显示器及显示方法

1、一种显示器，包括：
一个传感装置，用于识别V个观察者的N只不同的眼睛在空间中的 位置，其中，N大于或等于2，并且是一个整数，以及V大于或等于1，并 且是一个整数；以及
一个显示装置，用于向N只不同的眼睛显示N幅不同的图像，其中， 每一幅图像都是每一只眼睛在与各个图像相关的空间中的位置的函 数，所述显示装置是远离的并且与V个观察者分开而不接触，所述显示 装置与传感装置通信，所述显示装置包括一台计算机，该计算机从识 别每一只眼睛在空间中的位置的传感装置接收信息并产生所述图像， 该计算机导致与V个观察者中的第一观察者相关的N个图像的第一图 像和N个图像的第二图像被隔行扫描显示在第一屏幕上，其中隔行扫 描的第一图像与第二图像之间的间隔根据每一只眼睛在与各个图像 相关的空间中的位置而变化，其中，所述显示装置包括与所述计算机 相连的其上显示图像的第一屏幕，以及适于与第一屏幕相邻并安排在 第一屏幕和N只眼睛之间的第二屏幕，该第二屏幕有选择的呈现第一 屏幕的部分内容给观察者，其中，计算机导致对应隔行扫描的第一和 第二图像的掩码图显示在第二屏幕上，以便第一观察者只能用其第一 只眼看到第一图像，并且只能用其第二只眼看到第二图像。
2、如权利要求1所述的显示器，其中，显示装置产生N幅不同的图 像，以便N只眼睛的每一只只能看到与之相关的图像而不能看到N幅图 像中的其它图像。
3、如权利要求2所述的显示器，其中，传感装置包括一个第一视 频摄像机，它与监控眼睛在空间中的位置的第二屏幕相邻。
4、如权利要求3所述的显示器，其中，显示装置包括一个安排在 第一屏幕后面照亮第一屏幕的照明源。
5、如权利要求4所述的显示器，其中，第一图像和第二图像被隔 行扫描成垂直图像条纹，并且掩码图包括根据第一观察者移动而改变 的阻光不透明垂直条纹，以便第一观察者总能用第一只眼看第一图像， 以及用第二只眼看第二图像。
6、如权利要求5所述的显示器，其中，掩码图的垂直不透明条纹 的宽度根据下列比率动态变化：
(图像和掩码之间的间距)/(半掩码条纹宽度)＝(观察者离屏幕的 距离)/(左眼和右眼之间的间距)。
7、如权利要求6所述的显示器，其中，隔行扫描的垂直图像条纹 之间的间距是一个锥形透视线性函数。
8、如权利要求7所述的显示器，其中，传感装置包括V个摄像机， 以确定V个观察者的眼睛的位置。
9、如权利要求8所述的显示器，其中，位于第一屏幕上条纹序列 中的第n个位置可以通过Xn+1＝AXn+B迭代：
X0＝0X1＝BX2＝AB+BX3＝A2B+AB+B
XN＝B(AN-1+…+A+1)
A＝(1-Py -1)/(1-qy -1)
B＝(pxpy -1-qxqy -1)/(1-qy -1)
并且观察者两只眼睛的位置是：
p＝(px，py)和q＝(qx，，qy)
10、如权利要求9所述的显示器，其中，N幅图像通过计算机进行合 成图像插补来合成产生并形成第一和第二图像。
11、如权利要求9所述的显示器，包括一台景象摄像机装置，用于N 幅图像的摄像，计算机通过合成图像插补形成第一和第二图像。
12、如权利要求11所述的显示器，其中，掩码图具有安排在不透明 条纹之间的清晰条纹，每一个清晰条纹的左边界之间具有p2的距离， 并且每一个清晰条纹的宽度为(p2)/3。
13、如权利要求12所述的显示器，其中，清晰条纹和不透明体条 纹的间距对于所有的i＝0，2，4…(偶数正整数)为fp(Xi)。
14、如权利要求13所述的显示器，其中，计算机隔行扫描第一屏 幕的第一和第二图像为均匀间隔的垂直图像条纹，以便通过第二屏幕 上的不透明条纹完全阻塞第一观察者的第一只眼看到的偶数编号的 图像条纹，并通过第二屏幕上的不透明条纹完全阻塞第一观察者的第 二只眼看到的奇数编号的图像条纹。
15、如权利要求14所述的显示器，其中，第一屏幕包括一个PI单 元。
16、一种显示方法，包括步骤：
用一台摄像机观测观察者在空间中的位置；
