RU2224273C2 - Device for production of stereoscopic picture of objects - Google Patents

Device for production of stereoscopic picture of objects Download PDF

Info

Publication number
RU2224273C2
RU2224273C2 RU2001124759/28A RU2001124759A RU2224273C2 RU 2224273 C2 RU2224273 C2 RU 2224273C2 RU 2001124759/28 A RU2001124759/28 A RU 2001124759/28A RU 2001124759 A RU2001124759 A RU 2001124759A RU 2224273 C2 RU2224273 C2 RU 2224273C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
raster
image
plane
source
lenses
Prior art date
Application number
RU2001124759/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001124759A (en
Inventor
Г.Г. Голенко
Original Assignee
Голенко Георгий Георгиевич
Михайлов Сергей Петрович
Закрытое акционерное общество "Финансово-инвестиционная компания "Лидинг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Голенко Георгий Георгиевич, Михайлов Сергей Петрович, Закрытое акционерное общество "Финансово-инвестиционная компания "Лидинг" filed Critical Голенко Георгий Георгиевич
Priority to RU2001124759/28A priority Critical patent/RU2224273C2/en
Priority to PCT/RU2002/000418 priority patent/WO2003023492A1/en
Publication of RU2001124759A publication Critical patent/RU2001124759A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2224273C2 publication Critical patent/RU2224273C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/10Bifocal lenses; Multifocal lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

FIELD: production of stereoscopic picture of objects. SUBSTANCE: has a source of picture (1) in the form of a single two-dimensional object and optical lens raster (2). The picture source (1) is located in the plane preset by the focal distance of lenses (4), having the maximum value of focal distance fmax in the meridional section, and the plane present by the focal distances of the lenses having the minimum value of focal distance fmin in the meridional section, is located between raster (2) and picture source (1). The value of focal distance fmin should be within f 1 min ≤fmin≤f 2 min , where

Description

Изобретение относится к объемному телевидению, стереоскопии, объемной фотографии, объемному кинематографу, голографии, объемной полиграфии, объемным компьютерным изображениям, художественному творчеству. The invention relates to surround television, stereoscopy, surround photography, surround cinema, holography, surround printing, surround computer images, art.

Известно устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения и линзовый растр, линзы которого в сагиттальном сечении выполнены с переменным радиусом кривизны (см. патент РФ 2098855 С1 от 05.10.95), позволяющее получить объемное изображение по принципу формирования квазистереопар. A device for obtaining a three-dimensional image of objects containing an image source and a lens raster, the lenses of which in the sagittal section are made with a variable radius of curvature (see RF patent 2098855 C1 dated 05.10.95), which allows to obtain a three-dimensional image according to the principle of formation of quasistereopairs.

Недостатком этого устройства является невозможность формирования предэкранного объемного изображения, т.к. в механизме получения изображения заложено только мнимое заэкранное изображение и отсутствует действительная предэкранная часть изображения. The disadvantage of this device is the inability to form a pre-screen surround image, because the imagery mechanism contains only an imaginary on-screen image and there is no actual pre-screen part of the image.

Известно устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения и оптические линзовые растры - основной и дополнительный, светосильные в меридиональном сечении, причем фокальная плоскость дополнительного растра расположена вблизи изображения, создаваемого основным растром (см. патент РФ, заявка 98115465/28 от 10.08.98). A device for obtaining a three-dimensional image of objects containing an image source and optical lens rasters - the main and secondary, aperture in the meridional section, and the focal plane of the additional raster is located near the image created by the main raster (see RF patent application 98115465/28 from 10.08. 98).

Это устройство позволяет получить объемное изображение с предэкранным выходом, однако из-за отсутствия переменной оптической силы растра в сагиттальном сечении изображение имеет в горизонтальном сечении неестественное для реального объемного изображения постоянство масштаба (отсутствие квазипараллакса). This device allows you to obtain a three-dimensional image with a pre-screen output, however, due to the lack of variable optical power of the raster in the sagittal section, the image has a horizontal scale unnatural for a real three-dimensional image (lack of quasi-parallax).

