RU2306678C1 - Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum - Google Patents

Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum Download PDF

Info

Publication number
RU2306678C1
RU2306678C1 RU2006103457/09A RU2006103457A RU2306678C1 RU 2306678 C1 RU2306678 C1 RU 2306678C1 RU 2006103457/09 A RU2006103457/09 A RU 2006103457/09A RU 2006103457 A RU2006103457 A RU 2006103457A RU 2306678 C1 RU2306678 C1 RU 2306678C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angles
zones
perception
optical modulator
angle
Prior art date
Application number
RU2006103457/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Александрович Ежов (RU)
Василий Александрович ЕЖОВ
Сергей Александрович Студенцов (RU)
Сергей Александрович Студенцов
Original Assignee
Василий Александрович ЕЖОВ
Сергей Александрович Студенцов
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 Василий Александрович ЕЖОВ, Сергей Александрович Студенцов filed Critical Василий Александрович ЕЖОВ
Priority to RU2006103457/09A priority Critical patent/RU2306678C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2306678C1 publication Critical patent/RU2306678C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: stereoscopic video equipment, namely, auto-stereoscopic devices (without goggles), possible use for producing a volumetric image on screen of tele-video-system.
SUBSTANCE: device features a selector of angles, made in form of optical modulator with two areas in form of semi-planes (or more complex semi-surfaces), having common boundary, which is made with possible parallel shift along direction of binocular parallax in observed stereo image. First and second areas of optical modulator are characterized by complementary characteristics of optical condition of working substance, which may be complementarily commutated in time. Sensor for indicating position of observation zones (observer eyes) ensures shifting of common boundary in correspondence with change of position of observation zones, providing for separate observation of left and right angles of displayed three-dimensional scene.
EFFECT: improved spatial resolution and color rendering of stereo image.
4 cl, 23 dwg

Description

Изобретение относится к области стереоскопической видеотехники, а точнее к автостерескопическим (безочковым) устройствам с практически непрерывным угловым спектром наблюдаемых ракурсов, и может быть использовано для получения объемного изображения в телевидео- и компьтерных профессиональных, обучающих, игровых и развлекательных системах.The invention relates to the field of stereoscopic video equipment, and more specifically to autosterescopic (frameless) devices with an almost continuous angular spectrum of the observed angles, and can be used to obtain three-dimensional images in television and computer professional, educational, gaming and entertainment systems.

Известен [1] автостереоскопический многоракурсный дисплей, содержащий источник многоракурсного стереоскопического видеосигнала и последовательно оптически связанные блок формирования ракурсов, блок пространственно-временного мультиплексирования ракурсов, селектор ракурсов, а также две зоны восприятия ракурсов, при этом блок формирования ракурсов включает в себя 2N пространственных областей для 2N ракурсов изображения, селектор ракурсов включает в себя 2N окон наблюдения, выходы n-го и m-го из которых оптически связаны соответственно с первой и второй зонами восприятия ракурсов, где n, m=1, 2, ..., N.A known [1] autostereoscopic multi-angle display containing a multi-angle stereoscopic video signal source and sequentially optically coupled camera angles forming unit, space-time camera multiplexing camera, camera angle selector, as well as two camera viewing angles, while the camera forming unit includes 2N spatial areas for 2N image angles, the angle selector includes 2N observation windows, the outputs of the nth and mth of which are optically connected respectively ervoy and second zones perception angle, where n, m = 1, 2, ..., N.

Две зоны восприятия ракурсов соответствуют положению зрачков двух глаз наблюдателя. Одно окно наблюдения соответствует одному ракурсу изображения, пара окон наблюдения отвечает паре соответствующих (левого и правого) ракурсов. Все 2N ракурсов здесь воспроизводятся последовательно, один за другим, в пределах общего времени ТΣ суммарного кадра. Чтобы не было мерцаний наблюдаемого изображения каждой пары ракурсов, время ТΣ суммарного кадра (содержащего все ракурсы) должно быть не больше времени 16,7 мс, соответствующего частоте 30 Гц, соответствующей критической частоте заметности мерцаний.Two zones of perception of angles correspond to the position of the pupils of two eyes of the observer. One observation window corresponds to one view of the image, a pair of observation windows corresponds to a pair of corresponding (left and right) views. All 2N angles here are reproduced sequentially, one after another, within the total time T Σ of the total frame. So that there is no flicker of the observed image of each pair of angles, the time T Σ of the total frame (containing all angles) should be no more than 16.7 ms, corresponding to a frequency of 30 Hz, corresponding to the critical frequency of flicker visibility.

Высококачественное многоракурсное стереоскопическое отображение должно соответствовать воспроизведению квазинепрерывного углового спектра ракурсов, т.е. отсутствию заметности для зрения наблюдателя перехода от просмотра данной пары ракурсов к просмотру соседней пары (при переходе от пары ракурсов с номером n на номер n+1, где n=1, 2, ..., N). При этом среднее пространственное разрешение в наблюдаемом изображении каждого ракурса должно в пределе быть не хуже разрешающей способности глаза (не хуже нескольких угловых минут).A high-quality multi-angle stereoscopic display should correspond to the reproduction of a quasi-continuous angular spectrum of angles, i.e. the lack of visibility for the observer of the transition from viewing this pair of angles to viewing the neighboring pair (when switching from a pair of angles with number n to number n + 1, where n = 1, 2, ..., N). In this case, the average spatial resolution in the observed image of each angle should in the limit be no worse than the resolution of the eye (no worse than a few angular minutes).

Недостатками данного известного устройства являются неспособность воспроизводить высококачественное многоракурсное стереоизображение, во-первых, потому, что переход к квазинепрерывному спектру ракурсов здесь практически невозможен из-за недопустимо высокого возрастания полосы частот многоракурсного видеосигнала и принципиальной дискретности воспроизводимого поля ракурсов. Во-вторых, пространственное разрешение в изображении каждого ракурса здесь тем меньше, чем большее число ракурсов воспроизводится.The disadvantages of this known device are the inability to reproduce a high-quality multi-angle stereo image, firstly, because the transition to a quasi-continuous spectrum of angles is practically impossible here because of the unacceptably high increase in the frequency band of a multi-angle video signal and the principle discreteness of the reproduced field of angles. Secondly, the spatial resolution in the image of each angle here is the less, the more angles are reproduced.

Действительно, для случая последовательного воспроизведения в течение времени ТΣ совокупности 2N ракурсов требуемое время кадра ТF для каждого из них должно быть в 2N раз короче (ТF=ТΣ/2N), следовательно, полоса частот линии связи между источником многоракурсного видеосигнала и блоком формирования изображений ракурсов должна быть в 2N раз больше по сравнению со случаем передачи одной пары ракурсов. Переход к квазинепрерывному воспроизведению ракурсов в данном устройстве означает передачу очень большого числа N ракурсов в течение времени ТΣ суммарного кадра, что практически нереализуемо.Indeed, for the case of sequential reproduction during a time T Σ of a collection of 2N angles, the required frame time T F for each of them should be 2N times shorter (T F = T Σ / 2N), therefore, the frequency band of the communication line between the multi-angle video signal source and the angle imaging unit should be 2N times larger than when transmitting one pair of angles. The transition to quasi-continuous reproduction of angles in this device means the transfer of a very large number N of angles during the time T Σ of the total frame, which is practically impossible.

В данном известном устройстве невозможно избежать заметной для глаза дискретности воспринимаемого наблюдателем углового спектра ракурсов из-за принципиально неустранимой дискретности совокупности фиксированных в пространстве 2N окон наблюдения. Поскольку каждой зоне восприятия соответствует зрачок глаза конечной ширины, то невозможно уменьшить размер каждого фиксированного окна наблюдения, соответствующего одному ракурсу, до размера, меньшего ширины зрачка, в противном случае в каждую зону восприятия, т.е в каждый глаз, будет одновременно попадать два соседних ракурса, что недопустимо из-за появления ложного раздвоения изображения.In this known device, it is impossible to avoid discreteness visible to the eye of the angular spectrum of angles perceived by the observer due to the fundamentally unavoidable discreteness of the set of observation windows fixed in space 2N. Since the pupil of the eye of finite width corresponds to each perception zone, it is impossible to reduce the size of each fixed observation window corresponding to one angle to a size smaller than the pupil width, otherwise, two adjacent ones will fall into each perception zone, i.e., into each eye angle, which is unacceptable due to the appearance of a false split image.

В данном известном устройстве применяется метод пространственного уплотнения для совокупности изображений всех ракурсов за счет отведения под каждый ракурс своего пространственного участка апертуры блока формирования ракурсов, т.е. для каждого ракурса используется только 1/N часть возможного размера апертуры. Следовательно, если используется полное число М разрешимых точек в возможной апертуре, то для каждого ракурса число разрешимых точек не превосходит M/N, т.е. оно тем меньше, чем большее число N ракурсов воспроизводится.In this known device, the spatial compaction method is used for the totality of images of all angles by assigning, for each angle, its spatial portion of the aperture of the angle forming unit, i.e. for each view, only 1 / N of the possible aperture size is used. Therefore, if the total number M of solvable points in a possible aperture is used, then for each angle the number of solvable points does not exceed M / N, i.e. it is the smaller, the greater the number N of angles is reproduced.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является автостереоскопический дисплей с квазинепрерывным угловым спектром ракурсов [2], содержащий источник многоракурсного видеосигнала и последовательно оптически связанные блок формирования полноэкранных изображений ракурсов, выполненный в виде, по крайней мере, одной пары видеопроекторов, блок сведения и кодирования ракурсов, выполненный в виде сферического зеркала, селектор ракурсов, выполненный в виде растра микролинз, а также две зоны восприятия ракурсов и датчик пространственного положения последних, при этом первый и второй выходы селектора ракурсов оптически связаны соответственно с первой и второй зонами восприятия ракурсов, выход источника многоракурсного видеосигнала подключен к видеовходу блока формирования полноэкранных ракурсов, а выход датчика положения зон восприятия ракурсов подключен к электрическим входам источника многоракурсного видеосигнала, блока формирования полноэкранных ракурсов и селектора ракурсов.The closest in technical essence to the claimed device is an autostereoscopic display with a quasi-continuous angular spectrum of angles [2], containing a multi-angle video signal source and sequentially optically coupled unit for generating full-screen image angles, made in the form of at least one pair of video projectors, information and coding unit angles, made in the form of a spherical mirror, angles selector, made in the form of a raster of microlenses, as well as two zones of perception of angles and yes the spatial position of the latter, while the first and second angles selector outputs are optically connected respectively to the first and second angles of perception, the multi-angle video source output is connected to the video input of the full-screen angles generating unit, and the output of the angles of sensing zones position sensor is connected to the electrical inputs of the multi-angle video signal , a block for generating full-screen angles and an angle selector.

