RU2121926C1 - Image visualization method and apparatus - Google Patents
Image visualization method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2121926C1 RU2121926C1 RU97112948A RU97112948A RU2121926C1 RU 2121926 C1 RU2121926 C1 RU 2121926C1 RU 97112948 A RU97112948 A RU 97112948A RU 97112948 A RU97112948 A RU 97112948A RU 2121926 C1 RU2121926 C1 RU 2121926C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- transparent object
- source
- light
- pattern
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44F—SPECIAL DESIGNS OR PICTURES
- B44F1/00—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects
- B44F1/06—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects produced by transmitted light, e.g. transparencies, imitations of glass paintings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
- B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
- B44C5/08—Leaded lights
Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к технологии создания и визуализации изображений в прозрачных материалах, и, в частности, может быть применено для получения световых эффектов в объектах из стекла, хрусталя, оргстекла, драгоценных и полудрагоценных камней и т.д. The present invention relates to a technology for creating and visualizing images in transparent materials, and, in particular, can be applied to obtain lighting effects in objects made of glass, crystal, plexiglass, precious and semiprecious stones, etc.
Известны способы визуализации изображений, заключающиеся в том, что освещают светорассеивающий рисунок, сформированный в объеме объекта из прозрачного материала с помощью электронного пучка [1] или электрического разряда [2] . Однако такое изображение обладает существенными недостатками, т. к. в результате воздействия электронного пучка или электрического разряда повреждается поверхность объекта, а рисунок формируется исключительно в виде нитевидных каналов пробоя и поэтому не может быть произвольным трехмерным. Known methods for visualizing images, which include illuminating a light-scattering pattern formed in the volume of an object from a transparent material using an electron beam [1] or an electric discharge [2]. However, such an image has significant drawbacks, since the surface of the object is damaged as a result of the action of an electron beam or an electric discharge, and the pattern is formed exclusively in the form of filiform breakdown channels and therefore cannot be arbitrary three-dimensional.
Известны способы визуализации изображений, заключающиеся в том, что освещают светорассеивающий рисунок, сформированный с помощью лазера в объеме объекта из прозрачного материала за счет фокусировки лазерного излучения в заданной точке объема. При этом плотность мощности лазерного излучения в точке фокусировки должна превышать пороговое значение, необходимое для объемного пробоя материала [3], или быть достаточной для изменения структуры материала объема в точке фокуса за счет термического эффекта [4]. По совокупности существенных признаков способ [4] выбран в качестве ближайшего аналога - прототипа. Заданное изображение формируют поточечно при перемещении объекта относительно лазерного луча в трех взаимно-перпендикулярных направлениях по заданному закону. Указанные способы обеспечивают возможность формирования заданных трехмерных изображений в объеме объекта из прозрачного материала при сохранении целостности его поверхности. Эти способы могут применяться для формирования любых заданных трехмерных изображений в объеме изделий из прозрачного материала - логотипов, товарных знаков, меток и т.д. Сформированное таким образом изображение становится видимым (визуализируется) при обычном внешнем освещении и приобретает особенную декоративность при боковой подсветке. Основным недостатком указанных способов [3, 4] является недостаточная контрастность получаемого изображения, т.к. при обычном внешнем освещении изображение наблюдается на фоне излучения, отраженного от граней объекта и от окружающих предметов, которые наблюдатель видит через прозрачный объект. Особенно низкая контрастность изображения получается в том случае, когда объект находится между источником подсветки и наблюдателем, и прямые лучи от источника излучения, попадающие в поле зрения наблюдателя, создают сильный фон, мешающий наблюдению светорассеивающего внутриобъемного рисунка. Низкая контрастность получаемого изображения значительно снижает художественную выразительность и потребительские качества изделий с внутриобъемным рисунком. Known methods for visualizing images, which include illuminating a light-scattering pattern formed with a laser in the volume of an object from a transparent material by focusing the laser radiation at a given point in the volume. In this case, the power density of the laser radiation at the focusing point must exceed the threshold value necessary for the bulk breakdown of the material [3], or be sufficient to change the structure of the volume material at the focal point due to the thermal effect [4]. By the set of essential features, the method [4] is selected as the closest analogue - the prototype. A given image is formed pointwise when moving an object relative to the laser beam in three mutually perpendicular directions according to a given law. These methods provide the ability to form the specified three-dimensional images in the volume of the object from a transparent material while maintaining the integrity of its surface. These methods can be used to create any given three-dimensional images in the volume of products made of transparent material - logos, trademarks, tags, etc. The image thus formed becomes visible (visualized) under ordinary external lighting and acquires a special decorative effect with lateral illumination. The main disadvantage of these methods [3, 4] is the insufficient contrast of the resulting image, because under normal external lighting, the image is observed against a background of radiation reflected from the edges of the object and from surrounding objects that the observer sees through a transparent object. A particularly low image contrast is obtained when the object is between the backlight and the observer, and the direct rays from the radiation source falling into the observer’s field of vision create a strong background that interferes with the observation of the light-scattering image. The low contrast of the resulting image significantly reduces the artistic expressiveness and consumer qualities of products with a volumetric pattern.