Кроме того, из-за наличия двух близко расположенных линейных структур в наблюдаемом изображении возможно появление муара. In addition, due to the presence of two closely spaced linear structures in the observed image, moire may appear.

Наиболее близким к предложенному устройству для получения объемного изображения объектов является устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения и оптический линзовый растр, линзы которого в сагиттальном и меридиональном сечениях выполнены с переменным радиусом кривизны (см. заявка на патент РФ 98108927/28 от 07.05.98). Closest to the proposed device for obtaining a three-dimensional image of objects is a device for obtaining a three-dimensional image of objects, containing an image source and an optical lens raster, the lenses of which in the sagittal and meridional sections are made with a variable radius of curvature (see patent application of the Russian Federation 98108927/28 of 07.05 .98).

Это устройство обеспечивает получение объемного изображения. This device provides a three-dimensional image.

Однако в силу того, что источник изображения в меридиональном сечении размещен между растром и его фокальной плоскостью, изображение остается мнимым, что с учетом действия сагиттальной составляющей растра, с одной стороны, подчеркивает перспективу и увеличивает эффект сагиттального параллакса, а с другой стороны, не дает возможности получения предэкранного выхода изображения. However, due to the fact that the image source in the meridional section is located between the raster and its focal plane, the image remains imaginary, which, taking into account the action of the sagittal component of the raster, on the one hand emphasizes the perspective and increases the effect of sagittal parallax, and on the other hand, does not the possibility of obtaining pre-screen image output.

Кроме того, при размещении источника изображения вне фокальной плоскости растра заэкранная перспектива также ограничена, так как остается не реализованным эффект мнимой бесконечности. In addition, when placing the image source outside the focal plane of the raster, the on-screen perspective is also limited, since the effect of imaginary infinity remains unfulfilled.

Целью данного технического решения является получение объемного изображения с предэкранным выходом, а также увеличение заэкранной перспективы до мнимой бесконечности. The purpose of this technical solution is to obtain a three-dimensional image with a pre-screen output, as well as increase the screen perspective to an imaginary infinity.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения объемного изображения объектов, содержащем источник изображения в виде единого двумерного объекта и оптический линзовый растр, источник изображения размещен в плоскости, задаваемой фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении максимальное значение фокусного расстояния fmax, а плоскость, задаваемая фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении минимальное значение фокусного расстояния fmin, расположена между растром и источником изображения, при этом соответствующее этой плоскости значение фокусного расстояния должно находиться в пределах: fmin1≤fmin≥fmin2, где

Figure 00000005

Figure 00000006

P - размер диагонали растра,
L - расстояние наилучшего видения глаза зрителя.This goal is achieved by the fact that in the device for obtaining a three-dimensional image of objects containing an image source in the form of a single two-dimensional object and an optical lens raster, the image source is placed in a plane defined by the focal lengths of the lenses having the maximum focal length value f max in the meridional section, and the plane defined by the focal lengths of lenses having a meridian section a minimum value of the focal length f min, is disposed between the raster and source Images CONTROL, wherein this plane corresponding to the focal distance value should be in the range: f min 1 ≤f min ≥f min 2 where
Figure 00000005

Figure 00000006

P is the diagonal size of the raster,
L is the distance of the best vision of the viewer's eye.

Данное изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображено устройство в меридиональном сечении;
- на фиг. 2 представлена схема расположения планов изображения по глубине, создаваемых устройством.
The invention is illustrated by drawings, where:
- figure 1 shows the device in a meridional section;
- in FIG. 2 shows a layout of depth plans of the image created by the device.

