RU2221350C2 - Stereo system - Google Patents
Stereo system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221350C2 RU2221350C2 RU2001133732/09A RU2001133732A RU2221350C2 RU 2221350 C2 RU2221350 C2 RU 2221350C2 RU 2001133732/09 A RU2001133732/09 A RU 2001133732/09A RU 2001133732 A RU2001133732 A RU 2001133732A RU 2221350 C2 RU2221350 C2 RU 2221350C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stereo
- screen
- images
- lens
- viewer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к стереоскопическим системам демонстрирования стереоизображений для безочкового наблюдения стереоэффекта. The invention relates to stereoscopic systems for displaying stereo images for eyeglass-free observation of the stereo effect.
Преимущественно изобретение предназначено для стереокинематографа, стереотелевидения и вычислительной техники. Mainly the invention is intended for stereo cinema, stereo television and computer technology.
Кроме того, изобретение может быть использовано для демонстрирования стереоскопической информации на выставках, в музеях, театрах, концертных и спортивных залах, на стадионах и спортивных площадках, в видеорекламе, в машинах, игровых и тренажерных системах и в других областях. In addition, the invention can be used to demonstrate stereoscopic information at exhibitions, in museums, theaters, concert and sports halls, stadiums and sports grounds, in video ads, in cars, game and training systems, and in other fields.
Предшествующий уровень техники
Широко известны системы формирования стереоскопических изображений для раздельного очкового наблюдения левого и правого кадров стереопары соответственно левыми и правыми глазами зрителей, для чего зрители снабжаются поляроидными или обтюраторными очками (Смотри книгу: Валюс Н.А. Стерео: Фотография, кино, телевидение. -М.: Искусство, 1986, - 263с., ил.).State of the art
Widely known are systems for generating stereoscopic images for separate spectacle observation of the left and right frames of a stereo pair, respectively, of the left and right eyes of viewers, for which viewers are equipped with polaroid or obturator glasses (See book: Valius N.A. Stereo: Photography, film, television. -M. : Art, 1986, - 263 pp., Ill.).
Положительными эффектами при использовании поляризационных или обтюрационных стереоочков является обеспечение равной световой нагрузки на глаза зрителей, возможность одновременного наблюдения большим числом зрителей полноцветного стереоизображения в широком угле зрения. Positive effects when using polarizing or obturation stereo glasses are to ensure equal light load on the eyes of the audience, the possibility of simultaneous observation by a large number of viewers of a full-color stereo image in a wide viewing angle.
Основным недостатком поляризационного метода является необходимость использования большого светового потока кинопроекции на большом киноэкране, связанного с поглощением до 70% светового потока поляризационными светофильтрами. The main disadvantage of the polarization method is the need to use a large luminous flux of a film projection on a large cinema screen, associated with the absorption of up to 70% of the luminous flux by polarizing filters.
Основным недостатком обтюрационного метода является утомляемость глаз из-за низкочастотного мерцания изображений, что вызывает раздражение и даже заболевание глаз при длительном наблюдении стереоизображений. Поэтому требуется высокая частота мерцаний до 83 смен кадров в секунду (необходимые для незаметности мерцания). The main disadvantage of the obturation method is eye fatigue due to low-frequency flickering of images, which causes irritation and even eye disease during prolonged observation of stereo images. Therefore, a high flicker frequency of up to 83 frames per second (necessary for flicker imperceptibility) is required.
Основными общими недостатками этих очковых систем является зрительный дискомфорт при наблюдении стереоизображений из-за наличия стереоочков, вызывающих различные неприятные физиологические эффекты зрения, раздражение и утомляемость. The main common drawbacks of these spectacle systems is visual discomfort when watching stereo images due to the presence of stereo glasses, causing various unpleasant physiological effects of vision, irritation and fatigue.
Технически невозможны одновременная и непрерывная оптическая коррекция (оптических параметров) каждого стереоизображения или одновременный и раздельный показ различных стереоизображений нескольким зрителям. Это связано с формированием на общем стереоэкране общего изображения стереопары, наблюдаемого одновременно всеми зрителями. It is technically impossible to simultaneously and continuously optically correct (optical parameters) each stereo image or simultaneously and separately display different stereo images to multiple viewers. This is due to the formation on a common stereo screen of a common image of a stereo pair, observed simultaneously by all viewers.
Широко известны безочковые стереоскопические проекционные системы со светосильными линзово-растровыми стереоэкранами. Система содержат стереопроектор для проекции под разными углами на стереоэкран сопряженных левого и правого изображений стереопары. Автостереоскопическое воспроизведение изображения на стереоэкране (в виде совмещенной в плоскости экрана автостереограммы из вертикальных параллельных или радиальных полос) обеспечивается линзовым растром. Для наблюдения стереоизображений перед автостереограммой расположен линзовый растр. Эти экранные изображения линзовым растром фокусируются в зрительный зал в зоны избирательного видения зрителями левых и правых изображений соответственно левыми и правыми глазами. Glass-free stereoscopic projection systems with high-aperture lens-raster stereo screens are widely known. The system contains a stereo projector for projection at different angles on the stereo screen of the conjugate left and right images of the stereo pair. Autostereoscopic reproduction of the image on a stereo screen (in the form of an autostereogram of vertical parallel or radial bands combined in the plane of the screen) is provided by a lens raster. To observe stereo images, a lens raster is located in front of the autostereogram. These screen images are focused by a lens raster into the auditorium into the areas of selective vision by the viewers of the left and right images, respectively, by the left and right eyes.
Линзово-растровая стереоскопия обеспечивает наилучшее качество наблюдаемого стереоизображения, при этом безочковое наблюдение стереопар изображений более комфортно для зрения, чем при очковых методах просмотра. Стереоизображения формируются на плоскости видеомонитора или на стереоэкране в виде стереограммы (стереопары) из двух параллаксно сопряженных левого и правого изображений (кадров одного объекта) в виде двух центральных проекций с центрами схода, разделенных поперечным базисом. В стереопроекционных системах левый и правый кадры стереопары проецируют двумя проекторами под разными углами (в горизонтальной плоскости) осей проекций на внешний зрительный линзово-растровый экран, просветного (рирпроекционного) или отражательного (фронтпроекционного) типов. На экране с помощью линзового растра из вертикальных цилиндрических линз (с параллельными или радиально-сходящимися длинными осями) проецируемые левые и правые кадры стереопар изображений совмещены в плоскости экрана в виде автостереограммы. Lens-raster stereoscopy provides the best quality of the observed stereo image, while eyeglass-free observation of stereo pairs of images is more comfortable for vision than with spectacle viewing methods. Stereo images are formed on the plane of a video monitor or on a stereo screen in the form of a stereogram (stereo pair) of two parallax conjugate left and right images (frames of one object) in the form of two central projections with vanishing centers separated by a transverse basis. In stereo projection systems, the left and right frames of a stereo pair are projected by two projectors at different angles (in the horizontal plane) of the projection axes onto an external visual lens-raster screen, of a translucent (rear-projection) or reflective (front-projection) type. On the screen, using the lens raster of vertical cylindrical lenses (with parallel or radially converging long axes), the projected left and right frames of the stereo pairs of images are aligned in the plane of the screen in the form of an autostereogram.
Автостереограммы (параллакс - стереограммы) представляют собой совмещенную сгереограмму, в которой правое и левое сопряженные изображения стереопары разбиты на узенькие вертикальные полоски. Эти полоски вшихтованы друг в друга таким образом, что последовательно чередуются. Число линз растра экрана и число пар полосок должны быть одинаковы. Правые полоски стереопары (левого кадра) проецируются линзами в левый глаз зрителя (для наблюдения левого изображения), а левые полоски (правого кадра) проецируются теми же линзами в правый глаз (для наблюдения правого изображения). Autostereograms (parallax - stereograms) are a combined sereogram in which the right and left conjugate images of a stereo pair are divided into narrow vertical stripes. These strips are sewn into each other in such a way that they alternate sequentially. The number of screen raster lenses and the number of stripe pairs should be the same. The right strips of the stereo pair (left frame) are projected by the lenses into the left eye of the viewer (to observe the left image), and the left stripes (of the right frame) are projected by the same lenses into the right eye (to observe the right image).