Известно устройство для визуализации изображений [4], принятое за прототип. Оно включает прозрачный объект с внутриобъемным светорассеивающим рисунком и по крайней мере один источник подсвечивающего излучения. Основным недостатком указанного устройства [4] является недостаточная яркость и контрастность получаемого изображения, т.к. при обычном внешнем освещении изображение наблюдается на фоне излучения, отраженного от граней объекта и от окружающих предметов, которые наблюдатель видит через прозрачный объект. A device for visualizing images [4], adopted as a prototype. It includes a transparent object with an intracavity light-scattering pattern and at least one source of illuminating radiation. The main disadvantage of this device [4] is the insufficient brightness and contrast of the resulting image, because under normal external lighting, the image is observed against a background of radiation reflected from the edges of the object and from surrounding objects that the observer sees through a transparent object.
Задачей, на решение которой направлены заявляемые способ визуализации изображений и устройство для его осуществления, является повышение светоотдачи изображений на основе изделий с внутриобъемным рисунком, а достигаемый в обоих случаях технический результат заключается в повышении яркости и контрастности получаемых изображений. The task to which the claimed method of image visualization and a device for its implementation are directed is to increase the luminous efficiency of images based on products with a volumetric pattern, and the technical result achieved in both cases is to increase the brightness and contrast of the resulting images.
Для достижения указанного технического результата, согласно известному способу визуализации изображений - прототипу, освещают прозрачный объект с внутриобъемным светорассеивающим рисунком по крайней мере одним источником излучения, однако, в отличие от прототипа, излучение направляют таким образом, что часть излучения, достигающая внутриобъемного светорассеивающего рисунка, испытывает по крайней мере однократное полное внутреннее отражение в прозрачном объекте. При этом излучение источника распространяется в прозрачном объекте в так называемом "волноводном" режиме и, по мере прохождения в прозрачном объекте, освещает внутриобъемный рисунок. Таким образом, излучение подсветки оказывается запертым внутри прозрачного объекта и выходит из него только за счет рассеяния на элементах внутриобъемного светорассеивающего рисунка. Таким образом, повышается эффективность использования излучения подсвечивающего источника и возрастает яркость внутриобъемного рисунка. Кроме того, поскольку излучение подсвечивающего источника достигает глаз наблюдателя только в результате рассеяния на элементах рисунка, а лучи освещающего источника заперты в прозрачном объекте и не достигают напрямую глаз наблюдателя, освещенный рисунок рассматривается практически на нулевом фоне, что повышает его контрастность. При таком способе освещения лучи, напрямую отраженные от граней объекта и попадающие в глаз наблюдателя, отсутствуют, что также повышает контрастность изображения по сравнению с известными способами. Ясно, что форма прозрачных объектов и траектории подсвечивающих лучей от источника излучения могут быть выбраны весьма разнообразными, однако для реализации "волноводного" режима подсветки необходимо, чтобы по крайней мере первое отражение луча внутри прозрачного объекта от его грани происходило в режиме полного внутреннего отражения. Для этого луч после входа в объект должен падать на грань объекта изнутри под таким углом, чтобы выполнялось известное условие полного внутреннего отражения при переходе луча из среды с большим показателем преломления (прозрачный объект) в среду с меньшим показателем преломления (например, окружающий воздух). Очевидно также, что, согласно заявленному способу, прозрачный объект с внутриобъемным рисунком может быть изготовлен любым из доступных способов - при использовании лазерного, электронного, атомного или ионного пучков, пучков элементных частиц от ускорителей или радиоактивных источников, а также за счет электрического пробоя. Освещение прозрачного объекта со светорассеивающим внутриобъемным рисунком может осуществляться различными источниками света (газоразрядными лампами, лампами накаливания, светодиодами, лазерами и т. п. ), а также различным количеством источников излучения. При этом могут использоваться различные оптические элементы (светофильтры, дисперсионные элементы, линзы, поляризаторы) для изменения спектрального состава, диаграммы направленности и вариаций интенсивности излучения таких источников. To achieve the specified technical result, according to the known method of image visualization - the prototype, illuminate a transparent object with an intracavity light scattering pattern with at least one radiation source, however, unlike the prototype, the radiation is directed so that part of the radiation reaching the intracavity light scattering pattern experiences at least a single full internal reflection in a transparent object. In this case, the radiation of the source propagates in a transparent object in the so-called "waveguide" mode and, as it passes through a transparent object, illuminates the internal volumetric pattern. Thus, the backlight radiation is locked inside the transparent object and leaves it only due to scattering on the elements of the intracavity light-scattering pattern. Thus, the efficiency of using the radiation of the illuminating source is increased and the brightness of the interior volume pattern increases. In addition, since the radiation from the illuminating source reaches the observer’s eye only as a result of scattering on the elements of the