В таком устройстве возможно формирование квазинепрерывного углового спектра ракурсов, поскольку зоны восприятия ракурсов могут смещаться на достаточно малые величины в соответствии с данными, поступающими с датчика положения зон восприятия ракурсов, а блок формирования ракурсов будет выдавать соответствующие ракурсы с достаточным угловым различением (теоретический предел которого определяется только принципиальными апертурными ограничениями, например, в соответствии с критерием разрешения Релея).In such a device, it is possible to form a quasicontinuous angular spectrum of angles, since the zones of perception of angles can be shifted by sufficiently small values in accordance with the data received from the sensor of the position of the zones of perception of angles, and the block of formation of angles will give the corresponding angles with sufficient angular discrimination (the theoretical limit of which is determined only by fundamental aperture restrictions, for example, in accordance with the Rayleigh resolution criterion).

При этом полоса частот для линии связи между источником многоракурсного видеосигнала и блоком формирования ракурсов не превосходит величины F, соответствующей передаче одной пары ракурсов (при любом возможном числе N воспроизводимых ракурсов), поскольку для каждого положения зон наблюдения достаточно передавать только одну соответствующую пару ракурсов. При этом обеспечивается полноэкранное формирование каждой текущей пары ракурсов, т.е. реализация высокого пространственного разрешения в изображении каждого текущего ракурса. Подстройка углового положения ракурса здесь обеспечивается либо за счет изменения углового положения видеопроекторов либо за счет смещения положения растра микролинз (в соответствии с данными датчика положения зон восприятия ракурсов).In this case, the frequency band for the communication line between the multi-angle video signal source and the angle generation unit does not exceed the value F corresponding to the transmission of one pair of angles (for any possible number N of reproduced angles), since for each position of the observation zones it is sufficient to transmit only one corresponding pair of angles. This ensures the full-screen formation of each current pair of angles, i.e. implementation of high spatial resolution in the image of each current angle. The adjustment of the angular position of the angle is ensured here either by changing the angular position of the video projectors or by shifting the position of the raster of microlenses (in accordance with the sensor data of the position of the zones of perception of angles).

Однако в таком устройстве попадание каждой пары ракурсов в соответствующие зоны восприятия обеспечивается за счет громоздких и сложных в юстировке конструкций блока сведения-кодирования ракурсов и селектора ракурсов, что делает практически невозможным использование данного устройства, например, в бытовых условиях, и существенно усложняет реализацию профессиональных систем объемного отображения. Например, здесь невозможно обойтись без сферического зеркала с диаметром, равного полной апертуре наблюдаемого изображения (для случая проекционного изображения потребуется сферическое зеркало диаметром в несколько метров). Сделать с требуемой точностью такое зеркало на оптической подложке очень сложно. Применение пластиковых подложек приведет к ухудшению точности воспроизведения профиля зеркала, к его зависимости от температуры и, в конечном счете, к ухудшению качества изображения для реальных условий окружающей среды. Кроме того, наличие множества сферических микролинз в селекторе ракурсов приводит к дополнительному ухудшению качества изображения за счет уменьшения разрешения (вследствие наличия сферических аберраций лиз) и цветопередачи (из-за наличия хроматической дисперсии материала линз, которая особенно сильно проявляется при неодородности толщины материала вследствие наличия кривизны поверхности).However, in such a device, each pair of angles gets into the corresponding perception zones due to the bulky and difficult to align constructions of the angle information-encoding unit and the angle selector, which makes it practically impossible to use this device, for example, in domestic conditions, and significantly complicates the implementation of professional systems surround display. For example, it is impossible to do without a spherical mirror with a diameter equal to the full aperture of the observed image (for the case of a projection image, a spherical mirror with a diameter of several meters will be required). It is very difficult to make such a mirror on an optical substrate with the required accuracy. The use of plastic substrates will lead to a deterioration in the accuracy of reproduction of the profile of the mirror, to its dependence on temperature and, ultimately, to a deterioration in image quality for real environmental conditions. In addition, the presence of many spherical microlenses in the angle selector leads to an additional deterioration in image quality due to a decrease in resolution (due to the presence of spherical aberrations of lys) and color reproduction (due to the presence of chromatic dispersion of the lens material, which is especially pronounced when the thickness of the material is inhomogeneous due to the curvature surface).

Целью изобретения является улучшение пространственного разрешения и цветопередачи стереоизображения.The aim of the invention is to improve the spatial resolution and color rendering of stereo images.

Поставленная цель достигается тем, что в автостереоскопическом дисплее с квазинепрерывным угловым спектром ракурсов, содержащем источник многоракурсного видеосигнала и последовательно оптически связанные блок формирования полноэкранных изображений ракурсов, блок сведения и кодирования ракурсов, селектор ракурсов и две зоны восприятия ракурсов, а также датчик пространственного положения последних, при этом первый и второй выходы селектора ракурсов оптически связаны соответственно с первой и второй зонами восприятия ракурсов, выход источника многоракурсного видеосигнала подключен к видеовходу блока формирования полноэкранных ракурсов, а выход датчика положения зон восприятия ракурсов подключен к соответствующим электрическим входам источника многоракурсного видеосигнала, блока формирования полноэкранных ракурсов и селектора ракурсов, селектор ракурсов выполнен в виде оптического модулятора, выполненного с возможностью формирования первой и второй областей со взаимно дополняющими характеристиками оптического состояния рабочего вещества по величине его оптического пропускания, либо состояния поляризации либо спектрального состава, при этом обращенные к первой и второй зонам восприятия ракурсов поверхности первой и второй областей являются первым и вторым выходами селектора ракурсов и имеют форму соответственно первой и второй связных полуповерхностей с общей границей между ними, сечение которой любой сагиттальной плоскостью, проходящей через центральные точки обеих зон восприятия ракурсов параллельно направлению бинокулярного параллакса, совпадает в данной сагиттальной плоскости с точкой пересечения первой и второй прямых, соединяющих первую и вторую центральные точки зон восприятия ракурсов соответственно с первой и второй краевыми точками апертуры блока формирования полноэкранных изображений ракурсов, причем граница имеет возможность параллельного сдвига в направлении бинокулярного параллакса, при этом максимально допустимое удаление зон восприятия ракурсов от ближайших к ним полуповерхностей первой и второй областей в любой сагиттальной плоскости соответствует совпадению точки сечения общей границы этой сагиттальной плоскостью с точкой пересечения первой и второй прямых, соединяющих первую и вторую центральные точки зон восприятия ракурсов соответственно с первой и второй краевыми точками апертуры блока формирования ракурсов изображения, а минимально допустимая суммарная протяженность первого и второго областей оптического модулятора в любой сагиттальной плоскости определяется длиной отрезка кривой сечения обеих связных полуповерхностей, заключенного между третьей и четвертой прямыми, соединяющими центральные точки первой и второй зон восприятия ракурсов соответственно со второй и первой краевыми точками апертуры блока формирования ракурсов изображения.This goal is achieved by the fact that in an autostereoscopic display with a quasi-continuous angular spectrum of angles, containing a multi-angle video signal source and sequentially optically coupled unit for generating full-screen image angles, information unit and coding angles, angle selector and two zones for sensing angles, as well as the sensor of the spatial position of the latter, the first and second outputs of the angle selector are optically connected respectively to the first and second zones of perception of angles, the multi-angle video signal source is connected to the video input of the full-screen angle forming unit, and the output of the angle sensing zone position sensor is connected to the corresponding electrical inputs of the multi-angle video signal source, full-screen angle forming unit and the angle selector, the angle selector is made in the form of an optical modulator configured to generate the first and second areas with mutually complementary characteristics of the optical state of the working substance in magnitude about optical transmittance, or polarization state or spectral composition, with the first and second angles of the first and second angles perceptible viewing angles being the first and second angles of the angle selector and shaped as the first and second connected semisurfaces with a common boundary between them, whose cross section is any the sagittal plane passing through the central points of both zones of perception of angles parallel to the direction of the binocular parallax coincides in this sagittal plane with the intersection point of the first and second straight lines connecting the first and second center points of the zones of perception of angles, respectively, with the first and second edge points of the aperture of the block forming the full-screen image angles, and the border has the ability to parallel shift in the direction of binocular parallax, while the maximum allowable removal of zones of perception of angles from the nearest semi-surfaces of the first and second regions in any sagittal plane corresponds to the coincidence of the section point of the common boundary e that sagittal plane with the intersection point of the first and second straight lines connecting the first and second center points of the zones of perception of angles, respectively, with the first and second edge points of the aperture of the block forming the image angles, and the minimum allowable total length of the first and second regions of the optical modulator in any sagittal plane is determined by the length a section of the curve of the cross section of both connected semisurfaces enclosed between the third and fourth straight lines connecting the center points of the first and the second zones of perception of angles, respectively, with the second and first edge points of the aperture of the block forming the image angles.

Первый частный вариант устройства отличается тем, что первая и вторая связные полуповерхности первой и второй областей оптического модулятора имеют форму соответственно первой и второй полуплоскостей либо полуцилиндров либо полуконусов с общей линейной границей между ними.The first particular embodiment of the device is characterized in that the first and second connected half-surfaces of the first and second regions of the optical modulator are in the form of, respectively, first and second half-planes or half-cylinders or half-cones with a common linear boundary between them.

Второй частный вариант устройства отличается тем, что оптический модулятор выполнен в виде по крайней мере одного электрически управляемого жидкокристаллического коммутатора, содержащего жидкокристаллический слой, две прозрачные диэлектрические пластины и по крайней мере один поляризатор, расположенный на внешней поверхности соответствующей диэлектрической пластины, при этом на внутренней поверхности первой диэлектрической пластины размещен сплошной прозрачный электрод, а на внутренней поверхности второй диэлектрической пластины - N эквидистантно расположенных столбцовых полосчатых прозрачных электродов, при этом величина минимального шага сдвига границы равна величине периода расположения полосчатых прозрачных электродов, и выполняется условие TRELAX≤ΔТ, где TRELAX - время естественной релаксации жидкокристаллической структуры (после снятия внешнего управляющего напряжения), ΔT - временной промежуток между соседними кадрами изображения ракурсов.The second particular embodiment of the device is characterized in that the optical modulator is made in the form of at least one electrically controlled liquid crystal switch containing a liquid crystal layer, two transparent dielectric plates and at least one polarizer located on the outer surface of the corresponding dielectric plate, while on the inner surface the first dielectric plate is placed a solid transparent electrode, and on the inner surface of the second dielectric plate these are N equidistant columnar banded transparent electrodes, and the minimum step of the boundary shift is equal to the location period of the banded transparent electrodes, and the condition T RELAX ≤ΔТ is fulfilled, where T RELAX is the natural relaxation time of the liquid crystal structure (after removing the external control voltage), ΔT is the time interval between adjacent frames of the image views.

