RU183810U1 - Device for creating dynamic holographic images in space - Google Patents

Device for creating dynamic holographic images in space Download PDF

Info

Publication number
RU183810U1
RU183810U1 RU2017135701U RU2017135701U RU183810U1 RU 183810 U1 RU183810 U1 RU 183810U1 RU 2017135701 U RU2017135701 U RU 2017135701U RU 2017135701 U RU2017135701 U RU 2017135701U RU 183810 U1 RU183810 U1 RU 183810U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optically transparent
liquid crystal
optical
plates
holographic
Prior art date
Application number
RU2017135701U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Константинович Сивяков
Александр Александрович Скрипкин
Дмитрий Борисович Сивяков
Татьяна Юрьевна Дьяченко
Александр Александрович Денисов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
Priority to RU2017135701U priority Critical patent/RU183810U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU183810U1 publication Critical patent/RU183810U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F19/00Advertising or display means not otherwise provided for
    • G09F19/02Advertising or display means not otherwise provided for incorporating moving display members
    • G09F19/10Devices demonstrating the action of an article to be advertised

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области рекламно-информационных технологий. Устройство включает два лазерных проектора, источник света, блок голографических пластин. Голографическая пластина состоит из двух частей. Источник света подключен к двум лазерным проекторам через оптический разветвитель и содержит управляемые приводы. Блок голографических пластин представляет собой многослойную оптически прозрачную жидкокристаллическую матрицу, состоящую из отдельных оптически прозрачных слоев. Отдельный слой оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы включает в себя две наружные оптически прозрачные пластины, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита, имеющего такую же оптическую проводимость, как и наружные оптически прозрачные пластины, соединенные с наружными токоподводами и точечными жидкокристаллическими сегментами отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы. На фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы на его двух оптических пластинах с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления, равным по коэффициенту преломления наружной оптической пластины отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы. 3 фиг.The utility model relates to the field of advertising and information technology. The device includes two laser projectors, a light source, a block of holographic plates. The holographic plate consists of two parts. The light source is connected to two laser projectors through an optical splitter and contains controlled drives. The block of holographic plates is a multilayer optically transparent liquid crystal matrix consisting of individual optically transparent layers. A separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix includes two outer optically transparent plates, between which capillary channels are placed with a solution of optically transparent electrolyte having the same optical conductivity as external optically transparent plates connected to external current leads and point liquid crystal segments of a separate layer of optical transparent liquid crystal matrix. A thin film of metamaterial with a negative refractive index equal to the refractive index of the outer optical plate of a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix is deposited on the front surfaces of each individual layer of an optically transparent liquid crystal matrix on its two optical plates. 3 of FIG.

Description

Полезная модель относится к области рекламно-информационных технологий, в том числе и в архитектурной среде, а именно к устройствам проецирования информации в пространстве с использованием объектов архитектурной среды.The utility model relates to the field of advertising and information technologies, including in the architectural environment, namely, devices for projecting information in space using objects of the architectural environment.

Известно устройство для демонстрации информации, представляющее собой табло с информационной поверхностью, состоящее из набора модулей, каждый из которых выполнен в виде пространственного жесткого каркаса в форме прямоугольного параллелепипеда, одна из граней которого, являющаяся составной частью информационной поверхности, выполнена в виде светонепроницаемой панели с круглым отверстием. При этом каждый из модулей содержит полый цилиндр из светонепроницаемого материала, выполненный с возможностью изменения положения относительно светонепроницаемой панели, в одном из которых одно из оснований цилиндра находится в плоскости светонепроницаемой панели, закрывая круглое отверстие, в другом - выступает за пределы светонепроницаемой панели через круглое отверстие с образованием тени от выступающей части цилиндра, обеспечивающей формирование изображения на информационной поверхности табло (см. патент РФ №102137, МПК G09F 19/00).A device for displaying information is known, which is a panel with an information surface, consisting of a set of modules, each of which is made in the form of a spatial rigid frame in the form of a rectangular parallelepiped, one of whose faces, which is an integral part of the information surface, is made in the form of a lightproof panel with a round hole. In addition, each of the modules contains a hollow cylinder made of opaque material made with the possibility of changing the position relative to the opaque panel, in one of which one of the cylinder bases is in the plane of the opaque panel, closing the round hole, in the other, it extends beyond the opaque panel through the round hole with the formation of a shadow from the protruding part of the cylinder, providing the formation of an image on the information surface of the scoreboard (see RF patent No. 102137, IPC G09F 19/00).

