RU2715789C1 - Device for dynamic holographic images creation in space - Google Patents
Device for dynamic holographic images creation in space Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715789C1 RU2715789C1 RU2019123708A RU2019123708A RU2715789C1 RU 2715789 C1 RU2715789 C1 RU 2715789C1 RU 2019123708 A RU2019123708 A RU 2019123708A RU 2019123708 A RU2019123708 A RU 2019123708A RU 2715789 C1 RU2715789 C1 RU 2715789C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optically transparent
- liquid crystal
- hologram
- plates
- image
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
- G09F19/02—Advertising or display means not otherwise provided for incorporating moving display members
- G09F19/10—Devices demonstrating the action of an article to be advertised
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Accounting & Taxation (AREA)
- Marketing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рекламно-информационных технологий, в том числе и в архитектурной среде, а именно к устройствам проецирования информации в пространстве с использованием объектов архитектурной среды.The invention relates to the field of advertising and information technologies, including in the architectural environment, and in particular to devices for projecting information in space using objects of the architectural environment.
Известно устройство для демонстрации информации, представляющее собой табло с информационной поверхностью, состоящее из набора модулей, каждый из которых выполнен в виде пространственного жесткого каркаса в форме прямоугольного параллелепипеда, одна из граней которого, являющаяся составной частью информационной поверхности, выполнена в виде светонепроницаемой панели с круглым отверстием. При этом каждый из модулей содержит полый цилиндр из светонепроницаемого материала, выполненный с возможностью изменения положения относительно светонепроницаемой панели, в одном из которых одно из оснований цилиндра находится в плоскости светонепроницаемой панели, закрывая круглое отверстие, в другом - выступает за пределы светонепроницаемой панели через круглое отверстие с образованием тени от выступающей части цилиндра, обеспечивающей формирование изображения на информационной поверхности табло (см. патент РФ №102137, МПК G09F 19/00).A device for displaying information is known, which is a panel with an information surface, consisting of a set of modules, each of which is made in the form of a spatial rigid frame in the form of a rectangular parallelepiped, one of whose faces, which is an integral part of the information surface, is made in the form of a lightproof panel with a round hole. Moreover, each of the modules contains a hollow cylinder made of opaque material, made with the possibility of changing the position relative to the opaque panel, in one of which one of the bases of the cylinder is in the plane of the opaque panel, covering the round hole, in the other protrudes outside the opaque panel through the round hole with the formation of a shadow from the protruding part of the cylinder, ensuring the formation of an image on the information surface of the scoreboard (see RF patent No. 102137, IPC G09F 19/00).
Однако данное устройство обеспечивает демонстрацию ограниченного количества информации, требует наличия глухой плоскости для размещения на ней устройства, не мобильно, зависит от погодных условий и времени суток.However, this device provides a demonstration of a limited amount of information, requires a blank plane to place the device on it, not mobile, depending on weather conditions and time of day.
Известно также устройство демонстрации стереоскопических изображений, в котором задача демонстрации стереоскопических изображений решается путем поочередно и последовательно отображаемых на общем экране кадров, разделенных для обозрения левым и правым глазом наблюдателя с помощью оптической системы, включающей в себя однородный поляризатор, жидкокристаллическую (ЖК) ячейку, действующую как оптически активный элемент с функцией изменения поляризующего направления на 90 градусов, и анализатора изображений, образованного ЖК-экраном без поляризационного фильтра, стеклянные подложки которого выполнены в виде примыкающими друг к другу чередующимися по горизонтали полосками поляризаторов со взаимно-ортогональной ориентацией плоскости поляризации (патент US 6348957, 19.02.2002 г.).A device for demonstrating stereoscopic images is also known, in which the task of demonstrating stereoscopic images is solved by alternately and sequentially displayed on a common screen frames separated for viewing by the left and right eyes of the observer using an optical system including a uniform polarizer, a liquid crystal (LCD) cell as an optically active element with the function of changing the polarizing direction by 90 degrees, and an image analyzer formed by an LCD screen b without a polarizing filter, the glass substrates of which are made in the form of adjacent to each other horizontally alternating strips of polarizers with mutually orthogonal orientation of the plane of polarization (patent US 6348957, 02.19.2002).