Третий частный вариант устройства отличается тем, что оптический модулятор выполнен в виде по крайней мере одного электрически управляемого жидкокристаллического коммутатора, содержащего жидкокристаллический слой, две прозрачные диэлектрические пластины и по крайней мере один поляризатор, расположенный на внешней поверхности соответствующей диэлектрической пластины, на внутренней поверхности каждой диэлектрической пластины размещены N эквидистантно расположенных столбцовых полосчатых прозрачных электродов, образующих N пар, из которых прозрачные электроды в n-ой паре располагаются с противоположных сторон жидкокристаллического слоя друг напротив друга, а величина p периода расположения N пар полосчатых прозрачных электродов удовлетворяет условию p≤V/Епор, где V - рабочая величина адресующего напряжения, Eпор - величина напряженности электрического поля, соответствующая порогу ориентационного эффекта в жидкокристаллическом слое, причем электрические входы прозрачных электродов в n-ой паре соединены между собой при условии взаимно дифференциального потенциального состояния каждого из электрических входов n-ой пары относительно соответствующих электрических входов соседних n-1 и n+1 пар прозрачных электродов, а при условии эквипотенциального состояния электрических входов прозрачных электродов в n-ой паре относительно обоих электрических входов n-1 и n+1 пар прозрачных электродов электрические входы прозрачных электродов в n-ой паре имеют взаимно дифференциальное потенциальное состояние.The third particular embodiment of the device is characterized in that the optical modulator is made in the form of at least one electrically controlled liquid crystal switch containing a liquid crystal layer, two transparent dielectric plates and at least one polarizer located on the outer surface of the corresponding dielectric plate, on the inner surface of each dielectric the plate is placed N equidistant columnar banded transparent transparent electrodes forming N pairs of otorrhea transparent electrodes in the n-th pair are located on opposite sides of the liquid crystal layer facing each other, and the value of period p pairs of N banded arrangement of transparent electrodes satisfies p≤V / E condition pores where V - operation amount of an addressing voltage, E pores - size of tension electric field corresponding to the threshold of the orientation effect in the liquid crystal layer, and the electrical inputs of the transparent electrodes in the n-th pair are interconnected under the condition of a mutually differential potential the state of each of the electrical inputs of the nth pair relative to the corresponding electrical inputs of the neighboring n-1 and n + 1 pairs of transparent electrodes, and provided that the electrical inputs of the transparent electrodes in the nth pair are equipotential with respect to both electrical inputs n-1 and n + 1 pair of transparent electrodes, the electrical inputs of the transparent electrodes in the nth pair have a mutually differential potential state.

Сущность изобретения поясняется чертежом, гдеThe invention is illustrated in the drawing, where

Фиг.1 - структурная схема устройства, содержащего оптический модулятор (селектор ракурсов) со связной поверхностью произвольной формы.Figure 1 - structural diagram of a device containing an optical modulator (angle selector) with a connected surface of arbitrary shape.

Фиг.2 - геометрия оптической схемы устройства (в сагиттальной плоскости), содержащего оптический модулятор со связной поверхностью произвольной формы.Figure 2 - geometry of the optical circuit of the device (in the sagittal plane), containing an optical modulator with a connected surface of arbitrary shape.

Фиг.3 - структурная схема устройства, содержащего оптический модулятор с поверхностью в форме плоскости.Figure 3 is a structural diagram of a device containing an optical modulator with a surface in the form of a plane.

Фиг.4 - геометрия оптической схемы устройства (в сагиттальной плоскости), содержащего оптический модулятор с поверхностью в форме плоскости при минимально допустимой протяженности двух областей оптического модулятора.Figure 4 - geometry of the optical circuit of the device (in the sagittal plane) containing the optical modulator with a surface in the form of a plane with the minimum allowable length of two regions of the optical modulator.

Фиг.5 - геометрия оптической схемы устройства (в сагиттальной плоскости) для случая восприятия (наблюдения) соответственно i-го и i+1-го ракурсов в случае оптического модулятора с поверхностью в форме плоскости и при минимально допустимой протяженности двух его областей.Figure 5 - geometry of the optical circuit of the device (in the sagittal plane) for the case of perception (observation) of the i-th and i + 1-angles, respectively, in the case of an optical modulator with a surface in the form of a plane and with the minimum permissible length of its two regions.

Фиг.6 - частный вариант геометрии оптической схемы устройства в сагиттальной плоскости в случае оптического модулятора с поверхностью в форме плоскости при суммарной протяженности двух областей оптического модулятора больше минимально допустимого значения.6 is a particular embodiment of the geometry of the optical scheme of the device in the sagittal plane in the case of an optical modulator with a surface in the form of a plane with a total length of two regions of the optical modulator more than the minimum allowable value.

Фиг.7 - пример конкретного выполнения устройства с параллельным воспроизведением пар ракурсов при поляризационном кодировании-селекции последних.7 is an example of a specific implementation of the device with the parallel reproduction of pairs of angles when polarizing coding-selection of the latter.

Фиг.8 - геометрия оптической схемы устройства (в сагиттальной плоскости) в примере с параллельным воспроизведением пар ракурсов при поляризационном кодировании-селекции.Fig - geometry of the optical circuit of the device (in the sagittal plane) in the example with the parallel reproduction of pairs of angles with polarization coding-selection.

Фиг.9, 10 - частные варианты устройства с оптическим модулятором с поверхностью в форме цилиндра и расположением зон наблюдения L, R соответственно вне и внутри объема цилиндра.Figures 9 and 10 are partial versions of a device with an optical modulator with a surface in the form of a cylinder and the location of the observation zones L, R, respectively, outside and inside the cylinder volume.

Фиг.11 - геометрия оптической схемы (в сагиттальной плоскости) для частных вариантов устройства с оптическим модулятором с поверхностью в форме цилиндра и расположением зон наблюдения L, R соответственно вне и внутри объема цилиндра.11 is the geometry of the optical scheme (in the sagittal plane) for particular versions of the device with an optical modulator with a surface in the form of a cylinder and the location of the observation zones L, R, respectively, outside and inside the cylinder volume.

Фиг.12 - общий вид устройства с оптическим модулятором с произвольной (обобщенной) цилиндрической поверхностью.12 is a general view of a device with an optical modulator with an arbitrary (generalized) cylindrical surface.

Фиг.13 - пример конкретного выполнения устройства с блоком формирования полноэкранного изображения ракурсов в виде сдвоенного монитора блоком сведения-кодирования ракурсов, включающим полупрозрачное зеркало.Fig - an example of a specific implementation of the device with the block forming the full-screen image of the angles in the form of a dual monitor unit information encoding angles, including a translucent mirror.

Фиг.14 - иллюстрация двухкоординатного сдвига границы между двумя областями оптического модулятора за счет соответствующего механического сдвига последнего.Fig. 14 is an illustration of a two-coordinate shift of the boundary between two regions of the optical modulator due to the corresponding mechanical shift of the latter.

Фиг.15 - электрически управляемый ЖК коммутатор с ЖК слоем, расположенным между сплошным прозрачным электродом и совокупностью столбцовых полосчатых прозрачных электродов.Fig - electrically controlled LCD switch with an LCD layer located between a solid transparent electrode and a set of columnar banded transparent electrodes.

Фиг.16 - сечение электрически управляемого ЖК коммутатора с ЖК слоем, расположенным между двумя совокупностями столбцовых полосчатых прозрачных электродов.Fig - cross section of an electrically controlled LCD switch with an LCD layer located between two sets of columnar banded transparent electrodes.

Фиг.17 - силовые линии поперечного и продольного электрических полей в первой и второй областях ЖК коммутатора.Fig - field lines of the transverse and longitudinal electric fields in the first and second areas of the LCD switch.

Фиг.18 - выключение элементарной ЖК ячейки посредством процесса естественной релаксации или посредством принудительной ориентации под действием продольного электрического поля.Fig - turning off the elementary LC cells through the process of natural relaxation or through forced orientation under the action of a longitudinal electric field.

Фиг.19 - примеры конкретного выполнения структуры рабочего вещества (элементарной ячейки) ЖК коммутатора.Fig - examples of a specific implementation of the structure of the working substance (unit cell) of the LCD switch.

Фиг.20 - иллюстрация эффекта электрически управляемого двулучепреломления в рабочем веществе ЖК коммутатора.Fig. 20 is an illustration of the effect of an electrically controlled birefringence in the working substance of an LCD switch.

Фиг.21 - смена состояния двух областей оптического модулятора (ЖК коммутатора) синхронно со сменой изображений ракурсов при попеременном воспроизведении последних..Fig - state transition of two regions of the optical modulator (LCD switch) synchronously with the change of image angles during alternate playback of the latter ..

Фиг.22 - пояснение к компьютерному источнику многоракурсного видеосигнала с квазинепрерывным угловым спектром ракурсов.Fig. 22 is an explanation of a multi-angle video signal with a quasi-continuous angular spectrum of angles to a computer source.

