RU2664781C1 - Device for forming a stereoscopic image in three-dimensional space with real objects - Google Patents

Device for forming a stereoscopic image in three-dimensional space with real objects Download PDF

Info

Publication number
RU2664781C1
RU2664781C1 RU2017142586A RU2017142586A RU2664781C1 RU 2664781 C1 RU2664781 C1 RU 2664781C1 RU 2017142586 A RU2017142586 A RU 2017142586A RU 2017142586 A RU2017142586 A RU 2017142586A RU 2664781 C1 RU2664781 C1 RU 2664781C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image
reproducing
space
block
real
Prior art date
Application number
RU2017142586A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Витальевич Кондратьев
Алексей Валентинович Кучеренко
Сергей Юрьевич Подлесный
Дмитрий Николаевич Сухов
Дмитрий Геннадьевич Чекалин
Original Assignee
Акционерное общество "Творческо-производственное объединение "Центральная киностудия детских и юношеских фильмов им. М. Горького" (АО "ТПО "Киностудия им. М. Горького")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Творческо-производственное объединение "Центральная киностудия детских и юношеских фильмов им. М. Горького" (АО "ТПО "Киностудия им. М. Горького") filed Critical Акционерное общество "Творческо-производственное объединение "Центральная киностудия детских и юношеских фильмов им. М. Горького" (АО "ТПО "Киностудия им. М. Горького")
Priority to RU2017142586A priority Critical patent/RU2664781C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664781C1 publication Critical patent/RU2664781C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/60Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images involving reflecting prisms and mirrors only
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/28Reflectors in projection beam

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

FIELD: optics; electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of optics and electronics. Apparatus for forming a stereoscopic image in a three-dimensional space with real objects comprises the first unit (4) for reproducing stereoscopic image (8) and partially reflecting transparent optical panel (6) installed with the possibility of displaying stereoscopic image (8), which is formed in the first reproducing unit (4), into the area of object space (2), providing at least one real object (3) in it. Second unit (5) for reproducing stereoscopic image is installed at the rear part of object space (2) with respect to visual direction of user (10). First unit (4) for reproducing the stereoscopic image and partially reflective transparent optical panel (6) are installed with the possibility of reproducing at least one main virtual object (9) into the zone of object space (2) in front of real object (3) with respect to visual direction of user (10). Second unit (5) for reproducing stereoscopic image is configured to display at least one additional virtual object (11) in the area of the object space behind real object (3) with respect to visual direction of user (10).EFFECT: technical result consists in improving the quality of optical alignment of the formed stereoscopic images with real objects in a three-dimensional space, providing conditions for observing a combined stereoscopic image simultaneously by several users from different angles and simplifying the design of the device.9 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области оптики и электроники, а именно к устройствам для создания объемного изображения и может быть использовано для отображения полноцветных трехмерных объектов и сцен, в которых демонстрируются и совмещаются воспроизводимое движущееся объемное изображение в реальном физическом пространстве с расположенными в нем реальными объектами и предметами.The invention relates to the field of optics and electronics, in particular to devices for creating a three-dimensional image and can be used to display full-color three-dimensional objects and scenes in which a reproduced moving three-dimensional image in real physical space is shown and combined with real objects and objects located in it.

Изобретение может найти применение, в частности, для моделирования трехмерных процессов и задач в науке и технике; получения специальных эффектов на сценах, в цирках, кинематографе; в музейных и выставочных экспозициях; для создания устройств виртуальной и дополненной реальности; в медицине для визуализации томографической информации и проведения сложных операций; для создания разного рода тренажеров; в искусстве и рекламе; в компьютерных играх; для создания оптических игрушек и демонстрации фокусов; в сфере развлекательной индустрии и т.д.The invention may find application, in particular, for modeling three-dimensional processes and tasks in science and technology; receiving special effects on stages, in circuses, cinema; in museum and exhibition displays; to create virtual and augmented reality devices; in medicine for visualization of tomographic information and complex operations; to create all kinds of simulators; in art and advertising; in computer games; to create optical toys and demonstrate tricks; in the entertainment industry, etc.

Уровень техникиState of the art

Устройства объемного отображения получили широкое распространение и востребованы в самых разных областях науки, техники, образования, индустрии развлечений и т.д. Разработано и производится большое количество разнообразных систем и аппаратов демонстрации объемных изображений основанных на различных технических принципах. Постоянно осуществляется поиск новых решений, проводится их систематизация (см. Чекалин Д.Г. Особенности восприятия, способы демонстрации и современные технологии воспроизведения объемных изображений. // Мир техники кино. 2017-1 (11), с. 19-28).Surround display devices are widespread and in demand in various fields of science, technology, education, the entertainment industry, etc. A large number of various systems and apparatuses for demonstrating volumetric images based on various technical principles have been developed and produced. The search for new solutions is constantly being carried out, their systematization is being carried out (see Chekalin D.G. Features of perception, methods of demonstration and modern technologies for reproducing volumetric images. // World of cinema technology. 2017-1 (11), pp. 19-28).

Для решения ряда практических задач требуется совмещение воспроизводимых объемных изображений и реальных физических объектов в одном общем пространстве для их одновременного совместного наблюдения.To solve a number of practical problems, the combination of reproduced volumetric images and real physical objects in one common space is required for their simultaneous joint observation.

Существует несколько основных видов устройств, отличающихся по технологии создания объемного изображения.There are several main types of devices that differ in the technology of creating a three-dimensional image.

К первой и наиболее многочисленной по разнообразию технических решений разновидности можно отнести «объемные дисплеи» или волюметрические (см. Самарин А. Современные технологии дисплеев объемного изображения. // Современная электроника, №2, 2005 г., с. 16-20). К этой категории относятся устройства, в которых изображение образуется в определенном ограниченном объеме множеством светящихся точек или вокселей, результат может достигаться разными техническими способами (см. патент США US 6554430 В2, G03B 21/28, 29.04.2003, патент РФ RU 2429513, G02F 1/13, 20.09.2011): жестко зафиксированные равномерно распределенные в пространстве воксели; набор параллельных плоскостей, равномерно заполняющих рабочий объем, на которые послойно выводится объемное изображение; использующие эффект зрительной инерции быстро движущиеся в рабочем пространстве (вращаясь вокруг оси или совершая возвратно-поступательные движения) поверхности со светящимися точками или с проецируемым на них изображением; создание изображения сканирующим сфокусированным лазерным лучом в специальной физической среде и др. Существенным недостатком устройств данного типа является возможность создания изображения только внутри устройства, из-за чего размер устройства должен быть больше отображаемых им объектов. Все пространство, в котором формируется изображение, заполнено рабочими элементами конструкции и размещение в нем каких-либо дополнительных объектов для их совмещения с демонстрируемым изображением по этой причине не возможно.To the first and the most numerous variety of technical solutions, varieties can be attributed to “volumetric displays” or volumetric (see Samarin A. Modern technologies for displaying volumetric images. // Modern Electronics, No. 2, 2005, p. 16-20). This category includes devices in which an image is formed in a certain limited volume by many luminous dots or voxels, the result can be achieved by different technical methods (see US patent US 6554430 B2, G03B 21/28, 04/29/2003, RF patent RU 2429513, G02F 1/13, 09/20/2011): rigidly fixed voxels uniformly distributed in space; a set of parallel planes uniformly filling the working volume onto which the volumetric image is displayed in layers; using the effect of visual inertia, quickly moving in the working space (rotating around an axis or making reciprocating movements) surfaces with luminous points or with the image projected onto them; creating an image by a scanning focused laser beam in a special physical medium, etc. A significant drawback of devices of this type is the ability to create an image only inside the device, due to which the size of the device must be larger than the objects displayed by it. The entire space in which the image is formed is filled with working elements of the structure and it is not possible to place any additional objects in it to combine them with the displayed image for this reason.

Ко второй разновидности можно отнести широко распространенные стереоскопические (с применением сепарационных очков) и автостереоскопические устройства (Валюс Н.А. Стереофотография. Стереокино. Стереотелевидение. М.: Искусство, 1986 г.). Само стереоскопическое изображение отображается на плоском экране, а его объемный образ формируется и может восприниматься зрителем объемным в пространстве и перед экраном и за ним. Изображение можно получать на светоизлучающих видеопанелях или способом проекции на отражательный или просветный экран. Возможно создание многоракурсного стереоизображения, в том числе и на больших просветных экранах с высоким разрешением (см. Патент РФ RU 2391689, G03B 27/22, 10.06.2010). Размещение реальных физических объектов конструктивно возможно в пространстве и перед экраном и за ним, однако, размещение их за экраном не имеет смысла, так как зритель не сможет их видеть. Использование устройств проекционного типа с отражающим экраном не применимо по причине тени, которую будет отбрасывать объект на экран. В случае светоизлучающей видеопанели или просветного проекционного экрана возможно размещение объекта в зоне предэкранного пространства, однако эта схема не может работать, если какая-либо часть воспроизводимого изображения должна находиться перед реальным объектом -между зрителем и объектом, так как объект перекроет часть экрана, которая формирует нужное изображение. В случае, когда реальный объект имеет значительные размеры, такая схема становится полностью неработоспособной.The second variety includes widespread stereoscopic (using separation glasses) and autostereoscopic devices (Valius N. A. Stereophotography. Stereokino. Stereo television. M: Art, 1986). The stereoscopic image itself is displayed on a flat screen, and its volumetric image is formed and can be perceived by the viewer as volumetric in space and in front of the screen and behind it. The image can be obtained on light-emitting video panels or by projection onto a reflective or translucent screen. It is possible to create a multi-angle stereo image, including on large high-resolution translucent screens (see RF Patent RU 2391689, G03B 27/22, 06/10/2010). The placement of real physical objects is structurally possible in space both in front of and behind the screen, however, placing them behind the screen does not make sense, since the viewer will not be able to see them. The use of projection type devices with a reflective screen is not applicable because of the shadow that the object will cast on the screen. In the case of a light-emitting video panel or a projection projection screen, it is possible to place an object in the area of the pre-screen space, however, this scheme cannot work if any part of the reproduced image must be in front of the real object — between the viewer and the object, since the object will overlap the part of the screen that forms desired image. In the case when the real object has significant dimensions, such a scheme becomes completely inoperative.