Указанному устройству свойственны следующие недостатки:The specified device has the following disadvantages:
- в силу последовательного и поочередного вывода кадров для правого и левого глаза наблюдается эффект «мерцания» отображаемого стереоизображения, поэтому для уменьшения этого эффекта к видеосистеме компьютера предъявляются повышенные требования к частоте регенерации изображения, что ведет к неоправданным затратам машинных ресурсов;- due to the sequential and sequential output of frames for the right and left eyes, the effect of “flickering” of the displayed stereo image is observed, therefore, to reduce this effect, the computer’s video system has increased requirements for the frequency of image regeneration, which leads to unjustified costs of machine resources;
- для вывода статического компьютерного стереоскопического изображения необходим непрерывный циклический вывод сначала правого кадра, затем левого, что вынуждает компьютерную видеосистему непрерывно обрабатывать большие объемы неменяющейся информации;- to output a static computer stereoscopic image, continuous cyclic output of the first right frame, then the left one is required, which forces the computer video system to continuously process large volumes of unchanging information;
- для просмотра стереоизображений наблюдателя необходимо снабжать специальными очками, что представляет для него определенное неудобство и снижает эффект присутствия в демонстрируемом сюжете и кроме того, стереоскопическое изображение можно наблюдать только на специальном экране.- to view the stereo images of the observer, it is necessary to equip with special glasses, which is a certain inconvenience for him and reduces the effect of presence in the plot being shown, and in addition, the stereoscopic image can be observed only on a special screen.
Известно также устройство для демонстрации рекламы. Виртуальное изображение создается в воздушном пространстве посредством пересекающихся растров лучей трех лазерных проекторов, входящих в устройство. В начале создают в воздушном пространстве виртуальное плотное, равномерно насыщенное плоское световое поле с помощью двух проекторов, на которое при помощи третьего проектора проецируют двусторонние рекламные изображения (патент РФ на изобретение №2368958, МПК G09F 19/10).A device for displaying advertising is also known. A virtual image is created in mid-air through the intersecting raster rays of the three laser projectors included in the device. At the beginning, a virtual dense, uniformly saturated flat light field is created in mid-air using two projectors onto which two-sided advertising images are projected using a third projector (RF patent for invention No. 2368958, IPC G09F 19/10).
Однако это устройство предполагает использование трех проекторов, что значительно увеличивает стоимость устройства, а также у него отсутствует возможность создания объемного изображения.However, this device involves the use of three projectors, which significantly increases the cost of the device, and also it does not have the ability to create a three-dimensional image.
Известно устройство для демонстрации информации, включающее два лазерных проектора, способных разворачиваться каждый в азимутальной и вертикальной плоскости, формирующих изображение на экране, источник света, блок голографических пластин с устройством смены пластин при демонстрации изображений, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси. При этом оптические оси каждого из лазерных проекторов сориентированы в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана, для создания при интерференции элемента голографического изображения. Для каждого лазерного проектора в каждом блоке каждая голографическая пластина состоит из двух частей, формирующих половины голограммы одного и того же изображения. Источник света подключен к двум лазерным проекторам через оптический разветвитель (патент РФ на полезную модель №146058 от 14.03.2014 г.).A device for displaying information is known, which includes two laser projectors that can rotate each in the azimuthal and vertical planes, forming an image on the screen, a light source, a block of holographic plates with a device for changing plates when displaying images, mounted at the output of each laser projector along its optical axis. At the same time, the optical axes of each of the laser projectors are oriented at one point on the same area of space near the surface used as a screen to create a holographic image element during interference. For each laser projector in each block, each holographic plate consists of two parts forming half a hologram of the same image. The light source is connected to two laser projectors through an optical splitter (RF patent for utility model No. 146058 of 03/14/2014).
