三维图像的投影制造技术

这里公开了使用液晶显示屏和相位屏幕投影物体的真实三维图像的三维投影系统和相关方法。投影系统的某个实施例能够包括能够在相位屏幕上投影“振幅全息图”图像的，从而产生可观看的三维图像的成像系统。公开的成像系统使用至少一个液晶显示屏，一个用于计算平坦图像信息和控制液晶屏和相位屏幕的图像产生系统。屏幕具有记录在上面的规则的“相位”信息，它可以是不依赖于将投影的三维物体的已知的单个相位或相位加振幅全息图。在本发明专利技术的优选实施例中，投影系统使用一种图像产生系统，它使用神经网络反馈计算来计算适当的平坦图像信息和任意给定时刻将显示在液晶显示器上的适当的图像。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维图像的投影。本专利技术尤其涉及利用立体方位(aspect)图像的并行信息处理进行三维图像投影的装置和相关方法。
技术介绍
投影显示器使用聚焦在一个扩散器上的图像向用户呈现一幅图像。投影可以从扩散器与用户的同一侧完成，或者在使用电影放映机的情况下，从扩散器与用户相反的一侧完成。图像典型地产生在一个或多个“显示器”，比如小型液晶显示设备上，该显示设备反射或透射一种图案的光，该图案由它的组分可转换像素形成。这样的液晶显示器通常用微电子处理技术制造，从而显示器中的每个格状区域，或“像素”是一个其反射或透射特性能够由电信号控制的区域。在液晶显示器中，根据施加到特定像素的信号，入射到那一像素的光或者被反射、或者被部分反射，或者被像素阻挡。在一些情况下，液晶显示器是透射设备，其中通过任何像素的透射能够在一个范围内阶梯状变化(灰度级)，该范围从光完全阻挡的状态延伸到入射光完全透射的状态。当一均匀光束从液晶显示器反射(或透射通过)时，光束获得一个空间强度轮廓，它依赖于像素的透射状态。通过电子调整像素的透射(或灰度级)以对应于一理想的图像，在液晶显示器上显示一图像。该图像能够成像在一个散射屏上用于直接观看，或者它能够成像在一些中间图像表面，自该表面图像能够由目镜放大给出一个虚像。图像的三维显示在现代社会有很多潜在应用，它们一直是电子成像系统的目标。例如，从飞行员到医师的专业人员培训现在经常依靠三维图像的显示。而且，一幅图像的多个侧面能够观看，从而例如在对人体或机械部件进行检查的模拟期间，不用改变数据或转换图像，观看者能够就看到那些部件的多角度和多视点的连续三维图像是很重要的。从而，实时的三维图像显示长期以来在各种技术应用中被感兴趣。迄今为止，现有技术中已经知道几种技术用于产生三维和/或测定容量的图像。这些技术在复杂度和产生的效果上不同，包括通过只要求心理深度暗示在一个两维显示上模拟三维图像的计算机图形；设计用来使观看者心理地融合两个视网膜图像(一个左眼的图像，一个右眼的图像)为一个给出深度感知的图像的立体效果显示；重新构造从物体反射的实际波阵面结构的全息图像；和通过激活在显示的容量内的各种深度的实际光源建立具有真实的物理高度、深度和宽度的三维图像的测定容量显示。基本上，三维成像技术能够分为两类建立真实的三维图像的一类；建立看到三维图像的幻觉的一类。第一类包括全息显示，变焦距合成，旋转屏和发光二极管(“LED”)板。第二类包括要求心理深度暗示的计算机图形，和根据两个(左和右)视网膜图像的心理融合的立体效果成像。立体效果成像显示能够再细分为要求使用专用眼镜的系统(例如，头戴型显示器和偏振滤光眼睛)和根据不需要使用专用眼睛的自动立体效果技术的系统。近来，自动立体效果技术已经广泛报道，称为实时全彩色三维显示最合意的技术。立体效果的原理是根据两个不同视点的同时成像，视点对应于一个观看者的左眼和右眼，产生两维图像的深度感知。在立体效果成像中，使用从不同的地位对物体摄影的常规技术记录图像，不同的地位对应于观看者的两眼之间的距离。平常，对从观看投影到屏幕上的一个物体的立体效果图像而接收一空间印象的观看者来说，必须确保左眼只看到左图像，右眼只看到右图像。尽管这一效果能够用戴帽子或眼睛获得，但是为了取消这一限制已经开发了自动立体效果技术。但是，传统上，自动立体效果系统通常地需要观看者的眼睛定位在距离观看屏幕的特定位置和距离(通常称为“观看区”)，从而产生立体效果。增大对自动立体效果显示的有效观看区的一种方法是建立多个同时观看区。但是，该方案强制大振幅增加了图像处理设备的带宽需要。