pattern, and the rays of the illuminating source are locked in a transparent object and do not directly reach the observer’s eyes, the illuminated pattern is viewed against a practically zero background, which increases its contrast. With this method of illumination, there are no rays directly reflected from the edges of the object and entering the eye of the observer, which also increases the contrast of the image compared to known methods. It is clear that the shape of transparent objects and the trajectories of the highlighting rays from the radiation source can be very diverse, however, to implement the “waveguide” illumination mode, it is necessary that at least the first reflection of the beam inside the transparent object from its face occurs in the mode of total internal reflection. To do this, after entering the object, the beam should fall on the face of the object from the inside at such an angle that the well-known condition of total internal reflection is satisfied when the beam moves from a medium with a high refractive index (transparent object) to a medium with a lower refractive index (for example, ambient air). It is also obvious that, according to the claimed method, a transparent object with a volumetric pattern can be made by any of the available methods - using laser, electron, atomic or ion beams, particle beams from accelerators or radioactive sources, as well as due to electrical breakdown. Illumination of a transparent object with a light-scattering intravolume pattern can be carried out by various light sources (gas discharge lamps, incandescent lamps, LEDs, lasers, etc.), as well as a different number of radiation sources. In this case, various optical elements (light filters, dispersion elements, lenses, polarizers) can be used to change the spectral composition, radiation pattern and variations in the radiation intensity of such sources.
Возможна также реализация способа, при которой прозрачному объекту придают такую форму и так направляют источник излучения, что излучение, вводимое в объект, испытывает, полностью или частично, многократное полное внутреннее отражение. При такой реализации способа достигается более длинная траектория подсвечивающего луча внутри прозрачного объекта, большее число подсвечиваемых светорассеивающих внутриобъемных элементов рисунка и больший КПД использования излучения. При этом также достигается равномерное освещение внутриобъемного рисунка, что приводит к его максимальной художественной выразительности. It is also possible to implement a method in which a transparent object is shaped so that the radiation source is directed so that the radiation introduced into the object undergoes, in whole or in part, multiple total internal reflection. With such an implementation of the method, a longer trajectory of the illuminating ray inside the transparent object is achieved, a greater number of illuminated light-scattering intravolume elements of the pattern, and a greater efficiency of the use of radiation. At the same time, uniform illumination of the volumetric pattern is also achieved, which leads to its maximum artistic expression.
Возможна также реализация способа, при которой по крайней мере на некоторые грани объекта наносят светоотражающее покрытие. При этом отраженное от них излучение подсветки будет полностью заперто и будет выходить из объекта только за счет рассеяния на внутриобъемном рисунке, что приведет к повышению светоотдачи и улучшению его контрастности и выразительности. It is also possible to implement a method in which at least some facets of an object are coated with a reflective coating. At the same time, the backlight radiation reflected from them will be completely blocked and will leave the object only due to scattering in the internal volume pattern, which will lead to an increase in light output and an improvement in its contrast and expressiveness.
Возможна также реализация способа, при которой по крайней мере на некоторые грани объекта наносят светопоглощающее покрытие. Такая реализация способа необходима для уменьшения фоновой засветки в том случае, когда прозрачный объект имеет сложную форму, и отраженное от некоторых граней излучение подсвечивающего источника может попадать в поле зрения наблюдателя. It is also possible to implement a method in which at least some facets of an object are coated with a light-absorbing coating. Such an implementation of the method is necessary to reduce background illumination in the case when the transparent object has a complex shape, and the radiation of the illuminating source reflected from some faces can fall into the observer's field of vision.
Возможна также реализация способа, при которой в качестве прозрачного объекта со светорассеивающим рисунком используют листовое стекло, применяемое для остекления витрин, окон, различного рода ограждений и т.д., а излучение источника вводят через ненаблюдательную (узкую боковую) грань листового материала. It is also possible to implement a method in which sheet glass is used as a transparent object with a light-scattering pattern, used for glazing windows, windows, various kinds of fencing, etc., and the source radiation is introduced through an unobservable (narrow side) face of the sheet material.
Возможна также реализация способа, при которой в качестве источника излучения используют лазер. При этом в результате интерференции рассеянного излучения на внутриобъемном рисунке наблюдаются спеклы, которые придают рисунку особую выразительность. It is also possible to implement a method in which a laser is used as a radiation source. In this case, as a result of interference of the scattered radiation in the volumetric figure, speckles are observed, which give the picture special expressiveness.