Однако данное устройство обеспечивает демонстрацию ограниченного количества информации, требует наличия глухой плоскости для размещения на ней устройства, не мобильно, зависит от погодных условий и времени суток.However, this device provides a demonstration of a limited amount of information, requires a blank plane to place the device on it, not mobile, depending on weather conditions and time of day.

Известно заявленное компанией Dimension Technologies устройство демонстрации стереоскопических изображений - стереоскопический LCD монитор 2015XLS, при помощи которого разработчики попытались создать иллюзию трехмерного изображения без использования традиционных индивидуальных средств наблюдения стереоэффекта. В этом мониторе за LCD экраном находится специальная подсветка и оптика, которые создают чередующиеся столбцы пикселей (точек), видимые правым и левым глазом. Оптическая система показывает левый и правый кадры стереопары на чередующихся столбцах пикселей на LCD экране. Левое изображение показывается на нечетных столбцах, а правое - на четных. Обе пары показываются одновременно и разделены по каналам зрения правого и левого глаза. Это достигается благодаря специальной подсветке, находящейся за жидкокристаллическим экраном. Используя свет из небольших сильных источников, подсветка оптически генерирует решетку из очень тонких, ярких, равномерно расположенных вертикальных световых линий. Эти линии точно расположены относительно столбцов пикселей. Поскольку параллакс свойственен нашему бинокулярному зрению, левый глаз видит эти линии через нечетные столбцы на LCD, а правый - через четные (технология Parallax Illumination) (см. интернет-сайт: http://ixbt.stack.net/~3dstyle).A well-known device declared by Dimension Technologies for demonstrating stereoscopic images is the 2015XLS stereoscopic LCD monitor, with which the developers tried to create the illusion of a three-dimensional image without using traditional individual means of observing the stereo effect. In this monitor, behind the LCD screen, there is a special backlight and optics that create alternating columns of pixels (dots), visible by the right and left eye. The optical system displays the left and right frames of a stereo pair on alternating columns of pixels on an LCD screen. The left image is displayed on odd columns, and the right image is displayed on even columns. Both pairs are shown at the same time and are separated by the channels of vision of the right and left eye. This is achieved thanks to a special backlight located behind the LCD screen. Using light from small, strong sources, the backlight optically generates a grating of very thin, bright, evenly spaced vertical light lines. These lines are precisely located relative to the columns of pixels. Since parallax is characteristic of our binocular vision, the left eye sees these lines through the odd columns on the LCD, and the right eye through the even ones (Parallax Illumination technology) (see the website: http://ixbt.stack.net/ ~ 3dstyle).

Однако стереоскопическое изображение, формируемое с помощью описанного выше устройства, можно наблюдать только на специальном экране.However, a stereoscopic image formed using the device described above can only be observed on a special screen.

Известно также устройство демонстрации стереоскопических изображений, в котором задача демонстрации стереоскопических изображений решается путем поочередно и последовательно отображаемых на общем экране кадров, разделенных для обозрения левым и правым глазом наблюдателя с помощью оптической системы, включающей в себя однородный поляризатор, жидкокристаллическую (ЖК) ячейку, действующую как оптически активный элемент с функцией изменения поляризующего направления на 90 градусов, и анализатора изображений, образованного ЖК-экраном без поляризационного фильтра, стеклянные подложки которого выполнены в виде примыкающими друг к другу чередующимися по горизонтали полосками поляризаторов со взаимноортогональной ориентацией плоскости поляризации (патент US 6348957, 19.02.2002).A device for demonstrating stereoscopic images is also known, in which the task of demonstrating stereoscopic images is achieved by alternately and sequentially displayed on a common screen frames separated for viewing by the left and right eyes of the observer using an optical system including a uniform polarizer, a liquid crystal (LCD) cell as an optically active element with the function of changing the polarizing direction by 90 degrees, and an image analyzer formed by an LCD screen b without a polarizing filter, the glass substrates of which are made in the form of adjacent to each other horizontally alternating strips of polarizers with mutually orthogonal orientation of the plane of polarization (patent US 6348957, 02.19.2002).

