RU2518484C2 - Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) - Google Patents
Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518484C2 RU2518484C2 RU2012116839/07A RU2012116839A RU2518484C2 RU 2518484 C2 RU2518484 C2 RU 2518484C2 RU 2012116839/07 A RU2012116839/07 A RU 2012116839/07A RU 2012116839 A RU2012116839 A RU 2012116839A RU 2518484 C2 RU2518484 C2 RU 2518484C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid crystal
- columns
- column
- matrix
- parallax
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
- H04N13/106—Processing image signals
- H04N13/133—Equalising the characteristics of different image components, e.g. their average brightness or colour balance
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
- H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/356—Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к трехмерным (3D) дисплеям, точнее, к многоракурсным автостереоскопическим дисплеям, и может быть использовано для создания безочковых стационарных и мобильных телевизоров, мониторов, смартфонов, планшетных компьютеров, ноутбуков с многоракурсным 3D изображением при полноэкранном разрешении в каждом ракурсе и совместимости с моноскопическими (2D) изображением.The invention relates to three-dimensional (3D) displays, more precisely, to multi-angle autostereoscopic displays, and can be used to create glasses-free stationary and mobile televisions, monitors, smartphones, tablets, laptops with multi-angle 3D images at full screen resolution in every angle and compatibility with monoscopic (2D) image.
Уровень техникиState of the art
Известен способ автостереоскопического отображения 3D сцен, заключающийся в том, что с помощью матричного формирователя изображения с числом Q пикселей экрана модулируют либо генерируют световой поток изображений ракурсов 3D сцены и с помощью открытых столбцовых элементов пассивного (статического) параллаксного барьера, период расположения которых кратен периоду расположения столбцов матричного формирователя изображений, направляют световые потоки столбцов изображений ракурсов в K зон наблюдении [1].There is a method of autostereoscopic display of 3D scenes, which consists in the fact that using a matrix imager with the number of Q pixels of the screen, they modulate or generate a luminous flux of images of the angles of the 3D scene and using open column elements of the passive (static) parallax barrier, the location period of which is a multiple of the location period columns of the matrix imager, direct the light fluxes of the columns of the image angles in K zones of observation [1].
Недостатком известного способа является сниженное в Q/K раз пространственное разрешение в изображении каждого из ракурсов, поскольку изображение в каждой зоне наблюдения создается только частью Q/K от общего числа Q пикселей матричного формирователя изображения.A disadvantage of the known method is the spatial resolution reduced in Q / K times in the image of each of the foreshortenings, since the image in each observation zone is created only by the Q / K part of the total number of Q pixels of the image sensor.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявленному способу по варианту 1 является известный способ [2] двухракурсного автостереоскопического отображения 3D сцен с полноэкранным разрешением в каждом ракурсе, заключающийся в том, что с помощью матричного формирователя изображений генерируют световой поток изображений ракурсов, из которого с помощью открытых столбцовых элементов параллаксного оптического затвора формируют и направляют в две зоны наблюдения парциальные световые потоки столбцов изображений ракурсов, при этом в первом и втором тактах полного цикла формирования изображений двух ракурсов открывают первый и второй наборы столбцовых элементов параллаксного оптического затвора, а число Q пикселей экрана и число N столбцов матричного формирователя изображений выбирают равными соответственно полному числу элементов изображения и полному числу столбцов изображения каждого ракурса 3D сцены.The closest in technical essence (prototype) to the claimed method according to
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявленному устройству по варианту 1 является известный автостереоскопический дисплей [2], содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси источник света, матричный формирователь изображения и активный параллаксный барьер, при этом матричный формирователь изображения выполнен в виде матричного оптического модулятора с двухкоординатной адресацией, снабженного источником сигнала стереоизображения, а активный параллаксный барьер выполнен в виде параллаксного оптического затвора, снабженного электронным блоком управления, выход которого соединен с электрическим входом параллаксного оптического затвора, а вход электронного блока управления соединен с выходом кадровой синхронизации источника сигнала стереоизображения, информационный выход которого подключен к электрическому входу матричного оптического модулятора, при этом выход параллаксного оптического затвора оптически сопряжен с двумя зонами наблюдения.The closest in technical essence (prototype) to the claimed device according to
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявленному способу по варианту 2 является известный способ [3] двухракурсного автостереоскопического воспроизведения 3D сцен, заключающийся в том, что с помощью источника света формируют световой поток, из которого с помощью открытых столбцовых элементов параллаксного оптического затвора формируют парциальные световые потоки, проходящие через столбцы матричного формирователя изображений в две зоны наблюдения, при этом в первом и втором тактах полного цикла формирования изображений двух ракурсов открывают первый и второй наборы столбцовых элементов параллаксного оптического затвора, а число пикселей экрана и число столбцов матричного формирователя изображений выбирают равными соответственно полному числу элементов изображения и полному числу столбцов изображения одного ракурса.The closest in technical essence (prototype) to the claimed method according to
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) в заявляемому устройству по варианту 2 является известный автостереоскопический дисплей [3], содержащий расположенные на одной оптической оси источник света, активный параллаксный барьер и матричный формирователь изображения, который выполнен в виде матричного оптического модулятора с двухкоординатной адресацией, снабженного источником сигнала стереоизображения, а активный параллаксный барьер выполнен в виде параллаксного оптического затвора с столбцовой адресацией, снабженного электронным блоком управления, выход которого соединен с электрическим входом параллаксного оптического затвора, а вход электронного блока управления соединен с выходом кадровой синхронизации источника сигнала стереоизображения, информационный выход которого подключен к электрическому входу матричного оптического модулятора с двухкоординатной адресацией, при этом выход матричного оптического модулятора оптически сопряжен с двумя зонами наблюдения.The closest in technical essence (prototype) in the claimed device according to
В известных способе и устройстве по вариантам 1 и 2 разрешение в изображении каждого ракурса (разрешение в наблюдаемом двухракурсном стереоизображении) равно полному разрешению матричного формирователя изображения (определяется числом Q его пикселей). Благодаря использованию параллаксного оптического затвора, который в двух тактах пропускает парциальные световые потоки от двух разных наборов пикселей матричного формирователя изображений, за полный цикл работы устройства (осуществления способа), равный двум тактам, формируются два полноэкранных изображения ракурсов в двух зонах.In the known method and device according to
Недостатком известных способа и устройства является возможность формирования только двухракурсных стереоизображении (невозможность формирования многоракурсных стереоизображении с K>2), что снижает качество наблюдаемого изображения и понижает комфортность наблюдения из-за ограничения диапазона углов обзора наблюдаемой трехмерной сцены и ограничения пространства наблюдения, обусловленных минимальным числом ракурсов и зон наблюдения при K=2.A disadvantage of the known method and device is the possibility of forming only two-way stereo images (the inability to form multi-angle stereo images with K> 2), which reduces the quality of the observed image and reduces the comfort of observation due to the limited range of viewing angles of the observed three-dimensional scene and the limited viewing space due to the minimum number of angles and observation zones at K = 2.
Задачей изобретения является улучшение качества стереоизображения и увеличение комфортности его просмотра.The objective of the invention is to improve the quality of stereo images and increase the comfort of viewing it.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Поставленная задача решается в способе тем, что выбирают число N столбцов матричного формирователя изображений кратным числу K ракурсов трехмерной сцены, где K>1, изображения K ракурсов в соответствующих K зонах наблюдения формируют в K последовательных тактах, при этом в n-м столбце (n=1, 2, …, N) матричного формирователя изображений воспроизводят последовательность (N-n+1)-x столбцов изображений K ракурсов, причем в каждом такте открывают столбцовые элементы параллаксного оптического затвора, расположенные с периодом K·p, позиции которых в k-м такте (k=1, 2, …, K) сдвигают на величину р относительно позиций открытых в (k-1)-м такте столбцовых элементов, где р - период чередования всех столбцовых элементов параллаксного оптического затвора.The problem is solved in the way that select the number of N columns of the matrix imager multiple of the number K of angles of the three-dimensional scene, where K> 1, the images of K angles in the corresponding K zones of observation are formed in K consecutive ticks, while in the nth column (n = 1, 2, ..., N) of the matrix imager reproduce a sequence of (N-n + 1) -x columns of K image images, and in each clock cycle, the parallax optical shutter elements located with a period K · p, whose positions are in k th beat e (k = 1, 2, ..., K) are shifted by the value of p relative to the positions of the column elements open in the (k-1) -th cycle, where p is the alternation period of all the column elements of the parallax optical shutter.
Поставленная задача решается в устройстве тем, что источник сигнала стереоизображения выполнен K-ракурсным, где K>2, параллаксный оптический затвор выполнен с (N+K-1) адресными столбцами, где N - число столбцов в матричном оптическом модуляторе с двухкоординатной адресацией, при этом в центре k-й зоны наблюдения (k=1, 2, …, K) пересекаются оптические пути, соединяющие центры N столбцов матричного оптического модулятора с центрами соответствующих N столбцов параллаксного оптического затвора.The problem is solved in the device by the fact that the source of the stereo image is made K-angle, where K> 2, the parallax optical shutter is made with (N + K-1) address columns, where N is the number of columns in the matrix optical modulator with two-coordinate addressing, in the center of the k-th observation zone (k = 1, 2, ..., K) the optical paths intersect connecting the centers of the N columns of the matrix optical modulator with the centers of the corresponding N columns of the parallax optical shutter.
Задача улучшения качества изображения и увеличение комфортности его просмотра решается в устройстве и способе за счет достижения двух соответствующих основных технических результатов.The task of improving image quality and increasing the comfort of viewing it is solved in the device and method by achieving two relevant main technical results.
Первый основной технический результат состоит в расширении углов оглядывания наблюдателем объектов трехмерных сцен вследствие увеличения числа наблюдаемых ракурсов до K>2. Второй основной технический результат - увеличение свободы в перемещении наблюдателя при просмотре стереоизображения за счет увеличения пространства наблюдения пропорционально увеличению числа K зон наблюдения ракурсов трехмерной сцены.The first main technical result is to expand the viewing angles of the observer of objects of three-dimensional scenes due to the increase in the number of observed angles to K> 2. The second main technical result is an increase in the freedom of movement of the observer when viewing a stereo image by increasing the observation space in proportion to the increase in the number K of observation zones of the three-dimensional scene angles.
