ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ РАСТРОВЫЙ ЭКРАН ОБЪЕМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Техническое решение относится к средствам получения и воспроизведения объемного изображения и может быть использовано в качестве экрана для создания полностью объемного изображения, экрана стереоизображения, стандартного экрана плоского изображения при использовании вычислительных мощностей современных персональных компьютеров.
Известен способ получения и восстановления объемного изображения, в котором используется растровый перфорационный экран с переменным по времени положением отверстий на нем. В способе плоский экран, выполнен в виде сдвоенной матрицы. Внешняя матрица выполнена из управляемых ячеек, которые попеременно пропускают свет от объекта съемки, а внутренняя матрица выполнена из светочувствительных ячеек, непосредственно отображающих объект съемки. Каждая ячейка внешней матрицы представляет собой управляемую на основе жидкокристаллической или иной структуры микроскопическую линзу или отверстие малого диаметра, реализующее эффект камеры-обскуры, а управление ячейками внешней матрицы осуществляют поочередным их открыванием для прохождения света, камеру съемки формируют в виде участка внешней матрицы центральная ячейка которой открыта для пропускания света и кадра внутренней матрицы, состоящего из прямоугольного массива пикселей, формирующих изображение. (см. патент RU, 2379726 С1, МПК G02B 27/22)
Известна система получения и восстановления объемного изображение, содержащая плоский экран, который выполнен в виде сдвоенной матрицы, внешняя матрица которого выполнена из управляемых ячеек, обладающих свойством попеременно пропускать свет от объекта съемки. Внутренняя матрица выполнена непосредственно отображающей объект съемки и выполнена s виде прозрачного матового экрана с функцией проецирования на него множества элементарных ракурсов исходного изображения, формируемых с помощью линзового растра, расположенного перед внешней матрицей, а за матовым экраном расположена видеокамера, фиксирующая многоракурсное изображение, формируемого на матовом экране. (см. патент RU, 91442 U1, МПК G02B 27/22)
Недостатками известных технических решений являются:
- низкая светосила данного экрана, т.к. большая часть света будет поглощаться во внешней матрице (матрице с открывающимися отверстиями) как в режиме съемки, так и в режиме воспроизведения объемного изображения;
- низкий угол обзора и необходимость применения большого количества пикселей и уменьшения размеров пикселей до микрометров для получения высокой разрешающей способности системы;
-.низкая разрешающая способность данной системы, т.к. отверстия не позволяют получить высокой разрешающей способности вследствие дифракции света на отверстии;
- высокие затраты вычислительных мощностей для создания объемного изображения;
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение угла обзора, разрешающей способности при уменьшенном количестве пикселей внутреннего экрана с размерами в сотни микрометров, а также многократное снижение вычислительных мощностей компьютеров, необходимых для создания изображения.
Технический результат достигается тем, что индивидуальный растровый экран объемного изображения, выполнен в виде сдвоенного экрана, содержащего внешний экран, состоящий из собирающих микролинз, направляющих лучи света в направлении глаз зрителя, и внутренний экран, выполненный в виде жидкокристаллического, плазменного или другого экрана с высоким разрешением непосредственно формирующий световые лучи, причем пиксели внутреннего экрана и собирающие микролинзы внешнего экрана покрыты двумя видами поляризаторов и взяты в равных количествах с размещением на внутреннем экране пикселей с разными поляризаторами и на внешнем экране собирающих микролинз с разными поляризаторами в шахматном или другом порядке, при этом экран содержит не менее трех видеокамер, расположенных по его краю и взаимодействующих с компьютером для определения положения головы зрителя и расчета конфигурации формируемого пикселями света, а расстояние между внешним и внутренним экранами равно фокусному расстоянию собирающих микролинз внешнего экрана.
На фиг.1 - общая схема экрана;
На фиг.2 - схемы размещения пикселей с поляризацией А и Б внутреннего экрана,
а - чередующимися рядами; б - в шахматном порядке; в - ромбами;
На фиг.3 - схемы размещения собирающих микролинз с поляризацией А и Б внешнего экрана, а - чередующимися рядами; б - в шахматном порядке;
в - чередующимися рядами со смещением.
