PL248704B1

PL248704B1 - Anaglyph observation system

Info

Publication number: PL248704B1
Application number: PL448055A
Authority: PL
Inventors: Arkadiusz Liberadzki; Rafał Liberadzki
Original assignee: Arkadiusz Liberadzki; Liberadzki Rafal
Priority date: 2024-03-20
Filing date: 2024-03-20
Publication date: 2026-01-19
Also published as: PL448055A1

Abstract

Ujawniony jest układ do obserwacji anaglifu zawierający rozmieszczone kolejno wzdłuż osi optycznej (Oopt) urządzenie wyświetlające (1) dostosowane do wyświetlania obrazu statycznego lub ruchomego, układ skupiająco-filtrujący (2) oraz element obrazujący (3). Układ skupiająco-filtrujący (2) zawiera płasko-wypukłą soczewkę skupiającą (4) i dwubarwny filtr (5) o barwach czerwonej i cyjanowej. Element obrazujący (3) stanowi płaska soczewka Fresnela (3), która utworzona jest z połączonych ze sobą soczewek Fresnela o pryzmatycznie ukształtowanych powierzchniach skierowanych do siebie czołami. Płaska soczewka Fresnela (3) umieszczona jest w przed obserwatorem (O), gdzie środek płaskiej soczewki Fresnela (3) oraz punkt centralny widzenia (G) obserwatora (O) zlokalizowane są na osi optycznej (Oopt).An anaglyph observation system is disclosed, comprising a display device (1) arranged sequentially along an optical axis (Oopt) adapted to display a static or moving image, a focusing-filtering system (2), and an imaging element (3). The focusing-filtering system (2) comprises a plano-convex focusing lens (4) and a two-color filter (5) with red and cyan colors. The imaging element (3) is a flat Fresnel lens (3), which is formed from interconnected Fresnel lenses with prismatically shaped surfaces facing each other. The flat Fresnel lens (3) is positioned in front of an observer (O), where the center of the flat Fresnel lens (3) and the focal point of view (G) of the observer (O) are located on the optical axis (Oopt).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ do obserwacji anaglifu statycznego lub ruchomego bez konieczności zakładania specjalnych okularów.The subject of the invention is a system for observing a static or moving anaglyph without the need to wear special glasses.

Anaglifem nazywamy obraz dający złudzenie trójwymiaru podczas oglądania go za pomocą specjalnych, najczęściej czerwono-cyjanowych okularów. W stanie techniki standardowo znane są układy i sposoby pozwalające na obserwację anaglifów statycznych, w których, przykładowo, nakładane są na siebie - zabarwione na kolory: czerwony i cyjanowy - dwa obrazy. Podczas oglądania ich przez okulary o tak samo barwionych szkłach następuje separacja obrazów, co powoduje efekt przestrzenny oraz pozwala na obserwację obrazu trójwymiarowego.An anaglyph is an image that creates a three-dimensional illusion when viewed through special glasses, most often red-cyan. Standard techniques allow for viewing static anaglyphs, for example, by superimposing two images tinted red and cyan. Viewing them through glasses with identically tinted lenses separates the images, creating a spatial effect and allowing for the observation of a three-dimensional image.

Inna znana technika obserwacji anaglifu opiera się na zapisie obrazu za pomocą dwóch różnych kamer lub też jednej kamery, wyposażonej w specjalny obiektyw. Do odbioru trójwymiarowego obrazu konieczne jest zastosowanie odpowiedniego układu optycznego, najczęściej przybierającego postać okularów, określanego terminem anaglifoskopu. Podobnie jak wspomniano wcześniej okulary do oglądania filmów trójwymiarowych czy też rysunków i fotografii mają szkła w dwóch różnych barwach, typowo zabarwionych na kolor czerwony i cyjanowy. Dzięki różnobarwnym filtrom każde oko widza odbiera tylko jeden z przesuniętych względem siebie obrazów, dając przy tym efekt stereoskopowy.Another well-known anaglyph viewing technique involves recording images using two different cameras or a single camera equipped with a special lens. Observing a three-dimensional image requires the use of a suitable optical system, most often in the form of glasses known as an anaglyphoscope. Similarly to the previously mentioned glasses for viewing three-dimensional films, drawings, and photographs, they feature lenses in two different colors, typically red and cyan. Thanks to the different colored filters, each viewer's eye receives only one of the offset images, creating a stereoscopic effect.

Uzależnienie metod obserwacji anaglifów od użycia dodatkowego elementu w postaci specjalnych okularów przyczyniło się do poszukiwania nowych rozwiązań pozbawionych wspomnianej i znanej w stanie techniki niedogodności. W tym zakresie z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P.443717 znany jest układ do obserwacji anaglifów, w którym stosuje się urządzenie w postaci telefonu komórkowego typu smartfon lub tablet wyświetlające obraz statyczny lub ruchomy, który kierowany jest następnie na optyczny układ skupiająco-filtrujący oraz zwierciadło wklęsłe. Układ skupiająco-filtrujący zawiera soczewkę skupiającą oraz dwubarwny filtr. Zwierciadło wklęsłe odchylone jest od osi optycznej układu o kąt a, co powoduje pozaosiową, względem urządzenia wyświetlającego, obserwację anaglifu przez obserwatora.The dependence of anaglyph viewing methods on the use of an additional element in the form of special glasses has led to the search for new solutions that avoid this drawback, which is known in the prior art. In this regard, Polish patent application no. P.443717 describes an anaglyph viewing system that uses a device in the form of a smartphone or tablet to display a static or moving image, which is then directed to an optical focusing-filtering system and a concave mirror. The focusing-filtering system includes a converging lens and a dichroic filter. The concave mirror is tilted from the optical axis of the system by an angle α, which causes the observer to observe the anaglyph off-axis relative to the display device.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego i prostego w konstrukcji układu umożliwiającego obserwację anaglifów statycznych i ruchomych bez użycia specjalnych okularów. Dodatkowym zadaniem wynalazku jest zapewnienie osiowej i maksymalnie uproszczonej dla użytkownika obserwacji anaglifu, bez konieczności kątowego odchylania elementów składowych realizowanego w tym celu układu optycznego.The aim of the invention is to develop a new and simple system enabling the observation of static and moving anaglyphs without the use of special glasses. An additional objective of the invention is to provide axial and extremely simplified anaglyph viewing for the user, without the need for angular deflection of the components of the optical system implemented for this purpose.