Недостатками таких линзово-растровых стереоскопических систем являются малая светосила линзового растра, неравномерная яркость наблюдаемых изображений при смещении глаз зрителя от центров стереоракусов наблюдаемого стереоизображения. Дискомфорт для зрителя связан с утомительным неподвижным удержанием головы в зонах избирательного видения, при этом пространственный образ оказывается несовершенным. Это связано с тем, что ширина каждой зоны видения должна быть меньше размера базиса глаз (расстояния между зрачками глаз), при этом смещение глаз относительно центров этих зон на два и более сантиметра приводит к существенному снижению яркости наблюдаемого изображения. Если наблюдатель меняет положение и выходит из этих зон, стереоэффект теряется. Строгая фиксация положения зрителя относительно зон видения даже в течение нескольких минут вызывает дискомфорт зрителя - неудобство, быструю утомляемость, так как зритель вынужден сидеть неподвижно и постоянно визуально искать оптимальный ракурс (центр зоны видения) четкого наблюдения стереоэффекта. The disadvantages of such lens-raster stereoscopic systems are the low aperture of the lens raster, the uneven brightness of the observed images when the viewer's eyes are shifted from the centers of the stereo races of the observed stereo image. Discomfort for the viewer is associated with the tedious motionless retention of the head in areas of selective vision, while the spatial image is imperfect. This is due to the fact that the width of each zone of vision should be less than the size of the basis of the eyes (the distance between the pupils of the eyes), while the shift of the eyes relative to the centers of these zones by two or more centimeters leads to a significant decrease in the brightness of the observed image. If the observer changes position and leaves these zones, the stereo effect is lost. Strict fixation of the viewer's position relative to the vision zones even for several minutes causes the viewer discomfort - inconvenience, fatigue, as the viewer is forced to sit still and constantly visually look for the optimal angle (center of the vision zone) of a clear observation of the stereo effect.
Известны стереосистемы получения многоракурсного растрового изображения в виде аспектограмм, содержащих мозаику элементарных элементов стереопарных изображений, отличающихся как горизонтальными, так и вертикальными параллаксами, соответствующих последовательным точкам зрения на объект вдоль общей базовой линии. Каждое элементарное изображение аспектограммы получается центральной проекцией из дискретного набора центров проекций, расположенных в плоскости перед объективом. Known stereo systems for obtaining a multi-angle raster image in the form of aspectograms containing a mosaic of elementary elements of stereopair images, differing in both horizontal and vertical parallaxes, corresponding to sequential points of view of the object along a common baseline. Each elementary image of an aspectogram is obtained by a central projection from a discrete set of projection centers located in a plane in front of the lens.
Многостереопарность обеспечивает более комфортное наблюдение стереоизображение с помощью линзовых растров возможность рассматривания растровых стереоизображений с разных позиций соответственных ракурсов наблюдения при боковом смещении зрителя. Multi-stereoscopic design provides more comfortable viewing of a stereo image using lens rasters; the ability to view stereo raster images from different positions of the corresponding viewing angles with lateral displacement of the viewer.
Положительный эффект экрана ангармонического типа (со сферическими линзами) - это возможность комфортного наблюдения аспектограммного изображения из любых ракурсов (точек наблюдения при смещении и свободном боковом перемещении зрителей в секторе обзора и при приближении зрителя к стереоизображению). Кроме того, экран обладает существенно повышенной светосилой в сравнении с растровыми экранами с линейной структурой расположения линз. The positive effect of the anharmonic type screen (with spherical lenses) is the ability to comfortably observe the aspectogram image from any angle (observation points with displacement and free lateral movement of viewers in the viewing sector and when the viewer approaches the stereo image). In addition, the screen has a significantly increased aperture in comparison with raster screens with a linear structure of the arrangement of lenses.
Главный недостаток аспектограмм при съемке и тиражировании фильмов - это необходимость записи на носителе (фотопленке, репродукции) большой избыточности информации (для съемки и воспроизведения стереоизображений с множеством стереоракурсов). Это создает технико-экономические проблемы записи, тиражирования и просмотра многоракурсного изображения с высоким качеством, высоким разрешением без геометрических искажений. The main drawback of aspectograms when shooting and replicating films is the need to record on the medium (film, reproductions) a lot of information redundancy (for shooting and playing stereo images with many stereo views). This creates technical and economic problems of recording, duplicating and viewing a multi-angle image with high quality, high resolution without geometric distortions.
Главными недостатками всех известных стереоэкранов с линзовым растром является невозможность показа стереоизображений в широком поле зрения, так как экран нельзя делать достаточно широким и/или с кривой поверхностью, а полезно используемая зона избирательного видения - крайне мала. Для зрителей, сидящих вблизи края экрана, искажается глубина стереоизображений от ближнего края экрана к дальнему краю. Ограничение пространства четкого наблюдения стереоэффекта малым числом (до 10) определенных ракурсов (узких зон видения) вызывает ощущение зрительного дискомфорта. The main disadvantages of all known stereo screens with a lens raster is the inability to display stereo images in a wide field of view, since the screen cannot be made wide enough and / or with a curved surface, and the useful zone of selective vision is extremely small. For viewers sitting near the edge of the screen, the depth of stereo images from the near edge of the screen to the far edge is distorted. The limitation of the space for clear observation of the stereo effect to a small number (up to 10) of certain angles (narrow vision zones) causes a sensation of visual discomfort.
Во всех известных очковых и безочковых стереоскопических системах центральную проекцию с высокой четкостью, без геометрических искажений, с максимальным разрешением и широким полем зрения могут видеть лишь малое число зрителей, расположенных только в центре кинозала. Это связано с формированием одного общего изображение стереопары или многоракурсного изображения одного объекта на общем стереоэкране. Это исключает коррекцию оптических искажений стереоизображений и динамическое оптимальное совмещение зон избирательного видения стереоскопических изображений индивидуально для каждого из зрителей, а также исключает одновременный коллективный просмотр на общем экране кино или видеопрограмм различного содержания. In all known spectacle and frameless stereoscopic systems, only a small number of spectators located only in the center of the cinema can see the central projection with high definition, without geometric distortions, with maximum resolution and wide field of view. This is due to the formation of one common image of a stereo pair or multi-angle image of one object on a common stereo screen. This eliminates the correction of optical distortions of stereo images and dynamic optimal combination of zones of selective vision of stereoscopic images individually for each of the viewers, and also eliminates the simultaneous collective viewing on a common screen of cinema or video programs of various contents.
Известны проекционные стереоскопические системы с линзовым экраном в виде одной большой линзы. Стереосистема содержит один или несколько стереопроекторов для одновременной проекции нескольких стереопарных изображений из разных ракурсов проекции и одновременного наблюдения каждой проекции определенным зрителем. Лучи после прохождения через линзовый стереоэкран фокусируются-собираются в сходящиеся пучки, рисующие в пространстве перед стереоэкраном изображения выходных зрачков всех проекционных объективов (в зонах видения стереоизображений). При этом зрители могут одновременно наблюдать стереоизображения из различных стереоракурсов. Known projection stereoscopic systems with a lens screen in the form of one large lens. The stereo system contains one or more stereo projectors for the simultaneous projection of several stereo pair images from different angles of projection and the simultaneous observation of each projection by a specific viewer. The rays, after passing through the stereo lens, are focused and assembled into converging beams, which draw in the space in front of the stereo screen the images of the exit pupils of all projection lenses (in the vision zones of stereo images). At the same time, viewers can simultaneously watch stereo images from various stereo angles.
Преимуществом такой системы является конструктивная простота стереоэкрана и оптимальная яркость наблюдаемых изображений стереопар при смещении зрителя относительно центров стереоракусов наблюдения. The advantage of such a system is the structural simplicity of the stereo screen and the optimal brightness of the observed images of stereo pairs when the viewer is displaced relative to the centers of the stereo viewing angles.
Недостатком такой системы является уменьшение угла зрения пропорционально углу наклона оси проекции к плоскости стереоэкрана и геометрические искажения стереокартины при наблюдении под углом к центральной оптической оси линзы стереоэкрана. The disadvantage of this system is the decrease in the angle of view in proportion to the angle of inclination of the projection axis to the plane of the stereo screen and the geometric distortion of the stereo image when viewed at an angle to the central optical axis of the lens of the stereo screen.
Прототипом изобретения, наиболее близким по достигаемому техническому результату, является стереоскопическая система с зеркально-сферическим проекционным стереоэкраном в виде большого вогнутого сферического или параболического зеркала. The prototype of the invention, the closest to the achieved technical result, is a stereoscopic system with a mirror-spherical projection stereo screen in the form of a large concave spherical or parabolic mirror.