Возможна также реализация способа, при которой осуществляют модуляцию интенсивности излучения подсвечивающего источника по заданному закону (модуляция импульсная, синусоидальная, пилообразная и т.д.), что приводит к соответствующему изменению яркости внутриобъемного рисунка в времени. It is also possible to implement a method in which the radiation intensity of the illuminating source is modulated according to a given law (pulsed, sinusoidal, sawtooth, etc.), which leads to a corresponding change in the brightness of the internal volume pattern in time.
Возможна также реализация способа, при которой изменяют во времени положение или диаграмму направленности по крайней мере одного источника излучения относительно объекта, при этом осуществляется последовательное освещение отдельных элементов внутриобъемного рисунка, что приводит к эффекту анимации изображения. It is also possible to implement a method in which the position or radiation pattern of at least one radiation source relative to an object is changed in time, while the individual elements of the interior volumetric pattern are sequentially illuminated, which leads to an image animation effect.
Возможна также реализация способа, при которой излучение источника вводят в объект через световод. При этом, во-первых, источник подсветки может находиться на значительном (десятки метров) удалении от прозрачного объекта со светорассеивающим рисунком, что особенно удобно при создании, например, наружной рекламы, и во-вторых, один источник подсветки может использоваться для освещения нескольких прозрачных объектов с внутриобъемным рисунком при помощи световодного делителя пучка, либо при помощи индивидуальных световодов. В последнем случае повышается коэффициент использования излучения источника, т.е. оно может быть собрано из телесного угла, близкого к 4π.
Возможна также реализация способа, при которой внутриобъемный рисунок в прозрачном объекте освещают излучением в узком спектральном диапазоне. При этом рисунок приобретает окраску, соответствующую длине волны излучения подсветки. Этот эффект окрашенного изображения достигается, например, при пропускании подсвечивающего излучения через цветной абсорбционный светофильтр или дисперсионный элемент вроде призмы, дифракционной или голографической решетки и т.д. Спектральный состав подсвечивающего излучения также можно менять во времени по некоторому закону, например с помощью перестраиваемого лазера, для достижения художественной выразительности.It is also possible to implement a method in which radiation from a source is introduced into an object through a light guide. At the same time, firstly, the backlight can be located at a considerable (tens of meters) distance from a transparent object with a light-scattering pattern, which is especially convenient when creating, for example, outdoor advertising, and secondly, one backlight can be used to illuminate several transparent objects with a volumetric pattern using a light guide beam splitter, or using individual optical fibers. In the latter case, the coefficient of utilization of the radiation of the source increases, i.e. it can be assembled from a solid angle close to 4π.
It is also possible to implement a method in which an intracavity pattern in a transparent object is illuminated with radiation in a narrow spectral range. In this case, the figure acquires a color corresponding to the wavelength of the illumination radiation. This effect of a colored image is achieved, for example, by passing illuminating radiation through a color absorption filter or a dispersion element such as a prism, diffraction or holographic grating, etc. The spectral composition of the illuminated radiation can also be changed in time according to some law, for example, using a tunable laser, to achieve artistic expression.
Для осуществления заявленного способа устройство для визуализации изображения включает прозрачный объект с внутриобъемным светорассеивающим рисунком и по крайней мере один источник подсвечивающего излучения. При этом, в отличие от прототипа, источник излучения и прозрачный объект расположены относительного друг друга так, что часть излучения, достигающая внутриобъемного светорассеивающего рисунка, испытывает по крайней мере однократное полное внутреннее отражение в прозрачном объекте. Ясно, что форма прозрачных объектов и траектории подсвечивающих лучей от источника излучения могут быть выбраны весьма разнообразными, однако для реализации "волноводного" режима подсветки необходимо, чтобы по крайней мере первое отражение луча внутри прозрачного объекта от его грани происходило в режиме полного внутреннего отражения. To implement the claimed method, the device for image visualization includes a transparent object with an intracavity light-scattering pattern and at least one source of illuminating radiation. In this case, unlike the prototype, the radiation source and the transparent object are located relative to each other so that the part of the radiation reaching the intracavity light-scattering pattern experiences at least a single total internal reflection in the transparent object. It is clear that the shape of transparent objects and the trajectories of the highlighting rays from the radiation source can be very diverse, however, to implement the “waveguide” illumination mode, it is necessary that at least the first reflection of the beam inside the transparent object from its face occurs in the mode of total internal reflection.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой прозрачному объекту придана такая форма и излучение введено таким образом, что излучение, вводимое в объект, испытывает многократное полное внутреннее отражение. При этом достигается более длинная траектория подсвечивающего луча внутри прозрачного объекта, большее число подсвечиваемых светорассеивающих внутриобъемных элементов рисунка и больший КПД использования излучения, также равномерное освещение внутриобъемного рисунка, что приводит к его максимальной художественной выразительности. It is also possible to implement a device for image visualization, in which the transparent object is given such a shape and the radiation is introduced in such a way that the radiation introduced into the object experiences multiple total internal reflection. At the same time, a longer trajectory of the illuminating ray inside the transparent object is achieved, a greater number of illuminated light-scattering intravolume elements of the pattern and a greater efficiency of the use of radiation, as well as uniform illumination of the intravolume pattern, which leads to its maximum artistic expression.