К третьей разновидности относятся голографические способы получения изображения, такие технологии очень сложны и пока находятся в стадии экспериментальных разработок, но, тем не менее, создано уже несколько принципиально разных прототипов таких устройств (см. Комар В.Г., Серов О.Б. Изобразительная голография и голографический кинематограф. М. Искусство, 1987 г.; N. Peyghambarian et al. Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer. Nature, vol. 468, pp 80-83, 2010; S. Tay et al. An updateable holographic 3D display. Nature, vol. 451, pp 694-698, 2008). Применительно к рассматриваемому вопросу совместимости воспроизводимого изображения с реальными физическими объектами голографические способы по своим свойствам можно разделить на две подгруппы, которые аналогичны двум уже рассмотренным выше разновидностям.The third variety includes holographic methods for obtaining images, such technologies are very complex and are still in the experimental development stage, but, nevertheless, several fundamentally different prototypes of such devices have already been created (see Komar V.G., Serov O.B. holography and holographic cinema, M. Art, 1987; N. Peyghambarian et al. Holographic three-dimensional telepresence using large-area photorefractive polymer. Nature, vol. 468, pp 80-83, 2010; S. Tay et al. An updateable holographic 3D display. Nature, vol. 451, pp 694-698, 2008). In relation to the issue of compatibility of the reproduced image with real physical objects, holographic methods can be divided into two subgroups, which are similar to the two varieties already discussed above.

Таким образом, в рассмотренном современном уровне техники устройств воспроизведения объемного изображения, удовлетворяющих нужному критерию в должной мере, не обнаружено. Однако существует вид устройств, которые не являются устройствами объемного изображения, но позволяют совмещать воспроизводимое изображение с реальными физическими объектами. Это устройства для воспроизведения «псевдообъемного» изображения по методу скрытого экрана. К псевдообъемным относятся способы воспроизведения плоского изображения, в которых используются психофизические особенности и возможности нашего восприятия для создания иллюзии объемности, основанные на статических и динамических монокулярных факторах пространственного зрения, и создается дополнительный эффект объемности; ощущение пространственности изображения усиливается с помощью специально подготовленного демонстрируемого контента и размещения плоских изображений с помощью прозрачных (или скрытых) экранов в реальном физическом пространстве с реальными объемными предметами (элементами сценического пространства или интерьера), за счет чего наше сознание воспринимает их тоже как объемные. При этом зритель наблюдает именно плоское изображение и оба глаза одномоментно видят один и тот же ракурс.Thus, in the considered current level of technology, devices for reproducing a volumetric image that satisfy the desired criterion are not adequately detected. However, there is a kind of devices that are not volumetric image devices, but allow you to combine the reproduced image with real physical objects. These are devices for reproducing a “pseudo-volume” image using the hidden screen method. Pseudo-volume methods of reproducing a flat image include psychophysical features and the possibilities of our perception to create the illusion of volume, based on static and dynamic monocular factors of spatial vision, and create an additional volume effect; the sense of spatiality of the image is enhanced by specially prepared demonstrated content and placement of flat images using transparent (or hidden) screens in real physical space with real volumetric objects (elements of stage space or interior), due to which our consciousness perceives them as volumetric as well. In this case, the viewer observes exactly a flat image and both eyes simultaneously see the same angle.

Одним из примеров реализации такого вида устройств является «Проекционное устройство и способ создания иллюзии по методике "PEPPER' S GHOST"», раскрытые в Евразийском патенте ЕА 008990 В1, 26.10.2007 г. В решении применяется способ создания псевдообъемного изображения в основе которого лежит технология скрытого экрана или «peppers ghost» эффект, позволяющий с помощью частично отражающего экрана создавать иллюзорное изображение. Согласно способу видеопроектор проецирует изображение через зеркало на отражательную панель (проекционный экран), расположенную в горизонтальной плоскости, под углом к которой на специальной раме натянут частично прозрачный экран. Зрители, стоящие перед экраном, видят отражение изображения отражательной панели в пространстве за ним. В пространстве за экраном может находиться актер, в этом случае зрители смогут наблюдать одновременно и актера и мнимое отраженное изображение проецируемое проектором.One example of the implementation of this type of device is the "Projection device and the method of creating an illusion according to the PEPPER 'S GHOST method", disclosed in Eurasian patent EA 008990 B1, 10.26.2007. The solution uses a method for creating a pseudo-volume image based on technology hidden screen or "peppers ghost" effect, which allows using a partially reflective screen to create an illusory image. According to the method, a video projector projects an image through a mirror onto a reflective panel (projection screen) located in a horizontal plane, at an angle to which a partially transparent screen is stretched on a special frame. Viewers in front of the screen see the reflection of the image of the reflective panel in the space behind it. An actor can be in the space behind the screen, in this case, viewers will be able to simultaneously observe both the actor and the imaginary reflected image projected by the projector.

Устройство, описанное в патенте-аналоге, представляет собой стоящую на сцене несущую конструкцию в виде параллелепипеда или коробки, внутри которой на нижней плоскости на полу размещена отражательная панель, под углом 45 градусов, к которой снизу вверх по диагонали параллелепипеда по направлению к зрителям на специальной раме натянута пленка частично прозрачного экрана. Проектор расположен над экраном в верхней части конструкции и через промежуточное зеркало проецирует изображение на отражательную панель. Зрители, находящиеся перед сценой, изображение на отражательной панели не видят, но зато видят в частично прозрачном экране его отражение, расположенное на сцене в пространстве за пленкой экрана, где в это же самое время на этой же части сцены могут находиться и живые актеры. Также в патенте-аналоге описано устройство рамы для натяжения частично прозрачного экрана и некоторые дополнительные технические элементы. Устройство, описанное в патенте-аналоге, специально создавалось для применения в зрелищных мероприятиях на концертах и в театрах, и разрабатывалось именно для этих целей, в силу чего имеет узкое специализированное назначение и ограниченные возможности.The device described in the patent analogue is a supporting structure standing on the stage in the form of a parallelepiped or box, inside of which on the lower plane on the floor there is a reflective panel at an angle of 45 degrees, to which from the bottom upwards on the diagonal of the box in the direction of the audience on a special The film is partially stretched film partially transparent screen. The projector is located above the screen in the upper part of the structure and through the intermediate mirror projects the image on the reflective panel. Spectators in front of the stage do not see the image on the reflective panel, but they see in a partially transparent screen its reflection located on the stage in space behind the screen film, where at the same time live actors can be on the same part of the stage. Also in the patent analogue describes a frame device for tensioning a partially transparent screen and some additional technical elements. The device described in the patent analogue was specially created for use in entertainment events at concerts and theaters, and was developed precisely for these purposes, which is why it has a narrow specialized purpose and limited capabilities.

У данного аналога есть ряд существенных технологических и технических ограничений. Наиболее существенным и принципиальным недостатком является возможность отображения только плоского изображения. Формируемое изображение визуализируется и локализовано только в одной вертикальной плоскости, расстояние до которой фиксировано и определяется и однозначно задается взаимным расположением «отражательного элемента» проекционного экрана и «частично прозрачного экрана» формирующего «мнимое изображение». Таким образом, формируемое изображение является плоским и позволяет получить, как указано в патенте-аналоге, только «ложное восприятие глубины» на основе «способа создания иллюзии», а при размещении в одном пространстве рядом с реальными объемными трехмерными предметами или совмещении с ними отличие проецируемого изображения от реальных объектов и его иллюзорность становятся особенно заметными.This analogue has a number of significant technological and technical limitations. The most significant and fundamental drawback is the ability to display only a flat image. The formed image is visualized and localized in only one vertical plane, the distance to which is fixed and determined and uniquely determined by the relative position of the "reflective element" of the projection screen and the "partially transparent screen" forming the "imaginary image". Thus, the image being formed is flat and allows, as indicated in the patent analogue, to obtain only “false perception of depth” on the basis of the “method of creating an illusion”, and when placed in the same space next to real three-dimensional three-dimensional objects or combined with them, the difference between the projected images from real objects and its illusory nature become especially noticeable.

Другим важным недостатком устройства является принципиальная невозможность распределения или перемещения создаваемых изображений по глубине пространства и жесткая привязка к одной единственной плоскости. Невозможно заполнение пространства по глубине или размещение объектов на разных планах по глубине. По этой же причине отсутствует возможность для формируемого изображения при его перемещении «обходить» с разных сторон реальные физические объекты и перемещаться в пространстве по свободным траекториям.Another important drawback of the device is the fundamental impossibility of the distribution or movement of the created images across the depth of space and rigid binding to a single plane. It is impossible to fill the space in depth or to place objects on different depth plans. For the same reason, there is no possibility for the image being formed to “walk around” real physical objects from different sides and move in space along free paths when moving it.

