配以投影在位於該相應子區 域中之一個或多個觀看者之左眼看來實質上已矯正之 該影像對的一影像；及 一右眼投影器，其受組配以投影在位於該相應子區 域中之一個或多個觀看者之右眼看來實質上已矯正之 該影像對的一影像。 3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其進一步包含一個 或多個濾光鏡系統，其中每一濾光鏡系統與該可視區域 之一子區域及一相應對立體投影器有關，每一濾光鏡系 統遭組配使得該相關子區域中之觀看者看到由該等相 應立體投影器投影到該顯示器上之該等影像對，而不是 看到由一不同對立體投影器投影到該顯示器上之該等 影像對。 27 201137398 4. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中每一濾光鏡系 統進一步包含： 由該子區域中之觀看者配戴之眼鏡，其受組配以具 有一左眼濾光鏡及一右眼濾光鏡； 置於對應於該子區域之該等立體投影器之左眼投 影器及右眼投影器上之一左眼濾光鏡及一右眼濾光 鏡，其中對於該子區域中之每一觀看者，該等左眼濾光 鏡受組配以確保由該左眼投影器投影到該顯示器上之 一左眼影像專門由該等觀看者之左眼觀看，且該等右眼 濾光鏡受組配以確保由該右眼投影器投影到該顯示器 上之一右眼影像專門由該等觀看者之右眼觀看。 5. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中每一濾光鏡系 統進一步包含： 一第一類型之濾色鏡，其受組配以選擇性地使電磁 光譜之該可見部分之藍色、綠色及紅色波長範圍之一第 一組選定段通過；及 一第二類型之濾色鏡，其受組配以選擇性地使該電 磁光譜之該可見部分之藍色、綠色及紅色波長範圍之一 第二組選定段通過。 6. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中每一濾光鏡系 統進一步包含： 一第一類型之偏光鏡，其受組配以選擇性地使在一 第一偏振狀態下之光通過；及 一第二類型之偏光鏡，其受組配以選擇性地使一第 28 201137398 二偏振狀態下之光通過。 7. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中每一濾光鏡系 統進一步包含由一相關子區域中之觀看者配戴之快門 鏡片，使得對於該可視區域之每一子區域，由該可視區 域中之該等觀看者配戴之該快門鏡片之左眼及右眼透 鏡明及暗的交替與該對立體投影器之再新率同步。 8. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中每一濾光鏡系 統進一步包含快門鏡片及濾色鏡及/或偏光鏡之一組 合，其提供各該子區域的一組合選擇。 9. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中與該可視區域 之一中間子區域有關之該對立體投影器遭組配且定 位，使得位於該中間子區域中之一群觀看者接收具有平 行核線之一左眼影像及一右眼影像，該等平行核線實質 上還平行於投影到該顯示器上之影像之掃描線。 10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中與位於該顯示 器之一第一側之該可視區域的一子區域有關之該對立 體投影器遭組配及定位來以，對於該子區域中之核線校 準觀看使投影到該顯示器上之影像對看起來大體上恰 當結構化之一方式顯示它們，及與位於同該第一側相對 之一第二側之該可視區域的一子區域有關之該對立體 投影器遭組配及定位來以，對於子區域中之核線校準觀 看使投影到該顯示器上之影像對看起來大體上恰當結 構化之一方式顯示它們。 11. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該顯示器進一 29 201137398 步包含一白色或銀色表面且該一個或多個投影器位於 中間使得該等影像對從該可視區域之後面或上方投影 到該顯示器上。 12. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該顯示器進一 步包含一後部投影顯示螢幕且該一個或多個立體投影 器位於該可視區域之前及該顯示器之後，使得該等影像 對投影到面向位於該可視區域中之觀看者之該顯示器 上。 13. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中對於η個立體可 視區域，由每一對立體投影器投影之該等影像對由n + i 個攝影機產生，其中成對攝影機提供獨立於其它攝影機 對而矯正且重新取樣之不同視野對。 14. 一種用於觀看三維影像之方法，其包含以下步驟： 將一個或多個影像對投影到一顯示器上，每一影像 對由一對立體投影器產生； 在一可視區域之一個或多個相應子區域中選擇性 地觀看該一個或多個影像對中之一者，其中在每一子區 域中，一個或多個觀看者專門觀看該相應的影像對；及 橋正該一個或多個影像對中之每一者，其中在每一 子區域中，該一個或多個觀看者感知展示在該顯示器上 之該等三維影像。 15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中投影一個或多 個影像對之步驟進一步包含： 利用一左眼投影器投影在位於該相應子區域中之 30 201137398 一個或多個觀看者之左眼看來實質上已矯正之該影像 對的一影像；及 利用一右眼投影器投影在位於該相應子區域中之 一個或多個觀看者之右眼而看來實質上已矯正之該影 像對的一影像。 31