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой на некоторые грани объекта нанесено светоотражающее покрытие. При этом отраженное от них излучение подсветки будет полностью заперто и будет выходить из объекта только за счет рассеяния на внутриобъемном рисунке, что приведет к повышению светоотдачи и улучшению его контраста и выразительности. It is also possible to implement a device for visualizing an image in which a reflective coating is applied to some facets of an object. At the same time, the backlight radiation reflected from them will be completely blocked and will leave the object only due to scattering in the internal volume pattern, which will lead to an increase in light output and an improvement in its contrast and expressiveness.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой по крайней мере на некоторые грани объекта нанесено светопоглощающее покрытие. Такая реализация устройства необходима для уменьшения фоновой засветки в том случае, когда прозрачный объект имеет сложную форму, и отраженный от некоторых граней свет подсвечивающего источника может попадать в поле зрения наблюдателя. It is also possible to implement a device for image visualization, in which at least some facets of the object are coated with a light-absorbing coating. Such an implementation of the device is necessary to reduce background illumination in the case when the transparent object has a complex shape, and the light of the illuminating source reflected from some faces can fall into the observer's field of vision.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой прозрачный объект со светорассеивающим рисунком выполнен из листового материала, применяемого для остекления витрин, окон, различного рода ограждений и т.д., а излучение источника вводят через ненаблюдательную (узкую боковую) грань листового материала. It is also possible to implement a device for image visualization in which a transparent object with a light-scattering pattern is made of sheet material used for glazing windows, windows, various kinds of fencing, etc., and the source radiation is introduced through an unobservable (narrow side) face of the sheet material.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой в качестве источника излучения использован лазер. При этом в результате интерференции рассеянного излучения на внутриобъемном рисунке наблюдаются спеклы, которые придают рисунку особую выразительность. It is also possible to implement a device for image visualization, in which a laser is used as a radiation source. In this case, as a result of interference of the scattered radiation in the volumetric figure, speckles are observed, which give the picture special expressiveness.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой интенсивность излучения подсвечивающего источника промодулирована по заданному закону (импульсная модуляция, модуляция по синусоидальному закону и т. д.), что приводит к соответствующему изменению яркости внутриобъемного рисунка во времени. It is also possible to implement a device for image visualization, in which the radiation intensity of the illuminating source is modulated according to a given law (pulse modulation, modulation according to a sinusoidal law, etc.), which leads to a corresponding change in the brightness of the volumetric pattern over time.
Возможна также реализация для визуализации изображения, при которой в устройство введены средства для изменения положения или диаграммы направленности по крайней мере одного источника излучения относительно объекта, при этом осуществляется последовательное освещение отдельных элементов рисунка, что приводит к эффекту анимации изображения. В качестве таких средств могут выступать различные оптические элементы с приводами, например от шаговых двигателей, для измерения диаграммы направленности источника излучения. An implementation for image visualization is also possible, in which means for changing the position or radiation pattern of at least one radiation source relative to the object are introduced into the device, while the individual elements of the pattern are sequentially illuminated, which leads to an image animation effect. Such means can be various optical elements with drives, for example, from stepper motors, for measuring the radiation pattern of a radiation source.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой излучение источника введено в объект через световод. При этом, во-первых, источник подсветки может находиться на значительном (десятки метров) удалении от прозрачного объекта со светорассеивающим рисунком, что особенно удобно при создании, например, наружной рекламы, и во-вторых, один источник подсветки может использоваться для освещения нескольких прозрачных объектов с внутриобъемным рисунком с помощью либо световодного делителя пучка, либо с помощью индивидуальных световодов. В последнем случае повышается коэффициент использования излучения источника, т.к. оно может быть собрано из телесного угла, близкого к 4π.
Возможна также реализация устройства для визуализации изображения, при которой внутриобъемный рисунок в прозрачном объекте освещен излучением в узком спектральном диапазоне. При этом рисунок приобретает окраску, соответствующую длине волны излучения подсветки. Этот эффект окрашенного изображения достигается, например, при пропускании подсвечивающего излучения через цветной абсорбционный светофильтр.It is also possible to implement a device for image visualization, in which the radiation of the source is introduced into the object through the fiber. At the same time, firstly, the backlight can be located at a considerable (tens of meters) distance from a transparent object with a light-scattering pattern, which is especially convenient when creating, for example, outdoor advertising, and secondly, one backlight can be used to illuminate several transparent objects with an intracavity pattern using either a fiber optic beam splitter or using individual optical fibers. In the latter case, the coefficient of utilization of the radiation of the source increases, because it can be assembled from a solid angle close to 4π.