Данное устройство также не позволяет визуализировать сцены, объекты или набор объектов разнесенных по глубине. Это значительно ограничивает реалистичность и сферу применения предлагаемого метода.This device also does not allow you to visualize scenes, objects or a set of objects spaced in depth. This significantly limits the realism and scope of the proposed method.

Кроме этого предложенное устройство предполагает применение в качестве «частично прозрачного экрана» пленки и специальной конструкции для ее натяжения, что позволяет делать установки большого размера, но для малогабаритных устройств это решение слишком сложно и малоприменимо - в ряде случаев более предпочтительным является использование жестких частично прозрачных поверхностей. Также к недостаткам можно отнести и то обстоятельство, что предложенное решение основано на использовании только проекционной технологии получения изображения с фиксированной оптической схемой и предназначено для решения узкого класса специализированных задач, что накладывает дополнительные ограничения, связанные с возможностями и сферой его применения.In addition, the proposed device assumes the use of a film and a special design for its tension as a “partially transparent screen”, which allows for large-sized installations, but for small-sized devices this solution is too complicated and inapplicable - in some cases it is more preferable to use hard partially transparent surfaces . The disadvantages include the fact that the proposed solution is based on the use of only projection technology for obtaining images with a fixed optical scheme and is intended to solve a narrow class of specialized tasks, which imposes additional restrictions related to the capabilities and scope of its application.

В публикации заявки США US 20030085866, 08.05.2003 описано устройство для формирования объемного цветного изображения, направленное на решение задачи совмещения воспроизводимых объемных изображений и реальных физических объектов в одном общем пространстве для их одновременного совместного наблюдения с помощью средств виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности.In the publication of application US US 20030085866, 05/08/2003 a device for forming a volumetric color image is described, aimed at solving the problem of combining reproduced volumetric images and real physical objects in one common space for their simultaneous observation using virtual (VR) and augmented (AR) ) reality.

Устройство содержит корпус; блок воспроизведения стереоскопического изображения, формирующий статичное или движущееся объемное изображение со стереоскопическими затворными очками для разделения стереоизображений для обоих глаз и обеспечения возможности стереоскопического просмотра; электромагнитное устройство слежения для поддержки отслеживания положения головы зрителя, необходимое для правильного расчета и построения стереоскопического изображения; частично отражающую прозрачную оптическую поверхность, установленную под углом к блоку воспроизведения с возможностью отображения формируемого в блоке воспроизведения изображения в зону предметного пространства, в которой могут размещаться реальные физические трехмерные объекты, и источник света для освещения зоны предметного пространства. Частично отражающая прозрачная оптическая поверхность формирует мнимое изображение, которое зритель в зоне этого пространства может наблюдать оптически совмещенным по трем координатам (высоте, ширине и глубине) с реальными размещенными в этом же объеме физическими объектами в виде совмещенного комбинированного объемного изображения.The device comprises a housing; a stereoscopic image reproducing unit forming a static or moving three-dimensional image with stereoscopic shutter glasses for separating stereo images for both eyes and enabling stereoscopic viewing; an electromagnetic tracking device to support tracking the position of the head of the viewer, necessary for the correct calculation and construction of a stereoscopic image; partially reflecting a transparent optical surface mounted at an angle to the reproduction unit with the possibility of displaying the image generated in the reproduction unit in the area of the subject space, which can accommodate real physical three-dimensional objects, and a light source to illuminate the area of the subject space. A partially reflecting transparent optical surface forms an imaginary image that the viewer in the area of this space can observe optically aligned in three coordinates (height, width and depth) with real physical objects placed in the same volume in the form of a combined combined volumetric image.

В данном устройстве формируемое изображение является не псевдообъемным, а стереоскопическим. Объемное изображение создается стереоскопическим методом) при котором с помощью специальных датчиков (трекеров) определяется расположение глаз зрителя, на основании чего компьютер генерирует два плоских изображения или стереопару соответствующих этому положению ракурсов, которые выводятся на плоский экран и наблюдаются зрителем раздельно левым и правым глазом через сепарационные стереоскопические очки. Стереоскопическое изображение состоит из двух плоских изображений объекта, собственно, объемное изображение синтезируется и создается мозгом на основе анализа плоских изображений стереопары. При смещении положения глаз мы должны увидеть объект с другого ракурса и компьютер должен это отследить и сгенерировать новые изображения (стереопару) для двух новых ракурсов соответствующих новому положению глаз зрителя и вывести это изображение в виде стереопары на экран.In this device, the generated image is not pseudo-volume, but stereoscopic. The volumetric image is created by the stereoscopic method) in which using special sensors (trackers) determines the position of the viewer's eyes, on the basis of which the computer generates two flat images or a stereo pair of angles corresponding to this position, which are displayed on the flat screen and observed by the viewer separately by the left and right eye through the separation stereoscopic glasses. A stereoscopic image consists of two flat images of an object; in fact, a three-dimensional image is synthesized and created by the brain based on the analysis of flat images of a stereo pair. When shifting the position of the eyes, we should see the object from a different angle and the computer should track this and generate new images (stereo pair) for two new angles corresponding to the new position of the eye of the viewer and display this image as a stereo pair on the screen.

Отдельной проблемой является совмещение виртуального изображения с реальными объектами. При каждом смещении глаз зрителя и направления его взгляда это фиксируется устройством слежения, затем рассчитывается положение виртуального объекта в пространстве относительно нового положения глаз наблюдателя и положения реальных физических объектов, после чего специальной программой генерируется корректное изображение виртуального объекта соответствующего этой точке наблюдения.A separate problem is the combination of a virtual image with real objects. At each displacement of the viewer's eyes and the direction of his gaze, this is fixed by a tracking device, then the position of the virtual object in space relative to the new position of the observer's eyes and the position of real physical objects is calculated, after which a correct image of the virtual object corresponding to this observation point is generated by a special program.

Таким образом, данный метод требует дополнительного оборудования для постоянного динамического отслеживания положения наблюдателя в пространстве, достаточно мощного и сложного компьютерного оборудования и специализированного программного обеспечения. Работать с такой системой одновременно может только один наблюдатель и он должен быть в сепарационных очках. Кроме этого система может строить нужные стереоскопические изображения только методом вычислений на основе компьютерной 3D модели воспроизводимого изображения и не предназначена для работы с изображениями реального мира, которые можно получать при съемке видеокамерой.Thus, this method requires additional equipment for continuous dynamic tracking of the observer's position in space, sufficiently powerful and sophisticated computer equipment and specialized software. Only one observer can work with such a system at a time, and he must be in separation glasses. In addition, the system can build the necessary stereoscopic images only by the calculation method based on a computer 3D model of the reproduced image and is not designed to work with real-world images that can be obtained when shooting with a video camera.

Еще один существенный недостаток, характерный для устройств с полупрозрачным зеркалом, связан с «прозрачностью» формируемых мнимых (виртуальных) отраженных частично отражающей оптической поверхностью объектов, в случае их расположения перед подсвеченными реальными объектами на линии наблюдения зрителем. Так как реальные объекты физически размещены для зрителя после полупрозрачного зеркала, то в случае их пересечения виртуальными объектами отраженными в этом же зеркале, последние будут просвечивать и сквозь них будут видны реальные объекты заднего плана, а заметность этого явления зависит от степени их яркости и освещенности.Another significant drawback characteristic of devices with a translucent mirror is associated with the “transparency” of the formed imaginary (virtual) objects reflected partially by the reflective optical surface, if they are located in front of illuminated real objects on the observation line by the viewer. Since real objects are physically placed for the viewer after a translucent mirror, if they are crossed by virtual objects reflected in the same mirror, the latter will be visible and real objects of the background will be visible through them, and the visibility of this phenomenon depends on the degree of their brightness and illumination.

Наиболее близким аналогом рассматриваемого решения является устройство для формирования объемного изображения, раскрытое в публикации заявки США US 2017109938, 20.04.2017. Данное устройство является аналогичным описанному выше и содержит корпус (основание), образующий предметное пространство для размещения в нем реальных объектов, блок воспроизведения объемного изображения, частично отражающую прозрачную оптическую панель, установленную под углом к блоку воспроизведения с возможностью отражения формируемого в блоке воспроизведения изображения в зону предметного пространства, камеру, которая захватывает изображения реального объекта в области взаимодействия, датчика для отслеживания положения глаз и блок освещения зоны предметного пространства с реальными объектами. Блок освещения выполнен в виде проектора, который обеспечивает выборочное подсвечивание некоторых областей зоны предметного пространства.The closest analogue of the considered solution is a device for forming a three-dimensional image, disclosed in the publication of application US US 2017109938, 04/20/2017. This device is similar to that described above and contains a housing (base) forming an object space for placing real objects in it, a volumetric image reproducing unit partially reflecting a transparent optical panel mounted at an angle to the reproducing unit with the possibility of reflecting the image formed in the reproducing unit into the zone subject space, a camera that captures images of a real object in the interaction area, a sensor for tracking eye position Lighting unit objective space zone with real objects. The lighting unit is made in the form of a projector, which provides selective highlighting of some areas of the subject area.