用与该摄像机相连的计算机确定观察者的第一只眼和第二只眼 在空间中的位置；
隔行扫描第一图像和第二图像到第一屏幕；
根据每一只眼在与各个图像相关的空间中的位置来改变隔行扫 描的第一图像与第二图像之间的间距；
调整设置在第一屏幕和观察者之间的第二屏幕上的掩码图的显 示，以便该观察者只能用其第一只眼看到第一屏幕的第一图像，以及 只能用其第二只眼看到第二屏幕。
17、如权利要求16所述的方法，包括在调整步骤之后的如下步骤， 在空间中移动观察者和当观察者从第二屏幕移走的时候动态改变掩 码图，以便不透明条纹变窄和随着观察者移向第二屏幕而使不透明条 纹变宽。
18、如权利要求17所述的方法，其中，隔行扫描的垂直图像条纹 之间的间距是一个锥形透视线性函数。
19、如权利要求18所述的方法，其中，位于第一屏幕上条纹序列 中的第n个位置可以通过Xn+1＝AXn+B迭代：
X0＝0X1＝BX2＝AB+BX3＝A2B+AB+B
XN＝B(AN-1+…+A+1)
A＝(1-Py -1)/(1-qy -1)
B＝(pxpy -1-qxqy -1)/(1-qy -1)
并且观察者两只眼睛的位置是
p＝(px，py)以及q＝(qx，qy)
20、如权利要求19所述的方法，其中清晰条纹和不透明体条纹的 间距对于所有的i＝0，2，4…<偶数正整数>为fp(xi)。
21、一种显示器，包括：
一个传感装置，用于识别V个观察者的N只不同的眼睛在空间中的 位置，其中N大于或等于2，并且是一个整数，以及V大于或等于1，并且 是一个整数；及
一个显示装置，用于向N只不同的眼睛显示N幅不同的图像，其中 每一幅图像都是每一只眼睛在与各个图像相关的空间中的位置的函 数，所述显示装置没有任何活动部分，所述显示装置与传感装置通讯， 该显示装置包括一台计算机，该计算机从识别每一只眼睛在空间中的 位置的传感装置接收信息并产生所述图像，该计算机导致与V个观察 者中的第一观察者相关的N个图像的第一图像和N个图像的第二图像 被隔行扫描显示在第一屏幕上，其中隔行扫描的第一图像与第二图像 之间的间隔根据每一只眼睛在与各个图像相关的空间中的位置而变 化，其中，显示装置包括与计算机相连的其上显示图像的第一屏幕， 以及适于与第一屏幕相邻并安排在第一屏幕和N只眼睛之间的第二屏 幕，该第二屏幕有选择的呈现第一屏幕的部分内容给观察者，其中， 计算机会导致与第一和第二图像的隔行扫描相对应的掩码图显示在 第二屏幕上，以便第一观察者只能用其第一只眼看到第一图像，并且 只能用其第二只眼看到第二图像。

技术领域\n本发明涉及一种自动立体声设备。特别是涉及一种具有不与观察 者接触的显示器和由观察者看到的对应观察者位置的图像的自动立体 声设备。\n背景技术\n以空间中一个真实物体的所有真实性来设想一下，在你面前你会 看到一个虚拟的活动的物体或图形立于右侧。当你移动你的头时，该活 动的图形知道你在哪儿，并转过去看着你。如果你靠近或走远，真实感 和维数会保持。\n再设想一下，支持这一方式的显示设备易于安装在你的桌上或装 配在你的门或墙上，不需要你去配戴任何特殊的眼镜或装备，没有任何 活动的部分，并且可以做成从后到前大约一英寸或两英寸的厚度。空间 分辨率完全等于现在的LCD显示器的分辨率。\n这将开发出许多实际的应用。分子生物学家或CAD设计者可以直接 以他们的模型来工作，不需要配戴视觉设备，否则那样会妨碍他们的视 觉。与现有的自动立体声显示器不同，这些用户不需要与屏幕保持一段 距离。一个外科医生，在完全的三维立体空间中，可以看到一个病人的 内视图，而不需要配戴任何视觉设备，否则会妨碍对一个真正的患者的 观察。视频电话可以提供面对面交谈的直接性和空间真实度。在商店 及其他地点可以以同样的直接方式向公众提供一幅交互式的活动图形 作为实物图形，却没有后者的费用和物理限制。消费者可以在家里与具 有完全真实感和维数的游戏或活动人物进行交互。