It is also possible to implement a device for image visualization, in which an internal volumetric pattern in a transparent object is illuminated by radiation in a narrow spectral range. In this case, the figure acquires a color corresponding to the wavelength of the illumination radiation. This effect of a colored image is achieved, for example, by passing illuminating radiation through a color absorption filter.
Преимущества предлагаемого изобретения и возможность его осуществления поясняются далее со ссылками на чертежи на фиг.1-3. The advantages of the invention and the possibility of its implementation are explained below with reference to the drawings in figures 1-3.
На фиг. 1 приведен вариант схемы устройства визуализации изображений в режиме по крайней мере однократного полного внутреннего отражения. In FIG. 1 shows a variant of the circuit of the device for visualizing images in the mode of at least a single total internal reflection.
На фиг. 2 приведен вариант схемы устройства визуализации изображений в волноводном режиме многократного полного внутреннего отражения. In FIG. Figure 2 shows a diagram of a device for image visualization in the waveguide mode of multiple total internal reflection.
На фиг. 3 приведен вариант схемы устройства визуализации изображений в волноводном режиме многократного полного внутреннего отражения при наличии светоотражающих покрытий на боковой (наблюдательной) грани прозрачного объекта. In FIG. Figure 3 shows a diagram of a device for image visualization in the waveguide mode of multiple total internal reflection in the presence of reflective coatings on the lateral (observational) face of a transparent object.
На фиг. 1 прозрачный объект (1) со светорассеивающим рисунком (2) освещается излучением источника света (3), которое перед падением на объект формируется в пучок заданной конфигурации с помощью оптической системы (4), обеспечивающей ввод излучения в режиме по крайней мере однократного полного внутреннего отражения в объекте. Экран из непрозрачного материала (5) полностью закрывает источник излучения и оптическую систему с тем, чтобы прямые лучи от источника излучения, не падающие на прозрачный объект, не попадали в поле зрения наблюдателя. Блок питания источника излучения (6) позволяет модулировать излучение по заданному закону. Цветные светофильтры (7), размещенные между оптической системой (4) и объектом (1), позволяют освещать светорассеивающее изображение излучением различных длин волн и таким образом придавать изображению ту или иную окраску. In FIG. 1 a transparent object (1) with a light-scattering pattern (2) is illuminated by the radiation of a light source (3), which, before falling onto an object, is formed into a beam of a given configuration using an optical system (4) that provides input of radiation in at least a single total internal reflection mode in the facility. A screen of opaque material (5) completely covers the radiation source and the optical system so that direct rays from the radiation source, not incident on a transparent object, do not fall into the observer's field of vision. The power supply of the radiation source (6) allows you to modulate the radiation according to a given law. Color filters (7), placed between the optical system (4) and the object (1), allow illuminating the light-scattering image by radiation of various wavelengths and thus give the image a particular color.
На фиг. 2 показана реализация волноводного с многократным полным внутренним отражении режима освещения светорассеивающего рисунка в объекте. Прозрачный объект (1) со светорассеивающим рисунком (2) освещается излучением источника света (3). Лучи (8), рассеянные на внутриобъемном рисунке (2), выходят из объекта (1) и попадают в поле зрения наблюдателя. In FIG. Figure 2 shows the implementation of a waveguide with multiple total internal reflection illumination of a light-scattering pattern in an object. A transparent object (1) with a light-scattering pattern (2) is illuminated by the radiation of a light source (3). The rays (8) scattered in the intravolume figure (2) leave the object (1) and fall into the observer's field of vision.
На фиг.3 показана реализация способа в случае нанесения на одну из граней прозрачного объекта светоотражающего покрытия (9). В этом случае излучение после отражения от покрытия (9) возвращается назад к светорассеивающему рисунку (2) и освещает его повторно, что приводит к повышению светоотдачи. Figure 3 shows the implementation of the method in the case of applying to one of the faces of a transparent object a reflective coating (9). In this case, the radiation after reflection from the coating (9) returns back to the light-scattering pattern (2) and illuminates it again, which leads to an increase in light output.