В качестве блока воспроизведения могут применяться различные типы дисплеев, в дополнительном пункте формулы изобретения оговаривается возможность применения наряду с другими типами дисплеев также и стереоскопических, автостереоскопических и волюметрических типов дисплеев. Однако эти разновидности указаны в общем перечислении всего ряда и всех видов существующих сейчас на рынке дисплеев вместе с обычными необъемными видами без указания и раскрытия особенностей формирования объемного изображения, при этом в патенте приведено описание датчика (tracking sensor) для отслеживания и определения положения головы и глаз пользователя и возможности построения с помощью процессора изображения виртуальной среды с учетом положения пользователя и объекта, что свидетельствует о применимости и возможности работы устройства одновременно только для одного наблюдателя, как и в предыдущем рассмотренном устройстве.Various types of displays can be used as a reproducing unit; in an additional claim, the possibility of using stereoscopic, autostereoscopic and volumetric types of displays along with other types of displays is also stipulated. However, these varieties are indicated in a general listing of the entire series and all types of displays currently on the market, together with the usual non-voluminous views without specifying and disclosing the features of the formation of a three-dimensional image, while the patent describes a tracking sensor for tracking and determining the position of the head and eyes the user and the possibility of constructing a virtual environment image using the processor, taking into account the position of the user and the object, which indicates the applicability and feasibility of the device only for one observer at a time, as in the previous device considered.

Необходимость применения систем слежения и возможность наблюдать корректное совмещенное изображение только для одного пользователя определяется ограничением, связанным с воспроизведением объемного изображения, расположенного за реальным объектом при его наблюдении несколькими пользователями. В частности, если для одного из наблюдателей (пользователей) изображение виртуального объекта будет находиться в прямой видимости, а для второго наблюдателя будет перекрыто реальным объектом и поэтому не должно им наблюдаться, то при отображении виртуального объекта блоком воспроизведения через частично отражающую прозрачную оптическую поверхность указанный виртуальный объект все равно будут видеть оба наблюдателя, т.к. отражающая поверхность расположена до реального объекта и отражение в ней видно со всех точек наблюдения. При этом изображение виртуального объекта для второго наблюдателя будет «просвечивать» сквозь реальный объект. Устраняются эти негативные эффекты в рассмотренных выше технологических решениях методом вычисления и синтеза скорректированного изображения на основе данных от датчиков для одной точки наблюдения. Однако это существенное ограничение не позволяет применять устройство одновременно более чем одним пользователем и требует значительного технического усложнения устройства.The need to use tracking systems and the ability to observe the correct combined image for only one user is determined by the restriction associated with the reproduction of a three-dimensional image located behind a real object when it is observed by several users. In particular, if for one of the observers (users) the image of the virtual object will be in direct line of sight, and for the second observer it will be blocked by the real object and therefore should not be observed by it, then when the virtual object is displayed by the playback unit through the partially reflecting transparent optical surface, the specified virtual both observers will see the object anyway, because the reflecting surface is located to the real object and reflection in it is visible from all observation points. In this case, the image of the virtual object for the second observer will “shine through” the real object. These negative effects are eliminated in the technological solutions discussed above by calculating and synthesizing the corrected image based on data from sensors for one observation point. However, this significant limitation does not allow the device to be used simultaneously by more than one user and requires significant technical complication of the device.

Таким образом, известные из современного уровня техники устройства для формирования объемного цветного изображения совмещенного с реальными физическими объектами в трехмерном пространстве имеют следующие принципиальные недостатки:Thus, devices for forming a three-dimensional color image combined with real physical objects in three-dimensional space, known from the state of the art, have the following fundamental disadvantages:

1) Устройства обеспечивают возможность наблюдения объемного изображения при совмещении в одном объеме виртуальных и реальных объектов одновременно только для одного пользователя (зрителя). При этом для обеспечения корректного отображения применяются специальные системы слежения и контроля за положением глаз зрителя, на основании чего вычисляется и генерируется изображение.1) The devices provide the ability to observe the volumetric image when combining in one volume of virtual and real objects at the same time for only one user (viewer). Moreover, to ensure correct display, special tracking and monitoring systems are used for the position of the viewer's eyes, on the basis of which the image is calculated and generated.

2) Необходимо применение специальных систем слежения и контроля за положением глаз пользователя для обеспечения корректного отображения объемных виртуальных объектов и специализированных алгоритмов вычисления и генерирования изображения.2) It is necessary to use special tracking and monitoring systems for the position of the user's eyes to ensure the correct display of volumetric virtual objects and specialized algorithms for computing and generating images.

3) В силу необходимости генерировать изображение методами компьютерного моделирования в соответствии с положением глаз наблюдателя невозможна демонстрация предварительно записанных видеозаписей или прямая трансляция объемных изображений с видеокамер.3) Due to the need to generate an image by computer simulation in accordance with the position of the observer’s eyes, it is not possible to demonstrate pre-recorded videos or broadcast live images from video cameras.

4) Существенной проблемой является «прозрачность» формируемых мнимых (виртуальных) отраженных частично отражающей оптической поверхностью объектов, в случае их расположения перед подсвеченными реальными объектами на линии наблюдения зрителем. Так как реальные объекты физически размещены для зрителя после полупрозрачного зеркала, то в случае их пересечения виртуальными объектами, отраженными в этом же зеркале, последние будут просвечивать и сквозь них будут видны реальные объекты заднего плана.4) A significant problem is the "transparency" of the formed imaginary (virtual) objects reflected partially by the reflecting optical surface, if they are located in front of the highlighted real objects on the line of observation by the viewer. Since real objects are physically placed for the viewer after a translucent mirror, if they are crossed by virtual objects reflected in the same mirror, the latter will shine through and real background objects will be visible through them.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков аналогов и обеспечении возможности воспроизведения и визуализации полноцветных объемных изображений в трехмерном физическом объеме предметного пространства и возможность их пространственного совмещения с реальными физическими объектами и предметами размещенными в этом же объеме с получением единой реалистичной картины для одновременного наблюдения нескольким пользователями с нескольких точек наблюдения.The objective of the claimed invention is to eliminate the shortcomings of analogues and providing the ability to reproduce and visualize full-color volumetric images in the three-dimensional physical volume of the subject space and the possibility of their spatial combination with real physical objects and objects placed in the same volume to obtain a single realistic picture for simultaneous observation by several users from several observation points.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества оптического совмещения формируемых объемных изображений с реальными объектами в трехмерном объеме, обеспечении условий для наблюдения совмещенного объемного изображения одновременно несколькими пользователями с разных ракурсов и упрощении конструкции устройства за счет отказа от устройств отслеживания взгляда пользователя.The technical result of the invention is to improve the quality of optical alignment of the generated volumetric images with real objects in a three-dimensional volume, providing conditions for observing the combined volumetric image simultaneously by several users from different angles, and simplifying the design of the device due to the rejection of devices for tracking the user's gaze.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для формирования объемного изображения в трехмерном пространстве с реальными объектами содержит: первый блок воспроизведения объемного изображения, частично отражающую прозрачную оптическую панель, установленную с возможностью отображения объемного изображения, формируемого в первом блоке воспроизведения, в область предметного пространства, обеспечивающего размещение в нем по меньшей мере одного реального объекта, а также второй блок воспроизведения объемного изображения, установленный в задней части предметного пространства по отношению к направлению взгляда пользователя, при этом первый блок воспроизведения объемного изображения и частично отражающая прозрачная оптическая панель установлены с возможностью отображения по меньшей мере одного основного виртуального объекта в зону предметного пространства перед реальным объектом относительно направления взгляда пользователя, а второй блок воспроизведения объемного изображения установлен с возможностью отображения по меньшей мере одного дополнительного виртуального объекта в зону предметного пространства за реальным объектом относительно направления взгляда пользователя. Кроме того, согласно частным вариантам реализации изобретения:The specified technical result is achieved due to the fact that the device for forming a three-dimensional image in three-dimensional space with real objects contains: a first block for reproducing a three-dimensional image, partially reflecting a transparent optical panel installed with the ability to display a three-dimensional image formed in the first block of reproduction, in the subject area space, providing the placement in it of at least one real object, as well as the second block playback volume image installed in the back of the subject space with respect to the direction of the user's gaze, while the first volume image reproducing unit and the partially reflecting transparent optical panel are installed with the possibility of displaying at least one main virtual object in the subject area in front of the real object relative to the direction of view the user, and the second block playback of the three-dimensional image is installed with the ability to display at least Nogo additional virtual object in the object space area of the real object with respect to the direction of user's eyes. In addition, according to private variants of the invention:

- в качестве первого и второго блоков воспроизведения объемного изображения может быть использован стереоскопический дисплей и/или волюметрический дисплей, и/или голографический дисплей, и/или проекционная система демонстрации объемного изображения с по меньшей мере одним проектором и просветным или отражательным проекционным экраном.- a stereoscopic display and / or volumetric display, and / or a holographic display, and / or a projection system for demonstrating a volumetric image with at least one projector and a translucent or reflective projection screen can be used as the first and second volumetric playback units.

- в качестве первого блока воспроизведения объемного изображения наиболее предпочтительно использование автостереоскопического или волюметрического, или голографического дисплея.- as the first block for reproducing a volumetric image, it is most preferable to use an autostereoscopic or volumetric or holographic display.