Устройство для получения объемного изображения объектов согласно конкретному неограничивающему варианту осуществления изобретения, представленное на фиг.1 вместе с источником 1 изображения, выполненным в виде единого двумерного объекта, и линзовый растр 2, линзы которого в сагиттальном и меридиональном сечениях выполнены с переменным радиусом кривизны, при этом плоскость изображений 3 источника 1 изображения параллельна плоскости N, совпадающей с главными плоскостями линз 4, 5, 6 меридионального сечения растра 2 с фокусными расстояниями fmax, fmin1, fmin2 соответственно.A device for obtaining a three-dimensional image of objects according to a specific non-limiting embodiment of the invention, shown in FIG. 1 together with an image source 1 made in the form of a single two-dimensional object, and a lens raster 2, the lenses of which in sagittal and meridional sections are made with a variable radius of curvature, the image plane 3 of the image source 1 is parallel to the N plane, coinciding with the main planes of the lenses 4, 5, 6 of the meridional section of the raster 2 with focal lengths f max , f min 1 , f min 2, respectively.

Данное устройство для получения объемного изображения объектов функционирует следующим образом. This device for obtaining a three-dimensional image of objects operates as follows.

Так как плоскость 3 источника 1 изображения совмещена с фокальными плоскостями линз 4 с фокусными расстояниями fmax, то зритель 7, наблюдая точки "а" и "в" в меридиональном сечении (фиг.1) плоскости 3, видит их изображения на лучах зрения 8, исходящих из точек "а", "в" и проходящих через центр линз 4 и зрачок глаза зрителя 7. Зритель 7 воспринимает их как лучи, идущие из бесконечно удаленного плана 9 (фиг.2).Since the plane 3 of the source 1 of the image is combined with the focal planes of the lens 4 with focal lengths f max , the viewer 7, observing the points "a" and "b" in the meridional section (Fig. 1) of the plane 3, sees their images on the 8 coming from the points "a", "c" and passing through the center of the lens 4 and the pupil of the eye of the viewer 7. The viewer 7 perceives them as rays coming from an infinitely distant plan 9 (figure 2).

Точку "с", находящуюся также в плоскости 3 на расстоянии fmax от плоскости N, зритель 4 будет наблюдать на луче зрения 10, исходящем из точки "с" и проходящем через центр линзы 5 и зрачок глаза зрителя 7. Чтобы точка "с", находящаяся от плоскости N на расстоянии fmax , фокусировалась в точку "с'", находящуюся от той же плоскости на расстоянии 0,001Р, фокусное расстояние fmin1 линзы 5 определяют, решая уравнение линзы (формулу линзы) относительно ее фокусного расстояния fmin1 и получают:

Figure 00000007

В неограничивающем примере при Р=510 мм, fmax=10 мм, fmin1=3,3 мм точка "с" участвует в формировании плана 11 (фиг.2), формирующего минимально значимый предъэкранный выход объемного изображения.Point c, also located in plane 3 at a distance f max from plane N, viewer 4 will observe on line of sight 10, originating from point c and passing through the center of lens 5 and the pupil of the eye of viewer 7. To point c located from the N plane at a distance f max , focused to the point "c '" located from the same plane at a distance of 0.001P, the focal length f min 1 of the lens 5 is determined by solving the equation of the lens (lens formula) relative to its focal length f min 1 and get:
Figure 00000007

In a non-limiting example, at P = 510 mm, f max = 10 mm, f min 1 = 3.3 mm, the point "c" is involved in the formation of plan 11 (Fig. 2), which forms the minimum significant pre-screen output of a three-dimensional image.

Точку "d", находящуюся в плоскости 3 на расстоянии fmax от плоскости N, зритель 4 будет наблюдать на луче зрения 12, исходящем из точки "d" и проходящем через центр линзы 5 и зрачок глаза зрителя 7. Чтобы точка "d", находящаяся на плоскости N на расстоянии fmax, фокусировалась в точку "d", находящуюся от той же плоскости на расстоянии 5P-L , фокусное расстояние fmin2 линзы 5 определяют, решая уравнение линзы относительно ее фокусного расстояния, и получают:

Figure 00000008

В неограничивающем примере при Р=510 мм, fmax=10 мм, L=250 мм, fmin2=9,8 мм, точка "d'" участвует в формировании плана 13 (фиг.2), формирующего максимально значимый предъэкранный выход объемного изображения, при этом план 13 находится на расстоянии наилучшего видения зрителя 7.The point "d" located in the plane 3 at a distance f max from the plane N, the viewer 4 will observe on the line of sight 12 coming from the point "d" and passing through the center of the lens 5 and the pupil of the eye of the viewer 7. To point "d", located on the N plane at a distance of f max , focused to the point "d" located from the same plane at a distance of 5P-L, the focal length f min 2 of the lens 5 is determined by solving the equation of the lens relative to its focal length, and get:
Figure 00000008

In a non-limiting example, when P = 510 mm, f max = 10 mm, L = 250 mm, f min 2 = 9.8 mm, the point "d '" is involved in the formation of plan 13 (figure 2), which forms the most significant pre-screen output volumetric image, while the plan 13 is located at a distance of the best vision of the viewer 7.

Принимая во внимание малые размеры апертуры глаза зрителя 7 и его удаление при наблюдении изображения от растра 2 на величину порядка пяти размеров диагонали растра 2, а также выбор размеров линз 4, 5, 6 растра 2, соизмеримых с величиной элемента разрешения плоскости изображения 3, возникающая при работе линз растра 2 инверсия точек "с'" и "d'" на конечном изображении никак не скажется. Taking into account the small size of the aperture of the eye of the viewer 7 and its removal when observing the image from the raster 2 by an amount of the order of five sizes of the diagonal of the raster 2, as well as the choice of lens sizes 4, 5, 6 of the raster 2, commensurate with the size of the resolution element of the image plane 3, arising when the raster 2 lenses are working, the inversion of the "c '" and "d'" points will not affect the final image.

При наличии в профиле сечений линз растра внеосевых составляющих переменного радиуса кривизны, а также составляющих с отрицательной кривизной, в изображении возникают дополнительные планы по глубине, расположенные между планами 9, 13, что приводит к более полному заполнению объемного изображения планами. If the profile of the sections of the raster lenses has off-axis components of variable radius of curvature, as well as components with negative curvature, additional depth plans located between plans 9, 13 appear in the image, which leads to a more complete filling of the volume image with plans.

В сагиттальном сечении растра 2 создается стереопара изображения плоскости 3 источника 2, что связано с прохождением лучей света от плоскости 3 в правый и левый глаз зрителя 7 через участки растра 2 через линзы с разными значениями кривизны оптических поверхностей. При наличии в исходном изображении вторичных факторов объемного видения при наблюдении изображения возникает эффект объемности. In the sagittal section of the raster 2, a stereo pair of the image of the plane 3 of the source 2 is created, which is associated with the passage of light rays from the plane 3 into the right and left eye of the viewer 7 through the sections of the raster 2 through lenses with different values of the curvature of the optical surfaces. In the presence of secondary factors of volumetric vision in the original image, a volumetric effect arises when observing the image.

Claims (1)

Устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения в виде единого двумерного объекта и оптический линзовый растр, отличающееся тем, что источник изображения размещен в плоскости, задаваемой фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении максимальное значение фокусного расстояния fmax, a плоскость, задаваемая фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении минимальное значение фокусного расстояния fmin, расположена между растром и источником изображения, при этом соответствующее этой плоскости значение фокусного расстояния должно находиться в пределахA device for obtaining a three-dimensional image of objects containing an image source in the form of a single two-dimensional object and an optical lens raster, characterized in that the image source is placed in a plane defined by the focal lengths of the lenses, having in the meridional section the maximum value of the focal length f max , and the plane specified focal length lens having a meridian section a minimum focal length f min, is disposed between the raster and source image, thus with tvetstvuyuschee this plane focal length should be within
Figure 00000010
Figure 00000010
гдеWhere
Figure 00000011
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000012
Р - размер диагонали растра;P is the diagonal size of the raster; L - расстояние наилучшего видения глаза зрителя.L is the distance of the best vision of the viewer's eye.
RU2001124759/28A 2001-09-11 2001-09-11 Device for production of stereoscopic picture of objects RU2224273C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001124759/28A RU2224273C2 (en) 2001-09-11 2001-09-11 Device for production of stereoscopic picture of objects
PCT/RU2002/000418 WO2003023492A1 (en) 2001-09-11 2002-09-11 Device for producing the free-dimensional image of a single two-dimensional feature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001124759/28A RU2224273C2 (en) 2001-09-11 2001-09-11 Device for production of stereoscopic picture of objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001124759A RU2001124759A (en) 2003-07-10
RU2224273C2 true RU2224273C2 (en) 2004-02-20