Фиг.23 - пояснение к телевизионному источнику многоракурсного видеосигнала с квазинепрерывным угловым спектром ракурсов.23 is an explanation for a television source of a multi-angle video signal with a quasi-continuous angular spectrum of angles.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 многоракурсного видеосигнала, блок 2 формирования полноэкранных изображений ракурсов, блок 3 сведения и кодирования ракурсов, оптический модулятор 4 с первой 41 и второй 42 областями с общей границей 5 между ними, которая находится в плоскости, ортогональной направлению бинокулярного параллакса (в плоскости, параллельной плоскости YZ), причем граница 5 имеет возможность параллельного сдвига в направлении бинокулярного параллакса (в направлении оси X), а также две зоны L и R восприятия ракурсов и датчик 6 положения последних, при этом центральные точки А и В зон L и R восприятия ракурсов совпадают с центральными точками зрачков соответственно левого и правого глаз наблюдателя (воспринимающего стереоскопическое изображение)The device (Fig. 1) contains a multi-angle video signal source 1, a full-screen image generation unit 2, an information and encoding unit 3, an optical modulator 4 with first 4 1 and second 4 2 regions with a common border 5 between them, which is in the plane, orthogonal to the direction of the binocular parallax (in a plane parallel to the YZ plane), and the border 5 has the possibility of a parallel shift in the direction of the binocular parallax (in the direction of the X axis), as well as two zones L and R of perception of angles and a sensor 6 floor zheniya latter, wherein the center points A and B zones of L and R angles perception coincide with the center points of the pupils of the left and right eyes of the observer (perceiving a stereoscopic image)

Первая 41 и вторая 42 области оптического модулятора 4 выполнены со взаимно дополняющими (комплементарными) первой и второй характеристиками оптического состояния рабочего вещества по величине его оптического пропускания либо состояния поляризации либо спектрального состава. Взаимно дополняющими являются две характеристики, по крайней мере одна из которых пропускает белый свет, а при аналоговом или логическом (операция «И») перемножении данных двух характеристик белый свет полностью блокируется. Например, взаимно дополняющими по величине пропускания являются две такие характеристики пропускания рабочего вещества, одна из которых соответствует полному пропусканию, вторая - полному затуханию света. Взаимно дополняющими по состоянию поляризации являются, например, первое состояние рабочего вещества, осуществляющее вертикальную поляризацию света, и второе состояние, осуществляющее горизонтальную поляризацию (либо два состояния, одно из которых соответствует правоциркулярной поляризацию, а другое - левоциркулярной). Взаимно дополняющими по спектральному составу являются, например, две спектральные характеристики, одна из которых содержит совокупность парциальных R1, G1, B1 спектров, а вторая - совокупность парциальных R1, G1, B1 спектров, неперекрывающихся с R1, G1, B1 по спектральной шкале.The first 4 1 and second 4 2 regions of the optical modulator 4 are made with mutually complementary (complementary) first and second characteristics of the optical state of the working substance in terms of its optical transmittance or polarization state or spectral composition. Mutually complementary are two characteristics, at least one of which transmits white light, and with analog or logical (operation "AND") multiplication of these two characteristics, white light is completely blocked. For example, two such transmission characteristics of the working substance are mutually complementary in terms of transmittance, one of which corresponds to the total transmission, and the second to the complete attenuation of light. Mutually complementary in the state of polarization are, for example, the first state of the working substance, which carries out vertical polarization of light, and the second state, which carries out horizontal polarization (or two states, one of which corresponds to right-circular polarization, and the other to left-circular). Mutually complementary in spectral composition are, for example, two spectral characteristics, one of which contains a set of partial R 1 , G 1 , B 1 spectra, and the second - a set of partial R 1 , G 1 , B 1 spectra that do not overlap with R 1 , G 1 , B 1 on a spectral scale.

В частных вариантах выполнения устройства первая и вторая связные полуповерхности первой 41 и второй 42 областей оптического модулятора 4 имеют форму соответственно первой и второй полуплоскостей либо полуцилиндров либо полуконусов с общей линейной границей 5 между ними.In particular embodiments of the device, the first and second connected half-surfaces of the first 4 1 and second 4 2 regions of the optical modulator 4 are in the form of, respectively, the first and second half-planes or half-cylinders or half-cones with a common linear boundary 5 between them.

Оптическая схема устройства показана на фиг.2 для сагиттальной плоскости, проходящей через центральные точки А и В зон наблюдения L и R параллельно направлению бинокулярного параллакса. Прямая линия, соединяющая центральные точки А и В зон наблюдения, параллельна направлению бинокулярного параллакса в изображениях ракурсов (параллельна оси X). Точка С сечения общей границы 5 (между областями 41 и 42) совпадает с точкой пересечения двух линий, одна из которых соединяет центральную точку А первой области L восприятия ракурсов с первой краевой точкой D апертуры блока 3 формирования полноэкранного изображения ракурсов, а другая линия соединяет центральную точку В второй области R восприятия ракурсов со второй краевой точкой Е апертуры. Минимально допустимая суммарная протяженность первой 41 и второй 42 областей оптического модулятора 4 определяется длиной отрезка FG кривой сечения обеих связных полуплоскостей (обращенных к зонам L и R восприятия) оптического модулятора 4. Отрезок FG кривой заключен между третьей линией, соединяющей центральную точку А с второй краевой точкой Е апертуры, и четвертой линией, соединяющей центральную точку В с первой краевой точкой D апертуры.The optical diagram of the device is shown in figure 2 for the sagittal plane passing through the central points A and B of the observation zones L and R parallel to the direction of the binocular parallax. A straight line connecting the center points A and B of the observation zones is parallel to the direction of the binocular parallax in the image angles (parallel to the X axis). The cross-sectional point C of the common border 5 (between areas 4 1 and 4 2 ) coincides with the intersection point of two lines, one of which connects the center point A of the first viewing area L to the first edge point D of the aperture of the full-screen image forming unit 3, and the other line connects the center point In the second area R of the perception of angles with the second edge point E of the aperture. The minimum allowable total length of the first 4 1 and second 4 2 regions of the optical modulator 4 is determined by the length of the segment FG of the curve section of both connected half-planes (facing the perception zones L and R) of the optical modulator 4. The segment FG of the curve is enclosed between the third line connecting the center point A to the second edge point E of the aperture, and the fourth line connecting the center point B to the first edge point D of the aperture.

Рассмотренная геометрия оптических путей соответствует корректной селекции ракурсов стереоизображения и представляет с позиций геометрической оптики пути изчезающе тонких лучей света, которые не сводятся в общем случае к прямым линиям, например, в случаях, когда области 41 и 42 оптического модулятора 4 (его рабочего вещества) характеризуются управляемой оптической рефракцией, дифракцией, рассеянием и сочетаниями этих физических свойств, являющимися различными альтернативными формами реализации изменения оптического пропускания, спектрального состава и поляризации света.The considered geometry of the optical paths corresponds to the correct selection of the stereo image angles and represents, from the standpoint of geometric optics, paths of vanishingly thin rays of light that are not generally reduced to straight lines, for example, in cases where the regions 4 1 and 4 2 of the optical modulator 4 (its working substance ) are characterized by controlled optical refraction, diffraction, scattering, and combinations of these physical properties, which are various alternative forms of implementing changes in optical transmission, especially tral composition and polarization of light.

Первый пример выполнения устройства (фиг.3) характеризуется выполнением первой 41 и второй 42 областей оптического модулятора 4 с поверхностью в форме плоскости. Соответствующая оптическая схема для сагиттальной плоскости при центральном расположении зон L и R восприятия ракурсов показана на фиг.4, а для их смещенного (относительно центральной оси устройства) положения - на фиг.5. Областям 41 и 42 могут соответствовать полные полуплоскости (фиг.6) в частном варианте выполнения оптического модулятора 4.The first embodiment of the device (Fig. 3) is characterized by the execution of the first 4 1 and second 4 2 regions of the optical modulator 4 with a surface in the form of a plane. The corresponding optical scheme for the sagittal plane with the central arrangement of the zones of perception of angles is shown in figure 4, and for their offset (relative to the central axis of the device) position in figure 5. Regions 4 1 and 4 2 may correspond to full half-planes (Fig. 6) in a particular embodiment of the optical modulator 4.

Второй пример выполнения устройства (фиг.7) содержит источник 1 многоракурсного видеосигнала, блок формирования изображения полноэкранных ракурсов, включающий в себя разветвитель (демультиплексор) 21, первый 22 и второй 23 видеопроекторы, блок сведения и кодирования ракурсов, включающий в себя первый 31 и второй 32 линейный поляризаторы (со взаимно ортогональными направлениями поляризации) и проекционный экран 33 (с поддержкой поляризации отраженного света), оптический модулятор 4 с первой 41 и второй 42 областями поляризации, которые характеризуются взаимно ортогональными состояниями, в частности, соответственно горизонтальным (вдоль оси X) и вертикальным направлениями линейной поляризации света. Первая 41 и вторая 42 области с взаимно ортогональными состояниями линейной поляризации оптического модулятора 4 (фиг.8) выполнены с поверхностями в виде полуплоскостей либо отрезков полуплоскостей с их проекцией FG (на сагиттальную плоскость) для случая минимально допустимой суммарной протяженности областей 41 и 42).The second example of the device (Fig. 7) contains a multi-angle video signal source 1, a full-screen image forming unit, including a splitter (demultiplexer) 2 1 , first 2 2 and second 2 3 video projectors, an information and encoding unit including the first 3 1 and second 3 2 linear polarizers (with mutually orthogonal directions of polarization) and a projection screen 3 3 (with support for polarization of reflected light), an optical modulator 4 with the first 4 1 and second 4 2 polarization regions, which are characterized by are meshed by mutually orthogonal states, in particular, respectively, horizontal (along the X axis) and vertical directions of linear polarization of light. The first 4 1 and second 4 2 regions with mutually orthogonal linear polarization states of the optical modulator 4 (Fig. 8) are made with surfaces in the form of half-planes or segments of half-planes with their projection FG (on the sagittal plane) for the case of the minimum allowable total length of regions 4 1 and 4 2 ).

Особенностью третьего (фиг.9) и четвертого (фиг.10) примеров выполнения устройства является цилиндрическая форма поверхностей обеих областей оптического модулятора 4 при расположении зон L и R восприятия ракурсов соответственно вне или внутри объема цилиндра (и расположение блока формирования полноэкранных изображений ракурсов соответственно внутри или вне объема цилиндра). При сдвиге зон восприятия вдоль цилиндрической поверхности (например, в направлении, показанном стрелками) и соответствующем изменении углового положения выходной апертуры изображения возможно формирование панорамного многоракурсного изображения. Для каждого углового положения зон L и R восприятия ракурсов формируется соответствующая геометрия оптической схемы (фиг.11). В общем случае имеет место обобщенная цилиндрическая поверхность оптического модулятора 4 (фиг.12), при этом используются по крайней мере две пары зон восприятия ракурсов (L, R и L', R') для одновременного параллельного наблюдения соответственно по крайней мере двух многоракурсных стереоизображений.A feature of the third (Fig. 9) and fourth (Fig. 10) examples of the device is the cylindrical shape of the surfaces of both regions of the optical modulator 4 when the zones of the perception of angles are located respectively outside or inside the cylinder volume (and the location of the block forming the full-screen image angles respectively inside or outside the cylinder volume). With a shift of the sensing zones along a cylindrical surface (for example, in the direction shown by arrows) and a corresponding change in the angular position of the output aperture of the image, a panoramic multi-angle image can be formed. For each angular position of the zones L and R of the perception of angles, the corresponding geometry of the optical circuit is formed (Fig. 11). In the General case, there is a generalized cylindrical surface of the optical modulator 4 (Fig.12), while at least two pairs of viewing zones (L, R and L ', R') are used for simultaneous parallel observation of at least two multi-angle stereo images, respectively .