В одном из частных вариантов выполнения устройства и осуществления способа столбцовые элементы параллаксного оптического затвора выполнены на основе двух жидкокристаллических (ЖК) слоев с комплементарными оптическими свойствами, в частности, в виде двух ЖК слоев с взаимно-ортогональными направлениями гомогенной ориентации нематических ЖК молекул в начальном состоянии ЖК слоев. Комплементарность оптических свойств двух ЖК слоев обеспечивается за счет направления оси для обыкновенного (необыкновенного) луча одного ЖК слоя по пути оси для необыкновенного (обыкновенного) луча другого ЖК слоя. Быстродействие устройства во всех тактах определяется только малым временем τrise реакции ЖК слоев на подачу высокого управляющего напряжения, а релаксация пар ЖК слоев в течение длительного времени τdexy осуществляется в течение времени каждого такта без какого-либо влияния на распределение световых потоков, заданное в начале такта.In one particular embodiment of the device and the method, the column elements of the parallax optical shutter are made on the basis of two liquid crystal (LC) layers with complementary optical properties, in particular, in the form of two LC layers with mutually orthogonal directions of homogeneous orientation of nematic LC molecules in the initial state LCD layers. The complementarity of the optical properties of two LC layers is ensured by the direction of the axis for the ordinary (extraordinary) ray of one LC layer along the axis path for the extraordinary (ordinary) ray of another LC layer. The performance of the device in all clock cycles is determined only by the short time τ rise of the reaction of the LC layers to the supply of a high control voltage, and the relaxation of pairs of LC layers for a long time τ dexy is carried out during the time of each cycle without any effect on the distribution of light flux specified at the beginning tact.
Этим достигается дополнительный технический результат - увеличение контраста сепарации ракурсов и увеличение быстродействия устройства, и как следствие, дополнительное улучшение качества наблюдаемого стереоизображения.This achieves an additional technical result - an increase in the contrast of separation of angles and an increase in the speed of the device, and as a result, an additional improvement in the quality of the observed stereo image.
В другом частном варианте способа и устройства каждый столбец матричного формирователя изображения состоит из ряда близко расположенных субстолбцов, воспроизводящих изображения субракурсов трехмерной сцены с малыми углами между соседними субракурсами, вследствие чего каждая зона наблюдения имеет тонкую (fine) структуру: состоит из ряда соответствующих субзон наблюдения, что, в частности, обеспечивает «сверхплотное» расположение наблюдаемых субракурсов с расстоянием между соседними субзонами наблюдения меньше размера зрачка наблюдения (меньше среднего диаметра зрачка наблюдателя), что приводит к второму дополнительному техническому результату - улучшению согласования аккомодации и конвергенции глаз наблюдателя, обеспечивающего дополнительное увеличение комфортности просмотра стереоизображения.In another particular embodiment of the method and device, each column of the matrix imager consists of a series of closely spaced sub-columns reproducing sub-views of a three-dimensional scene with small angles between adjacent sub-views, as a result of which each observation area has a fine structure: consists of a number of corresponding observation subzones, which, in particular, provides a “superdense” arrangement of the observed sub-angles with the distance between adjacent observation subzones less than the size of the pupil tions (less than the average diameter of the pupil of the observer), which leads to the second additional technical result - better harmonization of accommodation and convergence of the observer's eyes, providing an additional increase comfort stereo viewing.
Перечень фигур чертежаList of drawing figures
Осуществление изобретения поясняется с помощью чертежа, на фигурах которого представлены:The implementation of the invention is illustrated using the drawing, in the figures of which are presented:
Фиг.1 - схема устройства по варианту 1.Figure 1 - diagram of the device according to
Фиг.2 - геометрия оптических путей в устройстве по варианту 1.Figure 2 - the geometry of the optical paths in the device according to
Фиг.3 - схема устройства по варианту 2.Figure 3 - diagram of the device according to
Фиг.4 - геометрия оптических путей в устройстве по варианту 2.Figure 4 - geometry of the optical paths in the device according to
Фиг.5, 6 - K-ракурсная видеокамера в качестве источника сигналов изображения ракурсов и субракурсов объектов 3D сцены.5, 6 - K-angle video camera as a source of image signals of camera angles and sub-angles of 3D scene objects.
Фиг.7-10 - геометрия оптических путей в устройстве с воспроизведением субракурсов.7-10 - the geometry of the optical paths in the device with the reproduction of sub-angles.
Фиг.11-15 - структура и оптические свойства ЖК слоев с комплементарными оптическими свойствами.11-15 - the structure and optical properties of the LCD layers with complementary optical properties.
Фиг.16 - формирование зон наблюдения при ландшафтном и портретном расположении матричного оптического модулятора.Fig - the formation of observation zones with landscape and portrait arrangement of the matrix optical modulator.
Фиг.17 - формирование парциальных световых потоков столбцов изображений ракурсов в способе и устройстве по варианту 1.Fig - the formation of partial luminous flux columns of the image angles in the method and device according to
Фиг.18-23 - воспроизведение изображений ракурсов при работе частного варианта выполнения устройства по варианту 1.Fig.18-23 - reproduction of images of the angles during operation of a private embodiment of the device according to
Фиг.24-33 - временные диаграммы работы параллаксного оптического затвора на двух комплементарных ЖК слоях для частного варианта выполнения устройства по варианту 1.24-33 are timing diagrams of the operation of a parallax optical shutter on two complementary LCD layers for a particular embodiment of the device of
Фиг.34 - формирование парциальных световых потоков столбцов изображений ракурсов в способе и устройстве по варианту 2.Fig - the formation of partial luminous flux columns of the image angles in the method and device according to
Фиг.35-40 - воспроизведение изображений ракурсов при работе частного варианта выполнения устройства по варианту 2.Fig.35-40 - reproduction of images of the angles during operation of a private embodiment of the device according to
Фиг.41 - цветной пиксель матричного оптического модулятора.Fig - color pixel matrix optical modulator.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Устройство (вариант 1) содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси А-А/ (фиг.1) источник 1 света, матричный оптический модулятор 2 с двухкоординатной адресацией и параллаксный оптический затвор 3 с столбцовой адресацией, выход которого оптически сопряжен с K зонами наблюдения, где K>1, а также источник 4 сигнала K-ракурсного стереоизображения и электронный блок 5 управления, выход которого соединен с электрическим входом параллаксного оптического затвора 3, а вход - с выходом кадровой синхронизации источника 4 сигнала стереоизображения, информационный выход которого соединен с электрическим входом матричного оптического модулятора 2. В центре k-й зоны наблюдения (k=1, 2, …, K) пересекаются оптические пути, соединяющие центры N столбцов матричного оптического модулятора 2 с центрами N столбцов параллаксного оптического затвора 3, характеризующихся номерами в интервале от k до (N-k+1). Параллаксный оптический затвор 3 выполнен с G(I)=N+K-1 адресными столбцами, где N - число столбцов матричного оптического модулятора 2. Номера столбцов матричного оптического модулятора 2, параллаксного оптического затвора 3 и номера зон наблюдения для определенности отсчитываются в одном и том же направлении (слева направо по чертежу). При K=4, т.е. в случае четырех зон Z1, Z2, Z3, Z4 наблюдения, матричный оптический модулятор 2, представленный сечением 21 (фиг.2), содержит N=6 столбцов, параллаксный оптический затвор 3, представленный сечением 31, содержит G(I)=N+K-1=9 столбцов. При этом в центре первой зоны Z1 наблюдения (соответствующей k=1) пересекаются оптические пути, соединяющие центры шести (N=6) столбцов матричного оптического модулятора 2 с центрами шести (N=6) столбцов параллаксного оптического затвора 3, имеющих номера в интервале от одного (gk=k=1) до шести (gN-k+1=N-k+1=6), где g=1, 2, …, G(I).The device (option 1) contains sequentially located along the optical axis AA / (Fig. 1) a
Период a (I) расположения столбцов матричного оптического модулятора 2, равный расстоянию между центрами n-го и (n+1)-го столбцов сечения 21, связан с периодом р(I) расположения столбцов параллаксного оптического затвора 3, равным расстоянию между центрами g-го и (g+1)-го столбцов сечения 31, выражением The period a (I) of the arrangement of the columns of the matrix
где: d(I) - расстояние между матричным оптическим модулятором 2 и параллаксным оптическим затвором 3;where: d (I) is the distance between the matrix
D(I) - расстояние между матричным оптическим модулятором 2 и зонами Z1, Z2, Z3, Z4 наблюдения (расстояние до прямой, соединяющей центры всех зон наблюдения). Формула (1) следует из подобия треугольников Z1g(g-1) и Z1n(n+1).D (I) is the distance between the matrix
Расстояние b между центрами соседних зон наблюдения (например, между центрами Z2 и Z3) выбрано равным расстоянию между центрами зрачков наблюдения (между центрами зрачков левого L и правого R глаз наблюдателя). Из подобия треугольников n(n+1)(g+1) и Z2Z3(g+1) справедливо соотношениеThe distance b between the centers of neighboring observation zones (for example, between the centers Z 2 and Z 3 ) is chosen equal to the distance between the centers of the pupils of observation (between the centers of the pupils of the left L and right R of the observer’s eyes). From the similarity of triangles n (n + 1) (g + 1) and Z 2 Z 3 (g + 1), the relation
Устройство (вариант 2) содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси В-В/ (фиг.3) источник 6 света, параллаксный оптический затвор 7 с столбцовой адресацией и матричный оптический модулятор 8 с двухкоординатной адресацией, выход которого оптически сопряжен с K зонами наблюдения, где K>2, а также источник 9 сигнала K-ракурсного стереоизображения и электронный блок 10 управления, выход которого соединен с электрическим входом параллаксного оптического затвора 7, а вход - с выходом кадровой синхронизации источника 9 сигнала стереоизображения, информационный выход которого соединен с электрическим входом матричного оптического модулятора 8. Параллаксный оптический затвор 7 выполнен с G(II)=N+K-1 адресными столбцами, где N - число столбцов матричного оптического модулятора 8. В центре k-й зоны наблюдения (k=1, 2, …, K) пересекаются оптические пути (фиг.4), соединяющие центры N столбцов матричного оптического модулятора 8 (представленного сечением 81) с центрами с центрами тех N столбцов параллаксного оптического затвора 7 (представленного сечением 71), которые имеют номера в интервале от (K-k+1) до (N+K-k). В частности, при N=9, K=4 и G(II)=12 в центре первой (k=1) зоны Z1 наблюдения пересекаются оптические пути, соединяющие центры шести (N=6) столбцов сечения 81 матричного оптического модулятора 8 с центрами шести столбцов параллаксного оптического затвора 7, имеющих номера в интервале от четырех (gK-k+1=4) до двенадцати (gN+K-k=12), где g=1, 2, …, G(II). Для не показанных на чертеже столбцов параллаксного оптического затвора 7 соответствующими им номерами (g=1, 2, 3 и 10, 11, 12) отмечены концы прямых, обозначающих оптические пути до соответствующих столбцов, не показанных на чертеже.The device (option 2) contains sequentially located along the optical axis BB / (Fig. 3) a