Стереосистема содержит один или несколько стереопроекторов для одновременной проекции нескольких стереопарных изображений из разных ракурсов проекции и одновременного наблюдения каждой проекции определенным зрителем. Различными стереопроекторами можно одновременно проецировать одинаковые или различные стереоизображения. Лучи, отраженные от зеркально-сферического стереоэкрана, фокусируются-собираются в сходящиеся пучки, рисующие в пространстве перед стереоэкраном изображения выходных зрачков всех проекционных объективов (в зонах видения стереоизображений). Изображения зрачков объективов для проекции левых изображений должны быть расположены в точках пространства расположения левых глаз зрителей, а изображения зрачков объективов для проекции правых изображений - соответственно в точках пространства расположения правых глаз. Для упрощения конструкции стереопроекторов светорасщепительными системами разбивают пучок лучей, выходящий из каждого проекционного объектива, на несколько пучков. Каждый в отдельности такой пучок лучей будет рисовать на зеркально-сферическом стереоэкране полное изображение своей части стереограммы, а центр проекции такого пучка окажется смещенным относительно центра проекции других пучков. Перед экраном в зоне зрителей каждый пучок будет собираться отдельно от других пучков, то есть фокусироваться экраном в отдельной зоне видимости определенным зрителем одного левого или правого изображения стереопары. В качестве светорасщепительных систем используют полупрозрачные зеркала, множительные призмы и другие оптические системы. Число пар расщепленных стереопроекций выбирают равным числу ракурсов наблюдения стереоизображений, наблюдаемых соответствующим числом зрителей. The stereo system contains one or more stereo projectors for the simultaneous projection of several stereo pair images from different angles of projection and the simultaneous observation of each projection by a specific viewer. Different stereo projectors can simultaneously project the same or different stereo images. The rays reflected from the mirror-spherical stereo screen are focused-assembled into converging beams, drawing in the space in front of the stereo screen the images of the exit pupils of all projection lenses (in the zones of vision of stereo images). Images of pupils of the lenses for projection of the left images should be located at the points of the space of the left eyes of the audience, and images of pupils of the lenses for the projection of the right images should be located at the points of the space of the location of the right eyes. To simplify the design of stereo projectors, a beam of rays emerging from each projection lens is divided into several beams by light-splitting systems. Each individually such a beam of rays will draw on the mirror-spherical stereo screen a complete image of its part of the stereogram, and the center of the projection of such a beam will be shifted relative to the center of the projection of the other beams. In front of the screen in the spectator area, each beam will be collected separately from other beams, that is, the screen will focus in a separate zone of visibility by a certain viewer of one left or right image of a stereo pair. Translucent mirrors, multiplying prisms and other optical systems are used as light-splitting systems. The number of pairs of split stereo projections is chosen equal to the number of viewing angles of stereo images observed by the corresponding number of viewers.
Преимущество стереоскопических проекций через линзовый экран или на вогнутое зеркало - это уменьшение утомляемости зрения, связанное с тем, что такие стереопроекции подравнивают аккомодационные усилия зрителя и состояние конвергенции глаз (сходимости зрительных осей глаз). Стереоэкраны обладают максимальной светосилой и обеспечивают оптимальные оптические параметры наблюдаемых стереоизображений с возможностью оптической коррекции оптических параметров каждого стереопарного изображения. The advantage of stereoscopic projections through a lens screen or on a concave mirror is the reduction in eye fatigue due to the fact that such stereo projections equalize the accommodating efforts of the viewer and the state of convergence of the eyes (convergence of the visual axis of the eyes). Stereo screens have maximum aperture and provide optimal optical parameters of the observed stereo images with the possibility of optical correction of the optical parameters of each stereo pair image.
Основным недостатком системы с зеркально-сферическим стереоэкраном является строгая фиксация положения зрителя относительно зон видения, что даже в течение нескольких минут вызывает дискомфорт зрителя - неудобство, быструю утомляемость, так как любой зритель вынужден сидеть неподвижно и постоянно визуально искать оптимальный ракурс (центр зоны видения) четкого наблюдения стереоэффекта. The main disadvantage of the system with a mirror-spherical stereo screen is the strict fixation of the viewer's position relative to the vision zones, which even for several minutes causes the viewer's discomfort - inconvenience, fatigue, as any viewer is forced to sit still and constantly visually look for the optimal angle (center of the vision zone) clear observation of the stereo effect.
Сущность изобретения
Основной задачей изобретения является разработка стереоскопической системы для комфортного безочкового наблюдения стереоизображения на обычных, широкоформатных и панорамных зрительных экранах для наблюдения стереоэффекта из любого ракурса при смещении зрителей.SUMMARY OF THE INVENTION
The main objective of the invention is the development of a stereoscopic system for comfortable bespectacled observation of stereo images on conventional, widescreen and panoramic visual screens for observing the stereo effect from any angle when moving viewers.
Основной технический результат при осуществлении изобретения заключается в обеспечении стереопроекционной системой динамического оптического совмещения каждой определенной зоны видения проекции левого изображения стереопары с левым глазом соответствующего зрителя, а зоны видения правого изображения этой стереопары с правым глазом этого зрителя. При этом для обеспечения визуального комфорта зрителей такие совмещения зон видения системой выполняются непрерывно одновременно и автономно для каждого зрителя, независимо от свободного размещения или перемещения этих зрителей в любой точке сектора наблюдения стереоизображений. The main technical result in the implementation of the invention is to provide a stereo projection system for dynamic optical alignment of each specific viewing area of the projection of the left image of the stereo pair with the left eye of the corresponding viewer, and the viewing zone of the right image of this stereo pair with the right eye of this viewer. At the same time, to ensure visual comfort for viewers, such a combination of vision zones by the system is performed continuously simultaneously and autonomously for each viewer, regardless of the free placement or movement of these viewers anywhere in the observation sector of stereo images.
Указанный технический результат достигается тем, что стереоскопическая система для безочкового наблюдения стереограммных изображений содержит устройство со зрительным стереоэкраном для формирования раздельно локализованных экранных изображений стереопар. Стереосистема содержит на стереоэкране систему оптической сепарации левого или правого экранного изображения каждой определенной стереопары соответственно в один стереоракурс наблюдения соответственно левым или правым глазом одного определенного зрителя. Совокупностью существенных признаков заявленной системы, отличающейся от прототипа, является то, что устройство формирования стереоизображений выполнено в виде стереопроекционной системы с линзово-растровым стереоэкраном, или с катафотным экраном, или с вогнутым сферическим или параболическим стереоэкраном. Система проекции содержит число стереопроекторов, равное числу зрителей для формирования числа стереопар, равного числу зрителей. Проекционные объективы каждого стереопроектора выполнены с возможностью их смещения параллельно стереоэкрану. Эти объективы расположены в пространстве так, чтобы спроецированное объективами каждого стереопроектора экранное изображение одной стереопары было сфокусировано стереоэкраном в ракурс наблюдения стереоизображения одним определенным зрителем. Стереопроекционная система содержит автокорректор с приводами, связанными отдельно с каждой парой проекционных объективов стереопроекторов для автономного смещения этих объективов параллельно стереоэкрану в направлении совмещения одного определенного стереоракурса с соответствующими глазами определенного зрителя. Для этого в системе имеется датчик автономного определения координат расположения глаз каждого зрителя относительно стереоракурса возможного наблюдения экранного изображения стереопары этим зрителем. Датчик связан с автокорректором и предназначен для отработки управляющих сигналов, выдаваемых на автокорректор. The specified technical result is achieved by the fact that the stereoscopic system for eyeglassless observation of stereogram images contains a device with a visual stereo screen for forming separately localized screen images of stereo pairs. The stereo system contains on the stereo screen a system for optical separation of the left or right screen image of each particular stereo pair, respectively, into one stereo viewing angle, respectively, by the left or right eye of one particular viewer. The set of essential features of the claimed system that differs from the prototype is that the stereo imaging device is made in the form of a stereo projection system with a lens-raster stereo screen, or with a reflective screen, or with a concave spherical or parabolic stereo screen. The projection system contains the number of stereo projectors equal to the number of viewers to form the number of stereo pairs equal to the number of viewers. The projection lenses of each stereo projector are made with the possibility of their displacement parallel to the stereo screen. These lenses are located in space so that the screen image of one stereo pair projected by the lenses of each stereo projector is focused by the stereo screen into the perspective of observing the stereo image by one specific viewer. The stereoprojection system contains an auto-corrector with drives connected separately to each pair of projection lenses of stereo projectors for autonomous biasing of these lenses parallel to the stereo screen in the direction of combining one specific stereo angle with the corresponding eyes of a certain viewer. For this, the system has a sensor for autonomously determining the coordinates of the position of the eyes of each viewer relative to the stereo view of the possible observation of the screen image of the stereo pair by this viewer. The sensor is connected to the auto-corrector and is designed to work out the control signals issued to the auto-corrector.