- в качестве второго блока воспроизведения объемного изображения наиболее предпочтительно использование стереоскопического или голографического дисплея;- as a second block for reproducing a volumetric image, it is most preferable to use a stereoscopic or holographic display;

- первый блок воспроизведения объемного изображения установлен вне поля зрения пользователя, выше или ниже, или сбоку относительно оси зрения пользователя;- the first block for reproducing the volumetric image is installed outside the field of view of the user, above or below, or from the side relative to the axis of view of the user;

- устройство может дополнительно содержать блок освещения предметного пространства, выполненный с возможностью зонированного освещения предметного пространства;- the device may further comprise a unit for illuminating the subject space, configured to zoned illumination of the subject space;

- блок освещения предметного пространства может содержать направленные источники света и/или по меньшей мере один проектор для проецирования света в предметное пространство;- the illumination unit of the subject space may contain directional light sources and / or at least one projector for projecting light into the subject space;

- блок освещения предметного пространства может содержать средство управления, выполненное с возможностью управления положением и/или направлением светового потока, и/или цветностью, и/или яркостью каждого из направленных источников света и/или каждого из проекторов;- the illumination unit of the subject space may comprise control means adapted to control the position and / or direction of the light flux and / or the color and / or brightness of each of the directed light sources and / or each of the projectors;

- блок освещения предметного пространства может дополнительно содержать видеокамеру для отслеживания положения по меньшей мере одного реального объекта и формирования соответствующего освещения предметного пространства на основании указанного положения.- the unit of illumination of the subject space may further comprise a video camera for tracking the position of at least one real object and the formation of the corresponding illumination of the subject space based on the specified position.

В отличие от ближайшего аналога в рассматриваемом устройстве применяется решение, в котором используется два блока воспроизведения на основе стереоскопической, объемной волюметрической или голографической технологии отображения объемного изображения и усовершенствованная система освещения. Такое решение обеспечивает возможность наблюдения изображения несколькими пользователями с разных ракурсов без применения специальных устройств отслеживающих положение глаз пользователя. При этом второй блок воспроизведения объемного изображения, расположен в задней части предметного пространства относительно взгляда пользователей и формирует виртуальные объекты, расположенные за перекрывающими их реальными объектами, для устранения эффекта «просвечивания» виртуальных объектов сквозь находящиеся перед ними реальные, что может быть особенно заметно с некоторых ракурсов наблюдения. Усовершенствованная система освещения, позволяет исключить или уменьшить эффект «прозрачности» формируемых первым блоком воспроизведения виртуальных отраженных частично отражающей оптической поверхностью объектов и «просвечивания» размещенных за ними реальных объектов.In contrast to the closest analogue, the device under consideration uses a solution that uses two playback units based on stereoscopic, volumetric volumetric or holographic technology for displaying volumetric images and an advanced lighting system. This solution provides the ability to observe images by multiple users from different angles without the use of special devices that track the position of the user's eyes. In this case, the second volumetric image reproduction unit, located at the rear of the subject space relative to the users' gaze, forms virtual objects located behind the real objects that overlap them, in order to eliminate the effect of “shining through” of virtual objects through the real objects in front of them, which can be especially noticeable with some viewing angles. An improved lighting system makes it possible to eliminate or reduce the effect of “transparency” formed by the first unit of reproduction of virtual objects partially reflected by the optical surface and “transmission” of real objects placed behind them.

Указанные особенности позволяют обеспечить получение более реалистичной картины при наблюдении несколькими пользователями, за счет улучшения качества оптического совмещения формируемых объемных изображений с реальными объектами в трехмерном объеме.These features make it possible to obtain a more realistic picture when observed by several users, by improving the quality of the optical alignment of the generated volumetric images with real objects in a three-dimensional volume.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 схематично показан общий вид заявленного устройства;in FIG. 1 schematically shows a General view of the claimed device;

на фиг. 2 показана схема наблюдения изображений несколькими пользователями;in FIG. 2 shows a pattern for observing images by multiple users;

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Заявленное устройство содержит набор конструктивных элементов, которые могут быть объединены основанием (1) в виде единого корпуса или несущей конструкции, или устанавливаться независимо, но в строго определенных зафиксированных относительно друг друга положениях. Конструктивные элементы формируют предметное пространство (2) для размещения в нем реальных физических объектов (3), в том числе подвижных и живых (например актеров). В состав устройства входят: первый блок (4) воспроизведения объемного изображения, второй блок (5) воспроизведения объемного изображения, частично отражающая прозрачная оптическая панель (6), а также, необязательно, блок (7) освещения предметного пространства (2).The claimed device contains a set of structural elements that can be combined by the base (1) in the form of a single housing or supporting structure, or installed independently, but in strictly defined positions fixed relative to each other. Structural elements form a subject space (2) for placing real physical objects (3) in it, including moving and living ones (for example, actors). The device includes: the first block (4) of reproducing a three-dimensional image, the second block (5) of reproducing a three-dimensional image, partially reflecting a transparent optical panel (6), and, optionally, a block (7) of illumination of the subject space (2).

Первый блок (4) воспроизведения обеспечивает получение объемного изображения (8). В качестве первого блока (4) могут применяться стереоскопические дисплеи (дисплеи с 3D очками, автостереоскопические, многоракурсные и т.д.), волюметрические (объемные) дисплеи с различным принципом формирования изображения, а также голографические дисплеи. По способу формирования самого изображения могут применяться различные типы дисплеев: жидкокристаллический, плазменный, светодиодный, электронно-лучевой, лазерный, проекционный и т.д.The first block (4) playback provides a three-dimensional image (8). As the first block (4), stereoscopic displays (displays with 3D glasses, autostereoscopic, multi-angle, etc.), volumetric (volume) displays with a different principle of image formation, and holographic displays can be used. By the method of forming the image itself, various types of displays can be used: liquid crystal, plasma, LED, electron beam, laser, projection, etc.

Также возможны различные варианты применения проекционных многокомпонентных систем, состоящих из одного или нескольких проекторов и проекционного экрана (отражательного или просветного типов), что существенно расширяет разнообразие возможных конфигураций системы и позволяет значительно увеличить возможные размеры воспроизводимого изображения.Various applications of projection multicomponent systems consisting of one or several projectors and a projection screen (reflective or translucent types) are also possible, which significantly expands the variety of possible system configurations and allows to significantly increase the possible dimensions of the reproduced image.

Однако наиболее предпочтительно использование в качестве первого блока воспроизведения дисплеев, позволяющих наблюдать объемные изображения без применения носимых оптических средств (3D очков и т.д.), а именно автостереоскопических (многоракурсных), волюметрических и голографических дисплеев.However, it is most preferable to use displays as the first playback unit that allow you to observe three-dimensional images without the use of wearable optical devices (3D glasses, etc.), namely autostereoscopic (multi-angle), volumetric and holographic displays.

Существенным требованием к воспроизводимому изображению является его объемность, наблюдаемая и различаемая зрителем в трех пространственных координатах, в том числе и по глубине изображения. Возможность применения в блоке воспроизведения систем разного типа позволяет существенно расширить область применения с учетом возможных требований к качеству и размерам изображения, сложности и стоимости оборудования, другим технологическим характеристикам и эксплуатационным требованиям.An essential requirement for the reproduced image is its volume, observed and distinguished by the viewer in three spatial coordinates, including the depth of the image. The possibility of using different types of systems in the playback unit allows you to significantly expand the scope of application, taking into account possible requirements for image quality and size, complexity and cost of equipment, other technological characteristics and operational requirements.

Первый блок (4) воспроизведения объемного изображения размещается скрытым от зрителя образом вне поля его зрения так, чтобы наблюдатель не мог видеть воспроизводимое непосредственно на нем изображение. В частности, первый блок (4) может быть размещен выше или ниже оси зрения пользователей или сбоку от пользователей.The first block (4) for reproducing the volumetric image is placed hidden from the viewer in a way outside his field of vision so that the observer cannot see the image reproduced directly on it. In particular, the first block (4) can be placed above or below the axis of view of users or to the side of users.

Полупрозрачная панель (6) (или полупрозрачное зеркало) с оптической поверхностью предназначена для отображения (отражения) объемного изображения (8), создаваемого первым блоком (4), в область предметного пространства (2) в виде основного виртуального объекта (9) или нескольких объектов, расположенных перед реальным объектом (3) (или объектами). Панель (6), как правило, ориентирована под углом к первому блоку (4) воспроизведения изображения или направлению создаваемого первым блоком (4) светового потока таким образом, чтобы пользователь (зритель) (10) видел в ней отраженное объемное изображение. Оптическая поверхность панели (6) должна обладать свойством частичного отражения для изображения находящегося под углом к ней и оставаться частично прозрачной для проходящего сквозь нее света, чтобы было видно изображение и пространство, находящееся относительно зрителя за этой поверхностью в области предметного пространства (2). Существенным требованием к панели (6) является отсутствие искажений (геометрическое искажение формы, световое рассеяние, эффект раздвоения изображения и др.) отраженного и проходящего сквозь нее изображения.A translucent panel (6) (or a translucent mirror) with an optical surface is designed to display (reflect) a three-dimensional image (8) created by the first block (4) into the domain space (2) as a main virtual object (9) or several objects located in front of the real object (3) (or objects). The panel (6), as a rule, is oriented at an angle to the first block (4) of image reproduction or the direction of the light flux created by the first block (4) so that the user (viewer) (10) sees the reflected three-dimensional image in it. The optical surface of the panel (6) must have the property of partial reflection for the image located at an angle to it and remain partially transparent for the light passing through it so that the image and the space located relative to the viewer behind this surface in the area of the subject space (2) are visible. An essential requirement for the panel (6) is the absence of distortions (geometric shape distortion, light scattering, image bifurcation effect, etc.) of the image reflected and passing through it.

