RU2260829C2 - Device for demonstration of stereoscopic images - Google Patents
Device for demonstration of stereoscopic images Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260829C2 RU2260829C2 RU2002112530/28A RU2002112530A RU2260829C2 RU 2260829 C2 RU2260829 C2 RU 2260829C2 RU 2002112530/28 A RU2002112530/28 A RU 2002112530/28A RU 2002112530 A RU2002112530 A RU 2002112530A RU 2260829 C2 RU2260829 C2 RU 2260829C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polarizers
- analyzer
- image
- polarization
- orientation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике показа компьютерных стереоскопических изображений и может быть применено при демонстрации стереофильмов, предварительно переведенных в компьютерный формат, в управляющих системах, в компьютерной технике (САПР, игровые программы), в таких областях как производство, образование, медицина, авиация и космонавтика, а также для создания тренажеров, максимально приближенных к реальным условиям. В физике и математике данное устройство может быть применено для моделирования процессов в реальном времени, в химии - для визуального моделирования сложных химических формул и т.д. В игровой индустрии на базе этого устройства возможно производство игровых приставок нового поколения, жидкокристаллический (ЖК) экран которых будет отображать трехмерную игровую ситуацию. Возможно применение стерео ЖК-экрана в индивидуальных средствах мобильной связи (в таких как сотовая, пейджинговая связь, в радиотелефонах и т.д.).The invention relates to a technique for displaying computer stereoscopic images and can be used to demonstrate stereo films previously converted to a computer format in control systems, in computer technology (CAD, game programs), in such fields as production, education, medicine, aviation and astronautics, as well as to create simulators as close as possible to real conditions. In physics and mathematics, this device can be used to simulate processes in real time, in chemistry - for visual modeling of complex chemical formulas, etc. In the gaming industry, on the basis of this device, it is possible to produce a new generation of game consoles, the liquid crystal (LCD) screen of which will display a three-dimensional gaming situation. It is possible to use a stereo LCD screen in individual means of mobile communication (such as cellular, paging, radiotelephones, etc.).
Уровень техники в данной области характеризуется приведенными ниже сведениями.The prior art in this area is characterized by the following information.
Из сети Internet [1] известно о заявленном компанией Dimension Technologies устройстве демонстрации стереоскопических изображений - стереоскопическом LCD мониторе 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 глаз. 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).From the Internet [1] it is known about the device stereoscopic images declared by Dimension Technologies - 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 eyes. 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).
Наиболее близко к заявляемому устройству, которое выбирается в качестве прототипа, устройство демонстрации стереоскопических изображений [2], 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 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.Closest to the claimed device, which is selected as a prototype, a device for demonstrating stereoscopic images [2], in which the task of demonstrating stereoscopic images is solved by alternately and sequentially displayed on a common screen frames separated for viewing by the left and right eye of the observer using an optical system, including a uniform polarizer, a liquid crystal cell, acting as an optically active element with the function of changing the polarizing direction n and 90 degrees, and an image analyzer formed by an LCD screen without a polarizing filter, the glass substrates of which are made in the form of adjacent to each other alternating horizontal strips of polarizers with mutually orthogonal orientation of the plane of polarization.
Прототипу свойственны следующие недостатки.The prototype is characterized by the following disadvantages.
1. В силу последовательного и поочередного вывода кадров для правого и левого глаза наблюдается эффект \мерцания\ отображаемого стереоизображения. Для уменьшения этого эффекта к видеосистеме компьютера предъявляются повышенные требования к частоте регенерации изображения, что ведет к неоправданным затратам машинных ресурсов.1. Due to the sequential and sequential output of frames for the right and left eye, the effect of \ flicker \ displayed stereo image is observed. To reduce this effect, increased demands are placed on the computer's video system for the frequency of image regeneration, which leads to unjustified costs of computer resources.
2. 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.2. To output a static computer stereoscopic image, continuous cyclic output of the first right frame and then left frame is required, which forces the computer video system to continuously process large volumes of unchanging information.
3. Для просмотра стереоизображений наблюдателя необходимо снабжать специальными очками, что представляет для него определенное неудобство и снижает эффект присутствия в демонстрируемом сюжете.3. To view the stereo images of the observer, it is necessary to equip with special glasses, which represents a certain inconvenience for him and reduces the effect of presence in the plot being demonstrated.
Задача настоящего изобретения состоит в создании у зрителя более полной иллюзии объемности демонстрируемой картины.The objective of the present invention is to provide the viewer with a more complete illusion of the volume of the displayed picture.