Zgodnie z wynalazkiem układ do obserwacji anaglifu zawiera rozmieszczone kolejno wzdłuż osi optycznej urządzenie wyświetlające, układ skupiająco-filtrujący oraz element obrazujący. Urządzenie wyświetlające dostosowane jest do wyświetlania obrazu statycznego lub ruchomego a układ skupiająco-filtrujący zawiera płasko-wypukłą soczewkę skupiającą i dwubarwny filtr o barwach czerwonej i cyjanowej, gdzie płasko-wypukła soczewka skupiająca skierowana jest powierzchnią wypukłą w stronę urządzenia wyświetlającego. Układ do obserwacji anaglifu charakteryzuje się tym, że element obrazujący stanowi płaska soczewka Fresnela, która utworzona jest z połączonych ze sobą soczewek Fresnela o pryzmatycznie ukształtowanych powierzchniach skierowanych do siebie czołami. Płaska soczewka Fresnela umieszczona jest w przed obserwatorem, gdzie środek płaskiej soczewki Fresnela oraz punkt centralny widzenia obserwatora zlokalizowane są na osi optycznej.According to the invention, an anaglyph viewing system comprises a display device, a focusing-filtering system, and an imaging element arranged sequentially along the optical axis. The display device is adapted to display a static or moving image, and the focusing-filtering system comprises a plano-convex focusing lens and a two-color filter with red and cyan colors, where the plano-convex focusing lens faces the display device with its convex surface. The anaglyph viewing system is characterized in that the imaging element comprises a flat Fresnel lens, formed from interconnected Fresnel lenses with prismatically shaped surfaces facing each other. The flat Fresnel lens is positioned in front of the observer, with the center of the flat Fresnel lens and the observer's focal point of view located on the optical axis.

Korzystnie, gdy urządzenie wyświetlające zawiera kolorowy wyświetlacz.Preferably, the display device includes a color display.

Również korzystnie, gdy urządzenie wyświetlające stanowi telefon komórkow y typu smartfon lub tablet.It is also advantageous if the display device is a mobile phone such as a smartphone or tablet.

Zwłaszcza korzystnie, gdy anaglif wyświetlany przez urządzenie wyświetlające jest obrócony w pionie.It is particularly advantageous when the anaglyph displayed by the display device is rotated vertically.

Ponadto korzystnie, gdy urządzenie wyświetlające oraz płaska soczewka Fresnela są przesuwne wzdłuż osi optycznej, zwłaszcza za pomocą przesuwnych, zmotoryzowanych stolików.It is further advantageous if the display device and the flat Fresnel lens are movable along the optical axis, in particular by means of movable, motorized tables.

Korzystnie, gdy płasko-wypukła soczewka skupiająca ustawiona jest między płaską soczewką Fresnela a dwubarwnym filtrem, przy czym dwubarwny filtr ustawiony jest przed wyświetlaczem urządzenia wyświetlającego.Preferably, the plano-convex focusing lens is positioned between the flat Fresnel lens and the dichroic filter, wherein the dichroic filter is positioned in front of the display of the display device.

Również korzystnie, gdy płasko-wypukła soczewka skupiająca ustawiona jest między dwubarwnym filtrem a urządzeniem wyświetlającym, przy czym soczewka skupiająca styka się z dwubarwnym filtrem wzdłuż swej płaskiej powierzchni skierowanej w stronę płaskiej soczewki Fresnela.Also preferably, a plano-convex converging lens is positioned between the dichroic filter and the display device, the converging lens being in contact with the dichroic filter along its flat surface facing the flat Fresnel lens.

Korzystnie jest również, gdy sferyczna powierzchnia płasko-wypukłej soczewki skupiającej pokryta jest powłoką w postaci warstwy farby w kolorze cyjan i czerwonym tak, że granica między kolorami przebiega na przedłużeniu prostej prostopadłej do osi optycznej.It is also advantageous when the spherical surface of the plano-convex converging lens is covered with a coating in the form of a layer of cyan and red paint so that the boundary between the colors runs along the extension of a line perpendicular to the optical axis.

Równie korzystnie jest, gdy płasko-wypukła soczewka skupiająca wykonana jest z dwubarwnego, częściowo transparentnego szkła tak, że granica między kolorami cyjan i czerwonym przebiega wzdłuż prostej prostopadłej do osi optycznej.It is equally advantageous if the plano-convex converging lens is made of two-color, partially transparent glass so that the boundary between the cyan and red colors runs along a straight line perpendicular to the optical axis.

Korzystnym jest również, gdy dwubarwny filtr stanowi częściowo transparentny element z tworzywa sztucznego lub szkła, przy czym jedną jego połowę stanowi barwa cyjanowa a drugą połowę barwa czerwona, przy czym granica między barwami przebiega wzdłuż pionowej osi dwubarwnego filtra prostopadłej do osi optycznej.It is also advantageous when the two-color filter is a partially transparent element made of plastic or glass, one half of which is cyan and the other half is red, with the boundary between the colors running along the vertical axis of the two-color filter perpendicular to the optical axis.

Korzystnie, gdy wymiar liniowy dwubarwnego filtra w płaszczyźnie prostopadłej do osi optycznej jest równy lub większy niż odpowiadający mu wymiar liniowy płasko-wypukłej soczewki skupiającej.Preferably, the linear dimension of the dichromatic filter in a plane perpendicular to the optical axis is equal to or greater than the corresponding linear dimension of the plano-convex converging lens.