Указанному устройству свойственны следующие недостатки:The specified device has the following disadvantages:

- в силу последовательного и поочередного вывода кадров для правого и левого глаза наблюдается эффект «мерцания» отображаемого стереоизображения, поэтому для уменьшения этого эффекта к видеосистеме компьютера предъявляются повышенные требования к частоте регенерации изображения, что ведет к неоправданным затратам машинных ресурсов;- due to the sequential and sequential output of frames for the right and left eyes, the effect of “flickering” of the displayed stereo image is observed, therefore, to reduce this effect, the computer’s video system has increased requirements for the frequency of image regeneration, which leads to unjustified costs of machine resources;

- для вывода статического компьютерного стереоскопического изображения необходим непрерывный циклический вывод сначала правого кадра, затем левого, что вынуждает компьютерную видеосистему непрерывно обрабатывать большие объемы неменяющейся информации;- to output a static computer stereoscopic image, continuous cyclic output of the first right frame, then the left one is required, which forces the computer video system to continuously process large volumes of unchanging information;

- для просмотра стереоизображений наблюдателя необходимо снабжать специальными очками, что представляет для него определенное неудобство и снижает эффект присутствия в демонстрируемом сюжете и кроме того, стереоскопическое изображение можно наблюдать только на специальном экране.- to view the stereo images of the observer, it is necessary to equip with special glasses, which is a certain inconvenience for him and reduces the effect of presence in the plot being demonstrated, and in addition, the stereoscopic image can be observed only on a special screen.

Известен также лазерный проектор, включающий в себя акустооптические дефлекторы для независимого поэлементного и дискретного позиционирования лазерных пучков трех основных цветов в элементы лазерного изображения в плоскости наблюдения в соответствии с информацией об исходном графическом компьютерном изображении, преобразованной в управляющие электрические сигналы и устройство совмещения лазерных изображений трех основных цветов в плоскости наблюдения, причем источник многоцветного когерентного излучения содержит три твердотельных лазера с независимыми источниками накачки, генерирующими три основные длины волны - красную, зеленую и синюю (заявка на изобретение №95116020, МПК H04N 9/31).A laser projector is also known, which includes acousto-optical deflectors for independent element-wise and discrete positioning of laser beams of three primary colors into laser image elements in the observation plane in accordance with information about the original graphic computer image converted into control electric signals and a device for combining laser images of three primary colors in the observation plane, and the source of multicolor coherent radiation contains three solid laser with independent pump sources that generate three main wavelengths - red, green and blue (patent application No. 95116020, IPC H04N 9/31).

Недостатком данного устройства является необходимость создания плоскости проецирования информации, а также у него отсутствует возможность создания объемного изображения.The disadvantage of this device is the need to create a plane for projecting information, and also it lacks the ability to create a three-dimensional image.

Известно также устройство для демонстрации рекламы. Виртуальное изображение создается в воздушном пространстве посредством пересекающихся растров лучей трех лазерных проекторов, входящих в устройство. В начале создают в воздушном пространстве виртуальное плотное, равномерно насыщенное плоское световое поле с помощью двух проекторов, на которое при помощи третьего проектора проецируют двусторонние рекламные изображения (патент РФ на изобретение №2368958, МПК G09F 19/10).A device for displaying advertising is also known. A virtual image is created in mid-air through the intersecting raster rays of the three laser projectors included in the device. At the beginning, a virtual dense, uniformly saturated flat light field is created in mid-air using two projectors onto which two-sided advertising images are projected using a third projector (RF patent for invention No. 2368958, IPC G09F 19/10).

Однако это устройство предполагает использование трех проекторов, что значительно увеличивает стоимость устройства, а также у него отсутствует возможность создания объемного изображения.However, this device involves the use of three projectors, which significantly increases the cost of the device, and also it does not have the ability to create a three-dimensional image.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для демонстрации информации, включающее два лазерных проектора, способных разворачиваться каждый в азимутальной и вертикальной плоскости, формирующих изображение на экране, источник света, блок голографических пластин с устройством смены пластин при демонстрации изображений, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси. При этом оптические оси каждого из лазерных проекторов сориентированы в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана, для создания при интерференции элемента голографического изображения. Для каждого лазерного проектора в каждом блоке каждая голографическая пластина состоит из двух частей, формирующих половины голограммы одного и того же изображения. Источник света подключен к двум лазерным проекторам через оптический разветвитель (патент РФ на полезную модель №146058 от 14.03.2014 г.).Closest to the proposed utility model is a device for displaying information, including two laser projectors that can rotate each in the azimuthal and vertical planes, forming an image on the screen, a light source, a block of holographic plates with a device for changing plates when displaying images, installed at the output of each laser projector along its optical axis. In this case, the optical axes of each of the laser projectors are oriented at one point on the same area of space near the surface used as a screen to create a holographic image element during interference. For each laser projector in each block, each holographic plate consists of two parts forming half a hologram of the same image. The light source is connected to two laser projectors through an optical splitter (RF patent for utility model No. 146058 of 03/14/2014).