Размещаемые в области предметного пространства (2) реальные физические объекты (3), пользователь (8) также может видеть сквозь панель (6). Чтобы обеспечить визуальное перекрытие реальным объектом (3) виртуальных, применяется второй блок (5) воспроизведения объемного изображения, устанавливаемый на задней границе объема зоны предметного пространства (2). Указанный второй блок (5) формирует объемное изображение в виде дополнительного виртуального объекта (11) или объектов, располагаемых за реальным объектом (3). В этом случае виртуальные изображения, находящиеся после реальных объектов (3) (относительно пользователя), воспроизводимые вторым блоком (5) будут перекрываться реальными объектами в соответствии с законами геометрической оптики и, что принципиально важно, несколько зрителей могут одновременно наблюдать их из разных точек зоны наблюдения с перекрытием соответствующим их положению.Real physical objects (3) located in the domain of the object space (2), the user (8) can also see through the panel (6). In order to provide visual overlap with a real object (3) virtual, a second volumetric image reproduction unit (5) is used, which is installed on the rear boundary of the volume of the zone of the subject space (2). The specified second block (5) forms a three-dimensional image in the form of an additional virtual object (11) or objects located behind a real object (3). In this case, virtual images located after real objects (3) (relative to the user) reproduced by the second block (5) will be overlapped by real objects in accordance with the laws of geometric optics and, which is fundamentally important, several viewers can simultaneously observe them from different points of the zone observations with overlapping corresponding to their position.

Ко второму блоку (5) воспроизведения объемного изображения, как правило, предъявляются более строгие технические требования, чем к первому (4). Изображения, предпочтительно, должны формироваться указанным блоком (5) в зоне предметного пространства (2), поэтому желательно, чтобы они располагались за пределами его физического корпуса, т.е. перед экраном. Это могут обеспечить устройства со стереоскопической или голографической технологией создания изображения. Волюметрические дисплеи также могут быть применены в заявленном устройстве, однако они формируют изображение только внутри своего корпуса и могут иметь ограниченное применение без выхода изображения непосредственно в зону предметного пространства (2), обеспечивая объемное изображение только за ее границей в пределах объема своего корпуса.As a rule, stricter technical requirements are imposed on the second block (5) for reproducing a three-dimensional image than on the first (4). Images should preferably be formed by the indicated unit (5) in the area of the object space (2), therefore, it is desirable that they are located outside its physical body, i.e. in front of the screen. Devices with stereoscopic or holographic imaging technology can provide this. Volumetric displays can also be used in the claimed device, however, they only form an image inside their case and can be of limited use without leaving the image directly in the area of the subject space (2), providing a three-dimensional image only beyond its border within the volume of its case.

Таким образом, все основные виртуальные объекты (9), расположенные перед реальными объектами (3) и не перекрывающиеся ими, должны формироваться первым блоком (5) воспроизведения и отражаться в сторону наблюдателя панелью (6), а дополнительные виртуальные объекты (11), перекрывающиеся реальными объектами (3) и находящиеся сзади них формируются вторым блоком (5) воспроизведения объемного изображения.Thus, all the main virtual objects (9) located in front of real objects (3) and not overlapping by them should be formed by the first block (5) of reproduction and reflected to the side of the observer by the panel (6), and additional virtual objects (11), overlapping real objects (3) and those located behind them are formed by the second block (5) for reproducing the volumetric image.

Для улучшения качества оптического совмещения виртуальных и реальных объектов может быть предусмотрен блок (7) освещения предметного пространства (2). Указанный блок (7) может содержать направленные источники света (12) или по меньшей мере один видеопроектор (13) или их комбинацию.To improve the quality of the optical combination of virtual and real objects, a block (7) of illumination of the subject space (2) can be provided. The specified unit (7) may contain directional light sources (12) or at least one video projector (13) or a combination thereof.

В качестве направленных источников света (12) могут применяться, например, светодиодные RGB светильники.As directional light sources (12), for example, LED RGB lights can be used.

В одном из вариантов реализации изобретения источники направленного света (12) и/или видеопроекторы (13) могут быть установлены неподвижно таким образом, что каждый элемент или группа элементов направлена на определенную область в предметном пространстве. В другом варианте реализации изобретения указанные элементы могут иметь возможность изменения своего положения и/или направления их освещения.In one embodiment of the invention, the directional light sources (12) and / or video projectors (13) can be fixedly mounted so that each element or group of elements is directed to a specific area in the subject space. In another embodiment of the invention, these elements may have the ability to change their position and / or direction of their lighting.

Для управления работой источников света (12) и видеопроекторов (13) может применяться средство управления (14), которое задает режим освещения предметного пространства (2) путем регулировки яркости, цветности каждого источника света (12) или подает модулированный видеосигнал, обеспечивающий управление яркостью и цветностью каждого пиксела видеопроектора (13), а также контролирует локализацию и направление освещения каждого элемента.To control the operation of light sources (12) and video projectors (13), control means (14) can be used that sets the illumination mode of the subject space (2) by adjusting the brightness and color of each light source (12) or provides a modulated video signal that provides brightness control and the color of each pixel of the video projector (13), and also controls the localization and direction of illumination of each element.

Указанные направленные источники света (12) и проекторы (13) обеспечивают зонированное освещение области предметного пространства, которое позволяет решить или свести к минимуму проблему «прозрачности» формируемых мнимых (виртуальных) отраженных частично отражающей оптической поверхностью панели (5) объектов, при их положении на линии взора между наблюдателем и подсвеченным реальным объектом.The indicated directional light sources (12) and projectors (13) provide zoned illumination of the subject space region, which allows solving or minimizing the problem of “transparency” of the formed imaginary (virtual) objects reflected partially by the optical surface of the panel (5), when they are placed on line of sight between the observer and the highlighted real object.

Чтобы избежать просвечивания реальных объектов (3) сквозь виртуальные (изображение 7) достаточно с помощью управляемой системы освещения убрать с «просвечивающих» объектов или их элементов свет. Если объекты (3) перемещаются, то управление освещением осуществляется по специальному составленному сценарию, или предполагает наличие устройства с видеокамерой (на чертежах не показана), фиксирующей положение и перемещение реальных объектов в области предметного пространства, которое в режиме реального времени выдает необходимую информацию для обеспечения управления системой освещения.To avoid the transmission of real objects (3) through virtual objects (image 7), it is enough to remove light from the "transmission" objects or their elements using a controlled lighting system. If objects (3) are moving, then the lighting is controlled according to a special script, or assumes a device with a video camera (not shown in the drawings) that fixes the position and movement of real objects in the area of the subject space, which in real time provides the necessary information to ensure lighting control system.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

В первом блоке (4) воспроизведения изображения генерируется объемное изображение (8), виртуальные объекты (9), которого отражаются поверхностью частично отражающей оптической панели (6) в сторону пользователей (10а и 10b), таким образом, что они визуально расположены перед реальными объектами (3). (см. фиг. 2)In the first image reproducing unit (4), a three-dimensional image (8), virtual objects (9) are generated, which are reflected by the surface of the partially reflecting optical panel (6) towards the users (10a and 10b), so that they are visually located in front of real objects (3). (see Fig. 2)

В случае наблюдения картины двумя пользователями (10а и 10b) они оба наблюдает этот основной виртуальный объект (9) (или несколько объектов) и воспринимают его в качестве мнимого виртуального изображения за оптической панелью (6) в объеме предметного пространства (2) удаленным от панели на такое же расстояние, на каком от этой панели находится изображение (8) в первом блоке (4) воспроизведения.In the case of observing the picture by two users (10a and 10b), they both observe this main virtual object (9) (or several objects) and perceive it as an imaginary virtual image behind the optical panel (6) in the volume of the subject space (2) remote from the panel the same distance as the image (8) in the first block (4) of playback is located from this panel.

Посредством второго блока (5) воспроизведения формируют дополнительный виртуальный объект (11) (или объекты), расположенный за реальным объектом (3).Using the second block (5) playback form an additional virtual object (11) (or objects) located behind the real object (3).

Первый пользователь (10а) наблюдает указанный дополнительный виртуальный объект (11), поскольку он находится в прямой видимости для данного пользователя (фиг. 2). Для второго пользователя (10b) видимость указанного виртуального объекта (11) ограничена, поскольку виртуальные изображения, находящиеся после реальных объектов (3) (относительно пользователя), воспроизводимые вторым блоком (5) воспроизведения объемного изображения будут перекрываться реальными объектами (3) в соответствии с законами геометрической оптики.The first user (10a) observes the indicated additional virtual object (11), since it is in direct visibility for this user (Fig. 2). For the second user (10b), the visibility of the indicated virtual object (11) is limited, since the virtual images located after the real objects (3) (relative to the user) reproduced by the second volumetric image reproducing unit (5) will overlap with the real objects (3) in accordance with laws of geometric optics.

Таким образом реализуется корректное отображение совмещенного объемного изображения во всем объеме зоны предметного пространства.Thus, the correct display of the combined volumetric image in the entire volume of the zone of the subject space is realized.

