СИСТЕМА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
SYSTEM FOR REPRODUCTION OF STEREOSCOPIC IMAGE

Изобретение относится к видеотехнике, а именно к системам воспроизведения стереоскопического изображения, и может быть использовано для воспроизведения черно-белых и цветных стереоскопических изображений с использованием 3D очков.
Во многих современных системах стереоскопическое изображение формируют за счет временного разделения изображений при помощи устройства отображения с линейно поляризованным излучением (например, ЖК дисплея), 3D очков и связанного с ними электронного контроллера. В таких системах устройство отображения воспроизводит разделенные по времени кадры изображения стереопары для левого и правого глаз пользователя, а управляемые электронным контроллером очки делают прозрачным только один окуляр для одного глаза во время отображения соответствующего кадра стереопары, то есть очки прозрачны для одного глаза и непрозрачны для другого глаза при демонстрации первого по времени кадра изображения (для изображения левого глаза) и ситуация становится противоположной при демонстрации следующего по времени кадра изображения (для изображения правого глаза). Таким образом, наблюдатель видит левым и правым глазами два разных изображения, воспринимаемые им как единое трехмерное изображение. К таким системам можно отнести технические решения, описанные, например, в патентах США №7271803 [1] и №7319798 [2]. Основным недостатком известных систем получения 3D изображения является сложность их реализации и настройки.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является система воспроизведения стереоскопического изображения, описанная в выложенной заявке США №2002/0122145 [3], которая содержит устройство отображения, выполненное с возможностью воспроизведения разделенных по времени кадров стереопары для левого и правого глаз пользователя, затворные 3D очки, имеющие левый и правый окуляры, каждый из которых включает в себя первый поляризатор, расположенный между устройством отображения и глазом пользователя, второй поляризатор, расположенный между первым поляризатором и глазом пользователя, причем оси поляризации первого и второго поляризаторов ортогональны, а также управляемый вращатель плоскости поляризации, расположенный между первым и вторым поляризаторами и соединенный с электронным контроллером, который соединен с устройством отображения и выполнен с возможностью управления вращателями плоскости поляризации и синхронизации вращателей плоскости поляризации с устройством отображения. Эта система выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.
Принцип действия прототипа [3] основан на временном разделении изображений для левого и правого глаз с помощью затворных 3D очков, которые работают синхронно с устройством визуализации под управлением электронного контроллера, поэтому они прозрачны для одного глаза в момент показа соответствующего изображения. Свет от устройства отображения проходит в окуляр очков через первый поляризатор, вращается (при необходимости) управляемым вращателем плоскости поляризации на 90° и поглощается вторым поляризатором (в случае если состояние поляризации света было изменено вращателем плоскости поляризации).
Основной недостаток прототипа заключается в том, что в случае использования устройства отображения с линейно поляризованным излучением (например, ЖК дисплея) при вращении очков вокруг нормали к поверхности окуляров будет происходить изменение яркости изображения. Яркость изображения будет меняться по закону косинусов в зависимости от угла между плоскостью поляризации света, выходящего из ЖК дисплея, и плоскостью поляризации света, пропущенного первым поляризатором. Таким образом, качество стереоскопического изображения, воспроизводимого системой прототипа, нестабильно при вращении очков вокруг нормали к поверхности окуляров.
Задачей заявляемого изобретения является создание системы воспроизведения стереоскопического изображения со стабильным качеством изображения, которое не меняется при вращении очков вокруг нормали к поверхности окуляров.
Поставленная задача решена за счет применения четвертьволновой пластины, расположенной между устройством отображения и первым поляризатором, быстрая ось которой наклонена под углом 45 градусов к оси поляризации первого поляризатора. Такой подход позволил создать систему воспроизведения стереоскопического изображения, содержащую устройство отображения, выполненное с возможностью излучения линейно поляризованного света и воспроизведения разделенных по времени кадров стереопары для левого и правого глаз пользователя, очки, имеющие левый и правый окуляры, каждый из которых включает в себя первый поляризатор, расположенный между устройством отображения и глазом пользователя, второй поляризатор, расположенный между первым поляризатором и глазом пользователя, а также управляемый вращатель плоскости поляризации, расположенный между первым и вторым поляризаторами и соединенный с электронным контроллером, который соединен с устройством отображения и выполнен с возможностью управления вращателем плоскости поляризации и синхронизации вращателя плоскости поляризации с устройством отображения, при этом заявляемая система отличается тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере одну четвертьволновую пластину, расположенную между устройством отображения и первым поляризатором, причем быстрая ось четвертьволновой пластины наклонена под углом 45 градусов к оси поляризации первого поляризатора.