В пятом примере выполнения устройства (фиг.13) источник 1 многоракурсного видеосигнала, соединенный с разветвителем 24 видеосигнала и двумя мониторами 25 и 26 (составляющих блок 2 формирования полноэкранных изображений ракурсов), первый 33 и второй 34 поляризационные циркулярные фильтры и полупрозрачное зеркало 35 (относящееся к блоку 3 сведения и кодирования ракурсов) и оптический модулятор 4, первая 41 и вторая 42 области которого выполнены в виде поляризационных циркулярных фильтров со взаимно противоположными направлениями вращения вектора поляризации.In a fifth embodiment of the device (Fig. 13), a multi-angle video signal source 1 connected to a video splitter 2 4 and two monitors 2 5 and 2 6 (making up the full-screen image forming unit 2), the first 3 3 and the second 3 4 polarization circular filters and a translucent mirror 3 5 (relating to the unit 3 information and coding angles) and an optical modulator 4, the first 4 1 and second 4 2 areas of which are made in the form of polarizing circular filters with mutually opposite directions of rotation of the vectors polarization.

Сдвиг границы между областями 41 и 42 оптического модулятора 4 посредством механического сдвига последнего (например, по двум координатам X, Z, представленное на фиг.14) по данным датчика положения зон наблюдения может использоваться во всех частных вариантах выполнения устройства.The shift of the boundary between the regions 4 1 and 4 2 of the optical modulator 4 by means of a mechanical shift of the latter (for example, along two coordinates X, Z, shown in Fig. 14) according to the position sensor of the observation zones can be used in all particular embodiments of the device.

В первом частном варианте устройства оптического модулятор 4 выполнен в виде по крайней мере одного электрически управляемого жидкокристаллического (ЖК) коммутатора (фиг.15), содержащего ЖК слой 7, две прозрачные диэлектрические пластины 8, 9 и по крайней мере один поляризатор 10, расположенный на внешней поверхности соответствующей диэлектрической пластины, при этом на внутренней поверхности диэлектрической пластины 8 размещен сплошной прозрачный электрод 11, а на внутренней поверхности второй диэлектрической пластины 9 - N эквидистантно расположенных столбцовых полосчатых прозрачных электродов (показан n-ый из них - 12n), при этом величина минимального шага сдвига границы 5 равна величине периода p расположения полосчатых прозрачных электродов, и выполняется условие TRELAX≤ΔT, где TOFF - время естественной релаксации жидкокристаллической структуры, ΔT - временной промежуток между соседними кадрами изображения ракурсов.In a first particular embodiment of the device, the optical modulator 4 is made in the form of at least one electrically controlled liquid crystal (LCD) switch (Fig. 15) containing an LCD layer 7, two transparent dielectric plates 8, 9 and at least one polarizer 10 located on the outer surface of the corresponding dielectric plate, while on the inner surface of the dielectric plate 8 is placed a solid transparent electrode 11, and on the inner surface of the second dielectric plate 9 - N is equidistant positioned columnar banded transparent electrodes (the n-th of them is shown - 12n), while the minimum step for the shift of the boundary 5 is equal to the period p of the arrangement of banded transparent electrodes, and the condition T RELAX ≤ΔT is fulfilled, where T OFF is the natural relaxation time of the liquid crystal structure , ΔT is the time interval between adjacent frames of the image views.

Во втором частном варианте устройства оптический модулятор 4 выполнен в виде по крайней мере одного электрически управляемого ЖК коммутатора (фиг.16), содержащего ЖК слой 7, две прозрачные диэлектрические пластины 8, 9 и по крайней мере один поляризатор 10, расположенный на внешней поверхности соответствующей диэлектрической пластины, на внутренней поверхности каждой диэлектрической пластины размещены N эквидистантно расположенных столбцовых полосчатых прозрачных электродов, образующие N пар (показана n-я пара из них - 13n и 14n), из которых прозрачные электроды в n-ой паре располагаются с противоположных сторон ЖК слоя 7 друг напротив друга, а величина p периода расположения N пар полосчатых прозрачных электродов удовлетворяет условию p≤V/Епор, где V - рабочая величина адресующего напряжения, Eпор - величина напряженности электрического поля, соответствующая порогу ориентационного эффекта в ЖК слое 7. При этом возможно соединение между собой электрических входов (короткое соединение) прозрачных электродов в n-ой паре в случае взаимно дифференциального потенциального состояния электрических входов n-ой пары (фиг.17), левая область ЖК слоя) относительно соседних n-1 и n+1 пар прозрачных электродов (что соответствует формированию силовых линий продольного - относительно ЖК слоя 7 - электрического поля EL за счет наличия вдоль данного участка ЖК слоя разности потенциалов V) либо взаимно дифференциальное потенциальное состояние электрических входов прозрачных электродов в n-ой паре (фиг.17, правая область ЖК слоя) в случае эквипотенциального потенциального состояния электрических входов прозрачных электродов в n-ой паре относительно обоих электрических входов n-1 и n+1 пар прозрачных электродов (что соответствует формированию силовых линий поперечного электрического поля ЕT), и при этом выполняется условие TRELAX>ΔТ, где где TRELAX - время естественной релаксации ЖК структуры, ΔT - временной промежуток между соседними кадрами изображения ракурсов.In a second particular embodiment of the device, the optical modulator 4 is made in the form of at least one electrically controlled LCD switch (Fig. 16) containing an LCD layer 7, two transparent dielectric plates 8, 9 and at least one polarizer 10 located on the outer surface of the corresponding dielectric plate, on the inner surface of each dielectric plate there are N equidistant spaced columnar banded transparent electrodes forming N pairs (the nth pair of which is shown is 13n and 14n), of which rachnye n-electrodes in the second pair are located on opposite sides of the LC layer 7 opposite to each other, and the magnitude of period p pairs of N banded arrangement of transparent electrodes satisfies p≤V / E condition pores where V - operation amount of an addressing voltage, E pores - size of tension electric field corresponding to the threshold of the orientation effect in the LC layer 7. In this case, it is possible to interconnect the electrical inputs (short connection) of transparent electrodes in the nth pair in the case of a mutually differential potential state ektricheskih n-th input pair (17), the left region of the LCD layer) relative to the adjacent n-1 and n + 1 pairs of transparent electrodes (corresponding to the formation of lines of force of the longitudinal - relative to the LC layer 7 - the electric field E L due to the presence along the of this section of the LC layer of the potential difference V) or a mutually differential potential state of the transparent electrode electrodes in the nth pair (Fig. 17, the right region of the LCD layer) in the case of the equipotential potential state of the transparent electrode electrical inputs in the nth pair respect to both electric inputs n-1 and n + 1 pairs of transparent electrodes (corresponding to the formation of lines of force of the transverse electric field E T), and wherein the condition T RELAX>? T, where where T RELAX - time natural relaxation LCD structure, ΔT - the time interval between adjacent frames of the image angles.

Время переходных процессов в слое рабочего вещества (ЖК слое) ЖК коммутатора не должно превосходить времени ΔT. Время включения оптического отклика ЖК коммутатора TON равно времени реакции TREACT принудительной ориентации ЖК молекул под действием внешнего электрического поля (фиг.18, слева).The transient time in the layer of the working substance (LC layer) of the LC switch should not exceed the time ΔT. The ON time of the optical response of the LCD switch T ON is equal to the reaction time T REACT of the forced orientation of the LC molecules under the action of an external electric field (Fig. 18, left).

Под поперечным ЕT или продольным EL электрическим полем подразумевается результирующее направление силовых линий электрического поля, соответствующее проекции всех существующих в ЖК слое составляющих электрического поля на соответствующее (продольное или поперечное) направление. Величины напряженности продольного и поперечного электрических полей определяются соотношениями EL~V/d и EL~V/p, где V - величина рабочего напряжения, приложенного к электрическим входам соответствующих электродов, d - толщина жидкокристаллического слоя 7.By transverse E T or longitudinal E L electric field is meant the resulting direction of electric field lines corresponding to the projection of all electric field components existing in the LC layer onto the corresponding (longitudinal or transverse) direction. The values of the longitudinal and transverse electric fields are determined by the relations E L ~ V / d and E L ~ V / p, where V is the magnitude of the operating voltage applied to the electrical inputs of the respective electrodes, d is the thickness of the liquid crystal layer 7.

Соотношение TRELAX≤ΔТ означает, что время естественной релаксации ЖК слоя (в исходное состояние ЖК молекул после снятия внешнего электрического поля) достаточно короткое для нормальной работы ЖК коммутатора при использовании только поперечного электрического поля ЕT (фиг.17), т.е. здесь автоматически выполняется условие TOFF<ΔT, где TOFF - время выключения ячейки (столбца) электрически управляемого ЖК коммутатора. При соотношении TRELAX>ΔТ присутствие продольного электрического поля EL ведет к принудительному укорочению времени прихода ЖК слоя в исходное состояние до требуемой величины TOFF<ΔT.The ratio T RELAX ≤ΔТ means that the natural relaxation time of the LC layer (to the initial state of the LC molecules after the external electric field is removed) is short enough for the LCD switch to operate normally using only the transverse electric field Е T (Fig. 17), i.e. here, the condition T OFF <ΔT is automatically satisfied, where T OFF is the turn-off time of the cell (column) of the electrically controlled LCD switch. When the ratio T RELAX > ΔТ, the presence of a longitudinal electric field E L leads to a forced shortening of the time of arrival of the LC layer to its initial state to the required value T OFF <ΔT.

В ЖК коммутаторе предпочтительно использовать ориентационные электрооптические эффекты в нематических жидких кристаллах с положительной диэлектрической анизотропией Δε>0 (на примере которых, как получивших наибольшее практическое распространение, рассматриваются далее все конфигурации элементарных ЖК ячеек). Соответствующая электрически полярная ЖК молекула 15 имеет нитевидную форму (фиг.18), и под действием внешнего электрического поля Е ЖК молекула 15 ориентируется вдоль силовых линий последнего, приобретая в итоге ориентацию, ортогональную ее исходной ориентации (показанную как горизонтальную в качестве частного примера), например, вертикальную ориентацию (фиг.18, слева) при действии поперечного электрического поля ЕT, горизонтальную ориентацию (фиг.18, справа) при действии продольного поля EL, и постепенное возвращение ЖК молекулы в исходное состояние (фиг.18, середина) при нулевом внешнем электрическом поле.In the LC switch, it is preferable to use orientational electro-optical effects in nematic liquid crystals with positive dielectric anisotropy Δε> 0 (on the example of which, having received the greatest practical distribution, all configurations of elementary LC cells are considered below). The corresponding electrically polar LC molecule 15 has a filiform shape (Fig. 18), and under the influence of an external electric field E, the LC molecule 15 is oriented along the lines of force of the latter, eventually acquiring an orientation orthogonal to its original orientation (shown as horizontal as a particular example), for example, the vertical orientation (Fig. 18, left) under the action of a transverse electric field Е T , the horizontal orientation (Fig. 18, right) under the action of a longitudinal field E L , and the gradual return of the LC molecule to the initial one state (Fig. 18, middle) with zero external electric field.