Dodatkowo płaska soczewka Fresnela usytuowana jest od urządzenia wyświetlającego w odległości zawierającej się w przedziale od 30 cm do 50 cm, przy czym odległość ta mierzona jest wzdłuż osi optycznej.Additionally, a flat Fresnel lens is located at a distance of 30 cm to 50 cm from the display device, with this distance measured along the optical axis.

Korzystnie także, gdy przystosowany jest do ustawienia obserwatora przed płaską soczewką Fresnela w odległości 15 cm do 50 cm.It is also advantageous when it is adapted to position the observer in front of a flat Fresnel lens at a distance of 15 cm to 50 cm.

Zgodnie z założeniami wynalazku oś optyczna układu do obserwacji anaglifu jest rozumiana jako prosta przechodząca przez środek płaskiej soczewki Fresnela, środek układu skupiająco-filtrującego tworzonego przez płasko-wypukłą soczewkę skupiającą i dwubarwny filtr oraz środek urządzenia wyświetlającego.According to the assumptions of the invention, the optical axis of the anaglyph observation system is understood as a straight line passing through the center of the flat Fresnel lens, the center of the converging-filtering system formed by the plano-convex converging lens and the two-color filter, and the center of the display device.

Podczas oglądania anaglifu obserwator znajduje się w pozycji obserwacji, tj. jego oczy są na wysokości osi optycznej okładu do obserwacji anaglifu, sam zaś obserwator patrzy wzdłuż osi optycznej w stronę urządzenia wyświetlającego.When viewing an anaglyph, the observer is in the viewing position, i.e. his eyes are at the height of the optical axis of the anaglyph viewing screen, and the observer looks along the optical axis towards the display device.

Obserwator zorientowany jest tak, że jego lewe oko jest po lewej stronie, natomiast prawe oko jest po prawej stronie osi optycznej układu do obserwacji anaglifu.The observer is oriented so that his left eye is on the left side and his right eye is on the right side of the optical axis of the anaglyph viewing system.

W przypadku zastosowanej zgodnie z wynalazkiem płaskiej soczewki Fresnela należy wyjaśnić, iż standardowo stanowi ona element optyczny utworzony z zespolonych ze sobą dwóch tradycyjnych soczewek Fresnela, których pryzmatycznie ukształtowane powierzchnie strukturalne (o piłokształtnym przekroju) skierowane są do wewnątrz płaskiej soczewki Fresnela oraz czołami do siebie. W układzie do obserwacji anaglifu według wynalazku zastosowano płaską soczewkę Fresnela z tworzywa sztucznego - element tego rodzaju znany jest przykładowo z rozwiązań rzutników pisma. Dzięki zastosowaniu płaskiej soczewki Fresnela zapewnione jest uzyskanie optymalnego dla obserwatora powiększenia oglądanego obrazu. Możliwa jest również znacząca poprawa estetyki i odbieranych walorów obrazu, co związane jest z bezpośrednim umiejscowieniem płaskiej soczewki Fresnela w bliskości przed oczami użytkownika. Ponadto, korzyścią względem dotychczasowych rozwiązań jest uzyskanie naturalnej drogi obserwacji anaglifu, co wynika z faktu, że płaszczyzna obserwacji znajduje się w linii prostej przed oczami obserwatora (obserwacja osiowa) oraz przed urządzeniem wyświetlającym. Dodatkowym walorem jest możliwość skrócenia długości układu do obserwacji anaglifu, nawet o 50% w porównaniu z wcześniejszymi tego typu rozwiązaniami.In the case of the flat Fresnel lens used in accordance with the invention, it should be explained that it is typically an optical element composed of two traditional Fresnel lenses joined together, with their prismatic structural surfaces (with a sawtooth cross-section) directed inward toward the flat Fresnel lens, with their faces facing each other. The anaglyph viewing system according to the invention utilizes a flat Fresnel lens made of plastic—an element of this type known, for example, from overhead projectors. The use of a flat Fresnel lens ensures optimal magnification of the viewed image for the observer. It also significantly improves the aesthetics and perceived quality of the image, which is due to the direct positioning of the flat Fresnel lens close to the user's eyes. Furthermore, an advantage over previous solutions is the achievement of a natural path for viewing the anaglyph, which results from the fact that the viewing plane is located in a straight line in front of the observer's eyes (axial viewing) and in front of the display device. An additional advantage is the possibility of shortening the length of the anaglyph observation system by up to 50% compared to previous solutions of this type.

W przypadku płasko-wypukłej soczewki skupiającej - gdy mowa w niniejszym ujawnieniu o soczewce „zintegrowanej” - oznacza to, że płasko-wypukła soczewka skupiająca jest zabarwiona w swojej objętości tak, że jedną jej połowę stanowi barwa cyjan a drugą połowę barwa czerwona, przy czym granica między barwami przebiega w linii prostopadłej do osi optycznej, która dzieli płasko-wypukłą soczewkę skupiającą na dwie równe części, symetryczne względem osi optycznej. Podany w niniejszym opisie wynalazku kierunkowy podział barw dwubarwnego filtra - zarówno rozumianego jako oddzielny element układu czy filtra zintegrowanego w płasko-wypukłej soczewce skupiającej - odpowiada współrzędnym przyjętego według wynalazku kartezjańskiego układu współrzędnych.In the case of a plano-convex converging lens—when this disclosure refers to an "integrated" lens—this means that the plano-convex converging lens is colored throughout its volume so that one half is cyan and the other half is red, with the boundary between the colors running along a line perpendicular to the optical axis, which divides the plano-convex converging lens into two equal parts, symmetrical about the optical axis. The directional color division of the two-color filter provided in this description of the invention—whether understood as a separate element of the system or as a filter integrated in the plano-convex converging lens—corresponds to the coordinates of the Cartesian coordinate system adopted according to the invention.