Период a (II) расположения столбцов матричного оптического модулятора 8, равный расстоянию между центрами n-го и (n+1)-го столбцов сечения 81, связан с периодом р(II) расположения столбцов параллаксного оптического затвора 7, равным расстоянию между центрами g-го и (g+1)-го столбцов сечения 71, выражениемThe period a (II) of the arrangement of the columns of the matrix
где: d(II) - расстояние между матричным оптическим модулятором 8 и параллаксным оптическим затвором 7;where: d (II) is the distance between the matrix
D(II) - расстояние между матричным оптическим модулятором 8 и зонами Z1, Z2, Z3, Z4 наблюдения. Формула (3) следует из подобия треугольников Z3g(g+1) и Z3n(n+1).D (II) is the distance between the matrix
Из подобия треугольников g(g+1)n и Z2Z3n вытекает соотношениеThe similarity of the triangles g (g + 1) n and Z 2 Z 3 n implies the relation
Один из конкретных примеров выполнения источника 4 или 9 сигнала K-ракурсного стереоизображения - многоканальная видеокамера 11 (фиг.5), вход которой оптически связан с объектом 12 трехмерной сцены. Многоканальная видеокамера 11 снабжена выходом для K электронных сигналов u1, u2, …, uk, …, uK изображений K ракурсов 3D сцены. Центрам K зон наблюдения соответствуют центральные угловые направления β1, β2, …, βk, …, βK видеосъема изображений K ракурсов, а Δβ - разность углов видеосъема изображений соседних ракурсов, отсчитанных от их центральных угловых направлений.One of the specific examples of the
Другой конкретный пример выполнения источника 4 или 9 сигнала K-ракурсного стереоизображения - многоканальная видеокамера 13 (фиг.5), на выходе которой сигнал изображения k-ото ракурса объекта 12 трехмерной сцены представлен группой S парциальных сигналов , соответствующих изображениям S субракурсов трехмерной сцены (s=1, 2, …, S), при этом диапазон углов съема Δβfine·S изображений субракурсов равен разности Δβ углов видеосъема соседних k-го и (k+1)-го ракурсов, где Δβfine - разность углов видеосъема изображений соседних субракурсов.Another specific example of the implementation of the
В первом частном варианте выполнения устройства по варианту 1 (соответствующем выполнению источника 4 сигнала K-ракурсного стереоизображения в виде многоканальной видеокамеры 13) каждый из столбцов матричного оптического модулятора 2, расположенных с периодом a (I), выполнен в виде индивидуально адресуемых субстолбцов (фиг.7), расположенных с периодом , где , а электрические входы индивидуально адресуемых субстолбцов подключены к соответствующим выходам многоканальной видеокамеры 13. При этом k-и столбец образован рядом из S субстолбцов , (фиг.8), которым соответствуют парциальные зоны наблюдения , расстояние между соседними из которых связано с периодом формулой (2). Совокупность S из k-x парциальных зон образует k-ю зону Zk наблюдения.In the first private embodiment of the device according to option 1 (corresponding to the implementation of the
Прохождению в зрачок наблюдения диаметром w0 более чем одной парциальной зоны наблюдения соответствует условие , из которого с учетом формулы (2) следуетThe passage into the pupil of observation with a diameter of w 0 of more than one partial zone of observation corresponds to the condition from which, taking into account formula (2), it follows
В первом частном варианте выполнения устройства по варианту 2 (с многоканальной видеокамерой 13 в качестве источника 4 сигнала K-ракурсного стереоизображения) каждый из столбцов матричного оптического модулятора 8, расположенных с периодом a (II), выполнен в виде ряда S индивидуально адресуемых субстолбцов (фиг.9), расположенных с периодом , где , а электрические входы индивидуально адресуемых субстолбцов подключены к соответствующим выходам многоканальной видеокамеры 13. При этом k-й столбец состоит из совокупности субстолбцов (фиг.10), которым соответствуют парциальные зоны наблюдения , расстояние между соседними из которых связано с периодом формулами (3) и (4). Совокупность S k-x парциальных зон образует k-ю зону Zk наблюдения. Восприятию зрачком наблюдения диаметром w0 более чем одной парциальной зоны наблюдения соответствует выражение , из которого с учетом формул (3), (4) следуетIn the first private embodiment of the device according to option 2 (with a
Диаметр зрачка наблюдения w0 в каждой зоне наблюдения соответствует среднему диаметру зрачка глаза наблюдателя. Первые частные варианты устройства по вариантам 1 или 2 при выполнении условий (5) или (6) характеризуются «сверхплотным» расположением субракурсов в зонах наблюдения, при котором каждый глаз наблюдателя воспринимает более чем один субракурс в той зоне наблюдения, которая соответствует положению зрачка этого глаза.The diameter of the pupil of observation w 0 in each observation zone corresponds to the average diameter of the pupil of the eye of the observer. The first private variants of the device according to
Символы а, d и D без индексов являются общими обозначениями соответствующих символов с индексами - соответственно символов a (I) и a (II), d(I) и d(II), D(I) и D(II) и т.п. для других аналогичных символов.The symbols a , d, and D without indices are the general designations of the corresponding symbols with indices, respectively, the symbols a (I) and a (II) , d (I) and d (II) , D (I) and D (II) , etc. P. for other similar characters.
Конкретный пример выполнения столбцового элемента параллаксного оптического затвора 3 или 7 - в виде последовательно оптически связанных первого линейного поляризатора 14 (фиг.11), первого жидкокристаллического (ЖК) слоя 15, снабженного первым 16 и вторым 17 адресными прозрачными электродами, второго ЖК слоя 18, снабженного третьим 19 и четвертым 20 адресными прозрачными электродами, и второго линейного поляризатора 21. Оба жидкокристаллических слоя 15, 18 выполнены с гомогенной ориентацией в начальном положении нематических ЖК молекул и с положительной диэлектрической анизотропией Δε>0 ЖК вещества, при этом ось o1 для обыкновенного луча и ось e1 для необыкновенного луча одного ЖК слоя 15 параллельны соответственно оси e2 для необыкновенного луча и оси o2 для обыкновенного луча другого ЖК слоя 18, а оси поляризации первого 14 и второго 21 линейных поляризаторов взаимно ортогональны либо параллельны и направлены под углами ±45° к осям o1, e1, o2 и e2. Управление оптическим состоянием («открыто» или «закрыто») столбцового элемента параллаксного оптического затвора 3 или 7 осуществляется изменением величины управляющих напряжений U1 и U2, приложенных к парам адресных прозрачных электродов 16, 17 и 19, 20, что создает изменяемое по величине управляющее электрическое поле в ЖК слоях 15, 18. Толщина ЖК слоев 15, 18 (несколько микрон) задается зазором между прозрачными стеклянными подложками 22-24, на обращенные друг к другу поверхности которых нанесены прозрачные электроды 16, 17, 19, 20 (толщиной в доли микрона).A specific example of the implementation of the column element of the parallax
Гомогенная ориентация нематических ЖК молекул в ЖК слое 15 соответствует ориентации длинных осей всех нематических ЖК молекул в первом направлении вдоль краевых плоскостей ЖК слоя 15. Гомогенная ориентация ЖК молекул в ЖК слое 18 соответствует ориентации длинных осей всех нематических ЖК молекул в втором направлении вдоль краевых плоскостей ЖК слоя 18, которое ортогонально первому направлению ориентации нематических ЖК молекул ЖК слоя 15. Низкоэнергетическое состояние ЖК слоя 15 соответствует приложению к ЖК слою управляющего напряжения U1, равного низкому напряжению UL смещения. В низкоэнергетическом состоянии ЖК слой 15 создает в прошедшем (выходном) свете фазовый сдвиг φL=+π+φ0 в необыкновенном луче относительно фазы обыкновенного луча, где φ0 - фазовый сдвиг, обусловленный остаточным двупреломлением (residue birefringence) ЖК слоя 15, которое вносит аналогичный вклад величиной +φ0 в фазовый сдвиг для любого энергетического состояния ЖК слоя 15. При высоком управляющем напряжении U1=UH в высокоэнергетическом состоянии ЖК слоя 15 соответствующий фазовый сдвиг φH=+φ0 обусловлен присутствием только остаточного двупреломления ЖК слоя 15, когда большинство его ЖК молекул переориентировано вдоль силовых линий приложенного электрического поля, однако приповерхностные (находящихся на краевых плоскостях ЖК слоя 15) ЖК молекулы не полностью переориентированы из-за их энергетической связи с прилегающими внешними физическими поверхностями. При некотором промежуточном значении напряжения U1=Umid управления ЖК слой 15 создает фазовый сдвиг φmid=+φmid+φ0 промежуточной величины.The homogeneous orientation of the nematic LC molecules in the
Для ЖК слоя 18 знак фазы φ* прошедшего света всегда противоположен знаку фазы φ света, прошедшего ЖК слой 15, поскольку необыкновенный (обыкновенный) луч в ЖК слое 18 порождается обыкновенным (необыкновенным) лучом, вышедшим из ЖК слоя 15. Поэтому для соответствующих трех одинаковых энергетических состояний для ЖК слоя 18 значения фазы (; ; ) проходящего света одинаковы по модулю, но противоположны по знаку соответствующим значениям фазы проходящего света для ЖК слоя 15. Тогда при прохождении света через два последовательно расположенные ЖК слоя 15 и 18 при любых их одинаковых энергетических состояниях величина φΣ совокупного фазового сдвига света φΣ=φ+φ* всегда равна нулю (фиг.13), обеспечивая взаимную компенсацию в фазе выходного света в том числе ненулевого фазового сдвига φo, вызванного остаточным двупреломлением в обоих ЖК слоях 15 и 18. При этом из-за разности знаков фазового сдвига двух ЖК слоев 15, 18 имеет место также взаимная компенсация в фазе выходящего света хроматической дисперсии диэлектрической анизотропии Δε для ЖК слоев 15, 18, поскольку хроматическая дисперсия имеет одинаковый характер и знак в фазовом сдвиге необыкновенного луча каждого из ЖК слоев 15, 18, а итоговый фазовый сдвиг для пары последовательно расположенных ЖК слоев 15, 19 определяется как разность фаз между необыкновенными лучами обоих ЖК слоев 15, 19, в которым взаимно уничтожаются дисперсионные компоненты их фазовых сдвигов. Такая взаимная оптическая компенсация практически не зависит от температуры, поскольку температурные изменения фазового сдвига имеют разный знак в ЖК слоях 15, 18.For the
Для пары комбинаций двух взаимно неравных крайних энергетических состояний (низкоэнергетического состояния для одного ЖК слоя и высокоэнергетического состояния для другого ЖК слоя) величина φΣ совокупного фазового сдвига по модулю равна π для обеих комбинаций крайних энергетических состояний ЖК слоев 15, 18, различаясь только знаком (фиг.14).For a pair of combinations of two mutually unequal extreme energy states (low energy condition for one of the LC layer and the high-energy state for the other LC layer), the quantity φ Σ cumulative phase shift modulo equal π for the two combinations of extreme energy states of the LCD layers 15, 18, differing only in sign ( Fig.14).