Условное обозначение данной электрически адресуемой элементарной ЖК ячейки показано в виде прямоугольника 16 (фиг.19), стрелкой внутри которого отмечается направление исходной ориентации ЖК молекул. В качестве элементарных нематических ЖК ячеек ЖК коммутатора могут быть, в частности, использованы жидкокристаллическая гомогенная структура (первый вертикальный ряд фиг.19), у которой отсутствует закрутка молекул (угол закрутки α=0) вдоль оси Z, твист-структура с α=90° (второй вертикальный ряд), супертвист-структуры с α>90°, в частности α=180° или α=270° (третий и четвертый ряды), а также быстродействующий вариант (пятый ряд) гомогенной структуры (π-ячейка), для которого характерны разные знаки углов +Θ, -Θ предварительного наклона приповерхностных ЖК молекул. Частные варианты рабочего вещества ЖК коммутатора: ЖК слой, капсулированный в прозрачном полимерном слое, ЖК структура с самокомпенсацией [3], ферроэлектрические ЖК-структуры, однородные и капсулированные, бесполяроидные дифракционные ЖК слои. Применение гибких прозрачных диэлектрических пластин (подложек), например, выполненных из поликарбоната, позволяет реализовать тонкие (доли мм) ЖК коммутаторы [4] с плоскими, цилиндрическими, коническими и иными формами поверхности, в том числе с применением двух или более последовательно расположенных ЖК коммутаторов (ЖК слоев).The symbol of this electrically addressable elementary LC cell is shown in the form of a rectangle 16 (Fig. 19), with an arrow inside which indicates the direction of the initial orientation of the LC molecules. As elementary nematic LC cells of the LC switch, in particular, a liquid crystal homogeneous structure (first vertical row of FIG. 19) can be used, in which there is no molecule twist (twist angle α = 0) along the Z axis, a twist structure with α = 90 ° (second vertical row), a super-twist structure with α> 90 °, in particular α = 180 ° or α = 270 ° (third and fourth rows), as well as a high-speed version (fifth row) of a homogeneous structure (π-cell), which is characterized by different signs of the angles + Θ, -Θ of the preliminary inclination of the near-surface molecules. Particular variants of the working substance of an LC switch: an LC layer encapsulated in a transparent polymer layer, an LC structure with self-compensation [3], ferroelectric LC structures, homogeneous and encapsulated, non-polaroid diffractive LC layers. The use of flexible transparent dielectric plates (substrates), for example, made of polycarbonate, makes it possible to realize thin (fractions of mm) LC switches [4] with flat, cylindrical, conical, and other surface forms, including the use of two or more consecutively located LCD switches (LCD layers).

Устройство работает следующим образом. В первом примере конкретного выполнения устройства (фиг.3) на экране блока 3 формирования полноэкранных изображений ракурсов (например, на экране ЭЛТ) в нечетных кадрах реализуются изображения левого ракурса, а в четных кадрах - правого. Первая область 41 оптического модулятора 4 пропускает в первую зону наблюдения L световой поток изображения в нечетных кадрах (левый ракурс), блокируя его в четных кадрах (фиг.20). Вторая область 42 пропускает во вторую зону наблюдения R световой поток изображения в четных кадрах (правый ракурс) и блокирует его в нечетных кадрах. Отображаемая пара ракурсов соответствует текущему положению зон L и R восприятия ракурсов, данные о положении которых считываются датчиком 6. При смене положения зон восприятия ракурсов L и R источник 1 многоракурсного видеосигнала генерирует соответствующую пару ракурсов. В случае компьютерного частного варианта источника 1 (фиг.21) возможность получения достаточно малого изменения угла зрения для соседнего ракурса (квазинепрерывность углового спектра) обусловлена возможностью получать достаточно малое изменения углового положения оси виртуальной камеры 17 в синтезированном с помощью компьютерной программы объемного объекта 18. В случае телевизионного варианта (фиг.22) достаточно малое изменение углового положения ракурса осуществляется с использованием многоканальной видеокамеры, состоящей из М минивидеокамер (191, ..., 19m, ..., 19М), сигналы которых подаются в демультиплексор 20, который осуществляет выбор текущей пары ракурсов, при этом для реализации квазинепрерывного спектра ракурсов демультиплексор 20 осуществляет вычисление промежуточных ракурсов методом математической интерполяции.The device operates as follows. In the first example of a specific implementation of the device (Fig. 3), on the screen of block 3 for generating full-screen image views (for example, on a CRT screen), images of the left angle are realized in odd frames, and in the right frames in even frames. The first region 4 1 of the optical modulator 4 passes into the first observation zone L the luminous flux of the image in odd frames (left angle), blocking it in even frames (Fig. 20). The second region 4 2 passes into the second observation zone R the luminous flux of the image in even frames (right angle) and blocks it in odd frames. The displayed pair of angles corresponds to the current position of the sensing zones L and R, the position data of which are read by the sensor 6. When changing the position of the sensing zones L and R, the multi-angle video signal source 1 generates the corresponding angle pair. In the case of a computer private version of source 1 (Fig. 21), the possibility of obtaining a sufficiently small change in the angle of view for an adjacent angle (quasi-continuity of the angular spectrum) is due to the possibility of obtaining a sufficiently small change in the angular position of the axis of the virtual camera 17 in a volumetric object synthesized using a computer program 18. in the case of the television version (Fig. 22), a sufficiently small change in the angular position of the angle is carried out using a multi-channel video camera consisting of M minivi de-cameras (19 1 , ..., 19 m , ..., 19 M ), the signals of which are supplied to the demultiplexer 20, which selects the current pair of angles, while for the implementation of a quasi-continuous spectrum of angles, the demultiplexer 20 calculates intermediate angles by mathematical interpolation .

Во втором примере конкретного выполнения устройства (фиг.7) на проекционном экране 33 параллельно во времени формируются два полноэкранных изображения левого и правого ракурсов (на выходах видеопроекторов 22 и 23), при этом световой поток изображения левого ракурса линейно поляризован по горизонтали, а световой поток изображения правого ракурса линейно поляризован по вертикали за счет соответствующего действия поляризаторов 31 и 32. Отраженный от проекционного экрана 33 и поступающий на оптический модулятор 4 суммарный световой поток сохраняет имеющееся состояние поляризации света, и после прохождения соответствующих областей 41 и 42 (с горизонтальным и вертикальным направлением оси поляризации соответственно) в первую (левую) L и вторую (правую) R зоны восприятия ракурсов поступает световой поток изображения соответственно левого и правого ракурсов. Аналогично работает устройство с примером выполнения, представленным на фиг.13, для случая циркулярной поляризации света, и соответствующие частные варианты устройства с неплоскими поверхностями оптического модулятора 4, например, устройства с оптическим модулятором 4 цилиндрической формы (фиг.9, 10), позволяющие осуществлять панорамный обзор объемного изображения, в том числе одновременно для нескольких наблюдателей (фиг.12).In the second example of a specific embodiment of the device (Fig. 7), two full-screen images of the left and right angles are formed in parallel on time on the projection screen 3 3 (at the outputs of the video projectors 2 2 and 2 3 ), while the luminous flux of the left-angle image is linearly polarized horizontally, and the luminous flux of the image of the right angle is linearly polarized vertically due to the corresponding action of the polarizers 3 1 and 3 2 . The total luminous flux reflected from the projection screen 3 3 and arriving at the optical modulator 4 preserves the existing state of light polarization, and after passing through the corresponding regions 4 1 and 4 2 (with the horizontal and vertical directions of the polarization axis, respectively) to the first (left) L and second ( right) R of the zone of perception of angles, the luminous flux of the image, respectively, of the left and right angles, enters. Similarly, the device works with the exemplary embodiment shown in Fig. 13 for the case of circular polarization of light, and the corresponding particular versions of the device with non-planar surfaces of the optical modulator 4, for example, a device with a cylindrical optical modulator 4 (Figs. 9, 10), allowing panoramic view of the volumetric image, including for several observers simultaneously (Fig. 12).

Сдвиг границы 5 вдоль направления бинокулярного параллакса в ракурсах (вдоль оси X) соответственно с изменением положения зон L и R восприятия ракурсов осуществляется либо механическими средствами (фиг.14) либо за счет изменения оптических свойств рабочего вещества оптического модулятора 4, например, выполненного в виде электрически управляемого ЖК коммутатора.The shift of the border 5 along the direction of the binocular parallax in the angles (along the X axis), respectively, with a change in the position of the zones of perception of angles is carried out either by mechanical means (Fig. 14) or by changing the optical properties of the working substance of the optical modulator 4, for example, made in the form Electrically controlled LCD switch.

В частном варианте устройства с использованием двух последовательно расположенных ЖК слоев в коммутаторе поляризации достигается работа с двумя взаимно ортогональными состояниями циркулярно (эллиптически) поляризованного светового потока в случае, когда данные варианты поляризации применяются для кодирования ракурсов стереоизображения.In a particular embodiment of the device, using two sequentially located LC layers in the polarization switch, work is achieved with two mutually orthogonal states of a circularly (elliptically) polarized light flux when these polarization options are used to encode stereo image angles.

В частных вариантах устройства с жидкокристаллическим коммутатором конкретная структура последнего и логика работы устройства определяются во-первых, характером предъявления ракурсов - попеременное или параллельное предъявление, во-вторых, наличием или отсутствием в световом потоке изображения кодировки по поляризации, а также с учетом соотношения между TRELAX и ΔT. При попеременном предъявлении ракурсов без поляризационного кодирования световых потоков изображений ракурсов ЖК коммутатор выполняется в виде динамического коммутатора интенсивности света с попеременным просветлением-затемнением двух его областей 41 и 42. Работа устройства с таким ЖК коммутатором аналогична работе устройства со структурной схемой, представленной на фиг.3 и с пояснениями, представленными на фиг.21.In private versions of a device with a liquid crystal switch, the concrete structure of the latter and the logic of the device’s operation are determined, first, by the nature of the presentation of the angles — alternating or parallel presentation, and secondly, by the presence or absence of polarization-encoded images in the light flux, and also taking into account the relation between T RELAX and ΔT. When alternately presenting angles without polarizing coding of the light fluxes of the image angles, the LCD commutator is implemented as a dynamic commutator of light intensity with alternating illumination-dimming of its two regions 4 1 and 4 2 . The operation of the device with such an LCD switch is similar to the operation of the device with the structural diagram shown in Fig.3 and with the explanations presented in Fig.21.