Недостатком данного устройства является ограниченное количество информации для демонстрации, обусловленное ограниченной емкостью блоков голографических пластин с устройством смены пластин при демонстрации изображений, установленных на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси.The disadvantage of this device is the limited amount of information for demonstration, due to the limited capacity of the blocks of holographic plates with a device for changing plates when displaying images installed at the output of each laser projector along its optical axis.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для создания динамичных голографических изображений в пространстве, включающее два лазерных проектора, с возможностью разворота в азимутальной и вертикальной плоскости, формирующих изображение на экране, источник света, блок голографических пластин, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси, который представляет собой многослойную оптически прозрачную жидкокристаллическую матрицу, состоящую из отдельных оптически прозрачных слоев, причем отдельный слой оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы включает в себя две наружные оптически прозрачные пластины, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита, имеющего такую же оптическую проводимость, как и наружные оптически прозрачные пластины, соединенные с наружными токоподводами и точечными жидкокристаллическими сегментами отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы, на фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы на его двух оптических пластинах с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления, равным по коэффициенту преломления наружной оптической пластины отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы; при этом оптические оси каждого из лазерных проекторов сориентированы в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана, для создания элемента голографического изображения, а источник света подключен к двум лазерным проекторам через оптический разветвитель и содержит управляемые приводы для управления ориентацией оптической оси каждого из лазерных проекторов (патент РФ на полезную модель №183810 от 05.10.2017 г.) - (прототип).Closest to the proposed invention is a device for creating dynamic holographic images in space, including two laser projectors, with the possibility of rotation in the azimuth and vertical plane, forming an image on the screen, a light source, a block of holographic plates mounted at the output of each laser projector by its optical axis, which is a multilayer optically transparent liquid crystal matrix consisting of separate optically transparent layers, what is a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix includes two external optically transparent plates, between which capillary channels are placed with a solution of an optically transparent electrolyte having the same optical conductivity as the external optically transparent plates connected to external current leads and point liquid crystal segments of a separate layer optically transparent liquid crystal matrix, on the front surfaces of each individual layer is optically transparent of the liquid crystal matrix on its two optical plates, a thin film of metamaterial is deposited on the outside with a negative refractive index equal to the refractive index of the outer optical plate of a separate layer of the optically transparent liquid crystal matrix; the optical axes of each of the laser projectors are oriented at one point on the same area of space near the surface used as a screen to create a holographic image element, and the light source is connected to two laser projectors through an optical splitter and contains controlled drives for controlling orientation of the optical axis of each of the laser projectors (RF patent for utility model No. 183810 dated 10/05/2017) - (prototype).
Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточная четкость и контрастность изображения, обусловленная интерференцией и искажениями из-за наложения в точке проекции друг на друга двух одновременно передающихся изображений, а также значительная сложность и повышенное энергопотребление, связанное с использованием в аналоге двух лазерных проекторов.The disadvantage of the closest analogue is the lack of clarity and contrast of the image due to interference and distortion due to the overlap at the projection point of two simultaneously transmitted images, as well as the significant complexity and increased power consumption associated with the use of two laser projectors in the analogue.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, с улучшенными информационными возможностями, обеспечивающего формирование объемного виртуального динамичного изображения высокой четкости и контрастности в пространстве в различное время суток с использованием фасадов зданий или других плоскостей исключительно в качестве фона для улучшения восприятия демонстрируемой информации, а также снижение сложности и энергопотребления устройства.The objective of the invention is to provide a device with improved information capabilities, providing the formation of a volumetric virtual dynamic image of high definition and contrast in space at different times of the day using building facades or other planes solely as a background to improve the perception of the information displayed, as well as reducing complexity and device power consumption.
Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что в устройстве для создания динамичных голографических изображений в пространстве, включающим два лазерных проектора, с возможностью разворота в азимутальной и вертикальной плоскости, формирующих изображение на экране, источник света, блок голографических пластин, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси, который представляет собой многослойную оптически прозрачную жидкокристаллическую матрицу, состоящую из отдельных оптически прозрачных слоев, причем отдельный слой оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы включает в себя две наружные оптически прозрачные пластины, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита, имеющего такую же оптическую проводимость, как и наружные оптически прозрачные пластины, соединенные с наружными токоподводами и точечными жидкокристаллическими сегментами отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы, на фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы на его двух оптических пластинах с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления, равным по коэффициенту преломления наружной оптической пластины отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы; при этом оптические оси каждого из лазерных проекторов сориентированы в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, используемой в качестве экрана, для создания элемента голографического изображения, а источник света подключен к двум лазерным проекторам через оптический разветвитель и содержит управляемые приводы для управления ориентацией оптической оси каждого из лазерных проекторов, использован один лазерный проектор, включающий в себя дополнительно блок формирования основы виртуального экрана в воздухе и блок логики, причем в блоке голографических пластин в разные моменты времени формируется голограмма изображения и голограмма контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, а переключение в блоке голографических пластин голограммы изображения на голограмму контрастного виртуального экрана осуществляется блоком логики по сигналам управляющего компьютера с учетом физиологических параметров инерционности человеческого зрения, обеспечивающих кинематографический принцип.The essence of the claimed invention is characterized by the fact that in the device for creating dynamic holographic images in space, including two laser projectors, with the possibility of rotation in the azimuthal and vertical planes forming an image on the screen, a light source, a block of holographic plates mounted at the output of each laser projector its optical axis, which is a multilayer optically transparent liquid crystal matrix consisting of separate optically transparent layers ev, moreover, a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix includes two external optically transparent plates, between which capillary channels are placed with a solution of optically transparent electrolyte having the same optical conductivity as the external optically transparent plates connected to external current leads and point liquid crystal segments a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix, on the frontal surfaces of each individual layer of optically transparent a thin liquid film of a metamaterial with a negative refractive index equal to the refractive index of the outer optical plate of a separate layer of an optically transparent liquid crystal matrix on its two optical plates on its two optical plates; the optical axes of each of the laser projectors are oriented at one point on the same area of space near the surface used as a screen to create a holographic image element, and the light source is connected to two laser projectors through an optical splitter and contains controlled drives for controlling orientation of the optical axis of each of the laser projectors, one laser projector is used, which additionally includes a unit for forming the base of the virtual screen in the air and bl logic, moreover, in the block of holographic plates at different times, a hologram of the image and a hologram of the contrast virtual screen are formed, on which the hologram of the image is focused, and switching in the block of holographic plates of the hologram of the image on the hologram of the contrast virtual screen is performed by the logic unit according to the signals of the control computer, taking into account physiological the inertia parameters of human vision, providing a cinematic principle.
Технический результат заявляемого технического решения заключается в том, что использован один лазерный проектор, включающий в себя дополнительно блок формирования основы виртуального экрана в воздухе и блок логики, причем в блоке голографических пластин (в разные моменты времени) формируется голограмма изображения и голограмма контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, а переключение в блоке голографических пластин голограммы изображения на голограмму контрастного виртуального экрана осуществляется блоком логики по сигналам управляющего компьютера с учетом физиологических параметров инерционности человеческого зрения, обеспечивающих кинематографический принцип.The technical result of the claimed technical solution lies in the fact that one laser projector is used, which additionally includes a block for forming the basis of a virtual screen in the air and a logic block, moreover, a hologram of the image and a hologram of a contrast virtual screen are formed in the block of holographic plates (at different times) on which the hologram of the image is focused, and switching in the block of holographic plates of the hologram of the image to the hologram of the contrast virtual screen is carried out tvlyaetsya logic unit the signals of the control computer with the physiological parameters of human vision persistence providing cinematic principle.
Укажем, что для создания движущегося изображения, в том числе в кинематографии, используются два основных принципа - деление движения на фазы (кадры) и эффект послевидения. Кинематографический принцип заключается в том, что при демонстрации последовательных неподвижных кадров, несущих изображение объекта, при определенной скорости возникает иллюзия движения объекта. Для того, чтобы форма объектов изменялась плавно, за одну секунду на экране должны поменяться не менее 12…16 кадров. Также такой принцип имитации движения называют анимацией.We point out that to create a moving image, including in cinematography, two basic principles are used - the division of motion into phases (frames) and the effect of the after-vision. The cinematic principle is that when demonstrating successive still frames carrying an image of an object, at a certain speed, an illusion of the movement of the object appears. In order for the shape of objects to change smoothly, at least 12 ... 16 frames must change on the screen in one second. Also, this principle of simulating motion is called animation.