Для каждого из ЖК слоев 15, 18 справедливо неравенствоFor each of the LC layers 15, 18, the inequality
где: τrise - время реакции каждого из ЖК слоев 15, 18 на приложенное высокое управляющее напряжение U=UH;where: τ rise is the reaction time of each of the LC layers 15, 18 to the applied high control voltage U = U H ;
τdecay - время релаксации каждого из ЖК слоев 15, 18, определяемое временем самопроизвольного перехода ЖК слоя в исходное состояние подаче низкого напряжения U=UL смещения на смену высокой величине U=UH управляющего напряжения.τ decay is the relaxation time of each of the LC layers 15, 18, determined by the time of the spontaneous transition of the LC layer to its initial state by applying a low voltage U = U L bias to replace a high value U = U H of the control voltage.
Интенсивность J света, прошедшего столбцовый элемент 25 параллаксного оптического затвора 3 или 7, например, при параллельных осях поляризации линейных поляризаторов 14 и 21 при приложении высокого напряжения U=UH управления к одному из ЖК слоев 15, 18 для перехода от любого состояния, иллюстрируемому фиг.14, к соответствующему состоянию, иллюстрируемому фиг.13, меняется в соответствии с временем реакции τrise (фиг.15), равным времени принудительного перехода в высокоэнергетическое состояние ЖК слоя 15 (с остаточным фазовым сдвигом φo), которое составляет величины порядка десятков или сотен микросекунд (в зависимости от величины приложенного напряжения) при реализации ЖК слоев 15, 18 на основе нематических π-ячеек [4], в то время как время релаксации τdecay (время самопроизвольного перехода в низкоэнергетическое состояние ЖК слоев 15, 18, соответствующее фазовой задержке π, составляет порядка нескольких миллисекунд для π-ячеек. Величина τdecay зависит только от собственных механических параметров (констант вязкости, упругости и т.д.) ЖК слоев 15, 18.The intensity J of the light transmitted through the
Пространственная топология прозрачных электродов 16, 17 и 19, 20 задана требуемой топологией электрической адресации ЖК слоев 15, 18 в столбцовых элементах параллаксного оптического затвора 3 или 7.The spatial topology of the
В частном варианте выполнения параллаксного оптического затвора 3 или 7 (фиг.16) первая группа 26 взаимно параллельных адресных прозрачных электродов 261, …, 26X находится на первой стороне каждого ЖК слоя 15, 18, и вторая группа 27 взаимно параллельных адресных прозрачные электродов 271, …, 27Y - на второй стороне каждого ЖК слоя 15, 18, при этом адресные прозрачные электроды первой группы 26 ортогональны адресным прозрачным электродам второй группы 27. Отношение периода px чередования адресных прозрачных электродов 261, …, 26X первой группы 26 к периоду py чередования адресных прозрачных электродов 271, …, 27Y второй группы 27 равно отношению периода a x чередования столбцов матричного оптического модулятора вдоль одной адресной координаты х к периоду a y чередования столбцов матричного оптического модулятора 28 вдоль другой адресной координаты yIn a particular embodiment of the parallax
Соблюдение соотношения (8) соответствует неизменному расстоянию от соответствующих зон наблюдения , или до матричного оптического модулятора 28 при его любом (ландшафтном Н или портретном V) расположении. Матричный оптической модулятор 28 соответствует матричным оптическим модуляторам 2 или 8 в вариантах 1 или 2 устройства.Compliance with relation (8) corresponds to a constant distance from the corresponding observation zones , or to the matrix
Выполнение каждого пикселя матричного оптического модулятора 28 в виде RGB триады 30 цветовых элементов соответствует цветным изображениям ракурсов.The execution of each pixel of the matrix
Устройство работает следующим образом. При работе устройства по варианту 1 осуществляется способ по варианту 1. От источника 4 K-ракурсного сигнала стереизображения (фиг.17) подают электрические сигналы изображений ракурсов трехмерной сцены на электрический вход матричного оптического модулятора 2, с помощью которого модулируют интенсивность света от источника 1, формируя световой поток изображений K ракурсов в соответствующих K зонах наблюдения в K последовательных тактах, где K>2, при этом в n-м столбце (n=1, 2, …, N) матричного оптического модулятора 2 воспроизводят последовательность (N-n+1)-x столбцов изображений K ракурсов, а в k-м такте (k=1, 2, …, K) с помощью электронного блока 5 управления открывают столбцовые элементы параллаксного оптического затвора 3, расположенные с периодом K·р, позиции которых сдвигают на величину р относительно позиций открытых в (k-1)-m такте столбцовых элементов, где р - период чередования всех столбцовых элементов параллаксного оптического затвора 3.The device operates as follows. When the device according to
Полный цикл формирования K-ракурсного стереоизображения при осуществлении способа по варианту 1 рассматривается на конкретном примере формирования в четырех зонах Z1-Z4 наблюдения изображений четырех ракурсов в 4-х последовательных тактах I, II, III и IV (фиг.18-23). На n-й столбец матричного оптического модулятора 2, имеющего N=12 столбцов и представленного сечением 21 на фиг.18, подают по одному в 4-х последовательных тактах (N-n+1)-e столбцы изображений четырех ракурсов. Например, на 12-й столбец (с номером n=12) матричного оптического модулятора 2 подают в I, II, III и IV тактах первые (поскольку N-n+1=1 при n=12) столбцы соответственно первого, второго, третьего и четвертого ракурсов (т.е. последовательность столбцов , , , изображений ракурсов). Одновременно на 1-й столбец (с номером n=1) матричного оптического модулятора 2 подают в I, II, III и IV тактах по одному двенадцатые (поскольку N-n+1=12 при n=1) столбцы соответственно третьего, четвертого, первого и второго ракурсов (т.е. последовательность столбцов , , , изображений ракурсов). При этом на время первого такта I параллельно открывают столбцовые элементы I2, I3 и I4 параллаксного оптического затвора 3 (представленного сечением 31), период расположения которых составляет Kp=4p. На время второго II такта открывают столбцовые элементы II1, II2, II3 и II4, на время третьего III такта - столбцовые элементы III1, III2, III3 и III4, а на время четвертого IV такта - столбцовые элементы IV1, IV2, IV3 и IV4 параллаксного оптического затвора 3. В соседних тактах (например, в тактах II и III) позиции открытых столбцовых элементов II1, II2, II3 и II4 сдвинуты на величину р относительно позиций соответствующих столбцовых элементов III1, III2, III3 и III4.The full cycle of the formation of the K-angle stereo image when implementing the method according to
Конкретно, в первом такте I (фиг.19) через открытые столбцовые элементы I2, I3 и I4 параллаксного оптического затвора 3 в первую зону Z1 наблюдения проходят 1-й, 5-й и 9-й столбцы изображения первого ракурса (столбцы , и изображений), во вторую зону Z2 наблюдения - 2-й, 6-й и 10-й столбцы изображения второго ракурса (столбцы , и изображений), в третью зону Z3 наблюдения - 3-й, 7-й и 11-й столбцы изображения третьего ракурса (столбцы , и изображений), в четвертую зону Z4 наблюдения - 4-й, 8-й и 12-й столбцы изображения четвертого ракурса (столбцы , и изображений), которые по завершении первого такта составляют первое парциальное 4-х ракурсное изображение PII. Во втором такте (фиг.20) через открытые столбцовые элементы II1, II2, II3 и II4 параллаксного оптического затвора 3 в четырех зонах Z1-Z4 наблюдения формируется второе парциальное 4-х ракурсное изображение PIII, которого дополняет первое парциальное 4-х ракурсное изображение PII по составу столбцов изображений ракурсов. В третьем (фиг.21) и четвертом (фиг.22) тактах через соответствующие наборы открытых столбцовых элементов параллаксного оптического затвора 3 в четыре зоны наблюдения попадают остальные столбцы изображений соответствующих ракурсов, формируя третье PIIII и четвертое PIIV парциальные изображения ракурсов.Specifically, in the first cycle I (Fig. 19), through the open column elements I 2 , I 3 and I 4 of the parallax
По завершении 4-х тактов в четырех зонах наблюдения сформировано полное 4-х ракурсное изображение PIΣ (фиг.23) трехмерной сцены, где в каждой зоне наблюдения воспроизведено изображение соответствующего ракурса с полноэкранным разрешением, т.е. в итоге сформировано 12 столбцов изображения каждого ракурса при использовании 12-ти столбцового матричного оптического модулятора 2.At the end of 4 measures in four observation zones, a complete 4-angle image PI Σ (Fig. 23) of a three-dimensional scene is formed, where in each observation zone an image of the corresponding angle with full-screen resolution is reproduced, i.e. as a result, 12 columns of the image of each angle were formed using the 12 column matrix optical
При «сверхплотном» расположении субракурсов (фиг.8), сигналы изображений которых получают от K-ракурсной видеокамеры 13 (фиг.6), особенность работы устройства по варианту 1 состоит в следующем. Каждый столбец матричного оптического модулятора 2, состоящий из совокупности S субстолбцов, в каждом такте изображения формирует изображения S субракурсов в соответствующей зоне наблюдения. При выполнении условия (5) зрачок каждого глаза наблюдателя одновременно воспринимает в соответствующей зоне наблюдения более чем один субракурс изображения, что приводит к улучшению согласования аккомодации с конвергенцией [5]. Согласование аккомодации и конвергенции состоит в том, что аккомодация (фокусировка) глаз и пересечение (конвергенция) зрительных осей обоих глаз при соблюдении условия (5) происходит в одной и той же точке пространстве, где находится наблюдаемый объект трехмерной сцены, что ведет к увеличению комфортности наблюдения стереоизображения для зрительной системы наблюдателя, которая в этом случае работает в условиях, приближенным к условиям наблюдения реальной трехмерной сцены. При несоблюдении условия (5) аккомодация глаз происходит на экране матричного модулятора света 2, а конвергенция - на наблюдаемом объекте, что характерно при наблюдении обычных стереоизображений.With the "superdense" arrangement of sub-angles (Fig. 8), the image signals of which are received from the K-angle video camera 13 (Fig. 6), a feature of the operation of the device according to
В конкретном примере осуществления частного варианта способа по варианту 1 с помощью параллаксного оптического затвора 3 с столбцовыми элементами на основе жидкого кристалла 4-х ракурсное стереоизображение формируется в четырехтактном цикле (фиг.24-33). Параллаксный оптический затвор 3 содержит пятнадцать (G(I)=N+K-1=15 при N=12 и K=4) столбцовых элементов LC1, …, LCg …, LCG, структура и оптические свойства каждого из которых аналогичны таковым для ЖК элемента 25, показанного на фиг.11, а именно (фиг.24): столбцовый элемент LCg включает в себя два линейных поляризатора LP1 и LP2 с взаимно параллельными осями поляризации, между которыми расположены первый и второй последовательно оптически связанные g-e ЖК элементы первого и второго ЖК слоев r(φ) и r(φ*), оптические свойства которых комплементарны аналогично комплементарности оптических свойств ЖК слоев 15 и 18.In a specific embodiment of a particular embodiment of the method according to