При параллельном предъявлении ракурсов с взаимно ортогональным поляризационным кодированием световых потоков соответствующих им изображений ракурсов ЖК коммутатор выполняется как статический анализатор поляризации с двумя взаимно ортогональными состояниями по поляризации для двух областей 41 и 42, в этом случае только граница 5 между областями 41 и 42 является подвижной по положению в пространстве и работа устройства с данным ЖК коммутатором аналогична работе устройства со структурной схемой, представленной на фиг.7. В обоих указанных случаях при TRELAX≤ΔT для электрической адресации (включения) столбцов ЖК коммутатора достаточно формирования только поперечного (относительного ЖК слоя) электрического поля ET. При TRELAX≥ΔТ наряду с включением столбцов ЖК коммутатора поперечным электрическим полем ЕT требуется применять продольное электрическое поле EL для выключения столбцов.In the parallel presentation of angles with mutually orthogonal polarization coding of the light flux of the corresponding angle images, the LCD switch is a static polarization analyzer with two mutually orthogonal polarization states for two regions 4 1 and 4 2 , in this case only border 5 between regions 4 1 and 4 2 is mobile in position in space and the operation of the device with this LCD switch is similar to the operation of the device with the structural diagram shown in Fig. 7. In both of these cases, at T RELAX ≤ΔT, for the electrical addressing (inclusion) of the columns of the LCD switch, it is sufficient to form only the transverse (relative LCD layer) electric field E T. At T RELAX ≥ΔТ, along with turning on the columns of the LCD commutator by a transverse electric field Е T, it is required to use a longitudinal electric field E L to turn off the columns.

Конкретные значения параметров модуляции (коммутации) светового потока ЖК коммутатором (контраст К, время включения TON и время выключения ТOFF) в основном определяются соответствующими параметрами его элементарной ЖК ячейки (фиг.19), изменение состояния поляризации света в которых осуществляется за счет электрически управляемого двулучепреломления, оптической активности или их сочетания. В случае электрически управляемого двулучепреломления (фиг.23) происходит изменение разности показателя преломления (разности диэлектрической проницаемости Δε) для обыкновенного Ео и необыкновенного Ее лучей равной интенсивности (возникающих в ЖК слое при 45°-ном наклоне линейной поляризации входного света относительно оси жидкого кристалла) при превышении напряженностью Е внешнего электрического поля значения выше порогового Епорог. В результате происходит изменение состояния поляризации проходящего ЖК ячейку света. После выходного поляризатора 13 свет модулирован по интенсивности (полностью блокирован при взаимно скрещенных осях поляризаторов 12 и 13) при отсутствии внешнего напряжения (Е=0) и проходит с максимальной интенсивностью при Е=EMAX.The specific values of the modulation (switching) parameters of the luminous flux by the LCD switch (contrast K, turn-on time T ON and turn-off time T OFF ) are mainly determined by the corresponding parameters of its unit LCD cell (Fig. 19), in which the change in the state of polarization of light is carried out electrically controlled birefringence, optical activity, or a combination thereof. In the case of electrically controlled birefringence (Fig. 23), the difference in the refractive index (dielectric difference Δε) changes for ordinary E о and unusual E e rays of equal intensity (occurring in the LC layer with a 45 ° inclination of the linear polarization of the input light relative to the axis of the liquid crystal) when the intensity E of the external electric field exceeds a threshold E threshold . As a result, the polarization state of the light passing through the LC cell changes. After the output polarizer 13, the light is modulated in intensity (completely blocked when the axes of the polarizers 12 and 13 are mutually crossed) in the absence of external voltage (E = 0) and passes with maximum intensity at E = E MAX .

Конкретные значения оптического контраста К (отношения величин интенсивности прошедшего света, соответствующие EMAX и Е=0 соответственно) составляют около 70-100:1, а время включения TON составляет величины порядка сотен микросекунд для ЖК структур, показанных на фиг.19. Время выключения TOFF элементарных ЖК ячеек (при использовании исключительно процесса естественной релаксации ЖК слоя после снятия адресующего напряжения) равно времени полной релаксации TRELAX ЖК ячейки (рабочего слоя ЖК коммутатора), которое составляет величину одной-двух миллисекунд для π-ячейки (фиг.19, пятый вертикальный ряд), и величину 5-20 мс для остальных видов ЖК ячеек. При применении ферроэлектрических ЖК время TON=TOFF~10 мкс при К=30-40.The specific values of the optical contrast K (the ratio of the transmitted light intensity corresponding to E MAX and E = 0, respectively) are about 70-100: 1, and the ON time T ON is of the order of hundreds of microseconds for the LC structures shown in Fig. 19. The turn-off time T OFF of the elementary LC cells (when using exclusively the process of natural relaxation of the LC layer after removing the addressing voltage) is equal to the total relaxation time T RELAX of the LCD cell (the working layer of the LCD switch), which is one to two milliseconds for the π-cell (Fig. 19, fifth vertical row), and a value of 5-20 ms for the remaining types of LC cells. When using ferroelectric LC, the time T ON = T OFF ~ 10 μs at K = 30-40.

Поскольку время ΔT между соседними ракурсами (соседними кадрами) составляет около 1 мс для типичных изображений, генерируемых компьютером, то при TRELAX≥ΔТ ЖК коммутатор выполнен с возможность формирования продольного электрического поля ЕT для реализации принудительного возвращения ЖК молекул в исходное состояние (фиг.18, справа).Since the time ΔT between adjacent angles (adjacent frames) is about 1 ms for typical computer-generated images, at T RELAX ≥ΔТ, the LCD switch is capable of forming a longitudinal electric field Е T for realizing the forced return of the LCD molecules to the initial state (Fig. 18, right).

Применение двух или более ЖК слоев в ЖК коммутаторе позволяет улучшить контраст коммутации (сепарацию ракурсов) до величин до 1000:1 за счет перемножения величин оптического контраста, свойственных одиночным ЖК слоям.The use of two or more LCD layers in an LCD switch can improve the contrast of switching (separation of angles) to values up to 1000: 1 due to the multiplication of the optical contrast values characteristic of single LCD layers.

Источники информацииInformation sources

1. Son J., Do К. Multiview three-dimensional image display apparatus. - Патент США №6433930, МПК G02B 27/22, НКИ 359/464, опублик. 13.08.2002.1. Son J., Do K. Multiview three-dimensional image display apparatus. - US patent No. 6433930, IPC G02B 27/22, NKI 359/464, published. 08/13/2002.

2. Arsenich S.I. Stereoscopic system. - PCT/RU 99/00174, МПК H04N 13/00, опублик. 16.12.99.2. Arsenich S.I. Stereoscopic system. - PCT / RU 99/00174, IPC H04N 13/00, published. 12/16/99.

3. Брежнев В.А., Ежов В.А., Симоненко Г.В., Студенцов С.А. Пассивно-матричный ЖК экран и способ управления данным экраном. PCT/RU 01/00492, G02F 1/133, G09G 3/36, дата приоритета 24.04.2001.3. Brezhnev V.A., Ezhov V.A., Simonenko G.V., Studentsov S.A. Passive-matrix LCD screen and method of controlling this screen. PCT / RU 01/00492, G02F 1/133, G09G 3/36, priority date 04.24.2001.

4. Barren С., Angele J., Bajie L. Development of Binem displays on flexible plastic substrates. - Journal of the SID, 2005, v.13, №3, pp.193-198.4. Barren C., Angele J., Bajie L. Development of Binem displays on flexible plastic substrates. - Journal of the SID, 2005, v. 13, No. 3, pp. 193-198.

Claims (4)