Для улучшения оптического совмещения виртуальных и реальных объектов, посредством блока (7) осуществляется зонирование подсветки предметного пространства (2) с формированием освещенных и неосвещенных зон. В процессе демонстрации режим освещения может изменяться. Возможно применение синхронизации режима освещения с формируемым блоками (4, 5) изображениями, что может быть полезно в случае движения воспроизводимых изображений в области предметного пространства и геометрического перекрытия ими реальных физических объектов, которые в этот момент не должны освещаться.To improve the optical combination of virtual and real objects, by means of block (7), zoning of the illumination of the subject space (2) is carried out with the formation of illuminated and unlit zones. During the demonstration, the lighting mode may change. It is possible to use the synchronization of the lighting mode with the generated blocks (4, 5) of images, which can be useful in the case of the movement of reproduced images in the domain of the subject space and geometric overlapping by them of real physical objects, which at this moment should not be illuminated.

Заявленное устройство позволяет формировать движущееся цветное объемное цифровое изображение в реальном физическом объеме рабочего пространства и обеспечивать возможность его пространственного оптического совмещения с реальными физическими объектами, расположенными в этом же объеме. Создаваемое изображение наблюдается зрителем действительно объемным, а не «псевдообъемным» плоским с иллюзией объема достигаемой за счет психофизиологических механизмов восприятия человека.The claimed device allows you to create a moving color three-dimensional digital image in the real physical volume of the working space and to provide the possibility of its spatial optical alignment with real physical objects located in the same volume. The created image is observed by the viewer really voluminous, and not “pseudo-voluminous” flat with the illusion of volume achieved through the psychophysiological mechanisms of human perception.

Элементы изображения обладают наблюдаемым рельефом и протяженностью, могут занимать пространственные места во всех точках заданного объема и свободно в нем перемещаться. Изображение наблюдается глазами зрителя с разных ракурсов, а расстояние до элементов изображения определяется на основе механизмов бинокулярного зрения, в результате чего зритель может наблюдать и с большой точностью оценивать степень рельефности и относительную разницу расстояний между объектами (в том числе и по глубине).Image elements have an observed relief and extent, can occupy spatial places at all points of a given volume and move freely in it. The image is observed through the eyes of the viewer from different angles, and the distance to the image elements is determined on the basis of binocular vision mechanisms, as a result of which the viewer can observe and accurately evaluate the degree of relief and the relative difference in the distances between objects (including depth).

Объемное изображение могут наблюдать одновременно несколько зрителей из разных точек, располагающихся в зоне предназначенной для наблюдения.A volume image can be observed simultaneously by several viewers from different points located in the area intended for observation.

Для подтверждения промышленной применимости предлагаемого изобретения был изготовлен экспериментальный полнофункциональный действующий образец устройства.To confirm the industrial applicability of the invention, an experimental, fully functional, operating model of the device was manufactured.

В образце применены блоки воспроизведения объемного изображения с многоракурсными (9 ракурсов) линзо-растровыми автостереоскопическими дисплеями с диагональю экрана 39 дюймов. Размер рабочей зоны предметного пространства (ШхВхГ) 800×400×260 мм. Блок освещения зоны предметного пространства выполнен на светодиодах. Данный экспериментальный образец позволяет воспроизвести объемное подвижное цветное изображение и обеспечить его совмещение с реальными физическими трехмерными объектами в объеме всей зоны предметного пространства.The sample used blocks playback volumetric images with multi-angle (9 angles) lens-raster autostereoscopic displays with a screen diagonal of 39 inches. The size of the working area of the subject space (WxHxD) is 800 × 400 × 260 mm. The illumination area illumination unit is made using LEDs. This experimental sample allows you to reproduce a volumetric moving color image and ensure its combination with real physical three-dimensional objects in the volume of the entire zone of the subject space.

Зрители могут наблюдать полностью объемное совмещенное изображение и имеют возможность, в пределах многоракурсной зоны наблюдения, оглядывать его непосредственно без применения специальных оптических устройств с нескольких разных ракурсов.Viewers can observe a fully three-dimensional combined image and have the opportunity, within the multi-viewing area, to look at it directly without using special optical devices from several different angles.

В зависимости от требуемых потребительских характеристик возможны различные варианты реализации и компоновки устройства, но функциональные свойства его элементов и их взаимодействие при этом не меняются. Целесообразность выбора того или иного варианта реализации и компоновки устройства зависит от условий эксплуатации и возможностей по размещению зрителей.Depending on the required consumer characteristics, various options for the implementation and layout of the device are possible, but the functional properties of its elements and their interaction do not change. The feasibility of choosing a particular implementation option and layout of the device depends on the operating conditions and the ability to accommodate spectators.

Предлагаемое устройство является перспективным и имеет обширную сферу применения, что обеспечивается возможностями использования вариантов с различной компоновкой, доступностью и применимостью нескольких разных технологий отображения объемного изображения в соответствии с целевым назначением устройства и возможными специальными требованиями пользователей.The proposed device is promising and has an extensive scope, which is ensured by the possibility of using options with different layout, availability and applicability of several different technologies for displaying three-dimensional images in accordance with the purpose of the device and possible special requirements of users.

Возможно создание устройств самых разнообразных размеров - от нескольких сантиметров до десятков метров.It is possible to create devices of various sizes - from a few centimeters to tens of meters.

Предлагаемое устройство формирования объемного цветного изображения в трехмерном пространстве с реальными физическими объектами обеспечивает решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата, может найти широкое применение и быть востребовано в сфере образования и науки, музейных и выставочных экспозициях, для создания разного рода тренажеров, при моделировании трехмерных задач в науке и технике, для машинного проектирования и конструирования, в рекламе, развлекательной индустрии и т.п.The proposed device for forming a volumetric color image in three-dimensional space with real physical objects provides a solution to the problem and the achievement of the claimed technical result; it can be widely used and demanded in the field of education and science, museum and exhibition expositions, to create all kinds of simulators, when modeling three-dimensional tasks in science and technology, for machine design and construction, in advertising, the entertainment industry, etc.

Таким образом, заявленное устройство имеет следующие основные преимущества:Thus, the claimed device has the following main advantages:

1) Устройство обеспечивает демонстрацию действительно объемного изображения в выделенном пространстве, а не псевдообъемную иллюзию.1) The device provides a demonstration of a truly three-dimensional image in the allocated space, and not a pseudo-volume illusion.

2) Устройство позволяет демонстрируемое объемное изображение оптически совмещать с реальными объектами, в том числе макетами или объемными сценами в одном выделенном пространстве, при этом совмещение возможно во всех точках объема этого пространства, а наблюдаемое зрителем совмещенное комбинированное изображение будет действительно объемным воспринимаемым на основе механизмов бинокулярного зрения.2) The device allows the demonstrated volumetric image to be optically combined with real objects, including mock-ups or volumetric scenes in one selected space, while alignment is possible at all points of the volume of this space, and the combined combined image observed by the viewer will be truly perceptible based on binocular mechanisms view.

3) Устройство обеспечивает возможность наблюдения совмещенного комбинированного объемного изображения одновременно для нескольких наблюдателей из разных точек зоны наблюдения;3) The device provides the ability to observe a combined combined three-dimensional image simultaneously for several observers from different points of the observation zone;

4) Устройство позволяет обеспечить возможность наблюдения объемного изображения без применения специальных дополнительных систем слежения и контроля за положением глаз зрителя (специальные датчики, трекеры и т.д.).4) The device allows providing the possibility of observing a three-dimensional image without the use of special additional tracking systems and monitoring the position of the viewer's eyes (special sensors, trackers, etc.).

5) Устройство обеспечивает возможность движения объектов или элементов демонстрируемого объемного изображения по любым пространственным траекториям внутри объема выделенного пространства.5) The device provides the ability to move objects or elements of the displayed volumetric image along any spatial trajectories within the volume of the allocated space.

6) Устройство позволяет исключить эффект «прозрачности» формируемых мнимых (виртуальных) отраженных объектов и «просвечивания» реальных объектов сквозь виртуальные при их размещении перед (по направлению к наблюдателю) реальными объектами на линии взора наблюдателя и добиться отсутствия нежелательных теней от реальных объектов.6) The device eliminates the effect of “transparency” of the formed imaginary (virtual) reflected objects and the “shining” of real objects through virtual objects when they are placed in front of (towards the observer) real objects on the observer’s line of sight and to achieve the absence of undesirable shadows from real objects.

7) Устройство позволяет использовать для демонстрации не только изображение генерируемое методами 3D компьютерного моделирования, но также и отснятое и записанное реальное объемное изображение.7) The device allows to use for demonstration not only the image generated by 3D computer simulation methods, but also the captured and recorded real volumetric image.

8) Устройство допускает изготовление панели с частично отражающей прозрачной оптической поверхностью из различных материалов и по разным технологиям, в том числе на основе упруго растянутых пленочных или жестких (стеклянных, пластиковых и т.п.) подложек;8) The device allows the manufacture of panels with a partially reflective transparent optical surface from various materials and according to various technologies, including those based on elastically stretched film or rigid (glass, plastic, etc.) substrates;

9) В зависимости от целевого назначения и требующихся технических параметров устройство предполагает возможность применения в блоке воспроизведения объемного изображения различных систем отображения объемного изображения по способу создания изображения и по виду технологии создаваемого объемного изображения.9) Depending on the purpose and the required technical parameters, the device suggests the possibility of using various volumetric image display systems in the volumetric image reproducing unit by the method of creating the image and by the type of technology of the created volumetric image.

