ЭКРАН ДЛЯ ПРОСМОТРА И ОГЛЯДЫВАНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ОЧКОВ

Решение относится к стереоскопическому телевидению и/или стереоскопической фотографии, а более конкретно к получению стереоскопического трехмерного изображения на экранах дисплеев пэвм, мониторов или иных средств отображения телевизионной информации, а также фотографий.
Чтобы получить на экране изображения, для просмотра множеством зрителей, как статичных, так и перемещающихся относительно экрана, надо в пространстве относительно экрана построить множество изображений, которые будут соответствовать углу просмотра от нахождения зрителя и при перемещении зрителя относительно экрана, будут меняться от угла просмотра, глаз, глаза, при перемещении относительно экрана, а также расположение глаз на некотором расстоянии друг от друга, сканируют эти изображения с поверхности экрана, в зависимости от места и угла расположения глаз при помощи оптических линз или точечных источников света с поверхности ячеек матрицы с изображениями или фрагментами изображений, чем больше будет таких изображений, спроецированных в пространство, тем более плавно будет переход от одних изображений к другим, для перемещающихся наблюдателей зрителей.
Известно изобретение РФ по патенту №2275754, в котором для разделения двух изображений для каждого глаза раздельно используется система зеркал, размещенных в пространстве; недостатком способа рассматривания изображения, описанного в патенте, построенного при помощи системы зеркал, является возможность просмотра такого изображения с экрана монитора только для одного человека и привязкой наблюдателя к линзам и к одному положению головы, что очень неудобно и утомительно (1).
Наиболее близким решением относительно заявляемого является решение, описанное в патенте №2117414, в котором стереоскопическое изображение получено на экране монитора, дисплея, на котором размещен штриховой растр, а съемка объектов осуществляется двумя фото или кинокамерами (2).
Недостатки решения по патенту в том, что невозможно осуществить для съемки объекта с разных точек оглядывания зрителем под разным углом, невозможно получить достаточно высокую яркость изображения, т.к. штриховой растр для разделения изображений для левого и правого глаза поглощает большую часть света с экрана и плохо отображает мелкие детали, просмотр изображения возможен только для изображения одного ракурса - одного угла отображения полученного изображения и с фиксированным положением головы зрителя относительно экрана.
Технический результат заявляемого решения - получение изображения достаточно высокой яркости, разрешающей способности, с плавной динамикой оглядывания в процессе перемещения наблюдателя относительно экрана во всех плоскостях, в том числе при приближении и удалении от экрана.
Для реализации указанного технического результата предлагается решение, описанное ниже.
Экран для просмотра и оглядывания полученных изображений без применения очков, на поверхности которого расположен растр, характеризуется тем, что, имеет ячейки матрицы, а растр выполнен из точечных источников света в виде светящихся точек или узких светящихся полос, расположенных на расстоянии под основанием ячеек матрицы с изображениями, сжатыми изображениями или фрагментами изображений, предназначенные для наблюдения под разным углом,
или экран
имеет цилиндрические или сферические линзы, которые расположены перед изображениями, сжатыми изображениями или фрагментами изображений и сфокусированы на поверхность основания ячеек матрицы, предназначенные для наблюдения под разным углом.
Устройство может включать блок разделения на множество изображений, который предназначен для получения промежуточных точек изображений от камер полученных при съемке, что создает множество изображений промежуточных точек съемки и чем большее количество таких изображений будет получено, тем более плавным будет переход от одних изображений к другим во время просмотра изображений зрителем, зрителями в процессе их перемещения. для этого можно использовать программы, создающие промежуточные изображения между съемка, например перемещения. Можно использовать программы, например, morpheus photo morpher или другие программы, которые из двух смещенных изображений одного и того же объекта, отснятых с разных точек а и б, создают набор промежуточных изображений, которые будут соответствовать изображениям, полученным между точками а и б или при значительном количестве таких изображений, плавный переход от одного изображения к другому, на которых детали объекта постепенно смещаются относительно друг друга, в зависимости от угла их рассматривания, модулируя промежуточные состояния.