При осуществлении частного варианта способа в первом такте I его осуществления (фиг.24), соответствующем формированию парциального 4-х ракурсного изображения PII (фиг.19), открыты столбцовые элементы I2, I2, I3 параллаксного оптического затвора 3, которым соответствуют совокупные столбцовые ЖК элементы LC4, LC8, LC12, каждый из которых включает в себя пару ЖК элементов слоев r(φ) и r(φ*) с теми же номерами. В начале первого такта I все столбцовые элементы (фиг.24) первого ЖК слоя r(φ) (при подаче на них высокого напряжения управления ) и столбцовые элементы с номерами g=4, 8, 12 второго ЖК слоя r(φ*) (при подаче на них высокого напряжения управления ) переведены в высокоэнергетическом состоянии S1, в то время как остальные столбцовые элементы второго ЖК слоя r(φ*) находятся в низкоэнергетическом состоянии S2, соответствующем подаче напряжения смещения . Из оптических свойств ЖК элементов с комплементарными оптическими свойствами (фиг.13 и 14) следует, что в начале первого такта I будут открыты только совокупные столбцовые элементы LC4, LC8, LC12 параллаксного оптического затвора 3, которые включают в себя 4-й, 8-й и 12-й ЖК элементы первого ЖК слоя r(φ) и 4-й, 8-й и 12-й ЖК элементы второго ЖК слоя r(φ*), все из которых находятся в высокоэнергетическом состоянии S1, а все остальные столбцовые элементы параллаксного оптического затвора будут закрыты. Высокоэнергетические состояния , , столбцовых элементов LC4, LC8 и LC12, поддерживаются, например, до наступлении момента времени Т-τdecay, (где Т - длительность одного такта), а затем на этих столбцовых ЖК элементах высокое напряжение , сменяют на низкое напряжение , , что приводит к постепенному, в течение времени τdecay, переходу (релаксации) всех этих столбцовых ЖК элементов в низкоэнергетическое состояние S2, (к переходу в соответствующие низкоэнергетические состояния , , ), и окончание этого перехода совпадает с окончанием времени T первого такта I. Однако оптическое состояние каждого из столбцовых элементов LC4, LC8 и LC12 не меняется в процессе их перехода из высокоэнергетических состояний , , в низкоэнергетические состояния , , (фиг.13) в силу комплементарности оптических свойств ЖК слоев r(φ) и r(φ*), поэтому столбцовые элементы I1, I2, I3 параллаксного оптического затвора 3 остаются открытыми в течение всего первого такта.When implementing a private variant of the method in the first step I of its implementation (Fig. 24), corresponding to the formation of a partial 4-angle image PI I (Fig. 19), the column elements I 2 , I 2 , I 3 of the parallax
Во временном промежутке между первым и вторым тактами (фиг.25) за время τrise низкоэнергетические состояния , , соответственно 4-го, 8-го и 12-го столбцовых элементов первого ЖК слоя r(φ) быстро меняют на высокоэнергетические , , за счет подачи на высоких напряжений на эти ЖК элементы, и за это же время τrise низкоэнергетические состояния , , , 3-го, 7-го, 11-го и 15-го столбцовых элементов второго ЖК слоя r(φ*) меняют на высокоэнергетические , , и за счет подачи высокого напряжения на эти столбцовые элементы. Это приводит к быстрому (за время τrise) закрытию 4-го, 8-го и 12-го совокупных столбцовых элементов LC4, LC8 и LC12, т.е. к получению близких к нулю соответствующих значений J4, J8, J12 интенсивности света на их выходах, и к аналогичному быстрому открытию (за время τrise) 3-го, 7-го, 11-го и 15-го совокупных столбцовых элементов LC3, LC7, LC11 и LC15, т.е. к получению максимальных соответствующих значений J3, J7, J11, J15 интенсивности света на их выходах.In the time interval between the first and second clock cycles (Fig. 25), during the time τ rise, low-energy states , , respectively, the 4th, 8th, and 12th column elements of the first LC layer r (φ) are rapidly changed to high-energy , , due to high voltage feed on these LC elements, and during the same time τ rise low-energy states , , , Of the 3rd, 7th, 11th and 15th column elements of the second LC layer, r (φ *) is changed to high-energy , , and due to high voltage to these column elements. This leads to a quick (during τ rise ) closure of the 4th, 8th, and 12th aggregate column elements LC4, LC8, and LC12, i.e. to obtain close to zero corresponding values of J 4 , J 8 , J 12 light intensities at their outputs, and to a similar quick opening (during τ rise ) of the 3rd, 7th, 11th and 15th aggregate column elements LC3, LC7, LC11 and LC15, i.e. to obtain the maximum corresponding values of J 3 , J 7 , J 11 , J 15 the light intensity at their outputs.
В течение второго такта II (фиг.26) открытые столбцовые элементы LC3, LC7, LC11, LC15 соответствуют открытым столбцовым элементам II1, II2, II3 и II4 параллаксного оптического затвора 3 при формировании парциального 4-х ракурсного стереоизображения PIII (фиг.20). Столбцовые элементы LC3, LC7, LC11 и LC15 поддерживаются в первом энергетическом состоянии S1 (в высокоэнергетических состояниях , , и ) вплоть до наступлении момента времени Т-τdecay, а затем на обоих ЖК элементах высокие напряжения , быстро меняют на низкие напряжения , , что приводит к постепенному переходу (релаксации) каждого из этих ЖК элементов в низкоэнергетическое состояние S2 (в соответствующие низкоэнергетические состояния , , и ) в течение времени τdecay, окончание которого совпадает с окончанием времени Т второго такта II. Оптическое состояние каждого из совокупных столбцовых элементов LC3, LC7, LC11 и LC15 в процессе их перехода из высокоэнергетических состояний , , и в низкоэнергетические состояния , , и не меняется (фиг.13), поэтому в течение всего второго такта столбцовые элементы II1, II2, II3 и II4 параллаксного оптического затвора 3 остаются открытыми.During the second bar II (Fig. 26), the open column elements LC3, LC7, LC11, LC15 correspond to the open column elements II 1 , II 2 , II 3 and II 4 of the parallax
Во временном промежутке между вторым и третьим тактами (фиг.27) за время τrise для 3-го, 7-го, 11-го и 15-го столбцовых ЖК элементов первого ЖК слоя r(φ) низкоэнергетические состояния , , и меняют на высокоэнергетические , , и подачей высокого напряжения , а низкоэнергетические состояния , , , для 2-го, 6-го, 10-го и 14-го столбцовых элементов второго ЖК слоя r(φ*) за время τrise меняют на высокоэнергетические , , , подачей высокого напряжения . Это приводит к быстрому закрытию (за время τrise) 3-го, 7-го, 11-го и 15-го совокупных столбцовых ЖК элементов LC3, LC7, LC11 и LC15 (к получению близких к нулю соответствующих значений J3, J7, J11, J15 интенсивности света на их выходах), и к быстрому открытию (за время τrise) 2-го, 6-го, 10-го и 14-го совокупных ЖК столбцовых элементов LC2, LC6, LC10 и LC14 (к получению максимальных соответствующих значений J2, J6, J10, J14 интенсивности света на их выходах).In the time interval between the second and third cycles (Fig. 27) during the time τ rise for the 3rd, 7th, 11th and 15th column LC elements of the first LC layer r (φ) low-energy states , , and change to high energy , , and high voltage , and low-energy states , , , for the 2nd, 6th, 10th and 14th column elements of the second LC layer, r (φ *) during the time τ rise is changed to high-energy , , , high voltage . This leads to the rapid closure (during τ rise ) of the 3rd, 7th, 11th and 15th aggregate columnar LC elements LC3, LC7, LC11 and LC15 (to obtain the corresponding values of J 3 , J 7 close to zero , J 11 , J 15 light intensities at their outputs), and to the quick opening (during τ rise ) of the 2nd, 6th, 10th and 14th aggregate LC column elements LC2, LC6, LC10 and LC14 ( to obtain the maximum corresponding values of J 2 , J 6 , J 10 , J 14 the light intensity at their outputs).
В течение третьего такта II (фиг.28) открытые совокупные ЖК столбцовые элементы LC2, LC6, LC10 и LC14 соответствуют открытым столбцовых элементах III1, III2, III3 и III4 параллаксного оптического затвора 3 при формировании парциального 4-х ракурсного стереоизображения PIIII (фиг.21). Столбцовые ЖК элементы LC2, LC6, LC10 и LC14 поддерживают в первом энергетическом состоянии S1 (в высокоэнергетических состояниях , , и ) вплоть до наступлении момента времени Т-τdecay, а затем на этих совокупных столбцовых ЖК элементах высокие напряжения , меняют на низкие напряжения , , что приводит к постепенному переходу (релаксации) каждого из этих совокупных столбцовых ЖК элементов в низкоэнергетическое состояние S2 (в соответствующие низкоэнергетические состояния , , и ) в течение времени τdecay, окончание которого совпадает с окончанием времени Т третьего такта III. Оптическое состояние каждого из совокупных столбцовых элементов LC2, LC6, LC10 и LC14 в процессе их перехода из высокоэнергетических состояний , , и в низкоэнергетические состояния , , и не меняется, поэтому в течение всего третьего такта столбцовые элементы III1, III2, III3 и III4 параллаксного оптического затвора 3 остаются открытыми.During the third step II (Fig. 28), the open aggregate LC column elements LC2, LC6, LC10 and LC14 correspond to the open column elements III 1 , III 2 , III 3 and III 4 of the parallax
Во временном промежутке между третьим и четвертым тактами (фиг.29) за время τrise для 2-го, 6-го, 10-го и 14-го столбцовых ЖК элементов первого ЖК слоя r(φ) низкоэнергетические состояния , , и меняются на высокоэнергетические , , и при подаче высокого напряжения , а низкоэнергетические состояния , , , для 1-го, 5-го, 9-го и 15-го столбцовых элементов второго ЖК слоя r(φ*) за время τrise меняются на высокоэнергетические , , , при подаче высокого напряжения . Это приводит к быстрому закрытию (за время τrise) 2-го, 6-го, 10-го и 14-го совокупных столбцовых ЖК элементов LC2, LC6, LC10 и LC14 (к получению близких к нулю соответствующих значений J2, J6, J10, J14 интенсивности света на их выходах), и к быстрому открытию (за время τrise) 1-го, 5-го, 9-го и 15-го совокупных ЖК столбцовых элементов LC1, LC5, LC9 и LC15 (к получению максимальных соответствующих значений J1, J5, J9, J15 интенсивности света на их выходах).In the time interval between the third and fourth cycles (Fig. 29) during the time τ rise for the 2nd, 6th, 10th and 14th columnar LC elements of the first LC layer r (φ) low-energy states , , and change to high energy , , and when applying high voltage , and low-energy states , , , for the 1st, 5th, 9th and 15th column elements of the second LC layer, r (φ *) during the time τ rise changes to high-energy , , , when applying high voltage . This leads to the rapid closure (during τ rise ) of the 2nd, 6th, 10th, and 14th aggregate columnar LC elements LC2, LC6, LC10 and LC14 (to obtain the corresponding values of J 2 , J 6 close to zero , J 10 , J 14 light intensities at their outputs), and to the quick opening (during τ rise ) of the 1st, 5th, 9th and 15th aggregate LC column elements LC1, LC5, LC9 and LC15 ( to obtain the maximum corresponding values of J 1 , J 5 , J 9 , J 15 light intensity at their outputs).