10) Устройство предполагает разные варианты оптической и геометрической компоновки узлов и возможность применения различных сочетаний основных узлов и их конструктивного размещения с целью модификации и оптимизации устройства для разных целевых назначений и учитывающей такие факторы, как: условия наблюдения зрителями и их расположение, размеры изображения, качество объемного изображения, стоимость и технологическая сложность и т.д.10) The device involves different options for the optical and geometric layout of the nodes and the possibility of using various combinations of the main nodes and their structural placement in order to modify and optimize the device for different purposes and taking into account such factors as: viewing conditions by the audience and their location, image size, quality volumetric image, cost and technological complexity, etc.

Claims (9)

1. Устройство для формирования объемного изображения в трехмерном пространстве с реальными объектами, содержащее первый блок (4) воспроизведения объемного изображения (8) и частично отражающую прозрачную оптическую панель (6), установленную с возможностью отображения объемного изображения (8), формируемого в первом блоке (4) воспроизведения, в область предметного пространства (2), обеспечивающего размещение в нем по меньшей мере одного реального объекта (3), отличающееся тем, что содержит второй блок (5) воспроизведения объемного изображения, установленный в задней части предметного пространства (2) по отношению к направлению взгляда пользователя (10), при этом первый блок (4) воспроизведения объемного изображения и частично отражающая прозрачная оптическая панель (6) установлены с возможностью отображения по меньшей мере одного основного виртуального объекта (9) в зону предметного пространства (2) перед реальным объектом (3) относительно направления взгляда пользователя (10), а второй блок (5) воспроизведения объемного изображения установлен с возможностью отображения по меньшей мере одного дополнительного виртуального объекта (11) в зону предметного пространства за реальным объектом (3) относительно направления взгляда пользователя (10).1. A device for forming a three-dimensional image in three-dimensional space with real objects, comprising a first block (4) for reproducing a three-dimensional image (8) and partially reflecting a transparent optical panel (6) installed with the ability to display a three-dimensional image (8) formed in the first block (4) reproducing, in the area of the subject space (2), providing at least one real object (3) in it, characterized in that it contains a second block (5) of reproducing a volumetric image, installed in the back of the subject space (2) with respect to the direction of the user's gaze (10), while the first block (4) of the volumetric image reproduction and the partially reflecting transparent optical panel (6) are installed with the ability to display at least one main virtual object ( 9) in the area of the subject space (2) in front of the real object (3) relative to the direction of the user's gaze (10), and the second block (5) for reproducing the volumetric image is installed with the possibility of displaying at least e one additional virtual object (11) in the object space area for the actual object (3) relative to the user's gaze direction (10). 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве первого (4) и второго (5) блоков воспроизведения объемного изображения использован стереоскопический дисплей, и/или волюметрический дисплей, и/или голографический дисплей, и/или проекционная система демонстрации объемного изображения с по меньшей мере одним проектором и просветным или отражательным проекционным экраном.2. The device according to claim 1, characterized in that as the first (4) and second (5) blocks for reproducing a volumetric image, a stereoscopic display, and / or volumetric display, and / or holographic display, and / or projection system for demonstrating surround images with at least one projector and a translucent or reflective projection screen. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве первого блока (4) воспроизведения объемного изображения использован автостереоскопический дисплей, или волюметрический, или голографический дисплей.3. The device according to claim 1, characterized in that an autostereoscopic display or a volumetric or holographic display is used as the first block (4) for reproducing a three-dimensional image. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве второго блока (5) воспроизведения объемного изображения использован стереоскопический дисплей или голографический дисплей.4. The device according to claim 1, characterized in that a stereoscopic display or holographic display is used as the second block (5) for reproducing the volumetric image. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый блок (4) воспроизведения объемного изображения установлен вне поля зрения пользователя (10), выше или ниже, или сбоку относительно оси зрения пользователя (10).5. The device according to claim 1, characterized in that the first block (4) for reproducing the volumetric image is installed outside the field of view of the user (10), above or below, or sideways relative to the axis of view of the user (10). 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит блок (7) освещения предметного пространства, выполненный с возможностью зонированного освещения предметного пространства (2).6. The device according to p. 1, characterized in that it contains a block (7) of illumination of the subject space, made with the possibility of zoned illumination of the subject space (2). 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок (7) освещения предметного пространства содержит направленные источники света (12) и/или по меньшей мере один проектор (13) для проецирования света в предметное пространство (2).7. The device according to claim 6, characterized in that the unit (7) for illumination of the object space contains directional light sources (12) and / or at least one projector (13) for projecting light into the object space (2). 8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок (7) освещения предметного пространства содержит средство управления (14), выполненное с возможностью управления положением и/или направлением светового потока, и/или цветностью, и/или яркостью каждого из направленных источников света (12) и/или каждого из проекторов (13).8. The device according to p. 6, characterized in that the block (7) of illumination of the subject space contains control means (14), configured to control the position and / or direction of the light flux, and / or color, and / or brightness of each of the directed light sources (12) and / or each of the projectors (13). 9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что блок (7) освещения предметного пространства дополнительно содержит видеокамеру для отслеживания положения по меньшей мере одного реального объекта (3) и формирования соответствующего освещения предметного пространства (2) на основании указанного положения.9. The device according to claim 6, characterized in that the unit (7) for illumination of the subject space further comprises a video camera for tracking the position of at least one real object (3) and the formation of the corresponding illumination of the subject space (2) based on the specified position.
RU2017142586A 2017-12-06 2017-12-06 Device for forming a stereoscopic image in three-dimensional space with real objects RU2664781C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142586A RU2664781C1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 Device for forming a stereoscopic image in three-dimensional space with real objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017142586A RU2664781C1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 Device for forming a stereoscopic image in three-dimensional space with real objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664781C1 true RU2664781C1 (en) 2018-08-22

Family

ID=63286822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142586A RU2664781C1 (en) 2017-12-06 2017-12-06 Device for forming a stereoscopic image in three-dimensional space with real objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664781C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020139719A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 Universal City Studios Llc Augmented reality system for an amusement ride
RU2781729C1 (en) * 2022-04-12 2022-10-17 Денис Владимирович Гаврилов Holographic counter-showcase

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5865519A (en) * 1995-09-20 1999-02-02 Maass; Uwe Device for displaying moving images in the background of a stage
EA008990B1 (en) * 2004-04-01 2007-10-26 Мьюжн Системз Лимитед Projection apparatus and method for pepper's ghost illusion
WO2014204756A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Microsoft Corporation Shared and private holographic objects
US20160205385A1 (en) * 2013-08-27 2016-07-14 Thomas S Sibley Holoscope digital virtual object projector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5865519A (en) * 1995-09-20 1999-02-02 Maass; Uwe Device for displaying moving images in the background of a stage
EA008990B1 (en) * 2004-04-01 2007-10-26 Мьюжн Системз Лимитед Projection apparatus and method for pepper's ghost illusion
WO2014204756A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Microsoft Corporation Shared and private holographic objects
US20160205385A1 (en) * 2013-08-27 2016-07-14 Thomas S Sibley Holoscope digital virtual object projector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020139719A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 Universal City Studios Llc Augmented reality system for an amusement ride
US10818090B2 (en) 2018-12-28 2020-10-27 Universal City Studios Llc Augmented reality system for an amusement ride
RU2781729C1 (en) * 2022-04-12 2022-10-17 Денис Владимирович Гаврилов Holographic counter-showcase

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8976323B2 (en) Switching dual layer display with independent layer content and a dynamic mask
US8692738B2 (en) Advanced Pepper's ghost projection system with a multiview and multiplanar display
US8646917B2 (en) Three dimensional display with multiplane image display elements
JP4576390B2 (en) Stereoscopic two-dimensional image display apparatus and stereoscopic two-dimensional image display method
US7796134B2 (en) Multi-plane horizontal perspective display
US8179424B2 (en) 3D display method and apparatus
JPH08501397A (en) Three-dimensional optical observation device
Balogh et al. Holovizio 3D display system
JP2016071316A (en) Displaying method, apparatus, and system for providing holograms to a plurality of viewers simultaneously
US20030038922A1 (en) Apparatus and method for displaying 4-D images
TW201106085A (en) Method and apparatus for displaying 3D images
JP3269823B2 (en) Optical system for two-dimensional and three-dimensional display of information
JP2015530788A (en) System and method for generating three-dimensional image media
JP2006135378A (en) Three-dimensional image display apparatus
US9967554B2 (en) Multi-viewer autostereoscopic tabletop display with dynamic parallax barrier and directional backlight
JPH09238369A (en) Three-dimension image display device
RU2664781C1 (en) Device for forming a stereoscopic image in three-dimensional space with real objects
US8717425B2 (en) System for stereoscopically viewing motion pictures
CN105807434A (en) Naked eye 3D display watching area indicating method
RU178441U1 (en) Device for forming a three-dimensional image in three-dimensional space with real objects
US20220353481A1 (en) Projection system and method for three-dimensional images
JP2004258594A (en) Three-dimensional image display device realizing appreciation from wide angle
Brar Head Tracked Multi User Autostereoscopic 3D Display Investigations
WO2023181598A1 (en) Display device, display method, and program
JPWO2010098159A1 (en) 3D display device