Согласно п.2 формулы изобретения стереоскопическая система по п.1 отличается конструкцией линзово-растрового стереоэкрана. Экран выполнен просветным с тремя параллельными слоями линзовых растров, а каждый слой растра - из сферических линз. Все линзы в слоях растров расположены так, что каждые три положительные линзы по одной из каждого слоя растров расположены на общей оптической оси по схеме пряморисующего объектива с масштабом линейного увеличения, равным единице. Все выходные зрачки пар проекционных объективов установлены для проекции на просвет за стереоэкраном в общей плоскости, параллельной плоскости стереоэкрана и расположенной на расстоянии от этого экрана, обеспечивающем резкую фокусировку стереоэкраном экранного изображения каждой стереопары в точках стереоракурсов четкого наблюдения стереоэффекта каждым зрителем. Расположение глаз зрителей также должно быть в плоскости этих стереоракурсов, то есть на расстоянии от экрана, равном расстоянию от экрана до плоскости выходных зрачков пар проекционных объективов. Каждая пара проекционных объективов для увеличения на стереоэкране проекции одного стереоизображения (наблюдаемого определенным зрителем) связана с автономным приводом для автономной автокоррекции этой пары объективов независимо от других таких пар объективов. Для одновременного просмотра различных стереоизображений в такой проекционной системе могут быть установлены два или более автономных стереопроектора для одновременного параллельного проецирования различных полноэкранных стереоизображений на общем стереоэкране. According to
Техническим результатом такого варианта стереосистемы является возможность одновременного комфортного (без стереоочков) наблюдения различных стереоизображений на общем зрительном экране разными зрителями из соответствующих зон видения. Число зрителей (при любом местоположении или перемещении зрителей в секторе проекции этих стереоизображений) может составлять более тысячи человек. The technical result of this variant of a stereo system is the possibility of simultaneous comfortable (without stereo glasses) observation of various stereo images on a common visual screen by different viewers from the corresponding vision zones. The number of viewers (at any location or movement of viewers in the projection sector of these stereo images) can be more than a thousand people.
Такой линзово-растровый экран при обеспечении центральной проекции каждой парой стереобъективов (направление каждой оси проекции перпендикулярно к плоскости стереоэкрана) обеспечит наблюдение стереоизображений в широком угле зрения до 90o, с одинаковыми оптическими параметрами для обеспечения визуального комфорта всем зрителям, независимо от их расположения в секторе наблюдения.Such a lens-raster screen while providing a central projection with each pair of stereo lenses (the direction of each projection axis is perpendicular to the plane of the stereo screen) will provide stereo images in a wide viewing angle of up to 90 o , with the same optical parameters to ensure visual comfort for all viewers, regardless of their location in the sector observations.
Согласно п. 3 формулы изобретения стереоскопическая система отличается тем, что стереоэкран выполнен катафотного типа с зеркально-линзовым растром из световозвращателей в виде шариковых микролинз с зеркальным покрытием тыльной стороны этих микролинз. В другом варианте катафотный стереоэкран выполнен с растром из уголковых зеркальных отражателей. В стереосистеме с любым вариантом катафотного стереоэкрана каждая пара проекционных объективов (для увеличения проекций на стереоэкране) расположена ближе к голове одного определенного зрителя. Эти объективы направлены на стереоэкран для отражения стереоэкраном в правый глаз этого зрителя правого изображения стереопары, спроецированного объективом с правой стороны головы, и для отражения в левый глаз - левого изображения стереопары, спроецированного объективом с левой стороны головы. Для одновременного наблюдения на общем стереоэкране различных стереоизображений большим числом зрителей каждая индивидуальная пара проекционных объективов аналогично расположена относительно стереоэкрана и головы своего зрителя. According to paragraph 3 of the claims, the stereoscopic system is characterized in that the stereo screen is made of cataphot type with a mirror-lens raster of retroreflectors in the form of ball microlenses with a mirror coating of the back side of these microlenses. In another embodiment, the reflective stereo screen is made with a raster of corner mirror reflectors. In a stereo system with any variant of a reflective stereo screen, each pair of projection lenses (to increase projections on the stereo screen) is located closer to the head of one particular viewer. These lenses are directed to the stereo screen to reflect the stereo image of the stereopair projected by the lens on the right side of the head into the right eye of the viewer and to reflect the left image of the stereo pair projected by the lens on the left side of the head to the left eye. For simultaneous observation of various stereo images on a common stereo screen by a large number of viewers, each individual pair of projection lenses is likewise located relative to the stereo screen and the head of its viewer.
Техническим результатом такого варианта стереосистемы является возможность одновременного комфортного (без стереоочков) наблюдения различных стереоизображений на общем зрительном экране разными зрителями из соответствующих зон видения на различных расстояниях от стереоэкрана. Число зрителей (при любом местоположении или перемещении зрителей в секторе проекции этих стереоизображений) может также составлять более тысячи человек. Стереоэкраны с катафотными микролинзами могут обеспечить наблюдение стереоизображений в широком и даже панорамном углах зрения до 90o. Автокорректор для совмещения зон избирательного видения левых и правых изображений стереопар с соответствующими глазами зрителей может обеспечить комфортное наблюдение стереоэффекта при любом смещении головы зрителя (вперед - назад, влево - вправо, вверх - вниз) в секторе наблюдения стереоизображений при обеспечении соответствующего смещения пар объективов при автокоррекции.The technical result of this variant of the stereo system is the possibility of simultaneous comfortable (without stereo glasses) observation of various stereo images on a common visual screen by different viewers from the corresponding vision zones at different distances from the stereo screen. The number of viewers (at any location or movement of viewers in the projection sector of these stereo images) can also be more than a thousand people. Stereo screens with reflective microlenses can provide viewing of stereo images in wide and even panoramic viewing angles up to 90 o . The auto-corrector for combining the areas of selective vision of the left and right images of stereo pairs with the corresponding eyes of the audience can provide a comfortable viewing of the stereo effect at any shift of the head of the viewer (forward - backward, left - right, up - down) in the sector of observation of stereo images while ensuring the corresponding shift of pairs of lenses during auto-correction .
Согласно п. 4 формулы изобретения стереоскопическая система отличается тем, что стереоэкран для отражения проекции выполнен в форме сферического или параболического вогнутого зеркала с центром радиуса кривизны со стороны зрителя. Каждый определенный проекционый объектив с помощью автокорректора постоянно смещается в точку пространства, симметричную соответствующему глазу зрителя. Осью такой симметрии является радиус кривизны зеркала экрана. При этом выходной зрачок объектива, глаз зрителя и как ось симметрии по радиусу кривизны зеркала находятся в одной плоскости симметрии. According to paragraph 4 of the claims, the stereoscopic system is characterized in that the stereo screen for projection reflection is made in the form of a spherical or parabolic concave mirror with a center of radius of curvature on the part of the viewer. Each specific projection lens with the help of an auto-corrector is constantly shifted to a point in space that is symmetrical to the corresponding eye of the viewer. The axis of such symmetry is the radius of curvature of the screen mirror. In this case, the exit pupil of the lens, the viewer's eye, and as the axis of symmetry along the radius of curvature of the mirror are in the same plane of symmetry.
Новым техническим результатом этого варианта стереосистемы является самая простая конструкция стереоэкрана и отсутствие световых бликов на экране при любом паразитном освещении стереоэкрана за пределами выходного зрачка любого проекционного объектива. Поэтому такая система может использоваться для демонстрирования стереоизображений при любой внешней паразитной засветке стереоэкрана. The new technical result of this variant of the stereo system is the simplest design of the stereo screen and the absence of light glare on the screen under any stray lighting of the stereo screen outside the exit pupil of any projection lens. Therefore, such a system can be used to demonstrate stereo images in any external parasitic illumination of the stereo screen.