В течение четвертого такта IV (фиг.30) открытые совокупные ЖК столбцовые элементы LC1, LC5, LC9 и LC13 соответствуют открытым столбцовых элементах IV1, IV2, IV3 и IV4 параллаксного оптического затвора 3 при формировании парциального 4-х ракурсного стереоизображения PIIV (фиг.22). Столбцовые ЖК элементы LC1, LC5, LC9 и LC13 поддерживают в первом энергетическом состоянии 51 (в высокоэнергетических состояниях , , и ) вплоть до наступлении момента времени T-τdecay, а затем на этих совокупных столбцовых ЖК элементах высокое напряжение , сменяется на низкое напряжение , , что приводит к постепенному переходу (релаксации) каждого из этих совокупных столбцовых ЖК элементов в низкоэнергетическое состояние S2 (в соответствующие низкоэнергетические состояния , , и ) в течение времени τdecay, окончание которого совпадает с окончанием времени Т четвертого такта IV. Оптическое состояние каждого из совокупных столбцовых элементов LC1, LC5, LC5 и LC13 в процессе их перехода из высокоэнергетических состояний , , и в низкоэнергетические состояния , , и не меняется, т.е. в течение всего четвертого такта остаются открытыми столбцовые элементы IV1, IV2, IV3 и IV4 параллаксного оптического затвора 3.During the fourth cycle IV (Fig. 30), the open aggregate LC column elements LC1, LC5, LC9 and LC13 correspond to the open column elements IV 1 , IV 2 , IV 3 and IV 4 of the parallax
Во временном промежутке между четвертым тактом текущего цикла и первым тактом следующего цикла (фиг.31) за время τrise, для 1-го, 5-го, 9-го и 11-го столбцовых ЖК элементов первого ЖК слоя r(φ) низкоэнергетические состояния , , и меняются на высокоэнергетические , , и за счет подачи на высокого напряжения , а низкоэнергетические состояния , , для 4-го, 8-го и 12-го столбцовых элементов второго ЖК слоя r(φ*) за время τrise меняют на высокоэнергетические , , подачей высокого напряжения . Это приводит к быстрому закрытию за время τrise 1-го, 5-го, 9-го и 11-го совокупных столбцовых ЖК элементов LC1, LC5, LC9 и LC11 (к получению близких к нулю соответствующих значений J1, J5, J9, J11 интенсивности света на их выходах), и к быстрому открытию за то же время τrise 4-го, 8-го и 12-го совокупных ЖК столбцовых элементов LC4, LC8 и LC12 (к получению максимальных соответствующих значений J4, J8, J12 интенсивности света на их выходах).In the time interval between the fourth measure of the current cycle and the first measure of the next cycle (Fig. 31) during the time τ rise , for the 1st, 5th, 9th and 11th columnar LC elements of the first LC layer r (φ), low-energy state , , and change to high energy , , and due to high voltage feed , and low-energy states , , for the 4th, 8th, and 12th column elements of the second LC layer, r (φ *) during the time τ rise is changed to high-energy , , high voltage . This leads to a quick closure of the 1st, 5th, 9th and 11th aggregate columnar LC elements LC1, LC5, LC9 and LC11 during τ rise (to obtain corresponding values of J 1 , J 5 , J close to zero 9 , J 11 the light intensities at their outputs), and by the rapid opening at the same time τ rise of the 4th, 8th and 12th aggregate LC column elements LC4, LC8 and LC12 (to obtain the maximum corresponding values of J 4 , J 8 , J 12 light intensities at their outputs).
Далее идет первый такт следующего (второго) цикла формирования 4-х ракурсного стереоизображения с последующим повторением четырех тактов следующего цикла (фиг.32). Фронты перехода любого из совокупных ЖК столбцовых элементов параллаксного оптического затвора 3 из закрытого состояния в открытое и обратно определяются только коротким временем τrise перехода ЖК слоев r(φ), r(φ*) из низкоэнергетического состояния в высокоэнергетическое за счет подачи высоких напряжений , .Next is the first measure of the next (second) cycle of forming a 4-angle stereo image with the subsequent repetition of four measures of the next cycle (Fig. 32). The fronts of the transition of any of the aggregate LC column elements of the parallax
Второй конкретный пример осуществления способа по варианту 1 отличается от рассмотренного первого конкретного примера тем, что начало открытия каждого совокупного ЖК столбцового элемента параллаксного оптического затвора 3 в каждом такте задерживается на время ΔT (фиг.33), необходимое для завершение формирования изображения ракурсов матричным оптическим модулятором 2, и сформированные изображения ракурсов воспроизводится в соответствующих зонах наблюдения в течение времени Т0 открытого состояния ЖК столбцовых элементов параллаксного оптического затвора 3.The second specific example of the method implementation according to
Из обобщения рассмотренных конкретных примеров следует, что соответствующий частный вариант способа по варианту 1 (основанный на использовании параллаксного оптического затвора 3 с ЖК столбцовыми элементами) заключается в том, что в каждом столбцовом элементе LC1, …, LCg, … параллаксного оптического затвора 3 с помощью первого линейного поляризатора LP1 устанавливают первое состояние поляризации света, воздействуют на установленное состояние поляризации света двумя последовательно оптически связанными столбцовыми элементами двух ЖК слоев r(φ), r(φ*) с комплементарными оптическими свойствами и конвертируют поляризационную модуляцию в модуляцию интенсивности света с помощью второго линейного поляризатора LP2, при этом для любых одинаковых для обоих ЖК слоев r(φ), r(φ*) энергетических состояний состояние поляризации света, прошедшего оба ЖК слоя r(φ), r(φ*), не меняется по сравнению с состоянием поляризации входного света, а в двух разных для двух ЖК слоев r(φ), r(φ*) крайних энергетических состояниях прошедший световой поток приобретает состояние поляризации, ортогональное состоянию поляризации входного света, причем крайние энергетические состояния каждого ЖК слоя соответствует его высокоэнергетическому и низкоэнергетическому состояниям, при этом к началу k-го такта в высокоэнергетическое состояние переводят все столбцовые элементы первого ЖК слоя r(φ) и расположенных в k-м рабочем ряду столбцовые элементы второго ЖК слоя r(φ*), оставляя остальные его столбцовые элементы в низкоэнергетическом состоянии, в течение k-го такта переводят в низкоэнергетическое состояние расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы второго ЖК слоя r(φ*) и расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы первого ЖК слоя r(φ), а в промежутке времени между k-м тактом и (k+1)-м тактами переводят в высокоэнергетическое состояние столбцовые элементы k-го рабочего ряда первого ЖК слоя r(φ) и столбцовые элементы (k+1)-го рабочего ряда второго ЖК слоя r(φ*), при этом устанавливают равным K·р период расположения столбцовых элементов в каждом рабочем ряду каждого ЖК слоя r(φ), r(φ*) и равной р величину сдвига между k-м и (k+1)-м рабочими рядами столбцовых элементов каждого ЖК слоя r(φ) и r(φ*).From the generalization of the considered specific examples, it follows that the corresponding particular variant of the method according to option 1 (based on the use of a parallax optical shutter 3 with LCD column elements) is that in each column element LC1, ..., LCg, ... of the parallax optical shutter 3 with the first linear polarizer LP1 set the first state of polarization of light, affect the set state of polarization of light by two successively optically coupled column elements of two LCD layer in r (φ), r (φ *) with complementary optical properties and convert the polarization modulation to light intensity modulation using the second linear polarizer LP2, while for any identical for both LC layers r (φ), r (φ *) energy states of polarization of light passing through both LC layers r (φ), r (φ *) does not change compared to the state of polarization of the input light, but in two extreme energy layers for two LC layers r (φ), r (φ *) The states of the transmitted light flux acquire a polarization state orthogonal to the state polarization of the input light, and the extreme energy states of each LC layer correspond to its high-energy and low-energy states, while by the beginning of the kth step, all the column elements of the first LC layer r (φ) and the column elements located in the kth working row are converted to the high-energy state the second LC layer r (φ *), leaving the rest of its column elements in a low-energy state, during the k-th step, the column elements located in the k-th working row are transferred to the low-energy state the second LC layer r (φ *) and the column elements of the first LC layer r (φ) located in the kth working row, and in the time interval between the kth measure and (k + 1) -th measures, the columnar the elements of the k-th working row of the first LC layer r (φ) and the column elements of the (k + 1) -th working row of the second LC layer r (φ *), while setting the position period of the column elements in each working row of each equal to K LC layer r (φ), r (φ *) and p equal to p is the shift between the kth and (k + 1) -th working rows of column elements of each LC layer r (φ) and r (φ *).