В создании иллюзии движения совместно участвуют зрительный анализатор и кора больших полушарий головного мозга. Зрение человека инерционно, под инерцией зрения понимают свойство глаза сохранять изображение в течение примерно 0,1 сек. Инерция зрения определяет скорость, с которой должны меняться кадры: время между кадрами должно быть меньше, чем время инерции зрения. В таком случае возникает эффект наложения двух последовательных кадров. Приведем несколько примеров:The visual analyzer and the cerebral cortex participate in creating the illusion of movement. A person’s vision is inertial, and inertia of vision means the property of the eye to maintain an image for about 0.1 sec. The inertia of vision determines the speed with which frames must change: the time between frames should be less than the time of inertia of vision. In this case, the effect of overlapping two consecutive frames occurs. Here are a few examples:
современный кинематограф: скорость движения пленки - 24 кадра/сек (время между кадрами 1/24 сек);modern cinema: film speed - 24 frames / sec (time between
телевизионный стандарт (PAL/SECAM) - 25 кадров/сек (время между кадрами 1/25 сек);television standard (PAL / SECAM) - 25 frames / sec (time between
американский телевизионный стандарт (NTSC) - 30 кадров/сек (время между кадрами 1/30 сек).American television standard (NTSC) - 30 frames / sec (time between
Поэтому в реальности любой фильм является плодом воображения - на экране показываются неподвижные кадры; а то, как объект двигался от положения на одном кадре к положению на следующем кадре, "создает" сам зритель, опираясь на собственный жизненный и зрительный опыт.Therefore, in reality, any film is a figment of the imagination - still frames are displayed on the screen; and how the object moved from the position on one frame to the position on the next frame, the viewer "creates" himself, relying on his own life and visual experience.
За счет конструкции блока голографических пластин предлагаемое устройство реализует создание и быструю смену во время демонстрации большего количества сформированных объемных виртуальных динамичных изображений в пространстве в различное время суток с использованием фасадов зданий или других плоскостей, исключительно в качестве фона для улучшения восприятия демонстрируемой информации, а также повышает достоверность и информативность сформированного изображения, например, в кино и театральных постановках, при создании специальных эффектов.Due to the design of the block of holographic plates, the proposed device implements the creation and quick change during the demonstration of a larger number of generated volumetric virtual dynamic images in space at different times of the day using building facades or other planes, solely as a background to improve the perception of the information displayed, and also increases the reliability and information content of the generated image, for example, in cinema and theater productions, when creating special effects.
Использование только одного лазерного проектора, включающего в себя дополнительно блок формирования основы виртуального экрана в воздухе и блока логики, совместно с блоком голографических пластин, в котором в разные моменты времени формируется голограмма изображения и голограмма контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, с переключением в блоке голографических пластин голограммы изображения на голограмму контрастного виртуального экрана блоком логики по сигналам управляющего компьютера с учетом физиологических параметров инерционности человеческого зрения, обеспечивающих кинематографический принцип, по сравнению с прототипом повышает четкость и контрастность реализуемых изображений из-за отсутствия интерференции изображений, а также одновременно снижает сложность и энергопотребление устройства.The use of only one laser projector, which additionally includes a block for forming the base of a virtual screen in the air and a logic block, together with a block of holographic plates, in which a hologram of an image and a hologram of a contrast virtual screen are formed on which the hologram of the image is focused, with switching in the block of holographic plates of the hologram of the image on the hologram of the contrasting virtual screen by the logic unit according to the signals of the control computer A series of physiological parameters of the inertia of human vision, providing the cinematic principle, compared with the prototype increases the clarity and contrast of the realized images due to the lack of interference of images, and also reduces the complexity and power consumption of the device.
Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1-3, где позициями 1-18 обозначены:The invention is illustrated in FIG. 1-3, where the positions 1-18 are indicated:
1 - источник света;1 - light source;
2 - оптический разветвитель;2 - optical splitter;
3 - блок лазерных проекторов;3 - block laser projectors;
4 - блок голографических пластин;4 - block holographic plates;
5 - управляющий привод блока лазерных проекторов;5 - control drive unit laser projectors;
6 - управляющий компьютер;6 - control computer;
7 - поверхность, создаваемая и используемая в качестве экрана;7 - surface created and used as a screen;
8 - изображение;8 - image;
9 - многослойная оптически прозрачная ЖК-матрица;9 - a multilayer optically transparent LCD matrix;
10, 12 - слой многослойной оптически прозрачной ЖК-матрицы;10, 12 — layer of a multilayer optically transparent LCD matrix;
11 - токоподвод;11 - current lead;
13 - наружные оптические пластины;13 - external optical plates;
14 - капиллярные каналы;14 - capillary channels;
15 - точечные ЖК-сегменты;15 - point LCD segments;
16 - тонкая пленка метаматериала;16 - a thin film of metamaterial;
17 - блок логики;17 - block logic;
18 - блок формирования основы виртуального экрана в воздухе.18 - block forming the basis of the virtual screen in the air.
Предлагаемое устройство для создания динамичных голографических изображений в пространстве включает в себя источник света 1, оптический разветвитель 2, блок лазерного проектора 3, который выполнен с возможностью перемещения (разворота) в азимутальной плоскости и в вертикальной плоскости, включающий в себя дополнительно блок формирования основы виртуального экрана в воздухе 18; блок голографических пластин 4, установленный на выходе каждого лазерного проектора по его оптической оси, управляющий привод блока лазерных проекторов 5, управляющий компьютер 6, блок логики 17.The proposed device for creating dynamic holographic images in space includes a
Устройство функционирует следующим образом. При работе устройства используется источник света 1, лучи которого вначале проходят через стандартное оптическое волокно в оптическом разветвителе 2 и разделяются на несколько (1, 3, 5..) лучей. На выходе из оптического разветвителя 2 для каждого соответствующего луча источника света 1 установлен блок лазерного проектора 3, способного разворачиваться в азимутальной и вертикальной плоскости, включающий в себя дополнительно блок формирования основы виртуального экрана в воздухе 18; а на выходе лазерного проектора блока 3 по его оптической оси установлен блок голографических пластин 4. При этом оптическая ось лазерного проектора блока 3 сориентирована в одну точку на одном и том же участке пространства у поверхности, создаваемой и используемой в качестве экрана 7, для создания изображения 8.The device operates as follows. When the device is operating, a
Отметим, что в настоящее время существуют различные устройства, формирующие трехмерное изображение в пространстве, однако им для создания изображения необходима определенная среда, например, пар, туман и другое.Note that at present there are various devices that form a three-dimensional image in space, but they need a certain environment to create an image, for example, steam, fog and more.
Проектор изображений различного типа, в том числе и лазерный проектор при его функционировании, должен на что-то проецировать изображение. При этом экран может быть любым, в том числе и взвешенные в воздухе микрочастицы (микрокапли) пыли, воды, тумана, дыма, расположенные и в одной плоскости, также могут служить экраном.An image projector of various types, including a laser projector, when it is functioning, must project an image onto something. In this case, the screen can be any, including microparticles suspended in the air (microdrops) of dust, water, fog, smoke, located in the same plane, can also serve as a screen.