Недостатком наиболее близкого аналога является ограниченное количество информации для демонстрации, обусловленное ограниченной емкостью блоков голографических пластин с устройством смены пластин при демонстрации изображений, установленных на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси.The disadvantage of the closest analogue is the limited amount of information for demonstration, due to the limited capacity of the blocks of holographic plates with a device for changing plates when displaying images installed at the output of each laser projector along its optical axis.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, с улучшенными информационными возможностями, обеспечивающего формирование объемного виртуального динамичного изображения в пространстве в различное время суток с использованием фасадов зданий или других плоскостей исключительно в качестве фона для улучшения восприятия демонстрируемой информации.The objective of the proposed utility model is to create a device with improved information capabilities that provides the formation of a virtual virtual dynamic image in space at different times of the day using building facades or other planes solely as a background to improve the perception of the information displayed.

Сущность заявляемой полезной модели характеризуется тем, что в устройстве для создания динамичных голографических изображений в пространстве, включающем два лазерных проектора, с возможностью разворота в азимутальной и вертикальной плоскости, формирующих изображение на экране, источник света, блок голографических пластин, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси, при этом оптические оси каждого из лазерных проекторов сориентированы в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана, для создания элемента голографического изображения, причем для одного лазерного проектора в блоке голографическая пластина формирует голограмму изображения, а для другого лазерного проектора в блоке голографическая пластина формирует голограмму контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, источник света подключен к двум лазерным проекторам через оптический разветвитель и содержит управляемые приводы для управления ориентацией оптической оси каждого из лазерных проекторов, блок голографических пластин представляет собой многослойную оптически прозрачную жидкокристаллическую матрицу, состоящую из отдельных оптически прозрачных слоев, причем отдельный слой оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы включает в себя две наружные оптически прозрачные пластины, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита, имеющего такую же оптическую проводимость, как и наружные оптически прозрачные пластины, соединенные с наружными токоподводами и точечными жидкокристаллическими сегментами отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы, на фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы на его двух оптических пластинах с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления, равным по коэффициенту преломления наружной оптической пластины отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы.The essence of the claimed utility model is characterized in that in the device for creating dynamic holographic images in a space including two laser projectors, with the possibility of rotation in the azimuthal and vertical planes, forming an image on the screen, a light source, a block of holographic plates mounted at the output of each laser projector along its optical axis, while the optical axes of each of the laser projectors are oriented at one point on the same piece of space near the surface, using used as a screen to create a holographic image element, moreover, for one laser projector in the block, the holographic plate forms a hologram of the image, and for another laser projector in the block, the holographic plate forms a hologram of the contrast virtual screen on which the hologram of the image is focused, the light source is connected to two laser projectors through an optical splitter and contains controlled drives to control the orientation of the optical axis of each laser speakers, the block of holographic plates is a multilayer optically transparent liquid crystal matrix consisting of separate optically transparent layers, and a separate layer of the optically transparent liquid crystal matrix includes two outer optically transparent plates, between which capillary channels with a solution of optically transparent electrolyte having the same optical conductivity, as well as external optically transparent plates connected to external current leads and point and liquid crystal segments of a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix, on the front surfaces of each separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix, a thin film of metamaterial with a negative refractive index equal to the refractive index of the outer optical plate of a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix is deposited on its two optical plates .

Технический результат заявляемого технического решения заключается в том, что блок голографических пластин представляет собой многослойную оптически прозрачную жидкокристаллическую матрицу, состоящую из отдельных оптически прозрачных слоев, причем отдельный слой оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы включает в себя две наружные оптически прозрачные пластины, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита, имеющего такую же оптическую проводимость, как и наружные оптически прозрачные пластины, соединенные с наружными токоподводами и точечными жидкокристаллическими сегментами отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы, на фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы на его двух оптических пластинах с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления, равным по коэффициенту преломления наружной оптической пластины отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы. За счет такой конструкции блока голографических пластин предлагаемое устройство реализует создание и быструю смену во время демонстрации большего количества сформированных объемных виртуальных динамичных изображений в пространстве в различное время суток с использованием фасадов зданий или других плоскостей, исключительно в качестве фона для улучшения восприятия демонстрируемой информации, а также повышает достоверность и информативность сформированного изображения, например, в кино и театральных постановках, при создании специальных эффектов.The technical result of the claimed technical solution lies in the fact that the block of holographic plates is a multilayer optically transparent liquid crystal matrix consisting of separate optically transparent layers, and a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix includes two outer optically transparent plates, between which capillary channels with a solution of an optically transparent electrolyte having the same optical conductivity as the external optical transparent plates connected to external current leads and point liquid crystal segments of a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix; on the front surfaces of each separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix, a thin metamaterial film with a negative refractive index equal to the refractive index is applied on its outer side optical plate of a separate layer of an optically transparent liquid crystal mat Ritsa. Due to this design of the block of holographic plates, the proposed device implements the creation and quick change during the demonstration of more generated volumetric virtual dynamic images in space at different times of the day using the facades of buildings or other planes, solely as a background to improve the perception of the displayed information, as well as increases the reliability and information content of the generated image, for example, in cinema and theater productions, when creating special ial effects.