Технический результат, который может быть получен при использовании данного изобретения, заключается в том, что пользователи персональных компьютеров, игровых приставок, сотовых телефонов на ЖК-экране смогут увидеть трехмерное изображение подаваемой информации, в научной деятельности заявляемое устройство сможет воссоздать реальную трехмерную картину происходящих химических, физических и других природных явлений.The technical result that can be obtained by using this invention is that users of personal computers, game consoles, cell phones on the LCD screen can see a three-dimensional image of the information supplied, in the scientific activity of the claimed device can recreate a real three-dimensional picture of the chemical physical and other natural phenomena.
Поставленная задача достигается тем, что для демонстрации стереоскопических изображений на общем ЖК-экране, установленном между двумя блоками поляризаторов, выполненных в виде чередующихся по горизонтали полосок со взаимноортогональной ориентацией плоскости поляризации, одновременно и чередуясь по горизонтали столбцами отображаются элементы правых и левых кадров изображения, разделенные для обозрения левым и правым глазом наблюдателя с помощью сепарационной оптической системы. Оптическая система включает в себя два вышеописанных блока чересполосных пленочных поляризаторов и поляризационный анализатор изображения, состоящий из горизонтальных полос поляризаторов со взаимноортогональным направлением вектора поляризации с удвоенным шагом по отношению к пикселам ЖК-экрана, рассчитанный таким образом, чтобы направление плоскости поляризации света правого кадра совпадало с направлением плоскости поляризации секций анализатора, отвечающих за правый канал зрения, и соответственно направление плоскости поляризации света левого кадра совпадало с направлением плоскости поляризации секций анализатора, отвечающих за левый канал зрения. Также в состав оптической системы введен смеситель, установленный перед анализатором изображения, состоящий, например, из вертикальных световодов и имеющий возможность объединения элементов изображения правого и левого кадров в каждом световоде. Возможными вариантами исполнения смесителя может быть набор пар цилиндрических линз со скрещенными оптическими осями, снабженный единым матовым экраном, либо вертикальные параллелепипеды из прозрачного материала с высоким коэффициентом преломления, не меняющего ориентацию плоскости поляризации проходящего через них света, причем внешняя грань световодов выполнена матированной.The task is achieved in that for the demonstration of stereoscopic images on a common LCD screen installed between two blocks of polarizers, made in the form of horizontally alternating stripes with mutually orthogonal orientation of the polarization plane, elements of the right and left frames of the image are displayed simultaneously and alternating horizontally in columns for viewing by the left and right eye of the observer using a separation optical system. The optical system includes the two above-described blocks of strip-wise film polarizers and a polarization image analyzer, consisting of horizontal bands of polarizers with mutually orthogonal direction of the polarization vector with a double step relative to the pixels of the LCD screen, calculated so that the direction of the plane of polarization of the light of the right frame coincides with the direction of the plane of polarization of the sections of the analyzer responsible for the right channel of view, and accordingly the direction of the plane of polarization ation left frame beam coincides with the direction of the plane of polarization of analyzer sections, responsible for the left view channel. Also, a mixer is installed in the optical system, which is installed in front of the image analyzer, consisting, for example, of vertical optical fibers and having the ability to combine image elements of the right and left frames in each optical fiber. Possible mixer designs may be a set of pairs of cylindrical lenses with crossed optical axes, equipped with a single matte screen, or vertical parallelepipeds made of a transparent material with a high refractive index that does not change the orientation of the plane of polarization of the light passing through them, and the outer edge of the optical fibers is matted.
На Фиг.1 представлена схема заявляемого устройства.Figure 1 presents a diagram of the inventive device.
На Фиг.2 изображена схема разделения стереоизображения по зонам видимости правого и левого глаз наблюдателя.Figure 2 shows a diagram of the separation of stereo images in the visibility zones of the right and left eyes of the observer.
На Фиг.3 представлена схема устройства жидкокристаллической ячейки.Figure 3 presents a diagram of the device of the liquid crystal cell.
На Фиг.4 отображен принцип построения левого и правого кадров стереоскопического изображения на ЖК-экране.Figure 4 shows the principle of constructing the left and right frames of the stereoscopic image on the LCD screen.
На Фиг.5 представлена линзовая схема смесителя.Figure 5 presents the lens circuit of the mixer.