В качестве блока формирования основы виртуального экрана в воздухе 18 может быть использовано, например, известное устройство, разработанное и постоянно совершенствующееся в национальном научно-технологическом институте Японии (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, (AIST), см. официальные сайты: http://www.aist.go.jp; http://www.pinktentacle.com; http://www.ixbt.com и др.), использующее лазеры для создания объемных изображений в открытом пространстве. AIST разрабатывал проектор в сотрудничестве с Keio University и Burton Inc. (Кавасаки), Япония. Разработанное устройство создает "настоящие" объемные изображения. Для этого используется свет лазера, фокусируемый с помощью линз в точках пространства за проектором и создающий в этих точках процесс плазменной эмиссии азота и кислорода. Лазер работает в невидимом человеческому глазу инфракрасном диапазоне света, создавая эмиссию, которая вызывает свечение. Благодаря тому, что эмиссия продолжается ограниченное время, устройство способно воспроизводить в том числе и трехмерные фигуры, перемещая точку фокусировки.For example, a well-known device developed and constantly improved at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, (AIST), for example, see the official websites: http: : //www.aist.go.jp; http://www.pinktentacle.com; http://www.ixbt.com and others), which uses lasers to create three-dimensional images in open space. AIST developed the projector in collaboration with Keio University and Burton Inc. (Kawasaki), Japan. The developed device creates "real" volumetric images. For this, laser light is used, which is focused using lenses at points in space behind the projector and creates a process of plasma emission of nitrogen and oxygen at these points. The laser operates in the infrared range of the light invisible to the human eye, creating an emission that causes a glow. Due to the fact that the emission continues for a limited time, the device is able to reproduce including three-dimensional figures, moving the focus point.
Для создания изображения указанное устройство использует инфракрасный лазер, работающий с частотой f=0,1…1 (кГц), который ионизирует молекулы воздуха в определенных точках таким образом, что зрители видят, как будто источник света "висит" в воздухе, то есть, определенные точки в воздухе начинают излучать фотоны, (то есть свет определенной длины волны). При этом, подбирая длину волны лазера, частоту, мощность излучения, перемещая точку фокусировки, можно получить в пространстве как - бы "затемненную" область, например, прямоугольной формы определенного размера, то есть, область в пространстве, точки которой излучают в пространство фотоны, например, фиолетового цвета соответствующей интенсивности, являющуюся основой для последующего формирования виртуального экрана в воздухе.To create an image, this device uses an infrared laser operating with a frequency f = 0.1 ... 1 (kHz), which ionizes air molecules at certain points in such a way that viewers see as if the light source is "hanging" in the air, that is, certain points in the air begin to emit photons, (that is, light of a certain wavelength). At the same time, choosing the laser wavelength, frequency, radiation power, moving the focus point, you can get in space a kind of "darkened" region, for example, a rectangular shape of a certain size, that is, a region in space, the points of which emit photons into space, for example, violet color of the corresponding intensity, which is the basis for the subsequent formation of a virtual screen in the air.
Поэтому при работе заявленного устройства блок формирования основы виртуального экрана в воздухе 18, дополнительно находящийся в блоке лазерного проектора 3, функционирует постоянно, формируя в пространстве "затемненную" область, например, прямоугольной формы определенного размера, то есть, область в пространстве, точки которой излучают в пространство фотоны, например, фиолетового цвета соответствующей интенсивности, являющуюся основой для последующего формирования виртуального экрана в воздухе.Therefore, when the claimed device is operated, the virtual screen base forming unit in
Для лазерного проектора блока 3 в блоке голографических пластин 4 в разные моменты времени формируется голограмма изображения и голограмма контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, а проецирование изображения 8 полностью возникает на одном и том же участке пространства у поверхности, создаваемой и используемой в качестве экрана 7, либо также у поверхности, которая может быть используема в качестве экрана 7.For a laser projector of
Переключение в блоке голографических пластин 4 голограммы изображения на голограмму контрастного виртуального экрана осуществляется блоком логики 17 по сигналам управляющего компьютера 6 с учетом физиологических параметров инерционности человеческого зрения, обеспечивающих кинематографический принцип.Switching in the block of holographic plates 4 of the hologram of the image to the hologram of the contrast virtual screen is carried out by the
