УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКИХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Полезная модель относится к устройствам воспроизведения объемных телевизионных изображений и может быть применена в различных областях при демонстрации стереоскопических фильмов и телепрограмм, а также при наблюдении за трехмерными объектами.
В стереоскопических воспроизводящих устройствах необходимым условием получения объемного изображения является раздельное (сепаратное) бинокулярное наблюдение зрителем частей предъявляемой стереопары. В устройствах, использующих разделение изображений по поляризации соответствующих световых потоков, это означает необходимость сохранения состояний поляризации световых потоков при их движении от поляризующих устройств к зрителю.
Известно устройство для получения объемной телевизионной проекции, содержащее два телепроектора, перед объективами которых размещены поляризаторы с взаимно ортогональными плоскостями, и экран, изготовленный из материала, способного сохранять поляризацию световых потоков. (Патент на полезную модель RU №41560 U1, МПК: 7 H 04 N 15/00).
Недостатком данного устройства является относительная сложность реализации, обусловленная необходимостью наличия специального экрана, способного сохранять поляризацию.
Известно устройство для получения объемной телевизионной проекции, содержащее левый и правый телепроекторы, перед объективами которых помещены поляризаторы с взаимно ортогональными плоскостями, и экран, сохраняющий поляризацию световых потоков (Патент на полезную модель RU №44440 U1, МПК: 7 H 04 N 15/00).
Недостатком данного устройства также является относительная сложность реализации, обусловленная необходимостью наличия специального экрана, способного сохранять поляризацию.
Наиболее близким к предложенному является устройство для воспроизведения телевизионных стереоскопических изображений, содержащее два дисплея с электроннолучевыми трубками, два поляризатора, полупрозрачное зеркало для совмещения изображений экранов дисплеев в общей плоскости наблюдения и очки с анализаторами для раздельного бинокулярного наблюдения совмещенных изображений. Дисплеи располагают симметрично относительно полупрозрачного зеркала, так что свет от
каждого из них падает на зеркало под углом 45°. Поляризаторы располагают перед дисплеями, причем оси поляризаторов ориентируют не ортогонально для компенсации поворотов плоскостей поляризации световых потоков, происходящих при совмещении двух изображений (Патент на изобретение US №2845618, НКИ: 340-369).
В данном устройстве сохранение поляризации обеспечивается путем предварительного поворота поляризаторов на различные углы для компенсации искажений поляризаций световых потоков, что усложняет реализацию устройства. Кроме того, для обеспечения достаточного качества необходимо использование полупрозрачного зеркала, что приводит к увеличению себестоимости оптической части устройства.
Задачей предложенной полезной модели является обеспечение сохранения поляризаций световых потоков в системе воспроизведения стереоскопических телевизионных изображений с сохранением достаточного качества получаемых изображений при снижении себестоимости устройства.
Бр
Поставленная задача достигается тем, что устройство для воспроизведения стереоскопических телевизионных изображений, содержащее два дисплея с электроннолучевыми трубками, один из которых предназначен для наблюдения изображения в прошедшем свете, другой - в отраженном свете, поляризатор с возможностью поляризации в горизонтальной плоскости, помещенный перед дисплеем, предназначенным для наблюдения изображения в прошедшем свете, элемент для совмещения изображений от дисплеев, очки с анализаторами, согласно предлагаемому решению, содержит плоское зеркало с передней отражающей поверхностью, расположенное перед дисплеем, предназначенным для наблюдения изображения в отраженном свете, дисплеи расположены таким образом, что их экраны лежат в параллельных плоскостях, в качестве элемента для совмещения изображений выбрана тонкая прозрачная стеклянная пластина, расположенная перед дисплеем с поляризатором с возможностью падения на нее света под углом Брюстера α, при этом плоское зеркало расположено параллельно пластине, а расстояния между плоскостями экранов дисплеев у и плоскостями, перпендикулярными плоскостям экранов и проходящими через центры экранов х выбраны из следующих соотношений:
Бр
х=2b·sinα,
Бр
y=2b·cosα,
b - расстояние между пластиной и зеркалом.
В устройстве для воспроизведения стереоскопического изображения для совмещения плоских видеоизображений от источников в общей плоскости используется прозрачная
стеклянная пластина, а не специальный экран или зеркало. При этом качество стереоскопического изображения оказывается достаточным благодаря тому, что обеспечивается падение света от дисплеев на пластину под углом Брюстера, что позволяет получать на выходе устройства световой поток достаточной интенсивности.
Технический результат, который может быть получен при использовании данной полезной модели, заключается в создании системы, использующей доступные комплектующие, и поэтому простой для реализации, создающей объемные изображения достаточного качества.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлено заявляемое устройство.