Способ по варианту 2 осуществляется при работе устройства по варианту 2 (фиг.34). От источника 9 K-ракурсного сигнала стереизображения подают электрические сигналы изображений ракурсов трехмерной сцены на электрический вход матричного оптического модулятора 7, с помощью которого модулируют интенсивность света от источника 6, формируя световой поток изображений K ракурсов в соответствующих K. зонах наблюдения в K последовательных тактах, где K>2, при этом в n-м столбце (n=1, 2, …, N) матричного оптического модулятора 7 воспроизводят последовательность (N-n+1)-x столбцов изображений K ракурсов, а в k-м такте (k=1, 2, …, K) с помощью электронного блока 10 управления открывают столбцовые элементы параллаксного оптического затвора 8, расположенные с периодом K·р, позиции которых сдвигают на величину р относительно позиций соответствующих столбцовых элементов, открытых в (k-1)-м такте, где р - период чередования всех столбцовых элементов параллаксного оптического затвора 8.The method according to
Полный цикл формирования K-ракурсного стереоизображения при осуществлении способа по варианту 2 рассматривается на конкретном примере формирования изображений 4-х ракурсов в 4-х зонах Z1-Z4, наблюдения в 4-х последовательных тактах I, II, III и IV (фиг.35-40). В n-м столбце матричного оптического модулятора 8, имеющего N=16 столбцов и представленного сечением 81 (фиг.35), воспроизводят по одному в 4-х последовательных тактах (N-n+1)-e столбцы изображений 4-х ракурсов. В частности, в 16-м столбце (с номером n=16) матричного оптического модулятора 8 воспроизводят в I, II, III и IV тактах первые (N-n+1=1 при N=16 и n=16) столбцы соответственно четвертого, третьего, второго и первого ракурсов (т.е. воспроизводят последовательность столбцов , , и изображений ракурсов). Одновременно в 1-м столбце (с номером n=1) матричного оптического модулятора 8 воспроизводят в I, II, III и IV тактах шестнадцатые (N-n+1=16) столбцы соответственно первого, четвертого, третьего и второго ракурсов (т.е. воспроизводят последовательность столбцов , , , изображений ракурсов). При этом на время первого такта I параллельно открывают столбцовые элементы I1, I2, I3 и I4 параллаксного оптического затвора 7 (представленного сечением 71), период расположения которых составляет Kp=4p для K=4. На время второго II такта открывают столбцовые элементы II1, II2, II3 и II4 (а также элементы II0 и II5, не показанные на чертеже), на время третьего III такта - столбцовые элементы III1, III2, III3 и III4 (а также элементы III0 и III5, не показанные на чертеже), а на время четвертого IV такта - столбцовые элементы IV1, IV2, IV3 и IV4 (а также элементы IV0 и IV5, не показанные на чертеже) параллаксного оптического затвора 7. В соседних тактах (например, в тактах II и III) позиции открытых столбцовых элементов II1, II2, II3 и II4 сдвинуты на величину р относительно позиций соответствующих столбцовых элементов III1, III2, III3 и III4.The full cycle of the formation of the K-angle stereo image during the implementation of the method according to
Конкретно, в первом такте I (фиг.36) через открытые столбцовые элементы I2, I2, I3 и I4 параллаксного оптического затвора 7 в первую зону Z1 наблюдения проходят 4-й, 8-й и 12-й и 16-й столбцы изображения первого ракурса (столбцы , , и изображений), во вторую зону Z2 наблюдения - 3-й, 7-й, 11-й и 15-й столбцы изображения второго ракурса (столбцы , , и изображений), в третью зону Z3 наблюдения - 2-й, 6-й, 10-й и 14-й столбцы изображения третьего ракурса (столбцы , , и изображений), в четвертую зону Z4 наблюдения - 1-й, 5-й, 9-й и 13-й столбцы изображения четвертого ракурса (столбцы , , и изображений), которые по завершении первого такта вместе составляют первое парциальное 4-х ракурсное изображение PII. Аналогично формируют взаимно дополняющие парциальные 4-х ракурсные изображения PIII, PIIII, PIIV соответственно во втором (фиг.37), третьем (фиг.38) и четвертом (фиг.39) тактах. По завершении 4-х тактов в четырех зонах наблюдения сформировано полное 4-х ракурсное изображение PIΣ (фиг.40) трехмерной сцены, где в каждой зоне наблюдения сформировано изображение соответствующего ракурса с полноэкранным разрешением, т.е. в итоге сформировано 16 столбцов изображения каждого ракурса при использовании 16-ти столбцового матричного оптического модулятора 8.Specifically, in the first bar I (Fig. 36) through the open column elements I2, I2, I3 and Ifour parallax
При осуществлении частного варианта способа и работе частного варианта устройства по варианту 2 с параллаксным оптическим затвором 7, содержащим столбцовые элементы, выполненные в виде ЖК столбцовых элементов (аналогичных ЖК столбцовым элементам LCg параллаксного оптического затвора 3) очередность их переключения между открытым и закрытым состояниями с сдвигом на величину р между каждыми соседними тактами аналогичен очередности переключения ЖК столбцовых элементов LCg (фиг.24-33) при работе устройства и осуществлении соответствующего частного варианта способа по варианту 1.When implementing a private variant of the method and operating a private variant of the device according to
При «сверхплотном» расположении столбцов изображений субракурсов (фиг.10), сигналы которых получают от K-ракурсной видеокамеры 13 (фиг.6), особенность работы устройства по варианту 2 состоит в том, что при выполнении условия (6) в каждом такте формируют изображения S субракурсов в соответствующей зоне наблюдения, и когда зрачок каждого глаза наблюдателя одновременно воспринимает более чем один субстолбец изображения. При этом имеет место дополнительный технический результат - улучшение комфортности восприятия стереоизображения зрительной системой наблюдателя за счет улучшения согласования аккомодации глаз с их конвергенцией.With the "super-dense" arrangement of the sub-image image columns (Fig. 10), the signals of which are received from the K-angle video camera 13 (Fig. 6), a feature of the operation of the device according to
Особенность работы устройства по вариантам 1 или 2 при частном варианте выполнения параллаксного оптического затвора 3 или 7 в виде параллаксного оптического затвора 29 с двумя группами адресных электродов на двух сторонах ЖК слоя (фиг.16) состоит в том, что переключение столбцовых элементов параллаксного оптического затвора 29 набором 26 адресных электродов 261-26Y обеспечивает формирование K-ракурсного стереоизображения в зонах при вертикальном V (портретном) расположении матричного оптического модулятора 28. Переключение столбцовых элементов параллаксного оптического затвора 29 набором 27 адресных электродов 271-27Y обеспечивает формирование K-ракурсного стереоизображения в зонах при горизонтальном (ландшафтном) расположении матричного оптического модулятора 28. При этом выполнение условия (8) обеспечивает неизменное расстояние просмотра стереоизображения для наблюдателя для любой ориентации Н, V матричного оптического модулятора 28, соответствующего матричным оптическим модуляторам 2 и 8 в варианте 1 и 2 устройства.A feature of the operation of the device according to
Наличие цветной RGB триады для цветовых компонентов формируемого изображения в каждом пикселе матричного оптического модулятора 2 или 8 (фиг.16, 41) соответствует формированию цветного изображения во всех вариантах способа и устройства.The presence of a color RGB triad for the color components of the generated image in each pixel of the matrix
Достоинством способа и устройства является параллельное формирование парциальных изображений одновременно во всех зонах наблюдения в каждом такте. Это означает, что в любое время формирования стереоизображения не будет разности яркости света между наблюдаемыми двумя глазами любых двух ракурсов изображения как основной причины возникновения мерцаний наблюдаемого стереоизображения. Частота наблюдаемого изображения равна частоте 1/T следования тактов (а не более низкой частоте K/T полного цикла формирования полного стереоизображения). Выбор достаточно высокой частоты следования тактов (не менее 100 Гц, т.е. при длительности одного такта 10 мс) способствует минимизации мерцаний наблюдаемого стереоизображения. Это означает, что для формирования многоракурсных изображений можно использовать те же матричные формирователи изображения и параллаксные оптические затворы с 100-120 Гц кадровой частотой, как и при формировании двухракурсных стереоизображений.The advantage of the method and device is the parallel formation of partial images simultaneously in all observation zones in each clock cycle. This means that at any time the formation of the stereo image there will be no difference in the brightness of light between the observed two eyes of any two camera angles as the main cause of the flickering of the observed stereo image. The frequency of the observed image is equal to the
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Конкретным примером выполнения матричного оптического модулятора 2, 8 для всех вариантов способа и устройства для его осуществления является ЖК матрица с адресацией пикселей с помощью тонкопленочных транзисторов (TFT - thin film transistor) на пересечениях адресных шин (ЖК TFT матрица), которая содержит поляризационный модулятор между двумя скрещенными линейными поляризаторами.A specific example of the implementation of the matrix
Для устройства по варианту 1 конкретным примером выполнения матричного генератора изображения (совмещающего в себе матричный оптический модулятор 2 и источник света 1) является OLED-матрица [6]. Конкретным примером выполнения гомогенно-ориентированного ЖК слоя активного модулятора поляризации является ЖК π-ячейка [4], ее различные производные [7], в том числе ОСВ-ячейки [8], в которых используется жидкий кристалл с положительной диэлектрической анизотропией Δε>0, на которых можно выполнять ЖК слои 15, 18 параллаксного оптического затвора 3, 7 с теми же максимальными размерами апертуры, какие характерны для современных крупноформатых 2D ЖК дисплеев.For the device according to
В дисплее с укороченным временем Т0 воспроизведения стереоизображения (фиг.33) можно использовать в качестве формирователя изображения 100-120 Гц ЖК матрицу (например, типа Samsung Syncmaster 2233RZ) с источником сигнала стереоизображения в виде персонального компьютера с информационным выходом на видеокарте nVidia, работающей под управлением программного стереодрайвера 3DVision в режиме воспроизведения изображений ракурсов 3D сцены за время Tretr обратного хода ЖК матриц [9]. В этом случае время демонстрации ракурсов стереоизображения короткое (составляют не более 20-30% от полной длительности кадра, т.е. время Tretr воспроизведения изображения одного ракурса составляет около 3 мс). Переходное время оптического оклика составляет десятки-сотни микросекунд (определяемым только временем trise реакции ЖК слоев r(φ), r(φ*), что обеспечивает высокую яркость наблюдаемого стереоизображения вследствие практического полного открытия оптического канала дисплея в течение всего времени T0 воспроизведения ракурсов.In a display with a shortened stereo playback time T 0 (Fig. 33), a 100-120 Hz LCD matrix (for example, Samsung Syncmaster 2233RZ type) with a stereo image signal source in the form of a personal computer with an information output on an nVidia graphics card can be used as an imager under the control of the 3DVision software stereo driver in the playback mode of the 3D scene angle images during the time T retr of the LCD matrix reverse motion [9]. In this case, the demonstration time of the stereo image angles is short (they make up no more than 20-30% of the total frame duration, i.e., the time T retr for reproducing the image of one angle is about 3 ms). The transition time of the optical response is tens to hundreds of microseconds (determined only by the reaction time t rise of the reaction of the LCD layers r (φ), r (φ *), which ensures a high brightness of the observed stereo image due to the almost complete opening of the optical display channel during the entire viewing time T 0 .
В частном варианте осуществления способа и при работе соответствующего частного варианта устройства с «сверхплотным» расположением субракурсов достигается улучшение согласования аккомодации и конвергенции зрения наблюдателя аналогично наблюдению многоракурсного стереоизображения от проекционных многоканальных «super multi view» 3D дисплеев [10]. При этом нет необходимости в повышении скорости развертки изображений соответствующих субракурсов на экране матричного формирователя изображений по сравнению с разверткой ракурсов, расположенных с обычной (ordinary) плотностью, поскольку каждая группа столбцов изображений субракурсов, соответствующих одному столбцу обычного ракурса, развертывается параллельно со скоростью развертки столбца одного обычного ракурса.In a particular embodiment of the method and when the corresponding particular embodiment of the device is operated with an “ultra-dense” arrangement of sub-angles, an improvement in the coordination of accommodation and convergence of the observer’s vision is achieved, similar to observing a multi-angle stereo image from projection multi-channel “super multi view” 3D displays [10]. In this case, there is no need to increase the scan speed of the images of the corresponding sub-views on the screen of the matrix imager as compared to the scan of views located at a usual density, since each group of columns of sub-image images corresponding to one column of the normal view is deployed in parallel with the scan speed of a column of one normal angle.