Экран для просмотра трехмерных стереоскопических изображений состоит из цилиндрических, сферических линз или точечных источников света, и ячеек матрицы с изображениями или фрагментами изображений.
На фиг.1 позиция а: показаны цилиндрические линзы в поперечном разрезе, которые сфокусированы на поверхность основания ячейки, на которых размещены фрагменты изображений стереопары для правого глаза b и левого глаза а, сжатых по горизонтали с боков. на фиг.1 позиция в: показаны поверхности оснований матрицы, на которых размещены два фрагмента изображения стереопары, для правого и левого глаза, а′ и b′, оптические оси, векторы от элементов изображения, предназначенные для правого и левого глаза. на фиг.1 позиция с: показаны поверхности оснований матрицы, на которых размещены несколько фрагментов изображения, которые соответствуют изображениям объекта под разным углом. глаза при рассматривании изображений с экрана матрицы, всегда будут находить для каждого глаза свое изображение и вместе будут видеть стереоизображение объекта, а при перемещении головы относительно экрана, можно будет рассматривать изображение с эффектом оглядывания.
При съемке статичных и движущихся объектов можно получить гораздо большее количество точек съемки, чем количество используемых для этого фото и кинокамер или превосходить количество кадров, полученных сканированием при перемещении фото и кинокамеры для статичных объектов. количество точек отображения объекта может превосходить количество фото и кинокамер во много раз и доходить до бесконечности и отображаться в виде функции объекта отображения для разных точек оглядывания.
Цилиндрические линзы могут быть расположены продольно друг к другу или разделенными на ячейки, расположенными в шахматном порядке (фиг.2). На позиции а показана панель из матрицы в пространстве, на позиции b показан вид сверху и вид ячеек. ячейки могут быть квадратные и прямоугольные.
Линзы могут быть сферические и обрезанные по краям с основанием в виде квадрата или прямоугольника. линзы можно соединить в матрицу ячеек, подобно, как на фиг.2 использование сферических линз для матрицы и получения стереоизображений, позволит получить стереоэффект не только по горизонтальной плоскости, но и по вертикальной, а также и в промежуточных плоскостях с возможностью оглядывания трехмерных изображений. линзы могут быть соединены, как в клеточном порядке, друг напротив друга, так и в шахматном порядке (фиг.3).
фиг.3 позиция а: расположение ячеек и линз в шахматном порядке, a1 - вид сверху ячеек и линз, b - расположение ячеек и линз в клеточном порядке.
Оптические схемы с использованием линз для разделения изображения для каждого глаза отдельно или для разных углов просматривания, предназначены для просмотра этих изображений в отраженном свете или в проходящем рассеянном свете. такие схемы могут работать и в проходящем свете на просвет, если основания ячеек и изображения являются прозрачными и в качестве подсветки использовать матовый рассеянный свет. Использование линз для получения стереоскопических изображений приводит к оптической аберрации. для значительного снижения аберрации, предлагается в качестве средства для разделения изображений с поверхности основания ячейки, в зависимости от угла рассматривания, вместо линз использовать точечные источники света, например: светодиодные точечные источники света, сфокусированные точки от источников света, светящиеся точки или светящейся полосы, которые находятся под основанием поверхности ячейки, на котором размещены элементы изображения. такая схема возможна при условии, что основание ячейки поверхности с изображениями, или фрагментами изображений будут прозрачными и сквозь них будет просвечиваться световое пятно точечного источника света. Световые пятна проходя и проецируясь сквозь отдельные участки изображения на ячейках, в зависимости от угла просмотра, будут сливаться для каждого глаза отдельно в единое изображение. фиг.4: показана схема без линз с точечными источниками света. здесь показана такая же схема изображений, так же расположены ячейки матрицы, как и на фиг.1, только вместо цилиндрических линз для разделения изображений под поверхностью основания ячейки, на которых размещены изображения, на некотором расстоянии от изображения находятся точечные источники света. если ячейки с изображениями вытянуты в виде полосы, то и точечный источник света под ними тоже вытянут в виде тонкой светящейся полоски света или тонкие щели, через которые проходит свет. такая схема размещения точечных источников света под поверхностью изображений возможна, если изображения и поверхность на которых размещены изображения будут прозрачными, чтобы сквозь них проецировались источники света. На фиг.4 позиция а: показана схема размещения фрагментов изображений или изображения для правого и левого глаза а и b и источника света с.