Grubość dwubarwnego filtra optycznego stosowanego w układzie do obserwacji anaglifu według wynalazku może się różnić w zależności od materiału z jakiego został wykonany. Przykładowe grubości dwubarwnego filtra w zależności od materiału z jakiego jest wykonany wynosić mogą: poliwęglan - 0,4 mm, akryl - 0,5 mm, szkło - 1,5 mm.The thickness of the two-color optical filter used in the anaglyph viewing system according to the invention may vary depending on the material from which it is made. Examples of two-color filter thicknesses, depending on the material from which it is made, may be: polycarbonate - 0.4 mm, acrylic - 0.5 mm, glass - 1.5 mm.

Dodatkowo, dwubarwny filtr może mieć kształt na przykład koła lub kwadratu. W przypadku, gdy dwubarwny filtr o kołowym przekroju styka się z płasko-wypukłą soczewką skupiającą w punkcie, gdzie oś optyczna przecina sferyczną powierzchnię płasko-wypukłej soczewki skupiającej lub w przypadku, gdy dwubarwny filtr styka się z płasko-wypukłą soczewką skupiającą wzdłuż płaskiej powierzchni tej soczewki, preferowane jest by miał on średnicę co najmniej o 2 cm większą niż średnica płasko-wypukłej soczewki skupiającej. W przypadku gdy dwubarwny filtr ma kształt kwadratu, odległość między odpowiednimi parami jego naprzeciwległych boków powinna być powiększona o co najmniej 2 cm w stosunku do średnicy płasko-wypukłej soczewki skupiającej, w tym przypadku również środek kwadratowej powierzchni dwubarwnego filtra powinien znajdować się na osi optycznej układu.Additionally, the dichroic filter may be circular or square in shape. If a dichroic filter with a circular cross-section contacts a plano-convex converging lens at the point where the optical axis intersects the spherical surface of the plano-convex converging lens, or if the dichroic filter contacts a plano-convex converging lens along the flat surface of the lens, it is preferable for the filter to have a diameter at least 2 cm greater than the diameter of the plano-convex converging lens. If the dichroic filter is square, the distance between corresponding pairs of opposite sides should be at least 2 cm greater than the diameter of the plano-convex converging lens. In this case, the center of the square surface of the dichroic filter should also be located on the optical axis of the system.

Układ do obserwacji anaglifu według wynalazku przedstawiony został w przykładach wykonania i zobrazowany został na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ do obserwacji anaglifu według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, fig. 2 przedstawia schematyczny widok z boku układu do obserwacji anaglifu z fig. 1, fig. 3 przedstawia schematycznie tor promieni światła emitowanych przez urządzenie wyświetlające i przechodzących przez układ do obserwacji anaglifu według fig. 1, fig. 4 przedstawia układ do obserwacji anaglifu według drugiego przykładu wykonania wynalazku, fig. 5 przedstawia układ do obserwacji anaglifu według trzeciego przykładu wykonania wynalazku, fig. 6 przedstawia układ do obserwacji anaglifu według czwartego przykładu wykonania wynalazku oraz fig. 7 przedstawia schematycznie i przykładowo w a) przekroju i b) widoku w przodu płaską soczewkę Fresnela stosowaną w układzie do obserwacji anaglifu według wynalazku.The anaglyph viewing system according to the invention is presented in exemplary embodiments and illustrated in the drawing, in which Fig. 1 shows an anaglyph viewing system according to the first embodiment of the invention, Fig. 2 shows a schematic side view of the anaglyph viewing system according to Fig. 1, Fig. 3 shows a schematic path of light rays emitted by the display device and passing through the anaglyph viewing system according to Fig. 1, Fig. 4 shows an anaglyph viewing system according to the second embodiment of the invention, Fig. 5 shows an anaglyph viewing system according to the third embodiment of the invention, Fig. 6 shows an anaglyph viewing system according to the fourth embodiment of the invention, and Fig. 7 shows a schematic and exemplary a) cross-sectional and b) front view of a flat Fresnel lens used in the anaglyph viewing system according to the invention.

Fig. 1,2 i 3 przedstawiają układ do obserwacji anaglifu według pierwszego przykładu wykonania wynalazku, w którym zastosowane jest urządzenie wyświetlające 1, układ skupiająco-filtrujący 2 oraz płaska soczewka Fresnela 3.Układ skupiająco-filtrujący 2 zawiera płasko-wypukłą soczewkę skupiającą 4 i dwubarwny filtr 5. Elementy składowe układu do obserwacji anaglifu są rozmieszczone w jednej osi - tj. osi optycznej Oopt tego układu.Figs. 1, 2 and 3 show an anaglyph observation system according to the first embodiment of the invention, in which a display device 1, a converging-filtering system 2 and a flat Fresnel lens 3 are used. The converging-filtering system 2 comprises a plano-convex converging lens 4 and a two-colour filter 5. The components of the anaglyph observation system are arranged in one axis - i.e. the optical axis Oopt of this system.

Zgodnie z prezentowanym przykładem wykonania urządzenie wyświetlające 1 stanowi telefon komórkowy (typu smartfon). Znawca dziedziny zrozumie jednak, że w alternatywnych i możliwych w ramach wynalazku przykładach wykonania wynalazku urządzeniem wyświetlającym 1 może być inne urządzenie zawierające kolorowy wyświetlacz, taki jak np. tablet. Istotne jest przy tym, aby urządzenie wyświetlające 1 zapewniało możliwość wyświetlania anaglifu. W omawianym przykładzie wykonania wyświetlanym przez urządzenie wyświetlające 1 obrazem jest anaglif statyczny.According to the presented embodiment, the display device 1 is a mobile phone (e.g., a smartphone). However, one skilled in the art will understand that in alternative embodiments possible within the scope of the invention, the display device 1 may be another device comprising a color display, such as a tablet. It is important that the display device 1 provides the capability to display an anaglyph. In the discussed embodiment, the image displayed by the display device 1 is a static anaglyph.