Предлагаемая полезная модель поясняется фиг. 1-3, где позициями 1-16 обозначены:The proposed utility model is illustrated in FIG. 1-3, where the positions 1-16 are indicated:

1 - источник света;1 - light source;

2 - оптический разветвитель;2 - optical splitter;

3 - блок лазерных проекторов;3 - block laser projectors;

4 - блок голографических пластин;4 - block holographic plates;

5 - управляющий привод блока лазерных проекторов;5 - control drive of a block of laser projectors;

6 - управляющий компьютер;6 - control computer;

7 - поверхность, используемая в качестве экрана;7 - surface used as a screen;

8 - изображение;8 - image;

9 - многослойная оптически прозрачная ЖК-матрица;9 - a multilayer optically transparent LCD matrix;

10, 12 - слой многослойной оптически прозрачной ЖК-матрицы;10, 12 — layer of a multilayer optically transparent LCD matrix;

11 - токоподвод;11 - current lead;

13 - наружные оптические пластины;13 - external optical plates;

14 - капиллярные каналы;14 - capillary channels;

15 - точечные ЖК-сегменты;15 - point LCD segments;

16 - тонкая пленка метаматериала.16 - a thin film of metamaterial.

Предлагаемое устройство для создания динамичных голографических изображений в пространстве включает в себя источник света 1, оптический разветвитель 2, блок лазерных проекторов 3, каждый из которых выполнен с возможностью перемещения (разворота) в азимутальной плоскости и в вертикальной плоскости, блок голографических пластин 4, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси, управляющий привод блока лазерных проекторов 5, управляющий компьютер 6.The proposed device for creating dynamic holographic images in space includes a light source 1, an optical splitter 2, a block of laser projectors 3, each of which is configured to move (turn) in the azimuthal plane and in a vertical plane, a block of holographic plates 4 mounted on the output of each laser projector along its optical axis, the control drive of the block of laser projectors 5, the control computer 6.

Устройство функционирует следующим образом. При работе устройства используется источник света 1, лучи которого вначале проходят через стандартное оптическое волокно в оптическом разветвителе 2 и разделяются на несколько пар (2, 4, 6, 8…) лучей. На выходе из оптического разветвителя 2 для каждой соответствующей пары лучей источника света 1 установлен блок лазерных проекторов 3, способных разворачиваться каждый в азимутальной и вертикальной плоскости, а на выходе каждого из двух лазерных проекторов блока 3 по каждой из его оптических осей установлен блок голографических пластин 4. При этом оптические оси каждого из двух лазерных проекторов блока 3 сориентированы в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана 7, для создания изображения 8. Для одного лазерного проектора блока 3 в блоке голографических пластин 4 использована голограмма одного изображения, а для другого лазерного проектора в блоке голографическая пластина формирует голограмму контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, а проецирование изображения 8 полностью возникает на одном и том же участке пространства у поверхности, которая может быть используема в качестве экрана 7.The device operates as follows. When the device is operating, a light source 1 is used, the rays of which first pass through a standard optical fiber in an optical splitter 2 and are divided into several pairs (2, 4, 6, 8 ...) of rays. At the output of the optical splitter 2, for each corresponding pair of rays of the light source 1, a block of laser projectors 3 is installed, each capable of unfolding in the azimuthal and vertical planes, and at the output of each of the two laser projectors of block 3, a block of holographic plates 4 is installed on each of its optical axes In this case, the optical axis of each of the two laser projectors of block 3 are oriented at one point on the same area of space near the surface used as the screen 7 to create an image 8. For one laser projector of block 3, a hologram of one image is used in the block of holographic plates 4, and for another laser projector of the block, the holographic plate forms a hologram of a contrast virtual screen onto which the hologram of the image is focused, and projection of image 8 completely arises on the same volume the same area of space at the surface, which can be used as a screen 7.