Снабжение экрана видеокамерами, расположенными по его краю и взаимодействующими с компьютером позволяет увеличить угол обзора, так как при перемещении головы зрителя компьютер обрабатывает информацию о положении его головы и осуществляет построения соответствующей этому положению конфигурации цветов и интенсивностей пикселей на внутреннем экране, а также позволяет максимально обеспечить сужения областей пространства, в которых наблюдается объемное изображение (две области с диаметром около 1 см., окружающие только зрачки зрителя) и следовательно уменьшить общее количество пикселей системы, повышая разрешающую способность системы и снижая затраты вычислительных мощностей.
Индивидуальный растровый экран объемного изображения включает сдвоенный экран, состоящий из внешнего экрана 1 и внутреннего экрана 2. Внешний экран 1 расположен между зрителем и внутренним экраном, состоит из собирающих микролинз 3, и формирует само объемное изображение. Внутренний экран 2 выполнен в виде жидкокристаллического, плазменного или другого экрана с высоким разрешением, на нем непосредственно формируются лучи изображения. Пиксели 4 внутреннего экрана 2 и собирающие микролинзы 3 внешнего экрана 1 покрыты двумя видами поляризаторов - поляризаторами А 5 и поляризаторами Б 6. Поляризаторы А 5 и поляризаторы Б 6 линейно поляризуют свет во взаимно перпендикулярных плоскостях. На внутреннем экране 2 количество пикселей с поляризацией А равно количеству пикселей с поляризацией Б. На внешнем экране 1 количество собирающих микролинз с поляризацией А равно количеству собирающих микролинз с поляризацией Б. На внутреннем экране 2 пиксели с поляризацией А и пиксели с поляризацией Б расположены, например, в шахматном порядке, чередующимися рядами, ромбами или в другом порядке. На внешнем экране 1 собирающие микролинзы с поляризацией А и собирающие микролинзы с поляризацией Б расположены, например, в шахматном порядке, чередующимися рядами, чередующимися рядами со смещением или другом порядке. Расстояние между внешним экраном 1 и внутренним экраном 2 равно фокусному расстоянию собирающих микролинз. Растровый экран содержит не менее трех цифровых видеокамер 7 высокого разрешения, расположенных по его краю, взаимодействующих с компьютером. Компьютер обрабатывает информацию о положении головы зрителя и осуществляет построения соответствующей этому положению конфигурации цветов и интенсивностей пикселей на внутреннем экране, реализуя эффект объемного изображения - параллакс объектов.
Устройство работает следующим образом.
Видеокамеры 7 высокого разрешения снимают зрителя с различных ракурсов. Информация со всех видеокамер поступает в компьютер. Компьютер обрабатывает изображение, выделяет в каждом ракурсе лицо пользователя, элементы лица (нос, брови, глаза и т.д.). Распознавая составные элементы лица, сопоставляя смещение этих элементов на различных ракурсах и расстояниях между видеокамерами, компьютер рассчитывает точные координаты расположения в пространстве зрачков глаз пользователя. Далее компьютер вычисляет и формирует необходимую конфигурацию цветов и интенсивностей пикселей на внутреннем экране исходя из данного положения глаз пользователя. Глаз пользователя одновременно видит через каждую отдельную микролинзу внешнего экрана группу пикселей внутреннего экрана. При перемещении головы, компьютер пересчитает изображение и изменит конфигурацию пикселей. Пиксели каждой такой группы проецируют свое изображение на зрачок пользователя. Разделение собирающих микролинз и пикселей на группы с А и Б поляризацией (поляризаторы А и поляризаторы Б поляризуют свет во взаимно перпендикулярных плоскостях) позволяет создать два взаимонезависимых изображения для левого и правого глаза на одном экране. Микролинзы внешнего экрана с А поляризацией и пиксели внутреннего экрана с А поляризацией будут создавать изображение для левого глаза, а микролинзы с Б поляризацией и пиксели с Б поляризацией будут создавать изображение для правого глаза, то есть изображение для каждого глаза формируется независимо, реализуя бинокулярный эффект объемного изображения. Зритель увидит при этом на экране объемное изображение ничем неотличимое от реального. Устройством также реализуются эффекты объемного изображения, связанные с фокусировкой глаза, благодаря создания сужающихся или расходящихся лучей света, формируемых несколькими соседними микролинзами.
Индивидуальный растровый экран объемного изображения с широким углом обзора, обеспечивающий применение пикселей размерами в сотни микрометров при высокой разрешающей способности экрана и низких вычислительных затратах компьютеров, найдет промышленное применение.