Устройство (Фиг.1) состоит из люминесцентного экрана 1, поляризаторов, объединенных в два блока 2 и 3, выполненных в виде чередующихся по горизонтали полосок со взаимноортогональной ориентацией плоскости поляризации, жидкокристаллического экрана 4, имеющего возможность одновременного черезпиксельного по горизонтали вывода правого и левого кадров изображения, установленного между блоками поляризаторов 2 и 3, анализатора изображений 5, образованного примыкающими друг к другу и чередующимися по горизонтали полосками поляризаторов со взаимноортогональной ориентацией плоскости поляризации, смесителя 6, состоящего из вертикальных световодов. Точка зрения наблюдателя находится за анализатором изображения (7 - правый глаз, 8 - левый глаз). Также на Фиг.1 обозначены нечетные 9 и четные 10 столбцы анализатора изображений.The device (Fig. 1) consists of a luminescent screen 1, polarizers combined in two blocks 2 and 3, made in the form of alternating horizontal stripes with mutually orthogonal orientation of the plane of polarization, a liquid crystal screen 4, with the possibility of simultaneous horizontal and horizontal pixel output of the right and left frames the image installed between the blocks of polarizers 2 and 3, the image analyzer 5 formed by adjacent to each other and alternating horizontally stripes of polarizers with inter oortogonalnoy orientation of the polarization plane of the
Рассмотрим работу устройства (Фиг.1). Свет от люминесцентного экрана 1 проходит через два блока поляризаторов 2 и 3, выполненных в виде чередующихся по горизонтали полосок со взаимноортогональной ориентацией плоскости поляризации, между которыми установлен жидкокристаллический экран 4. В прототипе жидкокристаллические ячейки вводились для разделения стереоизображения по каналам зрения наблюдателя 7 и 8, а в заявляемом устройстве они образуют ЖК-экран 4, отображающий правые и левые кадры стереопары. Ширина полосок блоков 2 и 3 в два раза больше ширины ячейки ЖК-экрана 4. В результате этого изображения правого и левого кадров представляют собой чередующиеся по горизонтали полосы со взаимноортогональной ориентацией вектора поляризации (Фиг.2), причем каждый элемент изображения любого (правого и левого) кадра отличается от соседнего ортогональным направлением вектора поляризации. Для повышения степени слитности демонстрируемого стереоскопического изображения в заявляемое устройство перед анализатором 5 установлен смеситель 6, состоящий из пакета световодов, покрывающего внешний блок поляризаторов 3. Также смеситель 6 может представлять собой набор пар цилиндрических линз (Фиг.5) со скрещенными оптическими осями, снабженных единым матовым экраном. Пары линз установлены таким образом, что воспроизводят на едином матовом экране смешанное изображение (Фиг.5). Также смеситель 6 может быть выполнен в виде вертикальных параллелепипедов из прозрачного материала с высоким коэффициентом преломления с матированными внешними гранями. Свет, проходя через такие световоды и отражаясь от границ параллелепипедов, падает на матированную грань, не меняя направление плоскости поляризации, тем самым смешивая изображение. Ширина каждой секции равна ширине полоски выходного поляризатора 3. Набор секций смесителя 6 (Фиг.2) установлен со смещением в половину шага по сравнению с выходным поляризатором 3, вследствие чего каждая секция смесителя 6 содержит одновременно элементы правого и левого кадров, отличающихся взаимноортогональным направлением векторов поляризации. Для сепарации (раздельного рассматривания) стереоскопических изображений и разделения их по зонам зрения правого 7 и левого 8 глаз наблюдателя на определенном расстоянии от смесителя 6 расположен анализатор 5, состоящий из чередующихся по горизонтали полосок поляризаторов 9 и 10 с ортогональной ориентацией плоскости поляризации. В результате изображение левого кадра, рассматриваемое через анализатор 5, может быть видно только из определенных зон зрительного пространства, в которых границы полос поляризации изображения левого кадра совпадают с границами одноименных полосок анализатора 5 (Фиг.2). Эти зоны (зоны канала зрения левого глаза) находятся в плоскости, пересекающей все зрительное пространство. Так как правый глаз наблюдателя 7 не попадает ни в одну из этих зон, он не видит элементы левого кадра, и наоборот, поляризованное изображение правого кадра может быть видно только из определенных зон зрительного пространства, в которых границы полос поляризации изображения правого кадров совпадают с границами одноименных полосок поляризатора 5, и левый глаз наблюдателя 8 не попадает ни в одну из этих зон, и он не видит элементы правого кадра. В результате черезпиксельный вывод элементов изображения правого и левого кадров (Фиг.3 и Фиг.4), их взаимноортогональная структура, а также способность заявляемого устройства разделить по зонам видимости соответственного глаза наблюдателя создает у зрителя иллюзию объемности демонстрируемой картины.Consider the operation of the device (Figure 1). The light from the luminescent screen 1 passes through two blocks of polarizers 2 and 3, made in the form of horizontally alternating strips with mutually orthogonal orientation of the plane of polarization, between which there is a liquid crystal screen 4. In the prototype, liquid crystal cells were introduced to separate stereo images through the viewing channels of the observer 7 and 8, and in the inventive device, they form an LCD screen 4, displaying the right and left frames of the stereo pair. The width of the stripes of blocks 2 and 3 is twice as large as the cell width of the LCD screen 4. As a result, the images of the right and left frames are horizontally alternating stripes with mutually orthogonal orientation of the polarization vector (Figure 2), and each image element is any (right and the left) frame differs from the neighboring one by the orthogonal direction of the polarization vector. To increase the degree of coherence of the stereoscopic image being demonstrated, a
Таким образом, настоящее изобретение позволяет создать компьютерный стереоскопический ЖК-дисплей или стереотелевизор, ориентированные на массовую аудиторию, избавленные от таких недостатков, как \мерцание\ отображаемого стереообъекта, необходимость постоянного обновления подаваемой информации и не требующие специальной схемы управления.Thus, the present invention allows to create a computer stereoscopic LCD display or stereo television, aimed at a mass audience, eliminated from such disadvantages as the \ flicker \ displayed stereo object, the need for constant updating of the supplied information and not requiring a special control circuit.