Для улучшения информационных возможностей в предлагаемом устройстве применен блок голографических пластин 4, представляющий собой многослойную оптически прозрачную ЖК-матрицу 9, состоящую из n-отдельных оптически прозрачных слоев 10,12 (где n=10…20). Причем отдельный слой 10, 12 многослойной оптически прозрачной ЖК-матрицы 9 включает в себя две наружные оптические пластины 13, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита 14, имеющего такую же оптическую проводимость как и наружные оптические пластины 13, соединенные токоподводами 11, служащими для подвода управляющих сигналов напряжения к точечным ЖК-сегментам 15 отдельного слоя 10, 12 оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы. При подаче управляющего сигнала напряжения через токоподводы 11 и капиллярные каналы 14 каждый точечный ЖК-сегмент 15 каждого отдельного слоя 10, 12 оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9 изменяет собственную прозрачность (в диапазоне от полностью прозрачного до полностью непрозрачного), формируя тем самым в одном блоке требуемую исходную голографическую пластину, а в другом блоке формируется голограмма контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения. Управляющий сигнал напряжения через токоподводы 11 и капиллярные каналы 14 к каждому точечному ЖК-сегменту 15 каждого отдельного слоя 10,12 оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9 поступает с управляющего компьютера 6, в память которого до начала демонстрации были записаны послойно изображения слоев набора одних и тех же голограмм.To improve information capabilities in the proposed device, a block of holographic plates 4 is used, which is a multilayer optically transparent LCD matrix 9, consisting of n-separate optically transparent layers 10,12 (where n = 10 ... 20). Moreover, a separate layer 10, 12 of a multilayer optically transparent LCD matrix 9 includes two outer optical plates 13, between which capillary channels are placed with a solution of optically transparent electrolyte 14 having the same optical conductivity as the outer optical plates 13 connected by current leads 11, serving to supply voltage control signals to the LCD dot segments 15 of a separate layer 10, 12 of an optically transparent liquid crystal matrix. When a voltage control signal is applied through current leads 11 and capillary channels 14, each LCD dot segment 15 of each individual layer 10, 12 of an optically transparent liquid crystal matrix 9 changes its own transparency (in the range from completely transparent to completely opaque), thereby forming the required the original holographic plate, and in another block a hologram of the contrast virtual screen is formed, on which the hologram of the image is focused. The voltage control signal through current leads 11 and capillary channels 14 to each LCD dot segment 15 of each individual layer 10,12 of the optically transparent liquid crystal matrix 9 is supplied from the control computer 6, in memory of which prior to the demonstration images of layers of the same set of layers were written holograms.

Поскольку блок голографических пластин 4 представляет собой многослойную оптически прозрачную ЖК-матрицу 9, состоящую из n-отдельных оптически прозрачных слоев (где n=10…20), а каждый отдельный слой 10,12 оптически прозрачной ЖК-матрицы 9, включает в себя две наружные оптические пластины 13 для исключения влияния многократного преломления освещающего пластины лазерного луча от лазерного проектора блока 3 при его прохождении через каждый отдельный слой оптически прозрачной ЖК-матрицы 9, на наружных фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9 на его двух наружных оптических пластинах 13 с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала 16 с отрицательный коэффициентом преломления, равным по величине и противоположным по знаку коэффициенту преломления наружной оптической пластины 13 отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9.Since the block of holographic plates 4 is a multilayer optically transparent LCD matrix 9, consisting of n-separate optically transparent layers (where n = 10 ... 20), and each individual layer 10,12 of the optically transparent LCD matrix 9 includes two external optical plates 13 to eliminate the influence of multiple refraction of the illuminating plate of the laser beam from the laser projector of block 3 as it passes through each separate layer of the optically transparent LCD matrix 9, on the outer front surfaces of each individual In the case of an optically transparent liquid crystal matrix 9, a thin film of metamaterial 16 is deposited on its two outer optical plates 13 with a negative refractive index equal to and opposite in sign to the refractive index of the outer optical plate 13 of a separate layer of the optically transparent liquid crystal matrix 9.

На сегодняшний момент создан трехмерный метаматериал в диапазоне видимого света, а также трехмерный метаматериал для инфракрасных лучей (см., например, Reversing Light with Negative Refraction. John B. Pendry and David R. Smith // Physics Today. Vol. 57. No. 6. P. 37-43. June 2004; Negative-Refraction Metamaterials: Fundamental Principles and Applications. G.V. Eleftheriades and K. Balmain. Wiley-IEEE Press, 2005.), который может быть использован в заявляемом устройстве.To date, a three-dimensional metamaterial has been created in the visible light range, as well as a three-dimensional metamaterial for infrared rays (see, for example, Reversing Light with Negative Refraction. John B. Pendry and David R. Smith // Physics Today. Vol. 57. No. 6. P. 37-43. June 2004; Negative-Refraction Metamaterials: Fundamental Principles and Applications. GV Eleftheriades and K. Balmain. Wiley-IEEE Press, 2005.), which can be used in the inventive device.