Согласно п.5. формулы изобретения стереоскопическая система по любому из пп. 1-4 отличается тем, что стереопроектор содержит пару неподвижных проекционных телеобъективов (один телеобъектив для проекции левого изображения, а второй - для правого изображения) с системой светорасщепления из зеркальных или призменных элементов. Система светорасщепления расположена за телеобъективами для расщепления проецируемых пучков из выходных зрачков этих телеобъективов и направления этих пучков во входные зрачки широкоугольных или нормальных проекционных подвижных объективов, увеличивающих и смещающих проекции изображения стереопар на стереоэкране. Светорасщепительные элементы и увеличивающие на экране изображения подвижные проекционные объективы связаны с приводом автокорректора для автономного смещения этих объективов параллельно плоскости стереоэкрана с целью совмещения определенных стереоракурсов с глазами соответствующих зрителей. According to
Техническим результатом такой стереоскопической системы является упрощение конструкции стереопроекционной системы для формирования множества стереопар, наблюдаемых одновременно множеством зрителей на общем стереоэкране. Это упрощение связано с заменой множества конструктивно сложных стереопроекторов на более простую конструкцию системы проекционных объективов со светорасщепительной системой и приводами автокоррекции. The technical result of such a stereoscopic system is to simplify the design of a stereoprojection system for forming a plurality of stereopairs, observed simultaneously by a plurality of viewers on a common stereo screen. This simplification is associated with the replacement of many structurally complex stereo projectors with a simpler design of a projection lens system with a light splitting system and auto-correction drives.
Согласно п. 8 формулы изобретения стереоскопическая система отличается тем, что устройство формирования стереоизображений выполнено в виде монитора с линзово-растровым стереоэкраном для формирования нескольких автостереограмм стереопарных изображений. Для формирования большого числа четко видимых стереопар большим числом зрителей растр должен быть регулярным и со сферическими линзами. В первом варианте монитора с линзово-растровым стереоэкраном сформирована направленная подсветка элементов изображения, формируемого на экране монитора транспарантного типа. В другом варианте монитора линзовый растр стереоэкрана выполнен с однолинзовыми ячейками растра, светоизолированными друг от друга. В обоих вариантах монитора каждый световой пучок от элемента левого экранного изображения одной стереопары сфокусирован в одну зону видения левым глазом определенного зрителя, а элемент правого изображения той же стереопары соответственно в зону видения правым глазом того же зрителя. Аналогичная фокусировка другой стереопары линзами другого растра для наблюдения другим зрителем из другого стереоракурса. Для одновременного непрерывного автоматического и автономного совмещения каждого растра с фокусируемым этим растром экранным изображением стереопары монитор выполнен с автокорректором смещения изображений стереограммных стереопар относительно линз растра. Для этого в системе имеется датчик автономного определения координат пространственного расположения глаз каждого зрителя. Датчик связан с автокорректором и предназначен для отработки управляющих сигналов, выдаваемых на автокорректор для одновременного автономного смещения на стереоэкране этих элементов изображений автостереограмм параллельно линзовому растру, так, чтобы линзовым растром каждый стереоракурс наблюдаемого стереоизображения оптически совмещался с глазами определенного зрителя при смещении этого зрителя. According to
Техническим результатом такой стереосистемы является постоянно четкое видение стереоэффекта каждым зрителем и максимальная светосила линзово-растрового стереоэкрана. При этом исключены оптические помехи для зрителей при автокоррекции (взаимном смещении на экране различных экранных изображений стереопар) для совмещения стереоракурсов различных стереопар с глазами соответствующих зрителей. Каждому зрителю обеспечена возможность наблюдения на общем экране монитора полноэкранного стереоизображения индивидуального содержания при одновременном наблюдении других стереоизображений другими зрителями. The technical result of such a stereo system is a constantly clear vision of the stereo effect by each viewer and the maximum aperture of the lens-raster stereo screen. At the same time, optical interference for spectators during auto-correction (mutual displacement of different on-screen images of stereo pairs on the screen) to combine stereo views of various stereo pairs with the eyes of the respective viewers is excluded. Each viewer is provided with the opportunity to observe on a common monitor screen full-screen stereo images of individual content while watching other stereo images by other viewers.
Согласно п. 10 формулы изобретения стереоскопическая система содержит устройство со зрительным стереоэкраном. В первом варианте система отличается тем, что устройство формирования стереоизображений выполнено в виде монитора с линзово-растровым стереоэкраном. В другом варианте система выполнена стереопроекционной с линзово-растровым стереоэкраном. В обоих вариантах система выполнена для формирования фиксированных на стереоэкране изображений одной или одновременно нескольких стереопар (раздельно расположенных аналогично автостереограммным стереопарам в виде параллаксограммы). Линзовый растр выполнен подвижным вдоль плоскости стереоэкрана для автоматического совмещения стереоракурса с глазами зрителя с помощью автокорректора. Для нескольких зрителей на экране сформированы число стереопар, равное числу зрителей. На стереоэкране расположено соответствующее число подвижных линзовых растров. Каждый линзовый растр фокусирует в определенном стереоракурсе только одно изображение стереопары для ее наблюдения одним определенным зрителем. Для этого растр может быть выполнен и расположен на стереоэкране аналогично конструкции стереоэкрана по п.8. Для совмещения растров с экранными изображениями стереопар автостереограмм система выполнена с автокорректором. Автокорректор имеет приводы, связанные с каждым отдельным линзовым растром. В системе имеется датчик автономного определения координат пространственного расположения каждого глаза каждого зрителя. Датчик связан с автокорректором и предназначен для отработки управляющих сигналов, выдаваемых на автокорректор для одновременного смещения каждого такого растра вдоль экрана (относительно проецируемых этим растром экранных изображений стереопары, так чтобы каждый стереоракурс оптически совмещался с глазами соответствующего зрителя). According to
Техническим результатом такой системы является постоянное четкое видение стереоэффекта каждым зрителем и максимальная светосила линзово-растрового стереоэкрана. При этом исключены оптические помехи для зрителей при автокоррекции (взаимном смещении линзовых растров на стереоэкране) совмещения стереоракурсов различных стереопар с глазами соответствующих зрителей. При этом каждому зрителю обеспечена возможность наблюдения на общем экране монитора полноэкранного стереоизображения индивидуального содержания при одновременном наблюдении других стереоизображений другими зрителями. The technical result of such a system is a constant clear vision of the stereo effect by each viewer and the maximum aperture of the lens-raster stereo screen. At the same time, optical interference for spectators during auto-correction (mutual displacement of lens rasters on a stereo screen) combining stereo angles of different stereo pairs with the eyes of the corresponding audience is excluded. At the same time, each viewer is provided with the opportunity to observe the full-screen stereo images of individual content on the common screen of the monitor while observing other stereo images by other viewers.
Согласно п.12 формулы изобретения стереоскопическая система содержит устройство со зрительным стереоэкраном. Система отличается тем, что устройство для формирования стереоизображений выполнено в виде стереопроекционной системы для формирования автостереограммных изображений с линзово-растровым стереоэкраном и числом стереопроекторов, равным числу зрителей, при этом проекционные объективы каждого стереопроектора расположены в пространстве так, чтобы спроецированное объективами каждого стереопроектора экранное изображение одной стереопары было сфокусировано стереоэкраном в стереоракурс наблюдения одним определенным зрителем. В другом варианте устройство для формирования стереоизображений выполнено в виде монитора с линзово-растровым стереоэкраном для формирования автостереограммных изображений с числом стереопарных изображений, равным числу зрителей. Для обоих вариантов стереоскопической системы в секторе наблюдения стереоизображений установлены кресла для зрителей, каждое из кресел подвижно в пределах зоны смещения зрителя и совмещения глаз зрителя с одним определенным стереоракурсом. Система содержит автокорректор с приводами, связанными с каждым креслом для автономного смещения каждого кресла со зрителем в положение оптимального видения зрителем стереоэффекта (в зону совмещения стереоракурса с глазами зрителя). В системе имеется датчик автономного определения координат пространственного расположения каждого глаза каждого зрителя. Датчик связан с автокорректором и предназначен для отработки управляющих сигналов, выдаваемых на автокорректор. According to
Техническим результатом такой системы является возможность автокоррекции при смещении зрителя в кресле в любом направлении: вверх - вниз, влево - вправо, вперед - назад, что более эффективно для просмотра широкоформатных и панорамных стереоизображений, так как обеспечивается точность совмещения стереоракурсов с глазами зрителей в любом направлении. The technical result of such a system is the possibility of automatic correction when the viewer is shifted in the chair in any direction: up - down, left - right, forward - back, which is more effective for viewing widescreen and panoramic stereo images, as it ensures the accuracy of combining stereo angles with the eyes of the audience in any direction .