Источники информацииSources of information
1. Материалы сайта сети Internet 3D Like Style, http://ixbt.stack.net/~3dstyle.1. Materials of the Internet 3D Like Style web site, http://ixbt.stack.net/~3dstyle.
2. Yamazaki; Shunpei (Tokyo, JP); Hirakata; Yoshiharu (Kanagawa, JP); Teramoto; Satoshi (Kanagawa, JP); Koyama; Jun (Kanagawa, JP), Patent "Display unit", US 6348957 A, 19.02.2002.2. Yamazaki; Shunpei (Tokyo, JP); Hirakata; Yoshiharu (Kanagawa, JP); Teramoto; Satoshi (Kanagawa, JP); Koyama; Jun (Kanagawa, JP), Patent "Display unit", US 6348957 A, 02.19.2002.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112530/28A RU2260829C2 (en) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Device for demonstration of stereoscopic images |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002112530/28A RU2260829C2 (en) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Device for demonstration of stereoscopic images |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002112530A RU2002112530A (en) | 2004-02-10 |
RU2260829C2 true RU2260829C2 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35849208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002112530/28A RU2260829C2 (en) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | Device for demonstration of stereoscopic images |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260829C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008130277A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Vasily Alexandrovich Ezhov | Method for watching stereoimages with a full resolution at each angle and a device for carrying out said method |
RU2447467C2 (en) * | 2006-10-11 | 2012-04-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Autostereoscopic display |
-
2002
- 2002-05-13 RU RU2002112530/28A patent/RU2260829C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447467C2 (en) * | 2006-10-11 | 2012-04-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Autostereoscopic display |
WO2008130277A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Vasily Alexandrovich Ezhov | Method for watching stereoimages with a full resolution at each angle and a device for carrying out said method |
US7929066B2 (en) | 2007-04-20 | 2011-04-19 | Stunny 3D, Llc | Stereoscopic method and a device for implementation thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002112530A (en) | 2004-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7227568B2 (en) | Dual polarizing light filter for 2-D and 3-D display | |
KR101115700B1 (en) | display apparatus for selecting display from 2-dimension and 3-dimension image | |
US20050219693A1 (en) | Scanning aperture three dimensional display device | |
CN102929384A (en) | Three-dimensional electronic sand board device | |
US20070085903A1 (en) | 3-d stereoscopic image display system | |
US9772500B2 (en) | Double-layered liquid crystal lens and 3D display apparatus | |
JPH09113911A (en) | Display device | |
CN103293689A (en) | Method capable of switching between different display modes and display device | |
CN103403607A (en) | Multiple viewpoint image display device | |
KR20070082109A (en) | 2-dimension image and 3-dimension image display device | |
KR20070070381A (en) | 2-dimension image and 3-dimension image display device and manufacturing for display device thereof | |
CN105676475B (en) | Imaging system | |
CN103163682A (en) | Naked eye type stereoscopic display | |
CN107728363B (en) | Stereoscopic display device and control method thereof | |
CN101907778B (en) | Two-dimensional/three-dimensional convertible display device, display method, personal digital assistant and computer | |
CN102087415A (en) | Stereoscopic display device and stereoscopic display method | |
CN201909899U (en) | Suspension display system for stereoscopic image | |
RU2260829C2 (en) | Device for demonstration of stereoscopic images | |
RU183810U1 (en) | Device for creating dynamic holographic images in space | |
JPH075325A (en) | Polarizing film for stereoscopic display and stereoscopic display device | |
Minami et al. | Portrait and landscape mode convertible stereoscopic display using parallax barrier | |
Surman et al. | Glasses-free 3-D and augmented reality display advances: from theory to implementation | |
JP3912742B2 (en) | Portable device | |
CN208766401U (en) | A kind of 3D film and 3D display device | |
RU2164702C2 (en) | Stereoscopic image exhibition device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090514 |