поверхность на которых размещены изображения и сами изображения являются прозрачной средой, через которые проецируется точечные источники света. На фиг.4 позиция b: показана схема размещения фрагментов изображений или изображения для множества точек в пространстве в горизонтальной и продольной плоскости, где глаз может видеть изображение каждый свое или для двух глаз, при изменении угла просмотра, всегда будет своя стереопара, т.е. будет возможность оглядывания такого изображения при перемещении положения наблюдателя относительно экрана. На фиг.4 позиция с: показана поверхность ячейки с фрагментами изображения или изображениями, такие же, как на фиг.1 в позиции b и с, как для цилиндрических линз. d - точечные источники света в виде щели или светящихся полос. На фиг.5 а и b: показаны схемы расположения точечных источников света под основаниями ячейки с изображением или фрагментами изображений, которые могут быть светящимися круглыми точками малой величины, в случае, если среда после источника света прозрачная и световое пятно проходит сквозь поверхность и прозрачные красители. Чем меньше по размеру точка света или световое пятно, тем выше разрешающая способность изображения, т.е. резкость. такая схема расположения источников света и изображений годится для ячеек обозначенных фиг.5 для с, d и е, такая же схема, как и на фиг.4 в позиции а и b, но там схема предназначена для точечных источников вытянутой формы, т.е. для щели, светящейся полосы или в виде светящихся полос, а, b, с, d и е применены точечные источники света с, в виде светового пятна круглой формы маленькой величины. чем меньше световое пятно или светящаяся точка относительно основания ячейки с фрагментом изображения или изображением, тем будет выше разрешающая способность изображения. На фиг.5 позиции с, d и е: показаны виды основания ячейки с фрагментом изображения или изображением, предназначенные для точечных источников света круглой формы для просмотра на просвет сквозь прозрачную среду. На фиг.5 позиция с: показана круглое основание ячейки с двумя фрагментами изображения а и b, относительно центральной точки основания ячейки c1, предназначенные для правого и левого глаза, под основанием ячейки с фрагментами изображений для правого и левого глаза а и b расположен на некотором расстоянии 1 от поверхности ячейки, точечный источник света с, круглой формы. при условии, что основание ячейки является прозрачным и фрагмент изображения состоит из прозрачных красителей и световое пятно проецируется сквозь красители, то для каждого глаза отдельно от источника света с, будет проецироваться через красители от изображения или фрагментов изображения разный блик в зависимости от угла рассматривания. Эта схема удобна для просмотра изображений для глаз, которые могут иметь отклонения от горизонтального расположения глаз относительно экрана. На фиг.5 позиция а: показана схема расположения точечного источника света с, круглой формы на некотором расстоянии 1 с двумя фрагментами изображений на основании ячейки а и b, на фиг.5 позиция с: показана плоскость основания ячейки с фрагментом изображения для правого и левого глаза для горизонтального расположения глаз относительно экрана во время просмотра изображений и на фиг.5 позиция d: показано основание ячейки с фрагментами изображений для правого и левого глаза, нанесенных по поверхности основания относительно центральной точки c1 в разные направления: от горизонтального до вертикального построения и с возможностью просмотра таких изображений относительно экрана, как при горизонтальном расположении глаз, так и при любом наклоне глаз относительно горизонтали. На фиг.5 позиции b и е: показана схема многоракурсного построения изображения, которое