RU148249U1

RU148249U1 - VARIABLE SCREEN OF VOLUME IMAGE

Info

Publication number: RU148249U1
Application number: RU2014115312/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Шпагин
Original assignee: Александр Сергеевич Шпагин
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-11-27

Abstract

1. Растровый экран объемного изображения, выполненный в виде сдвоенного экрана, содержащего внешний перфорационный экран и внутренний проекционный экран, отличающийся тем, что между перфорационным и проекционными экранами размещается прозрачная среда с показателем преломления больше единицы, позволяющая проецировать свет от проекционного экрана через отверстие в перфорационном экране в более широкую область пространства перед экраном объемного изображения.2. Растровый экран объемного изображения по п. 1, отличающийся тем, что прозрачной средой между перфорационным и проекционными экранами является стекло, или пластик, или хрусталь, или поликарбонат, или алмаз, или вода, или масло.3. Растровый экран объемного изображения по п. 1 и 2, отличающийся тем, что внутри отверстий на перфорационном экране размещаются собирающие линзы, а проекционный экран расположен в фокальной плоскости этих линз.4. Растровый экран объемного изображения по п. 1-3, отличающийся тем, что внутренняя поверхность перфорационного экрана выполнена с отражающим свет покрытием.1. A three-dimensional screen raster screen made in the form of a double screen containing an external perforation screen and an internal projection screen, characterized in that a transparent medium with a refractive index greater than unity is placed between the perforation and projection screens, allowing projection of light from the projection screen through the hole in the perforation screen to a wider area of space in front of the 3D image screen. 2. The raster screen of the three-dimensional image according to claim 1, characterized in that the transparent medium between the perforation and projection screens is glass, or plastic, or crystal, or polycarbonate, or diamond, or water, or oil. 3. The raster screen of the three-dimensional image according to claim 1 and 2, characterized in that collecting lenses are located inside the holes on the perforation screen, and the projection screen is located in the focal plane of these lenses. 4. The raster screen of the three-dimensional image according to claim 1-3, characterized in that the inner surface of the perforation screen is made with a reflective coating.

Description

Техническое решение относится к пассивным средствам получения объемного изображения и может быть использовано в качестве экрана для создания полностью объемного изображения.The technical solution relates to passive means of obtaining a three-dimensional image and can be used as a screen to create a fully three-dimensional image.

Известен способ получения и восстановления объемного изображения, в котором используется растровый перфорационный экран с переменным по времени положением отверстий на нем. В способе плоский экран, выполнен в виде сдвоенной матрицы. Внешняя матрица выполнена из управляемых ячеек, которые попеременно пропускают свет от объекта съемки, а внутренняя матрица выполнена из светочувствительных ячеек, непосредственно отображающих объект съемки. Каждая ячейка внешней матрицы представляет собой управляемую на основе жидкокристаллической или иной структуры микроскопическую линзу или отверстие малого диаметра, реализующее эффект камеры-обскуры, а управление ячейками внешней матрицы осуществляют поочередным их открыванием для прохождения света, камеру съемки формируют в виде участка внешней матрицы центральная ячейка которой открыта для пропускания света и кадра внутренней матрицы, состоящего из прямоугольного массива пикселей, формирующих изображение, (см. патент RU, 2379726 C1, MПK G02B 27/22).A known method of obtaining and restoring a volumetric image, which uses a raster perforation screen with a time-variable position of the holes on it. In the method, a flat screen is made in the form of a dual matrix. The external matrix is made of controlled cells that alternately transmit light from the subject, and the inner matrix is made of photosensitive cells that directly display the subject. Each cell of the external matrix is a microscopic lens or a small-diameter hole controlled on the basis of a liquid crystal or other structure that realizes the effect of a pinhole camera, and the cells of the external matrix are controlled by opening them in turn for light to pass through, the camera captures a central cell in the form of a section of the external matrix open for transmitting light and the frame of the internal matrix, consisting of a rectangular array of pixels that form the image (see patent RU, 2379726 C1, MPK G02B 27/22).

Известна система получения и восстановления объемного изображения, содержащая плоский экран, который выполнен в виде сдвоенной матрицы, внешняя матрица которого выполнена из управляемых ячеек, обладающих свойством попеременно пропускать свет от объекта съемки. Внутренняя матрица выполнена непосредственно отображающей объект съемки и выполнена в виде прозрачного матового экрана с функцией проецирования на него множества элементарных ракурсов исходного изображения, формируемых с помощью линзового растра, расположенного перед внешней матрицей, а за матовым экраном расположена видеокамера, фиксирующая многоракурсное изображение, формируемого на матовом экране, (см. патент RU, 91442 U1, MПK G02B 27/22).A known system for obtaining and restoring a volumetric image containing a flat screen, which is made in the form of a dual matrix, the external matrix of which is made of controlled cells with the property to alternately transmit light from the subject. The inner matrix is made directly displaying the subject and is made in the form of a transparent matte screen with the function of projecting onto it a set of elementary angles of the original image formed using a lens raster located in front of the external matrix, and behind the matte screen there is a video camera capturing a multi-angle image formed on the matte screen, (see patent RU, 91442 U1, MPK G02B 27/22).