Согласно зависимым пунктам формулы изобретения стереоскопическая система отличается тем, что в вариантах с проекционными системами формирования стереоизображений в проекционных объективах, увеличивающих изображения на стереоэкране, установлены индивидуальные корректирующие оптические элементы в виде кривых зеркал или линз для коррекции геометрических искажений и/или полутоновые и/или цветные светофильтры для выравнивания яркости или цветности по полю изображения, а также отличается тем, что в каждой паре проекционных увеличивающих объективов (формирующих проекции левого и правого изображений стереопары для одного или множества зрителей) смонтированы индивидуальные корректирующие оптические элементы. Оптические корректирующие элементы в виде призм, цилиндрических, сферических, или сферических линз предназначены для трансформации изображений и/или коррекции линейного увеличения изображений, устранения геометрических искажений и/или выравнивания углов зрения, а для выравнивания яркости или коррекции цвета по полю изображения установлены серые или цветные светофильтры. Для различных дистанций наблюдения экранных стереоизображений с равной четкостью (одинаковым видимым разрешением) и с равными углами зрения для всех зрителей проекционные объективы сфокусированы с равными углами увеличения. According to the dependent claims, the stereoscopic system is characterized in that in versions with projection systems for generating stereo images in projection lenses that enlarge images on a stereo screen, individual corrective optical elements are installed in the form of curved mirrors or lenses for correcting geometric distortions and / or grayscale and / or color filters for aligning brightness or color across the image field, and also differs in that in each pair of projection magnifications boiling lenses (forming projection of the left and right stereopair images to one or a plurality of viewers) mounted customized corrective optical elements. Optical correction elements in the form of prisms, cylindrical, spherical, or spherical lenses are designed to transform images and / or correct linear increase in images, eliminate geometric distortions and / or align angles of view, and gray or color ones are installed to align brightness or color correction across the image field light filters. For different viewing distances of screen stereo images with equal clarity (the same visible resolution) and with equal viewing angles for all viewers, projection lenses are focused with equal magnification angles.
Техническим результатом такой стереосистемы является полное исключение геометрических, хроматических и яркостных искажений наблюдаемых стереоизображений для каждого зрителя независимо от точек проекции и точек наблюдения. The technical result of such a stereo system is the complete exclusion of geometric, chromatic and luminance distortions of the observed stereo images for each viewer, regardless of the projection points and observation points.
Также согласно зависимым пунктам формулы изобретения стереоскопическая система сформирована для раздельного проецирования экранного стереоизображения в виде сопряженных левого и правого кадров стереопары только в центральной части стереоэкрана. При этом система проекции сформирована для одновременного проецирования моноскопических изображений левой части левого кадра этой стереопары в левой части, а правой части кадра этой стереопары в правой части экрана. Also, according to the dependent claims, a stereoscopic system is formed for separately projecting an on-screen stereo image in the form of conjugate left and right frames of a stereo pair only in the central part of the stereo screen. Moreover, the projection system is formed for simultaneously projecting monoscopic images of the left side of the left frame of this stereo pair on the left side, and the right side of the frame of this stereo pair on the right side of the screen.
Техническим результатом такой стереосистемы является расширение угла зрения стереоэффекта за счет способности периферийного зрения воспринимать большую стереоскопичность стереоизображения в центре экрана при большем угле зрения при видимости периферийным зрением на левом и правом частях экрана моноскопических изображений. The technical result of such a stereo system is to expand the angle of view of the stereo effect due to the ability of peripheral vision to perceive greater stereoscopic stereo images in the center of the screen with a larger angle of view when peripheral vision is visible on the left and right parts of the screen of monoscopic images.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен вид в плане оптической схемы проекционной стереоскопической системы с просветным стереоэкраном с подвижными проекционными объективами.Brief Description of the Drawings
Figure 1 presents a plan view of an optical scheme of a projection stereoscopic system with a transparent stereo screen with movable projection lenses.
На фиг. 2 представлен вид в плане или фронтальный вид оптической схемы фрагмента просветного линзово-растрового стереоэкрана. In FIG. 2 is a plan view or front view of an optical circuit of a fragment of a translucent lens-raster stereo screen.
На фиг. 3 представлен вид в плане оптической схемы стереопроекции на зрительном стереоэкране с подвижным линзовым растром. In FIG. 3 is a plan view of an optical stereo projection scheme on a stereo visual screen with a movable lens raster.
На фиг. 4 представлен вид в плане оптической схемы стереопроекции на отражающем зеркально-линзовом стереоэкране катафотного типа. In FIG. 4 is a plan view of an optical stereo projection scheme on a reflective mirror-lens stereo screen of the reflective type.
На фиг. 5 представлен вид в плане или фронтальный вид оптической схемы стереоскопической системы для проекции на отражающем зеркально-сферическом стереоэкране. In FIG. 5 is a plan view or front view of an optical circuit of a stereoscopic system for projection on a reflective mirror-spherical stereo screen.
На фиг.6 представлен вид справа, а на фиг.7 - фронтальный вид оптической схемы стереоскопической проекционной системы плоской конструкции с просветным стереоэкраном. In Fig.6 presents a view on the right, and Fig.7 is a front view of the optical circuit of a stereoscopic projection system of a flat design with a transparent stereo screen.
Варианты осуществления изобретения
На фиг. 1 стереоскопическая система содержит два автономных стереопроектора 1(1) и 1(2) с телепроекционными объективами 1л (для проекции левого изображения стереопары) и 1п (для проекции правого изображения стереопары). Система содержит просветный зрительный стереоэкран 2 для одновременного формирования множества увеличенных экранных изображений стереопар и фокусировки световых потоков этих экранных изображений в соответствующие стереоракурсы (зоны видения левого изображения левым глазом 3л и правым 3n каждого определенного зрителя. Оптическая система стереопроекторов выполнена из оптических элементов (на чертеже не показаны) в виде зеркал или оптических призм для выделения, распределения и смещения в пространстве световых потоков стереопроекции из телеобъективов 1л и 1п во входные зрачки увеличивающих проекционных объективов 4л (для увеличения на стереоэкране 2 левого изображения стереопары) и 4п (для увеличения правого изображения стереопары). Стереоэкран расположен параллельно плоскости пространства расположения всех глаз 3л и 3п зрителей и плоскости расположения проекционных объективов 4л и 4п. Каждый проекционный телеобъектив 1л или 1п выполнен длиннофокусным для проекции через светорасщепительную систему в направлении (а) с масштабом увеличения изображения в пределах площади входной апертуры соответствующего проекционного короткофокусного (нормального или широкоугольного) объектива 4л или 4п. Объективы 4л или 4п расположены в различных точках проекции (раздельных ракурсах проекции) с тыльной стороны стереоэкрана для проекции в направлении (б) с большим увеличением этих изображений на стереоэкране 2. Линзовые растры стереоэкрана 2 оптически ориентированы для фокусировки (спроецированных на стереоэкране изображений) в направлении (в) расположения соответствующих зон избирательного видения левых изображений стереопар левыми глазами 3л, а правых изображений правыми глазами 3п.Embodiments of the invention