Для создания различных голографических элементов изображения от одного и того же источника света и оптического разветвителя, может быть использовано дополнительно несколько блоков лазерных проекторов, состоящих каждый из двух последующих лазерных проекторов, с ориентацией оптической оси каждого из лазерных проекторов блока по азимутальной и вертикальной плоскости в последующие точки на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана для создания других элементов голографического изображения на фоне голограммы контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения.To create different holographic image elements from the same light source and an optical splitter, several laser projector units can be used, each consisting of two subsequent laser projectors, with the orientation of the optical axis of each of the laser projectors on the azimuthal and vertical plane in the following points on the same piece of space near the surface used as a screen to create other holographic image elements on the background e holograms of the contrast virtual screen on which the hologram of the image is focused.

При синхронном создании каждых следующих частей голографических пластин в блоке голографических пластин - путем соответствующего изменения оптической прозрачности в соответствующих точечных сегментах на поверхности и внутри объема оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы, например, по сигналу управляющего компьютера 6, происходит последующая "замена" создаваемых голографических пластин и реализация нового голографического объемного изображения. При этом при скорости воспроизведения 24 изображения за секунду подобное устройство может быть использовано в качестве проекционной системы 3D изображений для кино - и телевизионных трансляций, не требующее, в частности, специальных очков при просмотре для создания стереоскопического эффекта.When each of the following parts of the holographic plates is synchronously created in the block of holographic plates, by correspondingly changing the optical transparency in the corresponding point segments on the surface and inside the volume of the optically transparent liquid crystal matrix, for example, by the signal of the control computer 6, the subsequent “replacement” of the created holographic plates occurs new holographic volumetric image. Moreover, with a playback speed of 24 images per second, such a device can be used as a projection system of 3D images for cinema and television broadcasts, which does not require, in particular, special glasses when viewed to create a stereoscopic effect.

В качестве поверхности, используемой в качестве экрана, помимо сформированной голограммы контрастного виртуального экрана, может быть использована, например, стена здания или специального сооружения, а также при необходимости, голографическое объемное изображение может создаваться в любой заранее выбранной области пространства (даже без поверхности, используемой в качестве экрана).As a surface used as a screen, in addition to the generated hologram of a contrasting virtual screen, for example, a wall of a building or a special structure can be used, and if necessary, a holographic three-dimensional image can be created in any pre-selected area of space (even without a surface used as a screen).

Claims (1)

Устройство для создания динамичных голографических изображений в пространстве, включающее два лазерных проектора, с возможностью разворота в азимутальной и вертикальной плоскости, формирующих изображение на экране, источник света, блок голографических пластин, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси, при этом оптические оси каждого из лазерных проекторов сориентированы в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана, для создания элемента голографического изображения, а источник света подключен к двум лазерным проекторам через оптический разветвитель и содержит управляемые приводы для управления ориентацией оптической оси каждого из лазерных проекторов, отличающееся тем, что для одного лазерного проектора в блоке голографическая пластина формирует голограмму изображения, а для другого лазерного проектора в блоке голографическая пластина формирует голограмму контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, блок голографических пластин представляет собой многослойную оптически прозрачную жидкокристаллическую матрицу, состоящую из отдельных оптически прозрачных слоев, причем отдельный слой оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы включает в себя две наружные оптически прозрачные пластины, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита, имеющего такую же оптическую проводимость, как и наружные оптически прозрачные пластины, соединенные с наружными токоподводами и точечными жидкокристаллическими сегментами отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы, на фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы на его двух оптических пластинах с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления, равным по коэффициенту преломления наружной оптической пластины отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы.A device for creating dynamic holographic images in space, including two laser projectors, with the possibility of rotation in the azimuth and vertical plane, forming an image on the screen, a light source, a block of holographic plates mounted at the output of each laser projector along its optical axis, with optical axes each of the laser projectors are oriented at one point on the same piece of space near the surface used as a screen to create a holographic element image, and the light source is connected to two laser projectors through an optical splitter and contains controlled drives to control the orientation of the optical axis of each of the laser projectors, characterized in that for one laser projector in the unit, the holographic plate forms a hologram of the image, and for the other laser projector in the holographic plate forms a hologram of a contrast virtual screen on which the hologram of the image is focused, the block of holographic plates presents It consists of a multilayer optically transparent liquid crystal matrix consisting of separate optically transparent layers, the separate layer of the optically transparent liquid crystal matrix including two outer optically transparent plates, between which capillary channels are placed with a solution of optically transparent electrolyte having the same optical conductivity as external optically transparent plates connected to external current leads and point liquid crystal segments separately the liquid crystal layer is optically transparent matrix, on the front surfaces of each of the liquid crystal layer is optically transparent matrix at its two optical plates from the outside is applied metamaterial thin film with a negative refractive index equal to the refractive index of the outer optical plate individual layer of optically transparent liquid crystal matrices.
RU2017135701U 2017-10-05 2017-10-05 Device for creating dynamic holographic images in space RU183810U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135701U RU183810U1 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Device for creating dynamic holographic images in space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135701U RU183810U1 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Device for creating dynamic holographic images in space

