用于三维图像的可视化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于立体可视化图像信息的系统（100）。该系统具有显示装置（102），该显示装置具有用于显示左和右部分图像（106、108）的显示面（104）。显示装置（102）在第一视向（114）上利用左观察光路（120）为观察者（118）的聚焦到显示面（104）上的左眼（114）提供左部分图像（106）。右部分图像（108）在第二视向（146）上利用右观察光路（122）被显示给观察者（118）的聚焦到显示面（104）上的右眼（116）。该系统（100）包含由左和/或右观察光路（120、122）通过的助视器（130）。根据本发明专利技术，助视器（100）为左和右观察光路（120、120）调整射束分布，在该射束分布中延伸到无穷远的左观察光路（120、120'）与延伸到无穷远的右观察光路（122）的垂直间距（A）从左眼和右眼（114、116）出发在指向显示面（104）的方向（136）上减小。在延伸到无穷远的左和右观察光路（120、122）中的与显示面（104）以偏差（C）布置的位置（140）处，该间距（A）具有最小值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三维图像的可视化系统
本专利技术涉及一种用于立体可视化图像信息的系统。该系统具有显示装置，该显示 装置具有用于显示左部分图像和右部分图像的显示面。该显示装置在第一视线方向上利用 左观察光路将左部分图像提供给观察者的聚焦到显示面上的左眼。右部分图像利用该显示 装置在第二视向上利用右观察光路被显示给观察者的聚焦到显示面上的右眼。该系统包含 由左观察光路和/或右观察光路通过的助视器。本专利技术也涉及用于这种系统的助视器。此 夕卜，本专利技术也涉及一种用于可视化三维图像的方法。
技术介绍
对于在观察者处产生图像信息的空间视觉印象来说需要为左眼和右眼以不同的 观察角度显示两个部分图像。这例如利用所谓的立体镜是可能的。在立体镜中存在用于左 部分图像和右部分图像的显示装置，左部分图像和右部分图像在空间上彼此分离。立体镜 具有用作助视器的光学组件，观察者可以通过该光学组件在焦平面中观察左部分图像和右 部分图像。 从EP 0 362 692 A2中已知了一种开头所述类型的用于立体可视化图像信息的系 统。在该文献中描述了用于观察者的眼镜，在该眼镜中通过支承架保持的彼此刚性连接的 光学玻璃镜片包括两个棱镜。这些棱镜确保，在观察者用适应于无穷远的眼睛和平行的视 向注视布置在有限距离处的显示屏时，观察者的左眼和右眼的观察光路的交点位于显示屏 的平面中。 在已知的用于可视化三维图像信息的系统中存在如下问题：利用显示装置可视化 的三维对象的由观察者所察觉到的距离与观察者眼睛到观察者眼睛所调节到的那个焦平 面的距离不同。该情况在许多人中造成身体不适，尤其是眩晕感觉。
技术实现思路
本专利技术的任务是以改善的视觉舒适性为观察者实现三维图像信息的可视化。 该任务利用开头所述类型的系统来解决，在该系统中助视器为左和右观察光路调 整射束分布（Strahlverlauf )，在该射束分布中外推到无穷远的左观察光路与外推到无穷 远的右观察光路的垂直间距从左眼和右眼出发在指向显示面的方向上减小，并且在具有与 显示面的有限间距的位置处具有最小值。 在此，本专利技术所基于的构思在于，在针对眼睛借助助视器调整立体角时，观察者可 以以高视觉舒适性观察利用该系统可视化的三维对象，其中所述立体角基本上对应于可视 化三维对象的显示装置的显示面以自然的方式被观看的立体角。尤其，本专利技术的构思是，当 对于向无穷远外推的左和右观察光路的交点的偏差而言位置对应于利用显示装置显示的 三维对象结构时，对于观察者而言能够实现该对象结构的舒适的放松的观看。 在本专利技术的改进方案中，左观察光路与右观察光路有共同的交点。 该系统中的显示装置优选地被设计为使得左部分图像利用第一组的位于显示面 中的显示区来产生。右部分图像于是利用第二组的位于显示面中的显示区来生成。左和右 部分图像在此利用左和右观察光路被显示给左眼和右眼，在左和右观察光路中布置有光学 组件，该光学组件将左观察光路中的来源于第一组的显示区的光与该观察光路由第二组的 显示区获得的光分离。左眼于是仅被输送来自第一组的显示区的光。同时，右观察光路中 的来自第二组的所选择的显示区的光与该观察光路从第一组的显示区获得的光分离。右观 察光路将来自第二组的显示区的光引导至右眼。