Płasko-wypukła soczewka skupiająca 4 zorientowana jest tak, że swą wypukłą, sferyczną powierzchnią skierowana jest w stronę urządzenia wyświetlającego 1, natomiast swą płaską powierzchnią skierowana jest w stronę płaskiej soczewki Fresnela 3 oraz obserwatora O. W prezentowanym przykładzie wykonania zastosowano soczewkę skupiającą 4 o średnicy 10 cm oraz grubości 4,8 cm.The plano-convex converging lens 4 is oriented so that its convex, spherical surface is directed towards the display device 1, while its flat surface is directed towards the flat Fresnel lens 3 and the observer O. In the presented embodiment, a converging lens 4 with a diameter of 10 cm and a thickness of 4.8 cm is used.

Płaska soczewka Fresnela 3 (przykładowo jak stosowana w grafoskopach, np. Geha Top Vision Standard 3) ma kształt kwadratu a jej grubość wynosi 4 mm. Odległość między odpowiednimi parami naprzeciwległych boków wynosi 28,5 cm.A flat Fresnel lens 3 (for example, as used in graphoscopes, such as the Geha Top Vision Standard 3) is square-shaped and 4 mm thick. The distance between corresponding pairs of opposite sides is 28.5 cm.

Zgodnie z prezentowanym przykładem wykonania odległość między płaską soczewką Fresnela 3 a płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 (tj. odległość rozumianą jako odległość pomiędzy płaszczyzną środkową płaskiej soczewki Fresnela 3 a płaską i skierowaną w stronę obserwatora O płaską powierzchnią płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4) wynosi 17,45 cm. Z kolei odległość pomiędzy płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 a urządzeniem wyświetlającym 1 (tj. odległość rozumianą jako odległość pomiędzy płaską powierzchnią płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4 a środkiem płaszczyzny ekranu urządzenia wyświetlającego 1) wynosi 20,8 cm.According to the presented embodiment, the distance between the flat Fresnel lens 3 and the plano-convex converging lens 4 (i.e. the distance understood as the distance between the central plane of the flat Fresnel lens 3 and the flat surface of the plano-convex converging lens 4 directed towards the observer O) is 17.45 cm. In turn, the distance between the plano-convex converging lens 4 and the display device 1 (i.e. the distance understood as the distance between the flat surface of the plano-convex converging lens 4 and the center of the screen plane of the display device 1) is 20.8 cm.

Dwubarwny filtr 5 stanowi folię z poliwęglanu w kształcie kwadratu o grubości 0,4 mm, gdzie odległość między odpowiednimi parami naprzeciwległych boków wynosi 12 cm. Dwubarwny filtr 5 styka się z powierzchnią sferyczną płasko-wypukłej soczewki skupiającej w punkcie przecięcia się tej powierzchni z osią optyczną Oopt. Obserwator O znajduje się w odległości 39 cm od płaskiej soczewki Fresnela 3.The dichroic filter 5 is a square-shaped polycarbonate foil 0.4 mm thick, with the distance between corresponding pairs of opposite sides being 12 cm. The dichroic filter 5 contacts the spherical surface of the plano-convex converging lens at the point of intersection of this surface with the optical axis Oopt. The observer O is located at a distance of 39 cm from the flat Fresnel lens 3.

W omawianym przykładzie wykonania ogniskowa płaskiej soczewki Fresnela 3 (tj. w położeniu jej ogniska F) wynosi 13 cm, natomiast ogniskowa płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4 (tj. w położeniu jej ogniska F1), wynosi 6 cm.In the discussed embodiment, the focal length of the flat Fresnel lens 3 (i.e. at its focus position F) is 13 cm, while the focal length of the plano-convex converging lens 4 (i.e. at its focus position F1) is 6 cm.

Dla znawcy dziedziny wynalazku oczywistym będzie, że poszczególne i wskazane powyżej parametry i odległości pomiędzy elementami układu do obserwacji anaglifu, tj. w szczególności odległość obserwatora O od urządzenia wyświetlającego 1, średnica płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4, wymiary dwubarwnego filtra 5 oraz długości ogniskowych płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4 i płaskiej soczewki Fresnela 3 nie stanowią ograniczenia wynalazku. Zrozumiałym jest, że w alternatywnych realizacjach wspomniane powyżej wartości mogą być mniejsze lub większe pod warunkiem jednak zachowania odpowiedniej jakości obserwowanego obrazu, tj. jasności, kontrastu i rozdzielczości tego obrazu tak, aby obraz był wyraźny dla obserwatora O.It will be obvious to a person skilled in the art that the individual parameters and distances between the elements of the anaglyph observation system indicated above, i.e. in particular the distance of the observer O from the display device 1, the diameter of the plano-convex converging lens 4, the dimensions of the dichroic filter 5 and the focal lengths of the plano-convex converging lens 4 and the flat Fresnel lens 3 do not constitute a limitation of the invention. It is understood that in alternative implementations the above-mentioned values may be smaller or larger, provided, however, that the appropriate quality of the observed image is maintained, i.e. the brightness, contrast and resolution of this image so that the image is clear to the observer O.

Przed przystąpieniem do obserwacji elementy układu do obserwacji anaglifu rozmieszcza się w osi tego układu, tak, że pokrywa się ona z osią optyczną płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4 oraz płaskiej soczewki Fresnela 3, tworząc przez to oś optyczną Oopt całego układu. Następnie, na urządzeniu wyświetlającym 1 wyświetla się anaglif, po czym ekran urządzenia wyświetlającego 1 kieruje się w stronę płaskiej soczewki Fresnela 3.Before commencing the observation, the elements of the anaglyph observation system are arranged along the axis of this system so that it coincides with the optical axis of the plano-convex converging lens 4 and the flat Fresnel lens 3, thus forming the optical axis Oopt of the entire system. Next, the anaglyph is displayed on the display device 1, after which the screen of the display device 1 is directed towards the flat Fresnel lens 3.