Заявленные способ и устройство для визуализации изображений был опробован в лабораторных условиях, для чего в образцах из различных сортов стекла в форме параллелепипеда (витринного, оконного, оптического K8) были с помощью лазерной обработки в режиме оптического пробоя нанесены светорассеивающие рисунки. Затем грань образца, через которую в дальнейшем будет вводиться излучение подсветки, полировалась. Излучение галогенной лампы накаливания мощностью 100 Вт вводилось в образец через цилиндрическую выпуклую линзу, фокус который совмещался с зоной свечения лампы. Таким образом, после линзы формировался слаборасходящийся пучок подсвечивающего излучения, который направлялся в образец при выполнении условий полного внутреннего отражения. Несмотря на малую мощность использовавшейся лампы, контрастность внутриобъемного рисунка резко возрастала и рисунок был хорошо виден даже в условиях дневного освещения. Блок питания лампы позволял модулировать излучение в импульсном режиме или по синусоидальному закону на частоте от 0,1 до 25 Гц. При этом яркость изображения менялась по соответствующему закону. Поскольку в условиях обычного освещения прозрачный объект практически невидим, а внутриобъемный рисунок приобретал достаточно высокую яркость, достигался эффект "висящего" изображения в воздухе. Окраска изображений различными цветами осуществлялась путем помещения в подсвечивающий световой пучок абсорбционных стеклянных светофильтров. The claimed method and device for image visualization was tested in laboratory conditions, for which light-scattering patterns were applied using laser processing in the optical breakdown mode in samples from various grades of glass in the shape of a parallelepiped (window, window, optical K8). Then the face of the sample, through which backlight radiation will be introduced in the future, was polished. The radiation of a 100 W halogen incandescent lamp was introduced into the sample through a cylindrical convex lens, the focus of which was aligned with the lamp glow zone. Thus, a weakly diverging beam of illuminating radiation was formed after the lens, which was sent to the sample under conditions of total internal reflection. Despite the low power of the lamp used, the contrast of the volumetric pattern increased sharply and the pattern was clearly visible even in daylight. The lamp power supply made it possible to modulate the radiation in a pulsed mode or according to a sinusoidal law at a frequency of 0.1 to 25 Hz. In this case, the brightness of the image changed according to the corresponding law. Since under normal lighting conditions, a transparent object is practically invisible, and the volumetric pattern acquired a sufficiently high brightness, the effect of a “hanging” image in the air was achieved. Coloring of images with different colors was carried out by placing absorption glass filters in the illuminating light beam.
Предлагаемое изобретение может найти широкое применение для визуализации внутриобъемных изображений в прозрачных материалах, например при создании светящейся цветной рекламы в стеклянных окнах, витринах, ограждениях и т.д. Применение предложенного способа визуализации позволяет наблюдать внутриобъемные рисунки в прозрачных объектах даже в условиях дневного освещения, а наибольший эффект будет достигаться в условиях вечернего или ночного времени. The present invention can find wide application for the visualization of intra-volume images in transparent materials, for example, when creating luminous color advertising in glass windows, display cases, fencing, etc. The application of the proposed method of visualization allows you to observe the volumetric patterns in transparent objects even in daylight conditions, and the greatest effect will be achieved in the evening or at night.
Источники информации:
1. А. Д. Ониско, Е.И. Клименко. Авторское свидетельство СССР N 891489. Открытия и изобретения. N 47, 1981.Sources of information:
1. A. D. Onisko, E.I. Klimenko. USSR copyright certificate N 891489. Discoveries and inventions. N 47, 1981.
2. Ю.А. Гулоян. Декоративная обработка стекла и стеклоизделий. М., Высшая школа, 1987, 222 с. 2. Yu.A. Guloyan. Decorative processing of glass and glassware. M., Higher School, 1987, 222 p.
3. С. В. Ошемков. Способ лазерного формирования изображений в твердых средах. Патент РФ N 2008288, приоритет 23.04.1991. Открытия и изобретения, N 4, 1994 г. 3. S.V. Oshemkov. The method of laser imaging in solid media. RF patent N 2008288, priority 23.04.1991. Discoveries and inventions, N 4, 1994
4. В. В. Агаджанов, В.И. Гостев, В.В. Груздев и др. Способ изготовления декоративных изделий. Авторское свидетельство СССР N 321422, приоритет 16.11.1970. Открытия и изобретения, 1971, N 35. 4. V.V. Agadzhanov, V.I. Gostev, V.V. Gruzdev and others. A method of manufacturing decorative products. USSR copyright certificate N 321422, priority 16.11.1970. Discoveries and inventions, 1971, N 35.