Для эффективного функционирования системы целесообразно, чтобы устройство отображения было выполнено в виде жидкокристаллического дисплея.
Для эффективного функционирования системы целесообразно, чтобы поляризаторы и четвертьволновая пластина были выполнены в виде пленок.
Для эффективного функционирования системы целесообразно, чтобы она дополнительно содержала две четвертьволновые пластины, каждая из которых расположена в окуляре очков между устройством отображения и первым поляризатором.
Для эффективного функционирования системы целесообразно, чтобы она дополнительно содержала одну четвертьволновую пластину, расположенную между устройством отображения и первым поляризатором и присоединенную к экрану устройства отображения.
Для эффективного функционирования системы целесообразно, чтобы оси поляризации первого и второго поляризаторов были ортогональны.
Для эффективного функционирования системы целесообразно, чтобы оси поляризации первого и второго поляризаторов были параллельны.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение стабильности качества изображения системы при вращении очков вокруг нормали к поверхности окуляров.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводятся его подробное описание и чертеж на котором представлена структурная схема системы воспроизведения стереоскопического изображения, выполненной согласно изобретению.
Заявленная система воспроизведения стереоскопического изображения (см. чертеж), содержит устройство 1 отображения, излучающее линейно поляризованный свет, очки, имеющие левый и правый окуляры, каждый из которых включает в себя первый поляризатор 2, расположенный между устройством 1 отображения и глазом 3 пользователя, второй поляризатор 4, расположенный между первым поляризатором 2 и глазом 3 пользователя, а также управляемый вращатель 5 плоскости поляризации, расположенный между первым и вторым поляризаторами 2, 4. Управляемый вращатель 5 плоскости поляризации соединен с электронным контроллером 6, который подключен к устройству 1 отображения. Кроме того, система содержит четвертьволновую пластину 7, расположенную между устройством 1 отображения и первым поляризатором 2, причем быстрая ось четвертьволновой пластины 7 наклонена под углом 45 градусов к оси поляризации первого поляризатора 2.
Рассмотрим принцип действия заявленной системы воспроизведения стереоскопического изображения (см. чертеж), в которой устройство 1 отображения выполнено в виде ЖК (жидкокристаллического) дисплея. Устройство 1 отображения воспроизводит разделенные по времени кадры стереопары для левого и правого глаз пользователя. Очки работают синхронно с устройством 1 отображения, поэтому они прозрачны только для одного глаза, когда соответствующий кадр стереопары отображается устройством 1 отображения. ЖК панель устройства 1 отображения излучает только линейно поляризованный свет. Электронный контроллер 6 выдает управляющие сигналы для управляемого вращателя 5 плоскости поляризации проходящего излучения. Окуляры очков закрываются и открываются синхронно с ЖК панелью устройства 1 отображения в соответствии с управляющим сигналом от электронного контроллера 6. Четвертьволновая пластина 7 имеет быструю оптическую ось, наклоненную под углом 45° по отношению к оси поляризации (направлению плоскости поляризации проходящего излучения) первого поляризатора 2. Такое взаимное расположение позволяет получить линейно поляризованное излучение на выходе из первого поляризатора 2, причем интенсивность излучения на выходе из первого поляризатора 2 не зависит от угла между быстрой осью четвертьволновой пластины 7 и плоскостью поляризации света ЖК дисплея.
Заявляемое изобретение может найти применение как в домашних, так и в профессиональных системах воспроизведения трехмерных изображений, в частности в тренажерах, компьютерных играх и в других областях, где требуется использование черно-белых или цветных стереоскопических изображений.
Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.