Wyświetlany z urządzenia wyświetlającego 1 obrócony w pionie (lustrzane odbicie w pionie) obraz anaglifowy - w tym przypadku anaglif statyczny - kieruje się na płasko-wypukłą soczewkę skupiającą 4. Obraz ten w pierwszej kolejności przechodzi przez dwubarwny filtr 5, który stanowi częściowo transparentną folię z tworzywa sztucznego, gdzie jedną jego połowę stanowi barwa cyjan a drugą połowę barwa czerwona. Następnie obraz kierowany jest w stronę płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4, która tworzy obraz pośredni, przefiltrowany, rzeczywisty i odwrócony względem obrazu pierwotnie wyświetlanego przez urządzenie wyświetlające 1. Co istotne, granica między barwami cyjan a czerwoną w ramach dwubarwnego filtra 5 przebiega wzdłuż pionowej osi tego filtra, prostopadłej do osi optycznej Oopt. Następnie, tak otrzymany obraz staje się przedmiotem dla kolejnego elementu optycznego, którym jest płaska soczewka Fresnela 3, gdzie po przejściu przez jej powierzchnię w płaszczyźnie obserwacji tworzy się obraz E (pozorny, prosty, powiększony).The vertically rotated (vertical mirror image) anaglyph image projected from display device 1—in this case, a static anaglyph—is directed toward a plano-convex converging lens 4. This image first passes through a two-color filter 5, which is a partially transparent plastic foil, one half of which is cyan and the other half red. The image is then directed toward a plano-convex converging lens 4, which creates an intermediate, filtered, real image, inverted relative to the image originally displayed by display device 1. Importantly, the boundary between the cyan and red colors within the two-color filter 5 runs along the vertical axis of this filter, perpendicular to the optical axis Oopt. The resulting image then becomes the object for the next optical element, a flat Fresnel lens 3, where, after passing through its surface in the observation plane, a virtual, upright, magnified image E is created.

W konsekwencji, od płaskiej soczewki Fresnela 3 do lewego i prawego oka obserwatora O trafia przefiltrowany obraz odzwierciedlający różnicę kąta patrzenia. Obserwator O patrząc w stronę płaskiej soczewki Fresnela 3 widzi obraz anaglifowy E, we właściwej orientacji, w trójwymiarze. Obraz ten rejestrowany jest przez obserwatora O bez konieczności użycia przez niego specjalnych okularów. W trakcie obserwacji anaglifu obserwator O ustawiony jest tak, że punkt centralny widzenia G obserwatora O umiejscowiony jest na osi optycznej Oopt. Obserwacja w układzie według wynalazku prowadzona jest zatem osiowo.Consequently, a filtered image reflecting the difference in viewing angle is projected from the flat Fresnel lens 3 to the left and right eyes of observer O. Looking toward the flat Fresnel lens 3, observer O sees the anaglyph image E, in the correct orientation, in three dimensions. This image is recorded by observer O without the need for special glasses. During anaglyph observation, observer O is positioned so that the focal point of view G of observer O is located on the optical axis Oopt. Observation in the system according to the invention is therefore conducted axially.

Zgodnie z fig. 4 zaprezentowany jest drugi przykład wykonania układu do obserwacji anaglifu według wynalazku. Elementy składowe układu według drugiego przykładu wykonania oraz ich rozmieszczenie względem siebie są zasadniczo zbieżne z rozmieszczeniem elementów składowych układu przedstawionym w pierwszym przykładzie wykonania. Z tego względu - i dla zachowania przejrzystości ujawnienia - opis zbieżnych elementów i ich rozmieszczenie nie zostanie powtórzony w ramach omówienia drugiego przykładu wykonania..Referring to Fig. 4, a second embodiment of an anaglyph viewing system according to the invention is shown. The components of the system according to the second embodiment and their arrangement relative to each other are substantially identical to the arrangement of the components of the system shown in the first embodiment. For this reason - and for the sake of clarity of the disclosure - the description of the coincident elements and their arrangement will not be repeated in the discussion of the second embodiment.

Zgodnie z prezentowanym drugim przykładem wykonania wynalazku urządzenie wyświetlające 1 stanowi tablet, na którego ekranie wyświetlany jest anaglif ruchomy. Układ skupiająco-filtrujący 2 również obejmuje płasko-wypukłą soczewkę skupiającą 4 oraz dwubarwny filtr 5, jednak w tym przypadku dwubarwny filtr 5 znajduje się pomiędzy płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 a płaską soczewką Fresnela 3 i stanowi płytę o grubości 1,5 mm ze szkła w kształcie okrągłym o średnicy 12 cm. Barwa cyjan i czerwona w ramach dwubarwnego filtra 5 rozdzielone są tak, że granica pomiędzy nimi przebiega wzdłuż pionowej osi dwubarwnego filtra 5, prostopadłej do osi optycznej Oopt układu do obserwacji anaglifu.According to the presented second embodiment of the invention, the display device 1 is a tablet on whose screen a movable anaglyph is displayed. The converging-filtering system 2 also includes a plano-convex converging lens 4 and a dichroic filter 5, however, in this case, the dichroic filter 5 is located between the plano-convex converging lens 4 and the flat Fresnel lens 3 and is a 1.5 mm thick plate of circular glass with a diameter of 12 cm. The cyan and red colors within the dichroic filter 5 are separated so that the boundary between them runs along the vertical axis of the dichroic filter 5, perpendicular to the optical axis Oopt of the anaglyph viewing system.

Płasko-wypukła soczewka skupiająca 4 ma średnicę 10 cm a jej grubość wynosi 4,8 cm. Płaska soczewka Fresnela 3 - podobnie jak w pierwszym przykładzie wykonania - ma kształt kwadratu a jej grubość wynosi 4 mm. Odległość między odpowiednimi parami naprzeciwległych boków wynosi 28,5 cm.The plano-convex converging lens 4 has a diameter of 10 cm and a thickness of 4.8 cm. The flat Fresnel lens 3 – similar to the first embodiment – has a square shape and a thickness of 4 mm. The distance between corresponding pairs of opposite sides is 28.5 cm.