Недостатками известных технических решений являются:The disadvantages of the known technical solutions are:

- низкая светосила данного экрана, т.к. большая часть света будет поглощаться во внешней матрице (матрице с открывающимися отверстиями) как в режиме съемки, так и в режиме воспроизведения объемного изображения;- low aperture of this screen, because most of the light will be absorbed in the external matrix (a matrix with opening holes) both in the shooting mode and in the playback mode of the three-dimensional image;

- низкий угол обзора и необходимость применения большого количества пикселей и уменьшения размеров пикселей до микрометров для получения высокой разрешающей способности системы;- low viewing angle and the need to use a large number of pixels and reduce the size of pixels to micrometers to obtain a high resolution system;

- низкая разрешающая способность данной системы, т.к. отверстия не позволяют получить высокой разрешающей способности вследствие дифракции света на отверстии;- low resolution of this system, as the holes do not allow to obtain high resolution due to diffraction of light at the hole;

- высокие затраты вычислительных мощностей для создания объемного изображения;- high cost of computing power to create a three-dimensional image;

- наличие копированных объемных изображений.- the presence of copied three-dimensional images.

Техническим результатом заявленного технического решения является расширение области наблюдения объемного изображения при упрощении конструкции.The technical result of the claimed technical solution is to expand the field of observation of the volumetric image while simplifying the design.

Технический результат заявленного технического решения достигается тем, что в растровом экране объемного изображения, выполненным в виде сдвоенного экрана, содержащего внешний перфорационный экран и внутренний проекционный экран, между перфорационным и проекционными экранами размещается прозрачная среда с показателем преломления больше единицы, позволяющая проецировать свет от проекционного экрана через отверстие в перфорационном экране в более широкую область пространства перед экраном объемного изображения.The technical result of the claimed technical solution is achieved by the fact that in the raster screen of a three-dimensional image made in the form of a double screen containing an external perforation screen and an internal projection screen, a transparent medium with a refractive index of more than unity is placed between the perforation and projection screens, allowing projection of light from the projection screen through the hole in the perforation screen to a wider area of space in front of the three-dimensional image screen.

Кроме того в растровом экране объемного изображения пластина выполнена из стекла или пластика или хрусталя или алмаза или поликарбоната, а в качестве жидкой среды используют воду, масло.In addition, in the raster screen of the three-dimensional image, the plate is made of glass or plastic or crystal or diamond or polycarbonate, and water and oil are used as a liquid medium.

Кроме того в растровом экране объемного изображения вместо отверстий на перфорационном экране используются собирающие линзы, а проекционный экран расположен в фокальной плоскости этих линз.In addition, collecting lenses are used in the raster screen of the three-dimensional image instead of holes on the perforation screen, and the projection screen is located in the focal plane of these lenses.

Кроме того в растровом экране объемного изображения внутренняя поверхность перфорационного экрана выполнена с отражающим свет покрытием.In addition, in the raster screen of the three-dimensional image, the inner surface of the perforation screen is made with a reflective coating.

На фиг.1 - общая схема экрана со схемой хода лучей изображения;Figure 1 - General diagram of the screen with a diagram of the path of the rays of the image;

На фиг.2 - сравнение классического растрового экрана и растрового экрана с применением оптически плотной среды.Figure 2 is a comparison of a classic raster screen and a raster screen using an optically dense medium.

Снабжение растрового экрана прозрачной средой, размещенной между перфорационным и проекционным экранами, из оптически плотного прозрачного материала, в качестве которого может быть стекло, пластик, хрусталь, алмаз, поликарбонат, вода, масло, то есть любой прозрачный материал с показателем преломления света больше, чем у воздуха позволяет наблюдать объемное изображение в более широкой области пространства перед растровым экраном объемного изображения с применением оптически плотной среды, чем в классическом растровом экране объемного изображения, при этом позволяет расширить область наблюдения объемного изображения до всего полупространства перед растровым экраном и полностью избавиться от копированных изображений, свойственных обычному растровому изображению.Providing a raster screen with a transparent medium located between perforation and projection screens made of optically dense transparent material, which can be glass, plastic, crystal, diamond, polycarbonate, water, oil, that is, any transparent material with a refractive index of more than near air, it is possible to observe a three-dimensional image in a wider region of space in front of a three-dimensional screen of a three-dimensional image using an optically dense medium than in a classical three-dimensional screen image, while this allows you to expand the observation area of the volumetric image to the entire half-space in front of the raster screen and completely get rid of the copied images characteristic of a conventional raster image.