Claims (22)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97112948A RU2121926C1 (en) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Image visualization method and apparatus |
| AU88924/98A AU8892498A (en) | 1997-07-29 | 1998-07-27 | Method for displaying images and device for realising the same |
| PCT/RU1998/000240 WO1999005897A2 (en) | 1997-07-29 | 1998-07-27 | Method for displaying images and device for realising the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97112948A RU2121926C1 (en) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Image visualization method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2121926C1 true RU2121926C1 (en) | 1998-11-20 |
| RU97112948A RU97112948A (en) | 1999-03-20 |
Family
ID=20195759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97112948A RU2121926C1 (en) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Image visualization method and apparatus |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU8892498A (en) |
| RU (1) | RU2121926C1 (en) |
| WO (1) | WO1999005897A2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003023710A2 (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Andrei Georgievich Lukyanov | Device and method for improving shadowless display of a dynamic picture |
| RU2442073C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for forming light flux and illumination device |
| RU2449493C2 (en) * | 2006-03-31 | 2012-04-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Displaying instrument with generation of ambient illumination using switched panel |
| WO2017111659A1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | Сергей Сергеевич ОШЕМКОВ | Embedded decorative lighting fixture |
| RU190684U1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-07-09 | Сергей Сергеевич Ошемков | Decorative lamp |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU62493A1 (en) * | 1940-08-24 | 1942-11-30 | В.В. Аршинов | The method of obtaining colored glass |
| GB1179833A (en) * | 1966-01-28 | 1970-02-04 | George Evans | Decorative and structural material |
| DE3232238A1 (en) * | 1982-08-30 | 1984-03-01 | Vereinigte Glaswerke Gmbh, 5100 Aachen | Decorative pane of laminated glass |
| US4610511A (en) * | 1984-03-27 | 1986-09-09 | Denius Jr Homer R | Assembly and method for producing specific optical interference patterns |
| SU1546291A1 (en) * | 1988-07-04 | 1990-02-28 | В. Я- Вейнберг | Decorative element |
| FR2650785B1 (en) * | 1989-08-09 | 1993-11-12 | Ballesteros Juan | DECORATIVE OBJECTS CONSTITUTING THE THREE-DIMENSIONAL IMAGE OF A SUBJECT AND THE SURROUNDING SPACE, BY OPTICAL EFFECTS |
-
1997
- 1997-07-29 RU RU97112948A patent/RU2121926C1/en active
-
1998
- 1998-07-27 WO PCT/RU1998/000240 patent/WO1999005897A2/en active Application Filing
- 1998-07-27 AU AU88924/98A patent/AU8892498A/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гулоян Ю.А. Декоративная обработка стекла и стеклоизделий. - М.: Высшая школа, 1987, с.222. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003023710A2 (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Andrei Georgievich Lukyanov | Device and method for improving shadowless display of a dynamic picture |
| WO2003023710A3 (en) * | 2001-09-10 | 2003-06-26 | Andrei Georgievich Lukyanov | Device and method for improving shadowless display of a dynamic picture |
| RU2449493C2 (en) * | 2006-03-31 | 2012-04-27 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Displaying instrument with generation of ambient illumination using switched panel |
| RU2442073C1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-02-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for forming light flux and illumination device |
| WO2012150878A2 (en) * | 2011-03-30 | 2012-11-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for shaping light, and lighting device |
| WO2012150878A3 (en) * | 2011-03-30 | 2013-05-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method for shaping light, and lighting device |
| WO2017111659A1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | Сергей Сергеевич ОШЕМКОВ | Embedded decorative lighting fixture |
| RU190684U1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-07-09 | Сергей Сергеевич Ошемков | Decorative lamp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999005897A2 (en) | 1999-02-11 |
| WO1999005897A3 (en) | 1999-08-26 |
| AU8892498A (en) | 1999-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0079930B1 (en) | Optical system | |
| US6092904A (en) | Flat and transparent front-lighting system using microprisms | |
| US3598471A (en) | Optical contrast enhancement system | |
| Porter | XII. On the diffraction theory of microscopic vision | |
| US8376566B2 (en) | Method and apparatus for object viewing, observation, inspection, identification, and verification | |
| US5811817A (en) | Method & apparatus for detecting fracture filled diamonds | |
| US6997558B2 (en) | Volumetric display with dust as the participating medium | |
| US20080144169A1 (en) | Illumination source for stained biological samples | |
| JPH11143409A (en) | Display system | |
| CN108710240A (en) | A kind of collimated back module and display device | |
| US20020169409A1 (en) | More easily visualized punctum plug configurations | |
| ATE101931T1 (en) | FLUORESCENT DYED ENCAPSULATED LIQUID CRYSTALS DEVICE USING ENHANCED SCATTERING. | |
| CN106950788A (en) | A kind of projection lighting optical path and its projection arrangement | |
| JPH07174590A (en) | Display device for automobile | |
| CN110275313A (en) | A kind of the speckle inhibition device and laser light projection display system of static state | |
| CN109791275A (en) | Observe device | |
| US20160238343A1 (en) | Sight device | |
| RU2121926C1 (en) | Image visualization method and apparatus | |
| CN104165307A (en) | Transparent display and operation method thereof | |
| DE69602347T2 (en) | Device with micromirrors and microfilters for the selection of colors and images | |
| Borlinghaus | The White Confocal: Microscopic Optical Sectioning in All Colors | |
| US1971737A (en) | Means for measuring color value | |
| CN208537826U (en) | Near-eye display system | |
| CN208384235U (en) | Virtual reality head-wearing display device | |
| RU2379581C1 (en) | Lamp |