Dwubarwny filtr 5 stanowi folię z poliwęglanu w kształcie koła o średnicy 12 cm i grubości 0,4 mm. Dwubarwny filtr 5 styka się z płaską powierzchnią płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4. Obserwator O znajduje się w odległości 40 cm od płaskiej soczewki Fresnela 1.The dichroic filter 5 is a circular polycarbonate foil with a diameter of 12 cm and a thickness of 0.4 mm. The dichroic filter 5 is in contact with the flat surface of the plano-convex converging lens 4. The observer O is at a distance of 40 cm from the flat Fresnel lens 1.

W omawianym drugim przykładzie wykonania wynalazku zastosowano odległość między płaską soczewką Fresnela 3 a płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 wynoszącą 16,7 cm. Odległość pomiędzy płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 a urządzeniem wyświetlającym 1 wynosi 19,8 cm. Wspomniane odległości rozumiane są analogicznie jak zdefiniowano w pierwszym przykładzie wykonania wynalazku.In the discussed second embodiment of the invention, a distance of 16.7 cm between the flat Fresnel lens 3 and the plano-convex converging lens 4 is used. The distance between the plano-convex converging lens 4 and the display device 1 is 19.8 cm. The mentioned distances are understood analogously to the ones defined in the first embodiment of the invention.

Ponadto, w prezentowanym przykładzie wykonania ogniskowa płaskiej soczewki Fresnela 1 (w położeniu ogniska F) wynosi 13 cm, a ogniskowa płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4 (w położeniu jej ogniska F1) wynosi 6 cm.Moreover, in the presented embodiment, the focal length of the flat Fresnel lens 1 (at the focus position F) is 13 cm, and the focal length of the plano-convex converging lens 4 (at the focus position F1) is 6 cm.

Trzeci przykład wykonania układu do obserwacji anaglifu według wynalazku został przedstawiony na fig. 5. Elementy składowe układu według trzeciego przykładu wykonania oraz ich rozmieszczenie względem siebie są zasadniczo zbieżne z rozmieszczeniem elementów składowych układu przedstawionym w pierwszym przykładzie wykonania. Podobnie jak w przypadku drugiego przykładu wykonania - dla przejrzystości opisu - zbieżne względem pierwszego przykładu wykonania elementy i ich rozmieszczenie nie zostaną powtórzone przy omówieniu trzeciego przykładu wykonania.A third embodiment of the anaglyph viewing system according to the invention is shown in Fig. 5. The components of the system according to the third embodiment and their arrangement relative to each other are substantially identical to the arrangement of the components of the system shown in the first embodiment. As in the case of the second embodiment - for the sake of clarity of description - the elements identical to the first embodiment and their arrangement will not be repeated in the discussion of the third embodiment.

Zgodnie z prezentowanym przykładem wykonania urządzenie wyświetlające 1 stanowi tablet. Ponadto, jak pokazano na fig. 5, sferyczna powierzchnia płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4, skierowana w stronę urządzenia wyświetlającego 1, jest pokryta powłoką, w postaci warstwy farby w kolorze cyjan i czerwonym tak, że granica między kolorami przebiega na przedłużeniu prostej prostopadłej do osi optycznej Oopt układu do obserwacji anaglifu. Naniesiona na sferyczną powierzchnię płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4 powłoka tworzy dwubarwny filtr 5. Soczewka skupiająca 4 ma przy tym średnicę 10 cm a jej grubość wynosi 4,8 cm.According to the presented embodiment, the display device 1 is a tablet. Furthermore, as shown in Fig. 5, the spherical surface of the plano-convex converging lens 4, facing the display device 1, is coated with a coating in the form of a cyan and red paint layer, so that the boundary between the colors runs along the extension of a straight line perpendicular to the optical axis Oopt of the anaglyph viewing system. The coating applied to the spherical surface of the plano-convex converging lens 4 forms a two-color filter 5. The converging lens 4 has a diameter of 10 cm and its thickness is 4.8 cm.

Płaska soczewka Fresnela 3 ma kształt kwadratu, przy czym odległość między odpowiednimi parami naprzeciwległych boków wynosi 28,5 cm. Odległość między płaską soczewką Fresnela 3 a płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 wynosi 15,2 cm. Odległość pomiędzy płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 a urządzeniem wyświetlającym 1 wynosi 18,8 cm. Wspomniane odległości rozumiane są analogicznie jak zdefiniowano w pierwszym i drugim przykładzie wykonania wynalazku. Obserwator O znajduje się w odległości 42 cm od płaskiej soczewki Fresnela 3.The flat Fresnel lens 3 has a square shape, with the distance between corresponding pairs of opposite sides being 28.5 cm. The distance between the flat Fresnel lens 3 and the plano-convex converging lens 4 is 15.2 cm. The distance between the plano-convex converging lens 4 and the display device 1 is 18.8 cm. The mentioned distances are understood analogously to the ones defined in the first and second embodiments of the invention. The observer O is located at a distance of 42 cm from the flat Fresnel lens 3.

W tym przykładzie wykonania ogniskowa płaskiej soczewki Fresnela 3 (w położeniu ogniska F) wynosi 13 cm, a ogniskowa płasko-wypukłej soczewki skupiającej 4 (w położeniu jej ogniska F1) wynosi 6 cm.In this embodiment, the focal length of the flat Fresnel lens 3 (at its focus position F) is 13 cm and the focal length of the plano-convex converging lens 4 (at its focus position F1) is 6 cm.

