РАСТРОВЫЙ ЭКРАН ОБЪЕМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Техническое решение относится к пассивным средствам получения объемного изображения и может быть использовано в качестве экрана для создания полностью объемного изображения.
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 C1, MПK G02B 27/22).
Известна система получения и восстановления объемного изображения, 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 в 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, MПK 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;
- наличие копированных объемных изображений.
Техническим результатом заявленного технического решения является расширение области наблюдения объемного изображения при упрощении конструкции.
Технический результат заявленного технического решения достигается тем, что в растровом экране объемного изображения, выполненным в виде сдвоенного экрана, содержащего внешний перфорационный экран и внутренний проекционный экран, между перфорационным и проекционными экранами размещается прозрачная среда с показателем преломления больше единицы, позволяющая проецировать свет от проекционного экрана через отверстие в перфорационном экране в более широкую область пространства перед экраном объемного изображения.
Кроме того в растровом экране объемного изображения пластина выполнена из стекла или пластика или хрусталя или алмаза или поликарбоната, а в качестве жидкой среды используют воду, масло.
Кроме того в растровом экране объемного изображения вместо отверстий на перфорационном экране используются собирающие линзы, а проекционный экран расположен в фокальной плоскости этих линз.
Кроме того в растровом экране объемного изображения внутренняя поверхность перфорационного экрана выполнена с отражающим свет покрытием.
На фиг.1 - общая схема экрана со схемой хода лучей изображения;
На фиг.2 - сравнение классического растрового экрана и растрового экрана с применением оптически плотной среды.
Снабжение растрового экрана прозрачной средой, размещенной между перфорационным и проекционным экранами, из оптически плотного прозрачного материала, в качестве которого может быть стекло, пластик, хрусталь, алмаз, поликарбонат, вода, масло, то есть любой прозрачный материал с показателем преломления света больше, чем у воздуха позволяет наблюдать объемное изображение в более широкой области пространства перед растровым экраном объемного изображения с применением оптически плотной среды, чем в классическом растровом экране объемного изображения, при этом позволяет расширить область наблюдения объемного изображения до всего полупространства перед растровым экраном и полностью избавиться от копированных изображений, свойственных обычному растровому изображению.
Расширение области наблюдения объемного изображения происходит за счет того, что между перфорационным и проекционным экраном размещается пластина, выполненная из оптически плотного прозрачного материала, например, стекла, то есть между экранами размещается более оптически плотная прозрачная среда. Как известно из оптики свет преломляется по закону Снеллиуса:
α
β
Где α - угол между лучом света и нормалью к поверхности раздела сред в среде с показателем преломления n; Где β - угол между лучом света и нормалью к поверхности раздела сред в среде с показателем преломления n;
При переходе луча света из более оптически плотной среды (стекла) в менее оптически плотную (воздух), угол луча к нормали будет увеличиваться. При достижении угла падения света в стекле значения  луч, выходящий из стекла будет параллелен поверхности раздела сред. При дальнейшем увеличении угла падения свет испытает полное внутреннее отражение в стекле и не попадет в воздух. Таким образом, лучи света в воздухе, идущие от отверстия под любым углом к нормали, будут в стекле отстоять от нормали не более чем на 42 градуса. Свет от пикселей соседнего векселя будет испытывать полное внутреннее отражение внутри стекла. Копированные изображения не будут формироваться.
Растровый экран объемного изображения включает сдвоенный экран, состоящий из внешнего перфорационного экрана 1 и внутреннего проекционного экрана 2. Между перфорационным и проекционными экранами размещается пластина 3, выполненная из оптически плотного прозрачного материала, например, стекла, пластика, хрусталя, алмаза, поликарбоната или объем между экранами заполняется жидкой прозрачной средой, например, водой, маслом, позволяющие проецировать свет от проекционного экрана через отверстие в перфорационном экране в любую область пространства перед экраном объемного изображения. Размер пластины или объема зависит от коэффициента преломления света в них и от конфигурации отверстий и расстояния между отверстиями перфорационного экрана, от расстояния между экранами.
В растровом экране объемного изображения вместо отверстий на перфорационном экране можно использовать собирающие линзы, при расположении проекционного экрана в фокальной плоскости этих линз.
В растровом экране объемного изображения внутренняя поверхность перфорационного экрана может быть выполнена с отражающим свет покрытием.
Устройство работает следующим образом.
Для просмотра изображения располагают подсветку с задней стороны проекционного экрана, то есть экран с изображением освещают с задней стороны и на нем появится объемное изображение.
Растровый экран объемного изображения, обеспечивающий расширение области наблюдения при простоте конструкции, найдет промышленное применение.