\n这种技术会带来一种便携式的显示器，大约是不带键盘的笔记本 电脑的大小，在位置和方向上都可以自由移动。它可以使人在房间中通 过浏览它看到一个虚拟物体的不同视图。\n发明内容\n根据本发明的一种显示器，包括一个传感装置，用于识别V个观察 者的N只不同的眼睛在空间中的位置，其中，N大于或等于2，并且是一个 整数，以及V大于或等于1，并且是一个整数；以及一个显示装置，用于 向N只不同的眼睛显示N幅不同的图像，其中，每一幅图像都是每一只眼 睛在与各个图像相关的空间中的位置的函数，所述显示装置是远离的 并且与V个观察者分开而不接触，所述显示装置与传感装置通信，所述 显示装置包括一台计算机，该计算机从识别每一只眼睛在空间中的位 置的传感装置接收信息并产生所述图像，该计算机导致与V个观察者中 的第一观察者相关的N个图像的第一图像和N个图像的第二图像被隔行 扫描显示在第一屏幕上，其中隔行扫描的第一图像与第图像之间的 间隔随着每一只眼睛在与各个图像相关的空间中的位置而变化，其中， 所述显示装置包括与所述计算机相连的其上显示图像的第一屏幕，以 及适于与第一屏幕相邻并安排在第一屏幕和N只眼睛之间的第二屏幕， 该第二屏幕有选择的呈现第一屏幕的部分内容给观察者，其中，计算 机导致对应隔行扫描的第一和第二图像的掩码图显示在第二屏幕上， 以便第一观察者只能用其第一只眼看到第一图像，并且只能用其第二 只眼看到第二图像。\n根据本发明的一种显示方法，包括步骤：用一台摄像机观测观察者 在空间中的位置；用与该摄像机相连的计算机确定观察者的第一只眼 和第二只眼在空间中的位置；隔行扫描第一图像和第二图像到第一屏 幕；根据每一只眼在与各个图像相关的空间中的位置来改变隔行扫描 的第一图像与第二图像之间的间距；调整设置在第一屏幕和观察者之 间的第二屏幕上的掩码图的显示，以便该观察者只能用其第一只眼看 到第一屏幕的第一图像，以及只能用其第二只眼看到第二屏幕。\n根据本发明的一种显示器，包括：一个传感装置，用于识别V个观察 者的N只不同的眼睛在空间中的位置，其中N大于或等于2，并且是一个 整数，以及V大于或等于1，并且是一个整数；及一个显示装置，用于向N 只不同的眼睛显示N幅不同的图像，其中每一幅图像都是每一只眼睛在 与各个图像相关的空间中的位置的函数，所述显示装置没有任何活动 部分，所述显示装置与传感装置通讯，该显示装置包括一台计算机，该 计算机从识别每一只眼睛在空间中的位置的传感装置接收信息并产生 所述图像，该计算机导致与V个观察者中的第一观察者相关的N个图像 的第一图像和N个图像的第二图像被隔行扫描显示在第一屏幕上，其中 隔行扫描的第一图像与第二图像之间的间隔随着每一只眼睛在与各个 图像相关的空间中的位置而变化，其中，显示装置包括与计算机相连 的其上显示图像的第一屏幕，以及适于与第一屏幕相邻并安排在第一 屏幕和N只眼睛之间的第二屏幕，该第二屏幕有选择的呈现第一屏幕的 部分内容给观察者，其中，计算机会导致与第一和第二图像的隔行扫 描相对应的掩码图显示在第二屏幕上，以便第一观察者只能用其第一 只眼看到第一图像，并且只能用其第二只眼看到第二图像。\n附图说明\n在附图中，示出了本发明的优选实施例和实践本发明的优选方法， 其中：\n附图1是本发明的显示器框图。\n附图2是本发明的方法的流程图。\n附图3a，3b和3c是一个观察者相对显示器的示意表示。\n附图4是一个其头部从第一和第二屏幕转动的观察者的表示。\n附图5是对于一个其头部从第一和第二屏幕转动的观察者来说第 一和第二屏幕最佳间隔方式的一种表示。\n具体实施方式\n下面参考附图，在几幅视图中相同的附图标记指示类似的或相同 的部分，特别是附图1所示的显示器10。显示器10包括一个传感装置12， 用于识别V个观察者16的N只不同的眼睛14在空间中的位置，其中N大于 或等于2，是一个整数，V大于或等于1，是一个整数。显示器10包括一个 显示装置18，用于向N只不同的眼睛14显示N幅不同的图像，其中每一幅 图像都是每一只眼睛在与各个图像相关的空间中的位置的函数。显示 装置18远离并且不与V个观察者16接触。显示装置18与传感装置12通 讯。\n更可取地，显示装置包括一台计算机，该计算机从识别每一只眼 睛在空间中的位置的传感装置接收信息并产生所述图像。该计算机导 致与V个观察者中的第一观察者相关的N个图像的第一图像和N个图 像的第二图像被隔行扫描显示在第一屏幕上，其中隔行扫描的第一图 像与第二图像之间的间隔根据每一只眼睛在与各个图像相关的空间中 的位置的函数而不同。\n更可取地，显示装置18产生N幅不同的图像以便N只眼睛14的 每一只只能看到与之相关的图像而不能看到N幅图像中的其它图像。 显示装置18最好还包括一台计算机20，该计算机从识别每一只眼睛 在空间中的位置的传感装置12接收信息并产生图像。更可取地，显 示装置18包括一个与计算机20相连的其上显示图像的第一屏幕22， 以及与第一屏幕相邻安排在第一屏幕22和N只眼睛14之间的第二屏 幕24，该第二屏幕有选择的呈现第一屏幕22的部分内容给观察者16。 更可取地，显示装置18包括一个安排在第一屏幕22后面照亮第一屏 幕22的照明源28。\n计算机20会导致与V个观察者16中的第一观察者相关的N个图 像的第一图像和N个图像的第二图像被隔行扫描显示在第一屏幕22 上，此外，计算机20会导致对应隔行扫描的第一和第二图像的掩码 图30显示在第二屏幕24上，以便第一观察者只能用其第一只眼看到 第一图像，并且只能用其第二只眼看到第二图像，如附图3a，3b和 3c所示。更可取地，第一图像和第二图像被隔行扫描成垂直图像条 纹32，并且掩码图30包括随第一观察者移动而改变的阻光不透明垂 直条纹34，以便第一观察者总能用第一只眼看第一图像，用第二只 眼看第二图像。掩码图30的垂直不透明条纹34的宽度根据下面的比 率动态变化。\n(图像和掩码之间的间距)/(半掩码条纹宽度)＝(观察者离屏幕的 距离)/(左眼和右眼之间的间距)\n更可取地，隔行扫描的垂直图像条纹之间的间距是一个锥形透视 线性函数。位于第一屏幕上条纹序列中的第n个位置可以通过 Xn+1＝AXn+B迭代：\nX0＝O X1＝B X2＝AB+B X3＝A2B+AB+B\nXN＝B(AN-1+…+A+1)\nA＝(1-py -1)/(1-qy -1)\nB＝(pxpy -1-qxqy -1)/(1-qy -1)\n并且观察者两只眼睛的位置是\np＝(px，py)  q＝(qx，qy)\n传感装置12包括一个与第二屏幕24相邻的第一视频摄像机26a， 监控眼睛14在空间中的位置。更可取地，传感装置12包括V个视频 摄像机26，以确定V个观察者16的眼睛14的位置。掩码图30最好 具有安排在不透明条纹34之间的清晰条纹，每一个清晰条纹的左边 界之间具有p2的距离，并且每一个清晰条纹的宽度为p2/3。计算 机20最好隔行扫描第一屏幕22的第一和第二图像为均匀间隔的垂直 图像条纹32，以便通过第二屏幕24上的不透明条纹34完全阻塞第 一观察者的第一只眼看偶数编号的图像条纹，并通过第二屏幕24上 的不透明条纹34完全阻塞第一观察者的第二只眼看奇数编号的图像 条纹。\nN幅图像通过计算机20进行合成图像插补合成产生并形成第一和 第二图像。更可取地，显示器10包括一个景象摄像机装置，用于N 幅图像的摄像，计算机20通过合成图像插补形成第一和第二图像。\n本发明属于一种显示方法。该方法的流程图如图3所示。该方法 包括用摄像机观测观察者在空间中的位置的步骤。然后具有用与摄像 机相连的计算机20确定观察者的第一只眼和第二只眼在空间中的位 置的步骤。下一步就是隔行扫描第一图像和第二图像到第一屏幕22。 接下来具有根据每一只眼在与各个图像相关的空间中的位置的函数来 改变隔行扫描的第一图像与第二图像之间的间距的步骤。然后有调整 处在第一屏幕22和观察者之间的第二屏幕24上的掩码图30显示的 步骤，以便该观察者只能用其第一只眼看到第一屏幕22的第一图像， 只能用其第二只眼看到第二屏幕24。\n可取地，调整之后，是在空间中移动观察者的步骤。然后，具有 当观察者从第二屏幕24移走的时候动态改变掩码图30以使不透明条 纹34变窄和随着观察者移向第二屏幕24而使不透明条纹34变宽的 步骤。\n本发明属于一种显示器10。显示器10包括一个传感装置12，用 于识别观察者16的N只不同的眼睛14在空间中的位置，其中N大于 或等于2，是一个整数，V大于或等于1，是一个整数。显示器10包 括一个显示装置，用于向N只不同的眼睛14显示N幅不同的图像， 其中每一幅图像都是每一只眼睛在与各个图像相关的空间中的位置的 函数。显示装置18没有任何移动的部分。显示装置18与传感装置12 通讯。\n在优选实施例的操作中，显示器10包括两个LCD屏幕，一个后 屏L1和一个前屏L2，它们之间的间距宽度为G，其中G大约为一或 两英寸。每一个LCD显示器都能以大约每秒120帧显示连续的图像。 在后屏L1的后面是一个提供均匀照明的长方形光源，例如照明盒。 同样，屏幕L1和照明盒可以由一个至少每秒120帧图像的CRT代替。 在韦恩NJ的托马斯电子(Thomas Electronics in Wayne NJ)是这种 快速CRT显示器的制造商之一。\n安装在前屏L2的上面，下面或侧面的是一个视频摄像机26，其 对准观察者。同样，可以有两个视频摄像机26一个挨着一个地对准 观察者。两个LCD显示器通过计算机20相连，并向两个屏幕发送一 个随时间变化的图像。\n上述设备可以有多个副本，用于视频电话，所有的都相同。在这 种情况下，它们各自的计算机20以网络互连。\n在显示器的操作中，从启动到完成，正如观察者所看到的，如何 去使用，观察者看到一个物体浮在前屏L1的中心。该物体看上去是 三维的，可以扩展到该屏幕平面的前面和后面。当观察者在任意方向 (上/下，左/右，前/后)上移动他的头时，和/或使他的头歪到侧面， 该物体会保持在正确的位置，就像一个真实的物体一样。\n如果该物体是一个活动的人物，那么该人物可以知道观察者的物 理位置。例如，如果该人物面对并且看着观察者，观察者移动他的头 到一边，那么该观察者将准确地看到该人物身体的一侧部分，而该人 物能够同时打手势或转动头和眼睛14到那一侧，以便继续看着该观 察者。\n如果两个观察者正在看网络互连设备的不同副本，那么每一个观 察者将以三维形式看到另一个人的头。当一个观察者将头移到一边， 他将准确地看到另一个观察者的头的侧面部分，并且另一个观察者将 有第一个观察者的新的头的位置的一个准确视图。每一个观察者将恰 当地跟踪其他观察者的视线。\n关于显示器10如何操作，下面将描述使其工作的操作的内部序 列。对于所有自动立体声设备来说的一个事实是，这里所描述的装置 的基本操作给左眼提供了一幅右眼看不到的图，给右眼提供了一幅不 同的左眼看不到的图像。该装置随观察者在空间中的位置的改变而自 动矫正。新的一点就是能在一个没有任何移动部分的紧密装置中在观 察者所在位置的较宽范围内实现这一点，包括对观察者的距离和磁头 俯仰角进行矫正。\n已经存在这样一种用于自动立体声显示器的装置，提供不同的图 像给观察者的左眼和右眼14，但它们都存在至少如下缺陷之一：\n1.需要大容量的光学系统\n2.需要观察者的头位于或在距离显示屏平面特定固定距离附 近，\n3.需要显示装置的机械运动跟着观察者的头的活动。\n4.作为“全息”，在需要同步生成大量不同视图的意义上，去 考虑观察者的眼睛14可能位于的所有地方。\n全息方法允许许多观察者同时观看景象，但在景象源是真实世界 的情况下还需要多台摄像机，否则在合成生成景象的情况下需要大量 计算。例如，有一种全息方法称作“区域”方法，其中生成N个视图， 每一个可见物来自空间中一个有限的区域。观察者移动他/她的头以 便他的眼睛14落在两个不同的区域中，左眼和右眼因此每一个都能 看到不同的视图。该方法允许观察者有限的移动，而不需要系统去跟 踪该观察者。\n关于显示器10，观察者左眼和右眼呈现两种不同的图像。这是通 过在后屏上的垂直条纹中出示两个隔行扫描的图像，并在前屏上使用 一个随观察者的移动而改变的阻光垂直条纹掩码图来实现的，以便观 察者总能从他的左眼只看到一幅图像，并从他的右眼只看到另外一幅 图像。在任何给定的时刻，掩码允许该观察者只看到每一幅图像的 1/3。通过在三个这种掩码视图间快速旋转，可以在每一个视频帧中 呈现给观察者一个完整的左右图像。\n这些掩码图30的宽度随着观察者到屏幕的距离的改变而动态变 化。随着观察者从屏幕逐渐后退，条纹变窄，而随着观察者接近屏幕， 条纹变宽。这样，比率总是保持不变：\n等式1：\n(图像和掩码之间的间距)/(半掩码条纹宽度)＝(观察离屏幕 的距离)/(左眼和右眼之间的距离)\n由于这个比率通过动态变换条纹的宽度可以保持不变，而不是通 过变换两个屏幕之间的物理间距，因此可以避免使用任何活动的部 分。\n更具体地：\n1.摄像机使用应用特征识别的图像处理方式(现有技术中已 经使用过)监控观察者眼睛的位置。基于观察者的位置，计算 机20为观察者的左眼和右眼14看到的每一幅图像进行计算(既 可以合成地或，在通过摄像机捕获图像时，通过两个摄像机视 图间的合成图像插补)。这两个图像由IM1和IM2表示。\n2.照明源28在后LCD屏幕的后面提供均匀照明，该照明在对 观察者变为可视前通过两个LCD屏幕(首先是后屏L1，然后 是前屏L2)中的每一个将连续屏蔽起来。\n3.基于观察者的位置，计算机20计算前屏L2上一序列均匀 间隔的垂直不透明的和清晰的条纹图案。光源只能通过清晰的 条纹。条纹如以下方式彼此隔开：\n*每一个清晰条纹的左边界到下一清晰条纹的左边界的距 离为P2。\n*每一个清晰条纹的宽度为P2/3。\n4.同样基于观察者的位置，计算机20在前屏L1上隔行扫描 IM1和IM2到均匀间隔的垂直条纹区域中。这些区域定位使得\n*通过L2的不透明条纹34完全阻塞观察者的左眼看偶数编 号的区域，并\n*通过L2的不透明条纹34完全阻塞观察者的右眼看奇数编 号的区域。\n条纹区域以如下方式彼此分开：\n*从每一个偶编号条纹区域的左边界到下一个偶编号条纹区 域的左边界的距离为P1。\n*每一个图像条纹的宽度为P1/2。\n5.前屏L2上的掩码条纹和后屏L1上的交替图像条纹都以快 速连续方式变化。显示这些条纹图案之一的时间被称作“微 帧”。三个微帧的一个完整序列构成一个时间的“观察者帧”。 例如，一个微帧对于一个每秒120/3或40观察者帧的有效帧 率来说，可以是1/120秒。\n在任何一个微帧中，左眼将看到图像的1/3(通过前屏L2上 的清晰条纹)并且右眼将看到图像的1/3(通过前屏L2上这 些相同的清晰条纹)。为了允许观察者用每一只眼睛观看一幅 完整的图像，以快速连续方式显示三个偏移条纹图案。从每一 个微帧到下一个微帧，屏幕L2上的条纹通过P2/3偏移，屏幕 L1上的交替图像图案通过P1/3偏移。观察者将主观地为左眼 和右眼14合并三个微帧的每一个完整的序列为一个单一的均 匀照明的图像。\n注意，在后面有不透明/清晰的光挡板屏，及在前面有偶/奇图像 条纹屏同样很好。在这种情况下，黑/白条纹在光源到达包含图像的 屏幕前而不是后将其阻塞。\n在一种实现方案中，使用一种CRT监视器作为后屏L1。使用一种 来自托马斯电子设备的快速刷新CRT，其为自由闪烁操作提供足够快 的帧时间。同时，一种标准的LCD屏幕被用作前掩码屏。铁电体LCD 屏幕被替代使用，因为这些屏幕能足够快速的改变它们的帧时间。这 可以从英格兰，Middlesex，Thorn EMI中心研究实验室购买。\n观察者的位置通过视频摄像机26捕获。为了描述使用的准确维 数，采用以下规则：\n*观察者两只眼睛14之间的距离为E(通常大约为65毫米)。\n*在任何时刻，观察者眼睛14之间一半位置的点H离前屏L2 的距离为D。\n*一个一维左/右坐标系统添加在前屏L2上，其原点为点H前 面的点。\n*一个一维左/右坐标系统添加在后屏L1上，其原点为点H前 面的点。\n屏幕L1上观察者的右眼通过屏幕L2的每一个清晰条纹看到的区 域必须替换P1/2到屏幕L1上观察者通过屏幕L2的相同的清晰条纹 看到的区域的左侧。通过相似的三角关系给出一个关系：内屏间距G 根据观察者到屏幕L2的距离D去替换P1/2再到眼睛的间距E。给出 这一关系，后屏L1上的条纹间距P1可以计算为：\n                P1/2＝E*G/D\n因为屏幕L1离观察者比离屏幕L2还远，其条纹必须相应变大， 以便观察者将以可视方式看到他们排列在屏幕L2上。屏幕L2距观察 者D距离，反之屏幕L1距观察者D+G距离。从这一点上，前屏L2上 的条纹间距P2可以计算为：\n               P2＝P1*(D+G)/D\n对于前屏L2，让a(s)和b(s)分别表示清晰条纹数s的左边界和 右边界的位置，其中s＝…-3，-2，-1，0，1，2，3…然后，在每三个微桢 中m＝0，1，2：\n               a(s)＝P2*(s+m/3-1/6)\n               b(s)＝P2*(s+m/3+1/6)\n对于后屏L1，偶图像条纹的左和右边界由以下给出：\n               P1*(s+m/3-1/2)\n               P1*(s+m/3)\n并且，奇图像条纹的左和右边界由以下给出：\n               P1*(s+m/3)\n               P1*(s+m/3+1/2)\n即使观察者只有两只眼睛14仍需要三个相位周期的原因如下所 述。\n如果使用两个相位周期，那么掩码屏L2上不透明/清晰图案将需 要高精度，和极高的分辨率。微小的误对齐都会导致观察者从每一只 眼睛看到对其它眼睛有意义的图像的小碎片。\n通过使用三个相位，可以确保观察者的每一只眼睛14在掩码屏L2 上看到一个裂缝，该裂缝只有屏幕L1上图像条纹宽度的2/3宽。这 允许在观察者的两只眼睛14的任何一只看到屏幕L1上任何错误的图 像条纹部分之前有大约1/6图像条纹的校正误差。\n掩码前屏L2需要有足够的分辨率，以便在周期的每一个相位， 屏幕L2上的每一个裂缝都小于整个周期宽度的一半。那样，可以确 保任何一只眼睛都不会看到屏幕L1上错误图像条纹的任何部分。\n用于具有这种属性的屏幕L2的最小完整周期的宽度为5个象素。 在这一宽度，周期可以以方式1-2-2象素产生，因此确保了最宽的裂 缝至多为一个完整周期的2/5。\n观察者距离显示器越远，需要的条纹周期宽度越小。为了简化， 作近似简化，观察者眼睛14之间的距离的两倍为5英寸。然后给定 掩码屏幕L2上的最小周期宽度为5象素，等式1提供测量两个屏幕 之间的间距的象素宽度数，必须等于测量观察者离图像屏幕的距离的 英寸数。\n例如，假定掩码前屏有大小为0.02英寸的象素。然后调节到最 大观察者距离40英寸，根据从后屏L1测得的结果，内屏间距需要40 个象素，或40*0.02英寸＝0.8英寸。\n如果需要调节一个更大的观察者距离，那么就需要增加内屏间 距。反之，如果使用高分辨率掩码前屏，那么可以减小内屏间距。\n磁头俯仰角可以很容易通过观察者提供，只要一个两维象素坐标 方格被用于掩码前屏L2就可以。如果该观察者倾斜他的头，并且我 们能够跟踪，那么前屏L2上的掩码条纹会相应地倾斜，后屏L1上的 交替图像条纹也同样倾斜。\n由于象素混淆，掩码条纹的锯齿状边界对于观察者来说是不可见 的，因为在前屏L2上的掩码条纹的左右边界正好落在后屏L1上图像 条纹的观察者视图的边界之内，并且因为前屏L2的掩码条纹的三个 时间交替相位的总和产生了一个平扫描场照明。\n响应观察者的两只眼睛的当前位置，有必要产生一种面对显示表 面和第二屏幕24的交替条纹图案(或者被称为活性光学挡板)，其具 有每一只眼位于一个“区域”的属性，该区域中的图像另一只眼睛完 全看不到。\n如果观察者直接面对第一屏幕22或者称作显示屏，那么正确的 图案将由均匀间隔的条纹组成。然而，如果用户将头转向左侧或右侧， 那么均匀的条纹间隔就不再正确。事实上，任何均匀间隔的图案将不 可避免地导致一只眼睛移出这一区域。参见图4。在这种情况下，光 学间隔是一种锥形透视线性方式。\n在图5中示出了这样一种光学间隔方式，两只眼睛定位于：p＝(px，py) 和q＝(qx，qy)，显示屏D在线y＝0，挡板S位于线y＝1。来自p和q的 黑线表示其中挡板允许眼睛看见显示器上的位置的视线；灰线表示其 中挡板阻碍眼睛看见显示器上的位置的视线。注意黑线在挡板屏幕上 交叉(指示两只眼睛在挡板中看到的相同通道)并且黑线在显示屏上 交替(指示每一只眼睛看见的显示屏的交替部分，这对于其他眼睛是 不可见的)。\n因为在q处的眼睛比在p处的眼睛离屏幕近，挡板中通道间的间 距(这些通道的位置由图中的黑点表示)将沿着从p到q的方向连续 变小。这将导致在挡板屏S和挡板后的显示屏D上的条纹逐渐变窄。\n事实上，在挡板上和显示屏上通过p和q之间交叉的线的位置， 通道间的间距，和条纹宽度一样，将逐渐消失等于零。这些关系的数 学描述和求导如下：\n给出显示屏上的位置(x，0)，挡板上的视线位置fp(x)位于显示屏 位置(x，0)和眼睛的位置p之间，通过线性插补获得：\nfp(x)＝pxpy -1+x(1-py -1)\n给出挡板上的位置(x，-1)，对应的显示屏上的视线位置可以由以 下等式转换获得：\nfp -1(x)＝(x-pxpy -1)/(1-py -1)\n因此，给定的显示屏上的位置xn通过来自p而不是q的挡板上的 清晰条纹看到，我们可以找到下-个通过来自q而不是p的挡板上的 清晰条纹可见的位置xn+1，首先通过在来自q的视线中找寻挡板fq(xn) 上的位置，然后在来自p的视线中找寻显示屏上对应的位置：\nxn+1＝fp -1(fq(xn))\n可以展开为：\n(qxqy -1+x(1-qy -1)-pxpy -1)/(1-py -1)\n这可以由线性等式xn+1＝Axn+B表示，其中：\nA＝(1-qy -1)/(1-py -1)\nB＝(qxqy -1-pxpy -1)/(1-py -1)\n同样给定显示屏上通过来自q而不是p的挡板上的清晰条纹可见 的下一个位置xn+1，我们可以找到显示屏上通过来自p而不是q的挡 板上的清晰条纹可见的下一位置xn+2，首先通过在来自p的视线中找 到挡板fp(xn+1)上的位置，然后在来自q的视线中找寻显示屏上对应 的位置：\nxn+2＝fq -1(fp(xn+1))\n显示屏上条纹位置序列中的第n个位置可以通过迭代xn+1＝Axn+B 计算：\nxo＝0  x1＝B  x2＝AB+B  x3＝A2B+AB+B  xn＝B(An-1+…+A+1)\n序列中的奇数值给显示屏上通过来自眼点p而不是q的挡板可见 的条纹定位，序列中的偶数值给显示屏上通过来自眼点q而不是p的 挡板可见的条纹定位。\n给定这一序列，挡板上的透明条纹定位在fp(xi)，对于所有的 i＝1，2，4，…。\n使用Pi单元(cell)的LCD作为用于第二屏幕24的光学电子挡板 是很有好处的。与铁电子光挡板(如美国专利NO.5712732)相比，Pi 单元LCD更可靠而且在所需的用于直接观测的尺寸上制造更为廉价 (例如：19英寸对角线以上)，他们拥有高对比度，在宽度观测角的 不透明度控制，以及快速开关能力(特别是，近似为以每秒200开关 周期的方波)方面都需要这种使用。\n尽管为了示意性的目的在上述实施例中对本发明作了详细说明， 应该明白这种详细描述只是为此目的，而本领域普通技术人员在不背 离本发明精神和范围的情况下根据下列权利要求可以做各种修改。