можно рассматривать с разных точек и под разным углом просмотра, с разным расположением глаз относительно горизонтального положения глаз и с возможностью оглядывания зрителем во время перемещения относительно экрана. На фиг.5 позиция b: дана схема расположения точечного источников света с, относительно плоскости ячейки s на некотором расстоянии 1, с проекцией лучей света r, через участки изображений или фрагменты изображений а, b, с, d, на плоскости s., r1, r2,r3, r4, r5, проекции лучей проходящих, каждый через свой участок: r1 через участок изображения а, r2 через участок b, r3 через участок с, r4 через участок d, r5 через участок с. сколько участков будет размещено на плоскости s, столько проекций лучей можно будет построить от точки с на плоскости s через участки с фрагментом изображения или изображениями. На фиг.5 позиция е: показаны площадки, основания, на которых размещены фрагменты изображения или изображения в поперечной плоскости, которые показаны на фиг.5 позиция b. площадки, основания ячеек, на которых размещены фрагменты изображений или изображения, прозрачные на просвет, могут быть разных форм, удобными для максимального сближения друг с другом, они могут быть: круглыми, квадратными, прямоугольными, шестигранными и других геометрических форм. все варианты таких площадок, с основаниями ячеек, на которых размещены фрагменты изображений или изображения, прозрачные на просвет представляют матрицу для формирования изображений, которые в совокупности сливаются для наблюдателя в сплошной экран, на котором можно рассматривать стереоскопические и трехмерные изображения, все варианты таких площадок с основаниями ячеек, на которых размещены фрагменты изображений или изображения, прозрачные на просвет, которые представляют матрицу для формирования изображений, могут быть получены на жидкокристаллических матрицах, жидкокристаллических дисплеях мониторах с прозрачными средами фильтрами, через которые проходит свет от источников света размещенного за панелью матрицы с фильтрами, только вместо традиционных источников рассеянного света за панелью матриц с фильтрами надо будет установить наборы точечных источников света, согласно схемам показанным - позиции а, b, с, d и на фиг.5 позиции а, b, с, d, е.
На фиг.6 показан отдельно вид по фиг.5 позиция b, который в поперечном разрезе является ячейкой с изображением или фрагментом изображения для построения стереоскопического объемного изображения со свойствами оглядывания для перемещающегося наблюдателя относительно экрана, на котором находятся множество таких ячеек, сливающиеся в единые изображения для наблюдателя. вид основания ячейки может иметь разнообразную форму, удобную для максимального сближения: квадратную, прямоугольную, многогранную.
Создание экрана для получения стереоскопического трехмерного изображения - это создание принципиально нового качества отображения окружающего мира, чем традиционные плоские изображения, такие как на картинах живописи, фотографии, телевидении.
Стереоскопические объемные изображения на стереоскопических экранах - это изображения со свойствами присутствия человека перед реальным миром. это шаг к созданию принципиально нового стереоскопического трехмерного телевидения, фотографии и различных средств воспроизведения таких изображений.
Находясь перед таким экраном, человек видит стереоскопическое изображение какого либо объекта со свойствами оглядывания. перемещаясь относительно экрана человек рассматривает объект с изменяемым углом осмотра. это происходит благодаря сканированию ячейки матрицы за счет точечного источника света, просвечивающего частицу от изображения и места расположения глаз относительно множества таких ячеек.
Одним из основных преимуществ настоящего решения является то, что не требуется применения очков для разделения изображений для правого и левого глаза, что обычно характерно при использовании аналогичных решений.
Источники информации:
Источники информации:
1. Патент РФ №2275754, Устройство для просмотра стереоскопического изображения, отображаемого видеодисплейным средством (варианты),
МПК Н04N 13/00, G02В 27/22, опубл 27.04.2006.
2. Патент РФ №2117414, Способ формирования стереоскопического изображения на экране дисплея и система для его реализации, МПК Н04N 13/04, ОПУБЛ. 10.08.1998.