1. Автостереоскопический дисплей с квазинепрерывным угловым спектром ракурсов, содержащий источник многоракурсного видеосигнала и последовательно оптически связанные блок формирования полноэкранных изображений ракурсов, блок сведения и кодирования ракурсов, селектор ракурсов, а также две зоны восприятия ракурсов и датчик их пространственного положения, при этом первый и второй выходы селектора ракурсов оптически сопряжены соответственно с первой и второй зонами восприятия ракурсов, выход источника многоракурсного видеосигнала подключен к видеовходу блока формирования изображения полноэкранных ракурсов, а выход датчика положения зон восприятия ракурсов подключен к соответствующим электрическим входам источника многоракурсного видеосигнала, блока формирования изображения полноэкранных ракурсов и селектора ракурсов, отличающийся тем, что селектор ракурсов выполнен в виде содержащего слой рабочего вещества оптического модулятора, выполненного с возможностью формирования первой и второй областей со взаимно дополняющими оптическими характеристиками состояния рабочего вещества по величине его оптического пропускания, либо поляризации, либо спектрального состава, при этом обращенные к первой и второй зонам восприятия ракурсов поверхности первой и второй областей являются первым и вторым выходами селектора ракурсов и имеют форму соответственно первой и второй связных полуповерхностей с общей границей между ними, которая находится в плоскости, ортогональной направлению бинокулярного параллакса, и имеет возможность параллельного сдвига в направлении бинокулярного параллакса, а сечение общей границы любой сагиттальной плоскостью, проходящей через центральные точки обеих зон восприятия ракурсов, параллельно направлению бинокулярного параллакса, совпадает в данной сагиттальной плоскости с точкой пересечения первой и второй прямых, соединяющих первую и вторую центральные точки зон восприятия ракурсов соответственно с первой и второй краевыми точками апертуры блока формирования полноэкранных изображений ракурсов, при этом максимально допустимое удаление зон восприятия ракурсов от ближайших к ним полуповерхностей первой и второй областей в любой сагиттальной плоскости соответствует совпадению точки сечения общей границы этой сагиттальной плоскостью с точкой пересечения первой и второй прямых, соединяющих первую и вторую центральные точки зон восприятия ракурсов соответственно с первой и второй краевыми точками апертуры блока формирования ракурсов изображения, а минимально допустимая суммарная протяженность первого и второго областей оптического модулятора в любой сагиттальной плоскости определяется длиной отрезка кривой сечения обеих связных полуповерхностей, заключенного между третьей и четвертой прямыми, соединяющими центральные точки первой и второй зон восприятия ракурсов соответственно со второй и первой краевыми точками апертуры блока формирования ракурсов изображения, причем выполняется условие TREFLAX≤ΔT≤ΔT, где TREFLAX - время естественной релаксации рабочего вещества оптического модулятора, ΔT - временной промежуток между соседними кадрами изображения ракурсов.1. An autostereoscopic display with a quasicontinuous angular spectrum of angles, containing a multi-angle video source and sequentially optically connected unit for generating full-screen image angles, information unit and coding angles, angle selector, as well as two zones for viewing angles and a sensor for their spatial position, the first and second the angles selector outputs are optically coupled respectively with the first and second angles perception zones, the output of the multi-angle video signal source is is connected to the video input of the image display unit of the full-screen angles, and the output of the position sensor of the image sensing zones is connected to the corresponding electrical inputs of the multi-angle video source, the image forming unit of the full-screen angles and the angle selector, characterized in that the angle selector is made in the form of an optical modulator containing a working substance layer, made with the possibility of forming the first and second regions with mutually complementary optical characteristics of the state the working substance in terms of its optical transmittance, or polarization, or spectral composition, while the surfaces of the first and second regions facing the first and second zones of perception of angles are the first and second outputs of the angle selector and have the form of first and second connected semisurfaces with a common boundary, respectively between them, which is in a plane orthogonal to the direction of the binocular parallax, and has the ability to parallel shift in the direction of the binocular parallax, and the cross section is about the boundaries of any sagittal plane passing through the central points of both zones of perception of angles, parallel to the direction of the binocular parallax, coincides in this sagittal plane with the intersection point of the first and second lines connecting the first and second central points of the zones of perception of angles, respectively, with the first and second edge points of the aperture block forming full-screen image angles, while the maximum allowable removal of the zones of perception of angles from the closest to them half-surfaces of the first the second and second regions in any sagittal plane corresponds to the coincidence of the cross-sectional point of the common border of this sagittal plane with the intersection point of the first and second straight lines connecting the first and second center points of the zones of perception of angles, respectively, with the first and second edge points of the aperture of the image forming unit, and the minimum the total length of the first and second regions of the optical modulator in any sagittal plane is determined by the length of the segment of the curve section of both connected of semi-surfaces enclosed between the third and fourth straight lines connecting the central points of the first and second angles of perception, respectively, with the second and first edge points of the aperture of the image forming unit, and the condition T REFLAX ≤ΔT≤ΔT is fulfilled, where T REFLAX is the natural relaxation time of the working substance optical modulator, ΔT is the time interval between adjacent frames of the image angles. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая связные полуповерхности первой и второй областей оптического модулятора имеют форму соответственно первой и второй полуплоскостей, либо полуцилиндров, либо полуконусов с общей линейной границей между ними.2. The device according to claim 1, characterized in that the first and second connected half-surfaces of the first and second regions of the optical modulator are in the form of, respectively, first and second half-planes, or half-cylinders, or half-cones with a common linear boundary between them. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оптический модулятор выполнен в виде по крайней мере одного электрически управляемого жидкокристаллического коммутатора, содержащего жидкокристаллический слой, две прозрачные диэлектрические пластины и по крайней мере один поляризатор, расположенный на внешней поверхности той диэлектрической пластины, которая обращена к зонам восприятия ракурсов, при этом на внутренней поверхности первой диэлектрической пластины размещен сплошной прозрачный электрод, а на внутренней поверхности второй диэлектрической пластины - N эквидистантно расположенных столбцовых полосчатых прозрачных электродов, каждый из которых ориентирован ортогонально направлению бинокулярного параллакса, при этом величина минимального шага сдвига границы равна величине периода р расположения полосчатых прозрачных электродов, где N - целое число.3. The device according to claim 2, characterized in that the optical modulator is made in the form of at least one electrically controlled liquid crystal switch containing a liquid crystal layer, two transparent dielectric plates and at least one polarizer located on the outer surface of that dielectric plate, which facing the zones of perception of angles, while on the inner surface of the first dielectric plate there is a solid transparent electrode, and on the inner surface of the second die ektricheskoy plate - N equidistant streaky the column transparent electrodes, each of which is oriented orthogonally to the direction of binocular parallax, wherein the magnitude of the minimum edge shift step equal to the period p banded arrangement of transparent electrodes, where N - integer. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оптический модулятор выполнен в виде по крайней мере одного электрически управляемого жидкокристаллического коммутатора, содержащего жидкокристаллический слой, две прозрачные диэлектрические пластины и по крайней мере один поляризатор, расположенный на внешней поверхности соответствующей диэлектрической пластины, на внутренней поверхности каждой диэлектрической пластины размещены N эквидистантно расположенных столбцовых полосчатых прозрачных электродов, образующие N пар, из которых прозрачные электроды в n-ой паре располагаются с противоположных сторон жидкокристаллического слоя друг напротив друга, а величина p периода расположения N пар полосчатых прозрачных электродов удовлетворяет условию p≤V/Eпор, где V - величина рабочего адресующего напряжения, Eпор - величина напряженности электрического поля, соответствующая порогу электрооптического эффекта в жидкокристаллическом слое, причем электрические входы прозрачных электродов в n-ой паре соединены между собой при условии взаимно дифференциального потенциального состояния каждого из электрических входов n-ой пары относительно соответствующих электрических входов соседних n-1 и n+1 пар прозрачных электродов, а при условии эквипотенциального потенциального состояния электрических входов прозрачных электродов в n-ой паре относительно обоих электрических входов n-1 и n+1 пар прозрачных электродов электрические входы прозрачных электродов в n-ой паре имеют взаимно дифференциальное потенциальное состояние, где n=1, 2, ..., N.4. The device according to claim 2, characterized in that the optical modulator is made in the form of at least one electrically controlled liquid crystal switch containing a liquid crystal layer, two transparent dielectric plates and at least one polarizer located on the outer surface of the corresponding dielectric plate, The inner surface of each dielectric plate contains N equidistant columnar banded transparent electrodes, forming N pairs, of which Meth n-electrodes in the second pair are located on opposite sides of the liquid crystal layer facing each other, and the value of period p pairs of N banded arrangement of transparent electrodes satisfies p≤V / E then the condition where V - working address voltage value, E pores - size of the electric fields corresponding to the threshold of the electro-optical effect in the liquid crystal layer, and the electrical inputs of the transparent electrodes in the nth pair are connected to each other under the condition of a mutually differential potential the position of each of the electrical inputs of the nth pair relative to the corresponding electrical inputs of the adjacent n-1 and n + 1 pairs of transparent electrodes, and subject to the equipotential potential state of the electrical inputs of the transparent electrodes in the n-th pair relative to both electrical inputs n-1 and n + 1 pair of transparent electrodes, the electrical inputs of the transparent electrodes in the nth pair have a mutually differential potential state, where n = 1, 2, ..., N.
RU2006103457/09A 2006-02-07 2006-02-07 Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum RU2306678C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103457/09A RU2306678C1 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103457/09A RU2306678C1 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2306678C1 true RU2306678C1 (en) 2007-09-20

Family

ID=38695453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006103457/09A RU2306678C1 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2306678C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009123500A1 (en) 2008-04-03 2009-10-08 Adzhalov Vladimir Isfandeyarov Image visualisation method and device for carrying out said method
WO2013162426A2 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Ezhov Vasiliy Aleksandrovich Method for autostereoscopic representation with full-screen resolution in each perspective and device for implementing said method (variants)
RU2519057C2 (en) * 2008-07-24 2014-06-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Universal 3d image format
RU2524834C2 (en) * 2009-10-14 2014-08-10 Нокиа Корпорейшн Autostereoscopic rendering and display apparatus
RU2556451C2 (en) * 2013-06-06 2015-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Триаксес Вижн" CONFIGURATION OF FORMAT OF DIGITAL STEREOSCOPIC VIDEO FLOW 3DD Tile Format
RU2566968C2 (en) * 2009-12-14 2015-10-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Generating three-dimensional video signal
RU2598971C2 (en) * 2010-09-22 2016-10-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Multi-view imaging device
RU2679544C1 (en) * 2018-04-23 2019-02-11 Василий Александрович ЕЖОВ Stereoscopic display with remote binocular filter on anti-phase liquid crystalline layers

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009123500A1 (en) 2008-04-03 2009-10-08 Adzhalov Vladimir Isfandeyarov Image visualisation method and device for carrying out said method
RU2519057C2 (en) * 2008-07-24 2014-06-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Universal 3d image format
RU2524834C2 (en) * 2009-10-14 2014-08-10 Нокиа Корпорейшн Autostereoscopic rendering and display apparatus
RU2566968C2 (en) * 2009-12-14 2015-10-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Generating three-dimensional video signal
RU2598971C2 (en) * 2010-09-22 2016-10-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Multi-view imaging device
WO2013162426A2 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Ezhov Vasiliy Aleksandrovich Method for autostereoscopic representation with full-screen resolution in each perspective and device for implementing said method (variants)
WO2013162426A3 (en) * 2012-04-26 2014-01-09 Ezhov Vasiliy Aleksandrovich Method for autostereoscopic representation with full-screen resolution in each perspective and device for implementing said method (variants)
RU2556451C2 (en) * 2013-06-06 2015-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Триаксес Вижн" CONFIGURATION OF FORMAT OF DIGITAL STEREOSCOPIC VIDEO FLOW 3DD Tile Format
RU2679544C1 (en) * 2018-04-23 2019-02-11 Василий Александрович ЕЖОВ Stereoscopic display with remote binocular filter on anti-phase liquid crystalline layers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2306678C1 (en) Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum
US7227568B2 (en) Dual polarizing light filter for 2-D and 3-D display
EP1827032B1 (en) Stereoscopic image display device
JP4758099B2 (en) Reflective 3D display
US7522184B2 (en) 2-D and 3-D display
US7215475B2 (en) Lens array structure
EP2699009B1 (en) Stereoscopic display device with subpixel structures
KR101293552B1 (en) Multi full size displayable system including liquid crystal display device
US20070153380A1 (en) High-resolution field sequential autostereoscopic display
CN102799024A (en) Two-dimensional/three-dimensional image switchable liquid crystal display
JP2007535685A (en) Pixel layout for autostereoscopic display
KR20120042688A (en) Stereoscopic display system, eye glass for viewing an stereoscopic image, and method thereof
WO2012096032A1 (en) Three-dimensional image display device
KR20160120199A (en) Display device and method thereof
RU2518484C2 (en) Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions)
RU2490818C1 (en) Autostereoscopic display with full-screen 3d resolution (versions thereof) and method of controlling active parallax barrier of display
KR101068323B1 (en) Cubic image displaying device and the operating method thereof
KR20150004028A (en) 3 dimensional stereography image displayable device
KR101387784B1 (en) Sub pannel and three dimensinaol image display having the same
KR101940763B1 (en) Hybrid 3 dimensional stereography image display device
KR101978787B1 (en) 3 dimensional stereography image display device
RU2189619C1 (en) Glasses to observe color stereo tv pictures
KR20140055532A (en) Driving method of 3 dimensional stereography image display device
KR101949388B1 (en) 3 dimensional stereography image display device
KR101799935B1 (en) 3 dimensional image displayable system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110208

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130327

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140208

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190208