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183810U1 true RU183810U1 (en) 2018-10-03

Family

ID=63793867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017135701U RU183810U1 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Device for creating dynamic holographic images in space

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183810U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2715789C1 (en) * 2019-07-22 2020-03-03 Александр Александрович Скрипкин Device for dynamic holographic images creation in space
WO2022139570A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Николай Геннадьевич АНДРЕЕВ Cellular cinema

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005072504A2 (en) * 2004-01-20 2005-08-11 Polyvision Corporation Interactive display systems
RU51778U1 (en) * 2005-12-09 2006-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Фейс 2 фейс" DEVICE FOR SUBMISSION OF ADVERTISING INFORMATION
RU117030U1 (en) * 2012-02-21 2012-06-10 Максим Александрович Сутормин DEVICE DEMO
RU146058U1 (en) * 2014-03-14 2014-09-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" DEVICE FOR DEMONSTRATION OF INFORMATION

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005072504A2 (en) * 2004-01-20 2005-08-11 Polyvision Corporation Interactive display systems
RU51778U1 (en) * 2005-12-09 2006-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Фейс 2 фейс" DEVICE FOR SUBMISSION OF ADVERTISING INFORMATION
RU117030U1 (en) * 2012-02-21 2012-06-10 Максим Александрович Сутормин DEVICE DEMO
RU146058U1 (en) * 2014-03-14 2014-09-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" DEVICE FOR DEMONSTRATION OF INFORMATION

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2715789C1 (en) * 2019-07-22 2020-03-03 Александр Александрович Скрипкин Device for dynamic holographic images creation in space
WO2022139570A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Николай Геннадьевич АНДРЕЕВ Cellular cinema

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI615634B (en) Transparent autostereoscopic display
US7408696B2 (en) Three-dimensional electrophoretic displays
US9772500B2 (en) Double-layered liquid crystal lens and 3D display apparatus
CN102231020B (en) Novel three-dimensional display system
US20050219693A1 (en) Scanning aperture three dimensional display device
US20030048522A1 (en) Three-dimensional electrophoretic displays
CN202025132U (en) Wide view film stereo display device
US20050275942A1 (en) Method and apparatus to retrofit a display device for autostereoscopic display of interactive computer graphics
KR102050504B1 (en) Complex spatial light modulator and 3D image display having the same
JP4515565B2 (en) 3D display device
CN104407484B (en) The display and its control method that can switch between 2 d and 3 d modes
CN105589256A (en) Display device
CN103226247B (en) A kind of 3 d display device and stereo display method
JP2012185499A (en) Method for forming micro-retarder film
RU183810U1 (en) Device for creating dynamic holographic images in space
US20190227332A1 (en) Reflective 3D Display Device and Display Method
CN102736353A (en) Liquid crystal lens and naked eye three-dimensional display device
CN108388018B (en) Naked eye type stereoscopic display and display method of stereoscopic image
Zhang et al. A spatio-temporal multiplexing multi-view display using a lenticular lens and a beam steering screen
CN1598690A (en) Screen division stereoscopic photography projection instrument
Ezhov Concept of autostereoscopic full-screen resolution imaging based on a dynamic amplitude parallax barrier with two antiphase liquid-crystal layers
JP3426593B2 (en) Stereoscopic display device and driving method thereof
RU2715789C1 (en) Device for dynamic holographic images creation in space
WO2005106572A1 (en) Scanning aperture three dimensional display device
CN206224061U (en) A kind of bore hole 3D display device and bore hole 3D gratings