基本上所有已知的用于图像分离的方法 都适合于具有立体图像信息的左和右部分图像的分离，所述方法例如在专业书籍ABC der Optik（Miitze，Werner Dausien出版社，1960年）中在第135至138页上详细地被描述。 特此完全地参考该基础著作关于这一点的公开内容。 有利的是，显示装置利用不同地偏振的光产生左和右部分图像并且光学组件包含 第一偏振滤光器，借助该偏振滤光器将左观察光路中的来源于第一组的显不区的光与该左 观察光路从第二组的显示区获得的光分离，并且光学组件具有第二偏振滤光器，借助该第 二偏振滤光器将右观察光路中的来源于第二组的显示区的光与由第二组的显示区输送给 右观察光路的光分离。 但是，显示装置也可以时间上顺序地产生左部分图像和右部分图像。在此情况下， 光学组件包含第一可控光闸，该光闸将由第一组的显示区输送给左观察光路的光与左观察 光路由第二组的显示区获得的光分离。显示装置于是也具有第二可控光闸，该光闸将由第 二组的显示区输送给右观察光路的光与由第一组的显示区提供给右观察光路的光分离。 此外可能的是，光学组件为了分离第一组和第二组的所选择的显示区的光而具有 用作视差遮光板的遮光板系统。光学组件也可以包括棱镜矩阵，用于分离第一组和第二组 的显示区的光，所述棱镜矩阵具有多个在垂直方向上延伸的棱镜区段，所述棱镜区段分别 具有朝向显示面的、优选地透镜状的、尤其是圆柱体透镜状的区域，该区域具有凸出的表 面。 有利的是，光学组件被构成为可调整的并且能够实现左和右观察光路在显示面与 左眼和右眼之间的分布的改变。 于是观察者可以在与显示面的不同间距中察觉到具有三维视觉印象的立体图像 信息。本专利技术的构思也在于，将光学组件集成到助视器中。 助视器也优选地是可调整的。助视器于是能够根据显示在显示装置上的图像信息 实现在左和右观察光路中的如下位置的改变，在该位置中外推到无穷远的左观察光路与外 推到无穷远的右观察光路的垂直间距最小。观察者于是可以通过助视器的匹配也利用该系 统放松地观看所显示的三维结构，这些三维结构与显示面有不同的间距。 有利的是，助视器为此与控制装置连接，利用该控制装置可以根据在显示装置上 所显示的图像信息调整左和右观察光路中的如下位置与显示面的距离，在该位置中外推到 无穷远的左观察光路与外推到无穷远的右观察光路的垂直间距最小。以此方式尤其是在三 维结构在空间中移动的情况下能够实现放松地察觉图像信息。本专利技术的构思尤其是如下调 整助视器在左和右观察光路中的水平棱镜效应P 132、P134:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于立体可视化图像信息的系统（100、200），具有显示装置（102、202），该显示装置具有用于显示左和右部分图像（106、108、206、208）的显示面（104、204），所述显示装置将所述左部分图像（106、206）在第一视向（144、244）上利用左观察光路（120、220）提供给观察者（118、218）的聚焦到所述显示面（104、204）上的左眼（114、214）并且所述显示装置将所述右部分图像（108、208）在第二视向（146、246）上利用右观察光路（122、222）显示给所述观察者（118、218）的聚焦到所述显示面（104、204）上的右眼（116、216），以及具有由所述左和/或右观察光路（120、220、122、222）通过的助视器（130、230），其特征在于，所述助视器为所述左和右观察光路（120、122、220、222）调整射束分布，在该射束分布中延伸到无穷远的左观察光路（120、220、120'、220'）与延伸到无穷远的右观察光路（122、222）的垂直间距（A）从所述左眼和右眼（114、116、214、216）出发在指向所述显示面（104、204）的方向（136、236）上减小，并且在具有与所述显示面（104、204）的有限间距（C）的位置（140、240）处具有最小值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 DE 102012205271.21. 