In FIG. 1 stereoscopic system contains two autonomous stereo projectors 1 (1) and 1 (2) with teleprojection lenses 1l (for projection of the left image of a stereo pair) and 1p (for projection of the right image of a stereo pair). The system contains a transparent
Система содержит автокорректор 5 с автономными приводами, связанными с каждым проекционным объективом 4л и 4п. Система автокорректора содержит общий датчик 6 или множество автономных датчиков 6, связанных с этим автокорректором 6 для определения по оптическим сигналам (д) координат пространственного расположения соответствующих глаз зрителей и последующей отработки управляющих сигналов для автокоррекции по направлению (г) координат расположения проекционных объективов 4л и 4п с учетом динамического совмещения каждой зоны видения левых изображений стереопар с левыми глазами 3л и зон видения правого изображения стереопары с правыми глазами 3п каждого зрителя. Это обеспечит при смещении зрителей постоянное наблюдение четкого стереоэффекта. The system contains an auto-
На фиг.2 показан фрагмент (из трех линз в каждом слое стереоэкрана) оптической схемы просветного линзово-растрового стереоэкрана 2 ангармонического типа. Экран выполнен с тремя слоями линзовых растров из сферических микролинз. Каждые три линзы 7, 8 и 9, расположенные в различных слоях растров, оптически расположены на общей оптической оси по оптической схеме пряморисующего микрообъектива с масштабом линейного увеличения, равным единице. Расстояние А1 от центра стереоэкрана 2 до плоскости расположения выходных линз каждого проекционного объектива 4л или 4п равно расстоянию А2 от центра стереоэкрана до плоскости пространственного расположения центров зон видения стереоизображений 3л и 3п (оптимальных расположений глаз зрителей). Figure 2 shows a fragment (of three lenses in each layer of the stereo screen) of the optical scheme of the translucent lens-
На фиг. 3 стереоскопическая система содержит стереопроектор, ориентированный для проекции на стереоэкран 10 (проекционной системы или монитора) объективом (1п) правого изображения стереопары, а объективом (1л) левого изображения стереопары. В этой системе просветный линзово-растровый стереоэкран имеет центральную оптическую плоскость 10 для формирования автостереограммного изображения и два растра, расположенные с тыльной и фронтальной стороны экрана. Растр 11 (с тыльный стороны) служит для формирования на плоскости 10 проецируемых объективами 1л и 1п изображений стереопары (стереограммы) в автостереограмму (с элементарными изображениями в виде штрихов или точек). Фронтальный растр 13 выполнен подвижным параллельно плоскости 10, оптически сопряжен с экранным изображением автостереограммы и связан с приводом автокорректора 5. Автокорректор связан с датчиком 6 определения пространственных координат глаз зрителей и отработки управляющих сигналов, выдаваемых на автокорректор для динамического сопряжения растра 13 с автостереограммой и обеспечения постоянного наблюдения стереоизображения с четким стереоэффектом при смещении зрителя. In FIG. 3, the stereoscopic system comprises a stereo projector oriented for projection onto the stereo screen 10 (projection system or monitor) by the lens (1p) of the right image of the stereo pair, and by the lens (1l) of the left image of the stereo pair. In this system, the translucent lens-raster stereo screen has a central
На фиг.4 представлен стереопроектор 1 с проекционными телеобъективами 1л для проекции левого изображения стереопары и объективом 1п для проекции правого изображения стереопары по направлениям (а) в соответствующие входные апертуры проекционных объективов 4л и 4п. Между объективами 1п и 4п и объективами 1л и 4л может быть установлена светорасщепительная система. Каждая отдельная одна пара объективов 4л и 4п выполнена в виде нормальных или широкоугольных систем объективов и расположена ближе к голове определенного зрителя, так что объектив 4п (для проекции правого изображения стереопары) расположен с правой стороны головы ближе к правому глазу 3п, а объектив 4л с левой стороны - ближе к левому глазу 3л. Объективы 4л и 4п ориентированы на линзово-растровый отражательный стереоэкран 13 для проекции в направлении (б) с увеличением этих изображений стереопар. На стереоэкране 13 со стороны зрителей расположен бисер из катафотных микрошариковых линз 14 с зеркальным покрытием 15 на тыльной стороне этих линз. Каждая линза 14 выполнена с расчетным радиусом сферы линзы, радиусом зеркального покрытия 15 и ориентирована на стереоэкране для фокусировки спроецированных на стереоэкран в направлении (б) объективами 4л и 4п изображений стереопар (отраженных зеркалом линз в направлении (е) в зоны видения левого изображения стереопары левым глазом зрителя 3л, а правого изображения правым глазом 3п. Система автокоррекции всех проекционных объективов для динамического автономного одновременного совмещения зон видения с глазами зрителей при смещении этих зрителей аналогична описанной системе на фиг.1. Figure 4 shows a
На фиг.5 стереоскопическая система содержит стереопроектор 1 с проекционными телеобъективами 1л (для проекции левого изображения стереопары) и 1п (для проекции правого изображения), светорасщепительную систему (на чертеже не показана) и увеличивающие нормальные или широкоугольные проекционные объективы 4л (для проекции левого изображения стереопары) и 4п (для проекции правого изображения). Отражательный зеркально-сферический стереоэкран 16 выполнен с вогнутым сферическим зеркалом 15 (со стороны проекции и наблюдения стереоизображений) с внутренним радиусом кривизны R с центром кривизны ОR.In Fig. 5, the stereoscopic system comprises a
Выходные апертуры каждого проекционного объектива 4л и 4п с помощью автокорректора 5 расположены в определенных точках проекции (проекционных ракурсах) симметрично координатам центров зон видения левого экранного изображения соответственно левым глазом 3л, а правого изображения правым глазом 3п для каждого определенного зрителя. Осью симметрии служит ось с центром OR радиуса кривизны R сферы зеркала стереоэкрана. Система автономной динамической автокоррекции всех проекционных объективов 4л и 4п для автоматического и автономного совмещения зон видения экранных стереоизображений с глазами зрителей при смещении этих зрителей аналогична описанной системе на фиг. 1.The output apertures of each projection lens 4l and 4p using the auto-
На фиг. 6 и 7 стереоскопическая система плоской конструкции содержит мониторы 1л (для формирования левого изображения стереопары) и 1п (для формирования правого изображения стереопары) с двумя или большим количеством проекционных телеобъективов 17 и множеством широкоугольных проекционных объективов 18 (для увеличения частей общего стереоизображения на просветном линзово-растровом стереоэкране 10). Мониторы 1п и 1л формируют световой поток проекции по направлению (а) в телеобъективы 17, расположенные в торце стереоэкрана и ориентированные для проекции в направлении (б) без увеличения изображений вдоль плоскости стереоэкрана во входные апертуры объективов 18. Телеобъективы 17 предназначены для проекции локальных частей общей площади левого или правого изображений одной или нескольких стереопар с общей площадью для полноэкранных изображений, формируемых видеомониторами 1л или 1п. Объективы 18 сопряжены с отклоняющими зеркалами 19, размещены в разных точках (ракурсах проекции) в плоскости, параллельной стереоэкрану 10, и ориентированы для проекции изображения по направлению с увеличением части площади изображения на определенную локализованную часть 20 площади просветного стереоэкрана 10. Стереоэкран 10 выполнен с двухсторонним линзовым растром для формирования автостереограммных стереоизображений. Один или несколько линзовых растров выполнены взаимно подвижными по линии (г) вдоль плоскости стереоэкрана и раздельно связаны с приводами автокорректора 5. Датчик 6 связан с автокорректором 5 и предназначен для приема сигналов (д) о координатах пространственного расположения глаз зрителей. Автокорректор предназначен для автоматического динамического совмещения зон видения стереоизображений с глазами зрителей при смещении зрителей. In FIG. 6 and 7, the stereoscopic system of a flat design contains monitors 1l (for forming a left image of a stereo pair) and 1p (for forming a right image of a stereo pair) with two or more
Стереопроекционная система работает следующим образом. Stereoprojection system operates as follows.