Czwarty przykład wykonania układu do obserwacji anaglifu według wynalazku został przedstawiony na fig. 6. Elementy składowe układu według czwartego przykładu wykonania oraz ich rozmieszczenie względem siebie są zasadniczo zbieżne z rozmieszczeniem elementów składowych układu przedstawionym w przykładzie 1, stąd - dla przejrzystości opisu - nie zostaną powtórnie omówione w ramach opisu czwartego przykładu wykonania.A fourth embodiment of the anaglyph viewing system according to the invention is shown in Fig. 6. The components of the system according to the fourth embodiment and their arrangement relative to each other are substantially identical to the arrangement of the components of the system shown in Example 1, therefore - for the sake of clarity of description - they will not be discussed again within the description of the fourth embodiment.

W niniejszym przykładzie wykonania układ skupiająco-filtrujący 2 obejmuje płasko-wypukłą soczewkę skupiającą 4, która jest wykonana z dwubarwnego, częściowo transparentnego szkła tak, że granica między kolorami cyjan i czerwonym przebiega na przedłużeniu prostej prostopadłej do osi optycznej Oopt układu. Oznacza to, że w tym przykładzie wykonania płasko-wypukła soczewka skupiająca 4 jest soczewka zintegrowaną i równocześnie stanowi dwubarwny filtr 5.In the present embodiment, the converging and filtering system 2 comprises a plano-convex converging lens 4 made of two-color, partially transparent glass so that the boundary between the cyan and red colors runs along the extension of a straight line perpendicular to the optical axis Oopt of the system. This means that in this embodiment, the plano-convex converging lens 4 is an integrated lens and simultaneously constitutes a two-color filter 5.

Obserwator O znajduje się w odległości 42,5 cm od płaskiej soczewki Fresnela 3. Odległość między płaską soczewką Fresnela 3 a zintegrowaną płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 wynosi 14,95 cm. Odległość pomiędzy zintegrowaną płasko-wypukłą soczewką skupiającą 4 a urządzeniem wyświetlającym 1 wynosi 20,8 cm.Observer O is located at a distance of 42.5 cm from flat Fresnel lens 3. The distance between flat Fresnel lens 3 and integrated plano-convex converging lens 4 is 14.95 cm. The distance between integrated plano-convex converging lens 4 and display device 1 is 20.8 cm.

Na fig. 7 schematycznie zaprezentowano płaską soczewkę Fresnela 3, jaka zastosowana jest w układzie do obserwacji anaglifu według wynalazku. Soczewka ta utworzona jest z zespolonych ze sobą dwóch tradycyjnych soczewek Fresnela, których pryzmatycznie ukształtowane powierzchnie strukturalne (o piłokształtnym przekroju) skierowane są do wewnątrz płaskiej soczewki Fresnela oraz czołami do siebie.Figure 7 schematically shows a flat Fresnel lens 3 used in the anaglyph viewing system according to the invention. This lens is formed from two traditional Fresnel lenses joined together, the prismatically shaped structural surfaces of which (with a sawtooth cross-section) are directed inward into the flat Fresnel lens and face each other.

Przedstawiony wynalazek nie ogranicza się jedynie do przedstawionych przykładów wykonania - możliwe są różne jego modyfikacje w ramach zastrzeżeń patentowych bez odejścia od istoty ujawnienia.The presented invention is not limited to the presented embodiments - various modifications are possible within the scope of the patent claims without departing from the essence of the disclosure.

Claims

1. An anaglyph observation system comprising a display device 1, a focusing and filtering system 2 and an imaging element arranged sequentially along the optical axis Oopt, wherein the display device 1 is adapted to display a static or moving image and the focusing and filtering system 2 comprises a plano-convex focusing lens 4 and a two-colour filter 5 with red and cyan colours, wherein the plano-convex focusing lens 4 is directed with its convex surface towards the display device 1, characterised in that the imaging element is a flat Fresnel lens (3) which is formed of interconnected Fresnel lenses with prismatically shaped surfaces facing each other, and in that the flat Fresnel lens (3) is placed in front of the observer (O), wherein the centre of the flat Fresnel lens (3) and the focal point of view (G) of the observer (O) are located on the optical axis (Oopt).

2. A system according to claim 1, characterized in that the display device (1) comprises a color display.

3. A system according to claim 2, characterized in that the display device (1) is a mobile phone of the smartphone or tablet type.

4. A system according to claim 2 or 3, characterized in that the anaglyph displayed by the display device (1) is rotated vertically.

5. A system according to claim 1 or 2 or 3 or 4, characterized in that the display device (1) and the flat Fresnel lens (3) are movable along the optical axis (Oopt).

6. A system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the plano-convex converging lens (4) is positioned between the flat Fresnel lens (3) and the two-color filter (5), the two-color filter (5) being positioned in front of the display of the display device (1).

7. A system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a plano-convex converging lens (4) is arranged between the dichroic filter (5) and the display device (1), the converging lens (4) being in contact with the dichroic filter (5) along its flat surface facing the flat Fresnel lens (3).

8. A system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the spherical surface of the plano-convex converging lens (4) is covered with a coating in the form of a cyan and red paint layer so that the boundary between the colors runs on the extension of a line perpendicular to the optical axis (Oopt).

9. A system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the plano-convex converging lens (4) is made of two-color, partially transparent glass so that the boundary between the colors cyan and red runs along a line perpendicular to the optical axis (Oopt).

10. A system according to claim 1, 6 or 7, characterized in that the two-color filter (5) is a partially transparent element made of plastic or glass, one half of which is cyan and the other half is red, and the boundary between the colors runs along the vertical axis of the two-color filter (5) perpendicular to the optical axis (Oopt).

11. A system according to claim 10, characterized in that the linear dimension of the two-color filter (5) in a plane perpendicular to the optical axis (Oopt) is equal to or greater than the corresponding linear dimension of the plano-convex converging lens (4).

12. A system according to claim 10, characterized in that the flat Fresnel lens (3) is located from the display device (1) at a distance ranging from 30 cm to 50 cm, wherein this distance is measured along the optical axis (Oopt).

13. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that it is adapted to position the observer (O) in front of the flat Fresnel lens (3) at a distance of 15 cm to 50 cm.