一种用于立体可视化图像信息的系统（100、200)， 具有显示装置（102、202)，该显示装置具有用于显示左和右部分图像（106、108、206、 208)的显示面（104、204)， 所述显示装置将所述左部分图像（106、206)在第一视向（144、244)上利用左观察光路 (120、220)提供给观察者（118、218)的聚焦到所述显示面（104、204)上的左眼（114、214) 并且所述显示装置将所述右部分图像（108、208)在第二视向（146、246)上利用右观察光路 (122、222)显示给所述观察者（118、218)的聚焦到所述显示面（104、204)上的右眼（116、 216)，以及 具有由所述左和/或右观察光路（120、220、122、222)通过的助视器（130、230)， 其特征在于， 所述助视器为所述左和右观察光路（120、122、220、222)调整射束分布，在该射束分布 中延伸到无穷远的左观察光路（120、220、120'、220'）与延伸到无穷远的右观察光路（122、 222)的垂直间距（A)从所述左眼和右眼（114、116、214、216)出发在指向所述显示面（104、 204)的方向（136、236)上减小，并且在具有与所述显示面（104、204)的有限间距（〇的位 置（140、240)处具有最小值。2. 根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述左观察光路（120、120'、220、220'）与所述右观察光路（122、122'、222、222'）具有 共同的交点（140、240)。3. 根据权利要求1或2所述的系统， 其特征在于， 所述显示装置（102、202)利用第一组（107、207)的位于所述显示面（104、204)中的显 示区（111、211)产生所述左部分图像（106、206)，以及利用第二组（109、209)的位于所述显 示面（104、204)中的显示区（113、213)生成所述右部分图像（108、208)，并且利用左和右观 察光路（120、120,、122、122'、220、220'、222、222'）显示给所述左眼和右眼（114、116、214、 216)，在所述左和右观察光路中布置有光学组件（124、224)，所述光学组件将所述左观察光 路（120、220)中的来源于所述第一组（107、207)的显示区（111、211)的光与所述左观察光 路（120、220)从所述第二组（109、209)的显示区（113、213)获得的光分离，以便将来自所述 第一组（107、207)的显示区（111、211)的光输送给所述左眼（114、214)，并且所述光学组件 将所述右观察光路（116、216)中的来自所述第二组（109、209)的显示区（113、213)的光与 所述右观察光路（116、216)从所述第一组（107、207)的显示区（111、211)获得的光分离，以 便将来自所述第二组（1〇9、209)的显示区（113、213)的光引导到所述右眼（116、216)。4. 根据权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述显示装置（102)利用不同地偏振的光产生所述左和右部分图像（106U08)并且 所述光学组件（124)包含第一偏振滤光器（126)，借助所述第一偏振滤光器将所述左观察 光路（120)中的来源于所述第一组（107)的显示区（111)的光与所述左观察光路（120)从 所述第二组（109)的显示区（113)获得的光分离，并且所述光学组件具有第二偏振滤光器 (128)，借助所述第二偏振滤光器将所述右观察光路（122)中的来源于所述第二组（109)的 显示区（113)的光与所述右观察光路（122)从所述第二组（109)的显示区（113)获得的光 分离；或 所述显示装置（202)时间上顺序地产生所述左和右部分图像（206、208)并且所述光学 组件（224)包含第一可控光闸（226)，所述第一可控光闸将由所述第一组（207)的显示区 (211)输送给所述左观察光路（220、220'）的光与由所述第二组（209)的显示区（213)输送 给所述左观察光路（222、222'）的光分离，并且所述光学组件具有第二可控光闸（228)，所 述第二可控光闸将由所述第二组（209)的显示区（213)输送给所述右观察光路（222、222'） 的光与由所述第一组（207)的显示区（211)提供给所述右观察光路（222、222'）的光分离； 或 所述光学组件（324)为了分离第一组和第二组的所选择的显示区的光而包含用作视差 遮光板的遮光板系统；或 所述光学组件包括棱镜矩阵（424...

【专利技术属性】
技术研发人员：P帕切尔，R泽斯纳，
申请(专利权)人：卡尔蔡司光学国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE