CN104423054B - 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，为习知3D灯箱构成与3D静态影像显示的示意图。该习知3D灯箱1，主要由一透镜阵列(Lenticular)10、一3D多视景合成影像20、与一背光源30所构成。如图2所示，该透镜阵列(Lenticular)10，是由一具薄片状的透明塑料材料所构成，其中一面，称为3D结构面11，具有复数个柱状透镜的结构；而另一面，则称为印刷面12，通过平版印刷的制程，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，请参阅下列维基百科网址：
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 (16)
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，其中：
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，由该第一光源经过该2D影像的反射与散射的光学作用后显示该2D影像，
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，由第二光源经过该多视景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，
该视差光栅结构由垂直条状结构或倾斜条状结构所构成，其中，该垂直条状结构和倾斜条状结构均由多个遮光组件与多个透光组件所构成，
印制于该视差光栅结构上的该2D影像由多个印刷区与多个非印刷区所构成，其中，该多个印刷区对应于该多个遮光组件并具有与该多个遮光组件同样的结构、大小、位置与数目，该多个非印刷区对应于该多个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。
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。
4.一种可同时显示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，其中：
该视差光栅结构是由一垂直条状结构或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均由复数个遮光组件与复数个透光组件所构成，
该2D影像对应于该视差光栅结构并由多个印刷区与多个非印刷区所构成，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。
5.如权利要求4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。
6.如权利要求4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。
7.如权利要求4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。
8.如权利要求7所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该白色的印墨，由一不透光的材料所构成。
9.如权利要求4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。
10.如权利要求4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。
11.如权利要求4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。
12.如权利要求11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。
13.如权利要求11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。
14.如权利要求11所述的可同时显示2D与3D影像的装置，其特征在于，该白色可见光源包括复数个白光LED、一导光板、复数个扩散片与复数个增亮膜。
15.如权利要求4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。
16.如权利要求4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。
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