Family

ID=20253060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001124759/28A RU2224273C2 (en) 2001-09-11 2001-09-11 Device for production of stereoscopic picture of objects

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2224273C2 (en)
WO (1) WO2003023492A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2581194C2 (en) * 2014-03-17 2016-04-20 Тимур Магданович Сафин Apparatus for producing three-dimensional image
RU2735480C2 (en) * 2016-06-14 2020-11-03 Роллинг Оптикс Инновейшн АБ Synthetic image and method of its manufacturing

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5202793A (en) * 1990-11-23 1993-04-13 John McCarry Three dimensional image display apparatus
US5359454A (en) * 1992-08-18 1994-10-25 Applied Physics Research, L.P. Apparatus for providing autostereoscopic and dynamic images
US5790086A (en) * 1995-01-04 1998-08-04 Visualabs Inc. 3-D imaging system
RU2091841C1 (en) * 1995-08-24 1997-09-27 Молохина Лариса Аркадьевна Raster device for viewing of patterns

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2581194C2 (en) * 2014-03-17 2016-04-20 Тимур Магданович Сафин Apparatus for producing three-dimensional image
RU2735480C2 (en) * 2016-06-14 2020-11-03 Роллинг Оптикс Инновейшн АБ Synthetic image and method of its manufacturing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003023492A1 (en) 2003-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lipton et al. New autostereoscopic display technology: the synthaGram
CN107991838B (en) Self-adaptive three-dimensional imaging system
US20060202910A1 (en) 2D/3D switchable display
EP1126728A3 (en) Autostereoscopic imaging apparatus and method using a parallax scanning lens aperture
JP2889585B2 (en) Image array and 3D camera
JP2007529960A (en) 3D information acquisition and display system for personal electronic devices
JP2007158825A (en) Image input device
Kagawa et al. A three‐dimensional multifunctional compound‐eye endoscopic system with extended depth of field
EP1699246A2 (en) Display
WO2017174867A1 (en) Wide angle lens for capturing a panorama image
RU2224273C2 (en) Device for production of stereoscopic picture of objects
US4333707A (en) Method of image enhancement
CN110632769B (en) Light spot projection device
CN110908133A (en) Integrated imaging 3D display device based on dihedral corner reflector array
KR101746719B1 (en) Output method of view images in three-dimensional display by different distance between display panel and lens
US3891303A (en) Combined system of optical devices for photography and stereoscopic vision
CN113395510B (en) Three-dimensional display method and system, computer-readable storage medium, and program product
RU2224274C2 (en) Device for production of stereoscopic picture of objects
KR101093929B1 (en) Method and system for displaying 3-dimensional images using depth map
SU951220A1 (en) Device for multi-zone observation of three-dimensional picture
CN113516748B (en) Real-time rendering method and device for integrated imaging light field display
KR20130027407A (en) the eye position calculating method of the stereoscopy displaying device which consists of the pair-eye type eye position calculator, the fan-shape modified lenticular and the liquid crystal type barrier.
RU2581194C2 (en) Apparatus for producing three-dimensional image
KR101746717B1 (en) Output method of view images in three-dimensional display with a different focus lens array
EP0061445B1 (en) Image enhancement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050912