На фиг.1 проектором 1(1) и проектором 1(2) всеми парами объективов 1л и 1п со светорасщепительной системой с объективами 4л и 4п проецируют из различных ракурсов левые и правые изображения стереопар параллаксно сопряженных на зрительном экране 2 в виде автостереограмм. Первый слой стереоэкрана (на фиг. 1 и 2) со стороны проекторов (с растром из линз 7) формирует на центральном (втором) слое стереоэкрана (с растром из линз 8) изображения в виде аспектограммы всех изображений выходных апертур проекционных объективов 4л и 4п. Третий слой (с растром из линз 9) фокусирует каждое изображение выходных апертур проекционных объективов в аспектограмме в соответствующие зоны видения этих изображений соответствующими глазами 3л и 3п зрителей. Датчик 6 или множество автономных датчиков 6 принимают световые сигналы (д) о координатах пространственного расположения каждого глаза зрителей, затем отрабатывают сигналы автокоррекции, выдаваемые на автокорректор 5. Корректор по этим сигналам автономными приводами смещает каждую определенную пару проекционных объективов 4л и 4п по направлению (г) параллельно траектории смещения глаз соответствующего зрителя, обеспечивая автономное динамическое совмещение каждой определенной зоны видения с соответственным глазом зрителя. Автокоррекция обеспечивает постоянство наблюдения любым зрителем четкого стереоэффекта в любой точке расположения глаз зрителей или в процессе бокового смещения зрителей независимо друг от друга. In Fig. 1, the projector 1 (1) and the projector 1 (2) with all pairs of lenses 1l and 1p with a light splitting system with lenses 4l and 4p project from different angles the left and right images of stereopairs paired parallely to the
Стереопроекционная система на фиг.3 стереомонитором 1 с проекционными объективами 1л и 1п проецирует левое и правое сопряженные изображения стереограммы на линзовый растр 11 стереоэкрана 10 для формирования на плоскости 10 этого экрана одной или нескольких автостереограмм (за счет раздельных проекций с параллаксом нескольких стереопар подобно аспектограммным изображениям). Фронтальный растр 12 или несколько фронтальных автономных растров 12, расположенных со стороны зрителей, с помощью автономных приводов автокорректора 5 с датчиком 6 для отслеживания координат глаз зрителей динамически смещаются по направлению (г) в направлении совмещения каждых зон видения экранных изображений стереопар с глазами соответствующих зрителей. Это обеспечит постоянное видение каждым зрителем четкого стереоэффекта из любого ракурса при смещении зрителей в секторе наблюдения стереоизображений. Стереоскопическая система с аналогичной автокоррекцией фронтальных растров может быть сформирована на стереоэкране (в плоскости экрана 10 без проекции и растра 11 с тыльной стороны экрана) видеомонитора, телевизора, монитора компьютера, в виде стереофотографии, стереоиллюстрации, витрины или рекламной панели. The stereo projection system of FIG. 3 with a
Аналогично варианту стереоскопической проекционной системы на фиг.1 стреоскопические системы, изображенные на фиг. 4 с катафотным линзово-растровым стереоэкраном или с зеркально сферическим стереоэкраном, изображенным на фиг.5, также одновременно проецируют множество стереопарных изображений из различных точек проекции (проекционных ракурсов). Автономная динамическая автокоррекция обеспечивается аналогичными автокорректорами 5 с датчиками 6 (определения координат пространственного расположения глаз зрителей) для совмещения каждой определенной зоны видения каждого стереопарного изображения с соответствующими глазами определенного зрителя. Similarly to the variant of the stereoscopic projection system of FIG. 1, the stereoscopic systems of FIG. 4, with a reflective lens-raster stereo screen or the mirror-spherical stereo screen shown in FIG. 5, a plurality of stereopair images from various projection points (projection angles) are also simultaneously projected. Autonomous dynamic auto-correction is provided by similar auto-
В стереоскопической системе (на фиг.5 и 6) монитором 1л формируют левое изображение стереопары, а монитором 1п - правое изображение. Проекционными телеобъективами 17, широкоугольными объективами 18 и отклоняющими зеркалами 19 проецируют на части 20 площади стереоэкрана 10 части площади полноэкранных изображений стереопары в виде стереограммных экранных изображений. Линзовым растром стереоэкрана 10 (расположенными на тыльной стороне стереоэкрана) формируют полноэкранные изображения в виде автостереограммы. Подвижным фронтальным растром или несколькими автономно подвижными растрами стереоэкрана 10 (расположенным со стороны зрителей) с помощью автономных приводов автокорректора автокорректором 5 обеспечивается динамическое автономное совмещение зон видения левого и правого полноэкранных изображений стереопары соответственно с левым и правым глазами каждого зрителя, при смещении этого зрителя. Датчики 6 обеспечивают определение координат пространственного расположения глаз зрителей. Датчики связаны с автокорректором и отрабатывают управляющие сигналы, выдаваемые на автокорректор. In the stereoscopic system (in FIGS. 5 and 6), the 1l monitor forms the left image of the stereo pair, and the 1p monitor displays the right image.
Промышленная применимость
Все предлагаемые описанные системы стереопроекции могут быть серийно изготовлены по известным конструкциям и технологиям проекционных и мониторных систем для формирования обычных и стереоскопических изображений. Заявленные стереоэкраны могут быть изготовлены по известным технологиям линзово-растровых и зеркально-сферических экранов. Заявленные системы автокоррекции могут быть выполнены конструктивно по известным конструкциям и технологиям подобных систем автокоррекции их различных областей техники автоматического оптического слежения за объектами. Поэтому промышленная применимость очевидна. Эти стереоскопические системы могут найти массовое применение в кинотеатрах и любых телевизионных и компьютерных системах, где требуется наблюдение постоянно четкого стереоэффекта в любом ракурсе наблюдения и при любом взаимном смещении множества зрителей. Такие стереоскопические системы обеспечат максимально комфортное безочковое наблюдение стереоизображений с оптимальными оптическими параметрами при свободном расположении и взаимном смещении зрителей, при коллективном одновременном наблюдении одинаковых или различных стереоизображений на общем стереоэкране в широком угле зрения.Industrial applicability
All of the proposed described stereo projection systems can be mass-produced according to known designs and technologies of projection and monitor systems for the formation of conventional and stereoscopic images. The claimed stereo screens can be made using well-known technologies of lens-raster and mirror-spherical screens. The claimed auto-correction systems can be carried out constructively according to well-known designs and technologies of similar auto-correction systems of their various fields of technology for automatic optical tracking of objects. Therefore, industrial applicability is obvious. These stereoscopic systems can find widespread use in cinemas and any television and computer systems where the observation of a constantly clear stereo effect is required in any aspect of observation and at any mutual displacement of many viewers. Such stereoscopic systems will provide the most comfortable frameless observation of stereo images with optimal optical parameters with the free arrangement and mutual displacement of viewers, while simultaneously observing the same or different stereo images on a common stereo screen in a wide viewing angle.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133732/09A RU2221350C2 (en) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | Stereo system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133732/09A RU2221350C2 (en) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | Stereo system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001133732A RU2001133732A (en) | 2003-08-10 |
| RU2221350C2 true RU2221350C2 (en) | 2004-01-10 |
Family
ID=32090521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001133732/09A RU2221350C2 (en) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | Stereo system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221350C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006118483A1 (en) | 2005-04-25 | 2006-11-09 | Svyatoslav Ivanovich Arsenich | Stereoprojection system |
| RU2505937C2 (en) * | 2008-06-27 | 2014-01-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Autostereoscopic display device |
| RU2510061C2 (en) * | 2011-05-11 | 2014-03-20 | Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) | Display for adaptive formation of three-dimensional images |
| WO2014070641A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Meacham G B Kirby | Autostereoscopic three dimensional display |
| RU2538937C2 (en) * | 2009-06-25 | 2015-01-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Stereoimage recording method, system and camera |
| RU2698919C2 (en) * | 2017-07-18 | 2019-09-02 | Святослав Иванович АРСЕНИЧ | Stereo display (embodiments), video camera for stereoscopic shooting and method for stereoscopic images computer formation for such stereo display |
-
1999
- 1999-05-25 RU RU2001133732/09A patent/RU2221350C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006118483A1 (en) | 2005-04-25 | 2006-11-09 | Svyatoslav Ivanovich Arsenich | Stereoprojection system |
| US9817162B2 (en) | 2005-04-25 | 2017-11-14 | Svyatoslav Ivanovich Arsenich | Stereoprojection system |
| RU2505937C2 (en) * | 2008-06-27 | 2014-01-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Autostereoscopic display device |
| RU2538937C2 (en) * | 2009-06-25 | 2015-01-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Stereoimage recording method, system and camera |
| RU2510061C2 (en) * | 2011-05-11 | 2014-03-20 | Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) | Display for adaptive formation of three-dimensional images |
| WO2014070641A1 (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | Meacham G B Kirby | Autostereoscopic three dimensional display |
| RU2698919C2 (en) * | 2017-07-18 | 2019-09-02 | Святослав Иванович АРСЕНИЧ | Stereo display (embodiments), video camera for stereoscopic shooting and method for stereoscopic images computer formation for such stereo display |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2322771C2 (en) | Stereo-projection system | |
| EP3248052B1 (en) | Visual display with time multiplexing | |
| JP5122061B2 (en) | Autostereoscopic display | |
| JP4367775B2 (en) | Dual view display | |
| JP3300333B2 (en) | 3D display system | |
| US7699472B2 (en) | Multi-view autostereoscopic projection system using single projection lens unit | |
| TW571120B (en) | Three-dimensional display method and its device | |
| US9715117B2 (en) | Autostereoscopic three dimensional display | |
| CN110809884B (en) | Visual display utilizing temporal multiplexing for stereoscopic views | |
| US4756601A (en) | Three-dimensional image-viewing apparatus | |
| JP2004537933A (en) | Autostereoscopic image display system equipped with a person tracking system | |
| JPH1082970A (en) | Video display system for many | |
| US5225861A (en) | Apparatus for projection of three-dimensional images | |
| CN1231071C (en) | Stereoscopic system | |
| EP1083757A2 (en) | Stereoscopic image display apparatus | |
| RU2221350C2 (en) | Stereo system | |
| AU774416B2 (en) | Stereoscopic system | |
| JP2002258215A (en) | Stereoscopic image display device | |
| US20130128014A1 (en) | System for stereoscopically viewing motion pictures | |
| JP2004226928A (en) | Stereoscopic picture display device | |
| JPH08262371A (en) | Stereoscopic image reproducing device and method therefor | |
| CN112399169A (en) | Projection array type naked-eye 3D display system | |
| RU2001133732A (en) | Stereoscopic system | |
| JP2000338605A (en) | Directive reflection screen and picture display device | |
| JPH0738926A (en) | Three-dimensional display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060526 |