而且，大量的研究已经关注于通过跟踪与屏幕相关联的眼睛/观看者位置并电子调整成像装置的发射特性来保持立体图像，从而消除观看区的限制。因此，使用快速的现代计算机和运动传感器，能够连续记录观看者的身体和头运动以及计算机中对应的图像适应，能够用立体投影产生环境和物体(虚拟现实)的空间印象。由于图像变得更复杂，实现该方案的现有技术已经证明越来越没有用处。由于立体幻觉的特性，对该技术来说满足关于真实视觉效果物理深度暗示的基本需要的观看者的感知是困难的。在自动立体效果中能够提供无焦点适应性调节、汇聚或两眼的不一致，并且现有技术的自动立体效果系统中只能从优有限的观看区域中的离散位置观察到视差。而且，不考虑设备的实现，立体效果显示还有很多固有问题。主要问题在于只有从一个位置观看时任意立体效果对给出正确的透视。从而，自动立体效果显示系统必须能够感知观看者的位置并随着观看者的运动再次产生具有不同的透视的立体成对图像。在现有技术中这是不能克服的困难任务。而且，由于缺乏物理暗示，即使对高清晰度立体效果图像，观看者也会发生距离、速度和形状的错误判断。立体效果系统固有地给出与汇聚和物理暗示冲突的深度暗示，由于前者使用固定焦点调节，从而与由后者提供立体效果深度信息不一致。该不匹配引起视觉混乱和疲劳，并是很多人在观看立体效果三维图像时产生头痛的一部分原因。然而，在电子显示系统中近来的工作已经集中在各种立体效果观看系统的开发上，它们显然最容易适用于电子三维成像。全息成像技术，尽管在通过重新建立从三维物体上反射光的实际波阵面提供真实的三维图像方面比传统的以立体效果为基础的技术先进，但比其他三维成像技术更复杂。全息图像记录和重建的基础现有技术在图1a、图1b和图1c中说明。图1a说明了一种普遍接受的产生全息图的方法。一个相干光束由分光器源103分为两个光束。第一光束105向物体102前进，而第二光束104(通常称为“主”光束)直接到记录媒体101。第一光束105从物体102反射，并接着与记录媒体101(一个全息板或胶片)上的第二(主)光束104干涉。这两个光束重叠从而在记录媒体中被记录为一全息图。图1b示出了记录的全息图100在记录媒体101上的呈现。一旦全息图100用根据图1a的方式记录，则能够用于重建该物体的全息图像110。如果另一个第二“主”光束104发送到图2b所示的记录的全息图，则光波阵面将在全息图表面中以预定角度形成。该光波阵面将对应于三维物体的全息图像104。相反，如果相干光，比如第一光束105发送到原始三维物体102，接着作为反射光束106反射到全息图100，如图1c所示，接着全息图把光束104′反射到图像源(对应于图1a的“主”光束)。这是通常由光学相关器使用的原理。但是，全息成像技术还没有完全适用于实时电子三维显示。提供几个方位或“多方位(multi aspect)”显示从而用户想要时能够看到特定物体的很多方位和图像是理想的。以灵活的方式进行这样的观看，从而观看者观看立体图像时不用对观看者的头的位置进行限制会更加有用。最后，对这样的一个系统来说能够提供更好的三维图像质量，同时不需要专用帽子即可操作会是理想的。因此，在技术中仍然需要不用专用帽子就能够将高质量的三维图像投影到多个观看位置的改进的方法和装置。
技术实现思路
考虑到前述和其他的未满足的需要，本专利技术的一个目的是提供一种三维图像系统，能够实现一特定物体的多方位和视野的投影。同样，本专利技术的一个目的是提供用于多方位三维成像的装置和相关方法，它不限制观看者在受限制的观看区域中就能提供高清晰度图像。本专利技术的再一个目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生物体的三维图像的方法，所述方法包括：　－获得一个相位屏幕，所述相位屏幕具有表现其上的已知信息；－在显示器上生成一个平坦图像，所述平坦图像表示振幅全息图，所述振幅全息图表示从所述物体的全息图像和所述屏幕中的所述已知信息 计算得到的振幅信息；和－从所述的显示器投影所述平坦图像到所述屏幕，以使它与所述屏幕的所述已知相位信息合并产生所述物体的三维图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁卢克雅尼特萨，
申请(专利权)人：纽鲁克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]