Бр
Данное устройство содержит дисплеи 1 и 2 с электронно-лучевыми трубками, поляризатор 3 с возможностью поляризации в горизонтальной плоскости, помещенный перед дисплеем 1, тонкую прозрачную стеклянную пластину 4, расположенную перед дисплеем 1, с возможностью падения на нее света под углом Брюстера α, плоское зеркало 5 с передней отражающей поверхностью, расположенное перед дисплеем 2 параллельно пластине 4, очки с анализаторами 6. При этом дисплеи расположены таким образом, что их экраны лежат в параллельных плоскостях, а расстояния между плоскостями экранов дисплеев (у) и плоскостями, перпендикулярньми плоскостям экранов и проходящими через центры экранов (х) выбраны из следующих соотношений:
Бр
х=1b·sinα,
Бр
y=2b·cosα,
,
2
2
1
где n - показатель преломления пластины, n≥1,5; n - показатель преломления воздуха; b - расстояние между пластиной и зеркалом.
2
2
Бр
2
Бр
Указанная конфигурация необходима для того, чтобы, свет от обоих дисплеев падал на пластину под углом Брюстера, и при этом зритель мог бы наблюдать изображения экранов дисплеев наложенными друг на друга в общей плоскости 7. Использование зеркала 5 делает четным число отражений, которые претерпевает свет от дисплея 2, благодаря чему изображение, выводимое на экран дисплея 2, не надо предварительно инвертировать. В качестве элемента для совмещения изображений используется прозрачная стеклянная пластина минимально возможной толщины с показателем преломления n≥1,5, например, пластина с n=1,58 (при этом угол Брюстера α будет равен 57,7°), или, например, с n=1,68 (α=59,2°).
Устройство работает следующим образом.
Два изображения, составляющие стереопару представляемой объемной сцены, выводятся на экраны дисплеев 1 и 2, причем изображение, предназначенное, например, для левого глаза зрителя, выводится на экран дисплея 1, а изображение, предназначенное, например, для правого глаза зрителя, - на экран дисплея 2. Свет, идущий от дисплея 1, проходит через поляризатор 3, приобретает р-поляризацию, падает на пластину 4 под углом Брюстера, проходит через пластину 4, достигает зрителя и проходит только через левый анализатор очков 6. Свет, идущий от дисплея 2, отражается от зеркала 5 и также падает на пластину 4 под углом Брюстера. Благодаря эффекту Брюстера от пластины 4 в направлении зрителя отражается только s-поляризованный свет, который затем достигает зрителя и проходит только через правый анализатор очков 6. Экраны обоих дисплеев наблюдаются зрителем в общей плоскости 7, причем левый глаз зрителя видит только изображение дисплея 1, а правый глаз - только изображение дисплея 2, в результате чего зритель воспринимает представляемую сцену объемной.
Таким образом, предложенное устройство обладает преимуществом перед известными устройствами, так как в нем обеспечивается одновременное выполнение всех трех составляющих поставленной задачи - условия сохранения поляризации света, условия простоты реализации устройства и условия достаточности качества получаемого изображения.
Сохранение поляризации обеспечивается тем, что используемая для совмещения изображений экранов двух дисплеев пластина не искажает поляризацию света: благодаря эффекту Брюстера степень поляризации света от дисплея 1 при прохождении пластины 4 только увеличивается, а поляризация света от дисплея 2 происходит при отражении от пластины 4.
Простота реализации предложенного устройства связана с тем, что стеклянная пластина и плоское зеркало, к поляризующему действию которого не предъявляется никаких требований, в ряде случаев окажутся более доступными комплектующими, чем специальный экран, не изменяющий поляризацию, или полупрозрачное зеркало. Кроме того, нет необходимости в предварительном повороте поляризаторов.
Качество изображения. Если в известном устройстве полупрозрачное зеркало было бы заменено на прозрачную пластину, первые два условия были бы выполнены, однако качество стереоскопического изображения стало бы неудовлетворительным, так как интенсивность света на выходе устройства оказалась бы слишком малой из-за низкой отражательной способности прозрачной пластины. В предложенном устройстве при использовании той же прозрачной пластины обеспечиваются не только сохранение
поляризации и простота реализации, но и достаточное качество получаемого изображения, так как:
- для света, падающего под углом Брюстера, отражательная способность пластины выше, чем для света, падающего под углом в 45°;
- использование эффекта Брюстера для поляризации света от дисплея 2 позволяет не помещать поляризатор перед дисплеем 2 и тем самым сэкономить световую энергию.