Электронное переключение двух взаимно ортогональных наборов адресных шин для сохранения пространственной удаленности зон наблюдения от экрана матричного оптического модулятора 28 при его угловом повороте целесообразно использовать для мобильных 3D дисплеев в смартфонах, коммуникаторах, планшетных компьютерах. Выполнение ЖК слоев матричного оптического модулятора 28 и параллаксного оптического затвора 29 в виде смектического (сегнетоэлектрического - ferroelectric) ЖК слоя, обеспечивающего частоту переключения в несколько сотен герц при напряжении управления порядка единиц вольт с возможностью реализации полутоновой передаточной характеристики [11] обеспечивает достаточное быстродействие компонентов устройства при реализации многоракурсного отображения при отсутствии его мерцаний в любых условиях наблюдения.Electronic switching of two mutually orthogonal sets of address buses to maintain the spatial distance of the observation zones from the screen of the matrix
ЛитератураLiterature
1. Moseley R.R., Woodgate G.J., Jacobs A.M., Harold J., Ezra D. Parallax barrier, display, passive polarization optical modulating element and method of making such an element. - Патент США №6437915, опублик. 20.08.2002.1. Moseley R.R., Woodgate G.J., Jacobs A.M., Harold J., Ezra D. Parallax barrier, display, passive polarization optical modulating element and method of making such an element. - US Patent No. 6437915, published. 08/20/2002.
2. Kleinberger P., Kleinberger I., Mantinband J. Systems for and methods of three-dimensional viewing. - Патент США №7190518, опублик. 13.03.2007 (прототип 1).2. Kleinberger P., Kleinberger I., Mantinband J. Systems for and methods of three-dimensional viewing. - US patent No. 7190518, published. 03/13/2007 (prototype 1).
3. Koyama Y. 2D/3D switch liquid crystal display panel and 2D/3D selection liquid crystal display. - Патент США №7199845, опублик. 03.04.2007 (прототип 2).3. Koyama Y. 2D / 3D switch liquid crystal display panel and 2D / 3D selection liquid crystal display. - US patent No. 7199845, published. 04/03/2007 (prototype 2).
4. Bos Ph. Rapid starting, high-speed liquid crystal variable optical retarder. - Патент США №4566758, опублик. 28.01.1986.4. Bos Ph. Rapid starting, high-speed liquid crystal variable optical retarder. - US patent No. 4566758, published. 01/28/1986.
5. Kajiki, Y., Yoshikawa, H., Honda, T. Hologramlike video images by 45-view stereoscopic display. Proc. SPIE, 3012, 154 (1997).5. Kajiki, Y., Yoshikawa, H., Honda, T. Hologramlike video images by 45-view stereoscopic display. Proc. SPIE, 3012, 154 (1997).
6. Arnold A.D., Castro P.E., Hatwar Т.K. et al. Full-color AMOLED with RGBW pixel pattern. - Journal of the SID, 2005, v.13, №6, pp.525-535.6. Arnold A.D., Castro P.E., Hatwar T.K. et al. Full-color AMOLED with RGBW pixel pattern. - Journal of the SID, 2005, v. 13, No. 6, pp. 525-535.
7. Towler M.J., Acosta E., J., Walton H.G. Liquid crystal device. - Патент США №6600537, опублик. 19.07.2003.7. Towler M.J., Acosta E., J., Walton H.G. Liquid crystal device. - US patent No. 6600537, published. 07/19/2003.
8. Ishinabe Т., Wako K., Uchida Т.A fast-switching OCB-mode LCD for high-quality display applications. - Journal of the SID, 2010, v.10, №11, pp.968-975.8. Ishinabe T., Wako K., Uchida T. A fast-switching OCB-mode LCD for high-quality display applications. - Journal of the SID, 2010, v. 10, No. 11, pp. 968-975.
9. Slavenburg G.A. System, method and computer program product for controlling stereo glasses shutters. - Патент США №7724211, опублик. 25.05.2010.9. Slavenburg G.A. System, method and computer program product for controlling stereo glasses shutters. - US patent No. 7724211, published. 05/25/2010.
10. Nago, N. Shinozaki, Y. Yasuhiro Takaki, Y. SMV256: Super multi-view display with 256 viewpoints using multiple projections of lenticular displays. Proc. SPIE, 7524, 75241S-1 (2010).10. Nago, N. Shinozaki, Y. Yasuhiro Takaki, Y. SMV256: Super multi-view display with 256 viewpoints using multiple projections of lenticular displays. Proc. SPIE, 7524, 75241S-1 (2010).
11. Andreev A.L., Ezhov V.A., Kompanets I.N., Sobolev A.G. Fast LC Devices with Lowest Control Voltage. - Proc. 17th International Display Workshops (IDW′10), Fukuoka, Japan, 1-3 December 2010, pp.1811-1812.11. Andreev AL, Ezhov VA, Kompanets IN, Sobolev AG Fast LC Devices with Lowest Control Voltage. - Proc. 17 th International Display Workshops (IDW′10), Fukuoka, Japan, 1-3 December 2010, pp. 1811-1812.
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116839/07A RU2518484C2 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) |
PCT/RU2013/000360 WO2013162426A2 (en) | 2012-04-26 | 2013-04-25 | Method for autostereoscopic representation with full-screen resolution in each perspective and device for implementing said method (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116839/07A RU2518484C2 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012116839A RU2012116839A (en) | 2013-11-10 |
RU2518484C2 true RU2518484C2 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=49484001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012116839/07A RU2518484C2 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2518484C2 (en) |
WO (1) | WO2013162426A2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2625815C2 (en) * | 2015-09-18 | 2017-07-19 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Display device |
RU2659190C1 (en) * | 2017-05-29 | 2018-06-28 | Василий Александрович ЕЖОВ | Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) |
RU2679544C1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-02-11 | Василий Александрович ЕЖОВ | Stereoscopic display with remote binocular filter on anti-phase liquid crystalline layers |
RU2679620C1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-02-12 | Василий Александрович ЕЖОВ | Dynamic amplitude parallax barrier on anti-phase liquid crystal layers and method of controlling thereof |
RU2682022C2 (en) * | 2014-07-15 | 2019-03-14 | Новоматик Аг | Method for representation of three-dimensional scene on auto-stereoscopic monitor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6437915B2 (en) * | 1996-09-12 | 2002-08-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Parallax barrier, display, passive polarization modulating optical element and method of making such an element |
US6972744B1 (en) * | 1998-08-13 | 2005-12-06 | Pierre Allio | Method for autostereoscopic display |
US7190518B1 (en) * | 1996-01-22 | 2007-03-13 | 3Ality, Inc. | Systems for and methods of three dimensional viewing |
US20100309296A1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | Au Optronics Corporation | Autostereoscopic Display Apparatus |
WO2012036359A1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 네스트리 | Three-dimensional panel for watching a three-dimensional image having maximum resolution and method of driving same |
RU2447467C2 (en) * | 2006-10-11 | 2012-04-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Autostereoscopic display |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2403864A (en) * | 2003-07-10 | 2005-01-12 | Ocuity Ltd | Pixel arrangement for an autostereoscopic display |
EP1955553A2 (en) * | 2005-11-23 | 2008-08-13 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Rendering views for a multi-view display device |
RU2306678C1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-09-20 | Василий Александрович ЕЖОВ | Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum |
-
2012
- 2012-04-26 RU RU2012116839/07A patent/RU2518484C2/en not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-04-25 WO PCT/RU2013/000360 patent/WO2013162426A2/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7190518B1 (en) * | 1996-01-22 | 2007-03-13 | 3Ality, Inc. | Systems for and methods of three dimensional viewing |
US6437915B2 (en) * | 1996-09-12 | 2002-08-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Parallax barrier, display, passive polarization modulating optical element and method of making such an element |
US6972744B1 (en) * | 1998-08-13 | 2005-12-06 | Pierre Allio | Method for autostereoscopic display |
RU2447467C2 (en) * | 2006-10-11 | 2012-04-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Autostereoscopic display |
US20100309296A1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | Au Optronics Corporation | Autostereoscopic Display Apparatus |
WO2012036359A1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 네스트리 | Three-dimensional panel for watching a three-dimensional image having maximum resolution and method of driving same |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU 2306678 C1, 207.09.20. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682022C2 (en) * | 2014-07-15 | 2019-03-14 | Новоматик Аг | Method for representation of three-dimensional scene on auto-stereoscopic monitor |
RU2625815C2 (en) * | 2015-09-18 | 2017-07-19 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Display device |
US10115328B2 (en) | 2015-09-18 | 2018-10-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Displaying apparatus and method |
RU2659190C1 (en) * | 2017-05-29 | 2018-06-28 | Василий Александрович ЕЖОВ | Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) |
RU2679544C1 (en) * | 2018-04-23 | 2019-02-11 | Василий Александрович ЕЖОВ | Stereoscopic display with remote binocular filter on anti-phase liquid crystalline layers |
RU2679620C1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-02-12 | Василий Александрович ЕЖОВ | Dynamic amplitude parallax barrier on anti-phase liquid crystal layers and method of controlling thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013162426A2 (en) | 2013-10-31 |
RU2012116839A (en) | 2013-11-10 |
WO2013162426A3 (en) | 2014-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7646537B2 (en) | High-resolution field sequential autostereoscopic display | |
KR101310377B1 (en) | Image display device | |
EP1827032B1 (en) | Stereoscopic image display device | |
EP1750459B1 (en) | High-resolution autostereoscopic display | |
CN101438599B (en) | multiview autostereoscopic display | |
KR101289654B1 (en) | Image display device and driving method thereof | |
KR101596963B1 (en) | Stereoscopic image display device | |
US9001197B2 (en) | Stereoscopic image display device | |
JP2010049256A (en) | Display device | |
RU2518484C2 (en) | Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) | |
CN102799024A (en) | Two-dimensional/three-dimensional image switchable liquid crystal display | |
KR20140011574A (en) | Display device and driving method thereof | |
RU2306678C1 (en) | Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum | |
CN104253987B (en) | Stereoscopic image display and driving method thereof | |
Zhang et al. | A spatio-temporal multiplexing multi-view display using a lenticular lens and a beam steering screen | |
KR20120130044A (en) | Display unit, barrier device, and method of driving display unit | |
RU2490818C1 (en) | Autostereoscopic display with full-screen 3d resolution (versions thereof) and method of controlling active parallax barrier of display | |
Toyooka et al. | 13.2: The 3D display using field‐sequential LCD with light direction controlling back‐light | |
KR101927319B1 (en) | Display device | |
TW201301227A (en) | Display device, barrier device, barrier driving circuit, and barrier device driving method | |
US9224230B2 (en) | Method of displaying three-dimensional image and display apparatus for performing the same | |
CN102841447A (en) | Full distinguishability naked eye stereoscopic displayer | |
KR20140055532A (en) | Driving method of 3 dimensional stereography image display device | |
KR101992161B1 (en) | Stereoscopic image display and polarity control method thereof | |
KR101957997B1 (en) | 3d display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160427 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170313 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190427 |