Расширение области наблюдения объемного изображения происходит за счет того, что между перфорационным и проекционным экраном размещается пластина, выполненная из оптически плотного прозрачного материала, например, стекла, то есть между экранами размещается более оптически плотная прозрачная среда. Как известно из оптики свет преломляется по закону Снеллиуса:The observation area of the volumetric image is expanded due to the fact that a plate made of optically dense transparent material, for example glass, is placed between the perforation and projection screens, i.e. a more optically dense transparent medium is placed between the screens. As is known from optics, light is refracted according to Snell's law:

Где α - угол между лучом света и нормалью к поверхности раздела сред в среде с показателем преломления n_α; Где β - угол между лучом света и нормалью к поверхности раздела сред в среде с показателем преломления n_β;Where α is the angle between the light beam and the normal to the interface between the media in a medium with a refractive index n _α ; Where β is the angle between the light beam and the normal to the interface between the media in a medium with a refractive index n _β ;

При переходе луча света из более оптически плотной среды (стекла) в менее оптически плотную (воздух), угол луча к нормали будет увеличиваться. При достижении угла падения света в стекле значения

луч, выходящий из стекла будет параллелен поверхности раздела сред. При дальнейшем увеличении угла падения свет испытает полное внутреннее отражение в стекле и не попадет в воздух. Таким образом, лучи света в воздухе, идущие от отверстия под любым углом к нормали, будут в стекле отстоять от нормали не более чем на 42 градуса. Свет от пикселей соседнего векселя будет испытывать полное внутреннее отражение внутри стекла. Копированные изображения не будут формироваться.When a light beam passes from a more optically dense medium (glass) to a less optically dense medium (air), the beam angle to the normal will increase. When the angle of incidence of light in the glass reaches

the beam emerging from the glass will be parallel to the interface. With a further increase in the angle of incidence, the light will experience complete internal reflection in the glass and will not enter the air. Thus, the rays of light in the air coming from the hole at any angle to the normal will be no more than 42 degrees apart from the normal in the glass. The light from the pixels of the adjacent bill will experience total internal reflection inside the glass. Copied images will not be formed.

Растровый экран объемного изображения включает сдвоенный экран, состоящий из внешнего перфорационного экрана 1 и внутреннего проекционного экрана 2. Между перфорационным и проекционными экранами размещается пластина 3, выполненная из оптически плотного прозрачного материала, например, стекла, пластика, хрусталя, алмаза, поликарбоната или объем между экранами заполняется жидкой прозрачной средой, например, водой, маслом, позволяющие проецировать свет от проекционного экрана через отверстие в перфорационном экране в любую область пространства перед экраном объемного изображения. Размер пластины или объема зависит от коэффициента преломления света в них и от конфигурации отверстий и расстояния между отверстиями перфорационного экрана, от расстояния между экранами.The surround screen raster screen includes a dual screen consisting of an external perforation screen 1 and an internal projection screen 2. Between the perforation and projection screens is a plate 3 made of optically dense transparent material, for example, glass, plastic, crystal, diamond, polycarbonate, or the volume between screens filled with a transparent liquid medium, for example, water, oil, allowing you to project light from the projection screen through the hole in the perforation screen to any area anstva before the three-dimensional image screen. The size of the plate or volume depends on the refractive index of light in them and on the configuration of the holes and the distance between the holes of the perforation screen, on the distance between the screens.

В растровом экране объемного изображения вместо отверстий на перфорационном экране можно использовать собирающие линзы, при расположении проекционного экрана в фокальной плоскости этих линз.In a raster screen of a three-dimensional image, instead of holes on a perforation screen, collecting lenses can be used when the projection screen is located in the focal plane of these lenses.

В растровом экране объемного изображения внутренняя поверхность перфорационного экрана может быть выполнена с отражающим свет покрытием.In the raster screen of the three-dimensional image, the inner surface of the perforation screen can be made with a reflective coating.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для просмотра изображения располагают подсветку с задней стороны проекционного экрана, то есть экран с изображением освещают с задней стороны и на нем появится объемное изображение.To view the image, the backlight is placed on the rear side of the projection screen, that is, the screen with the image is illuminated on the back side and a three-dimensional image will appear on it.

Растровый экран объемного изображения, обеспечивающий расширение области наблюдения при простоте конструкции, найдет промышленное применение.The raster screen of the three-dimensional image, providing the expansion of the field of observation with simplicity of design, will find industrial application.

Claims

1. The raster screen of the three-dimensional image, made in the form of a double screen containing an external perforation screen and an internal projection screen, characterized in that a transparent medium with a refractive index greater than unity is placed between the perforation and projection screens, allowing projection of light from the projection screen through the hole in the perforation screen to a wider area of space in front of the surround image screen.

2. The raster screen of the three-dimensional image according to claim 1, characterized in that the transparent medium between the perforation and projection screens is glass, or plastic, or crystal, or polycarbonate, or diamond, or water, or oil.

3. The raster screen of the three-dimensional image according to claim 1 and 2, characterized in that collecting lenses are placed inside the holes on the perforation screen, and the projection screen is located in the focal plane of these lenses.

4. The raster screen of the three-dimensional image according to claim 1-3, characterized in that the inner surface of the perforation screen is made with a light-reflecting coating.