В блоке логики 17 при демонстрации создаваемых в блоке голографических пластин 4 изменяющихся голограмм изображения 8 происходит постоянное периодическое переключение по сигналу управляющего компьютера 6 указанных голограмм изображения на голограмму контрастного виртуального экрана 7; а именно, например, с учетом инерционности зрения при демонстрации 24 голограмм изображения за 1 секунду через каждые 11 (23) голограммы изображения 8 происходит переключение и демонстрируется голограмма контрастного виртуального экрана 7.In the
Для улучшения информационных возможностей в предлагаемом устройстве применен блок голографических пластин 4, представляющий собой многослойную оптически прозрачную ЖК-матрицу 9, состоящую из n-отдельных оптически прозрачных слоев 10, 12 (где n=10…20). Причем отдельный слой 10, 12 многослойной оптически прозрачной ЖК-матрицы 9 включает в себя две наружные оптические пластины 13, между которыми размещены капиллярные каналы с раствором оптически прозрачного электролита 14, имеющего такую же оптическую проводимость как и наружные оптические пластины 13, соединенные токоподводами 11, служащими для подвода управляющих сигналов напряжения к точечным ЖК-сегментам 15 отдельного слоя 10, 12 оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы. При подаче управляющего сигнала напряжения через токоподводы 11 и капиллярные каналы 14 каждый точечный ЖК-сегмент 15 каждого отдельного слоя 10, 12 оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9 изменяет собственную прозрачность (в диапазоне от полностью прозрачного до полностью непрозрачного), формируя тем самым в одном блоке требуемую исходную голографическую пластину, а в другом блоке формируется голограмма контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения. Управляющий сигнал напряжения через токоподводы 11 и капиллярные каналы 14 к каждому точечному ЖК-сегменту 15 каждого отдельного слоя 10,12 оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9 поступает с управляющего компьютера 6, в память которого до начала демонстрации были записаны послойно изображения слоев набора одних и тех же голограмм.To improve the information capabilities of the proposed device, a block of holographic plates 4 is used, which is a multilayer optically transparent LCD matrix 9, consisting of n-separate optically
Поскольку блок голографических пластин 4 представляет собой многослойную оптически прозрачную ЖК-матрицу 9, состоящую из n-отдельных оптически прозрачных слоев (где n=10…20), а каждый отдельный слой 10,12 оптически прозрачной ЖК-матрицы 9, включает в себя две наружные оптические пластины 13 для исключения влияния многократного преломления освещающего пластины лазерного луча от лазерного проектора блока 3 при его прохождении через каждый отдельный слой оптически прозрачной ЖК-матрицы 9, на наружных фронтальных поверхностях каждого отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9 на его двух наружных оптических пластинах 13 с внешней стороны нанесена тонкая пленка метаматериала 16 с отрицательный коэффициентом преломления, равным по величине и противоположным по знаку коэффициенту преломления наружной оптической пластины 13 отдельного слоя оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы 9.Since the block of holographic plates 4 is a multilayer optically transparent LCD matrix 9, consisting of n-separate optically transparent layers (where n = 10 ... 20), and each
На сегодняшний момент создан трехмерный метаматериал в диапазоне видимого света, а также трехмерный метаматериал для инфракрасных лучей (см., например, Reversing Light with Negative Refraction. John B. Pendry and David R. Smith // Physics Today. Vol.57. No. 6. P. 37-43. June 2004; Negative-Refraction Metamaterials: Fundamental Principles and Applications. G.V. Eleftheriades and K. Balmain. Wiley-IEEE Press, 2005.), который может быть использован в заявляемом устройстве.To date, a three-dimensional metamaterial has been created in the visible light range, as well as a three-dimensional metamaterial for infrared rays (see, for example, Reversing Light with Negative Refraction. John B. Pendry and David R. Smith // Physics Today. Vol. 57. No. 6. P. 37-43. June 2004; Negative-Refraction Metamaterials: Fundamental Principles and Applications. GV Eleftheriades and K. Balmain. Wiley-IEEE Press, 2005.), which can be used in the inventive device.
Для создания различных голографических элементов изображения от одного и того же источника света и оптического разветвителя, может быть использовано дополнительно несколько блоков лазерных проекторов, (на фиг. 1 условно показаны пунктиром), состоящих каждый из последующих лазерных проекторов, с ориентацией оптической оси каждого из лазерных проекторов блока по азимутальной и вертикальной плоскости в последующие точки на одном и том же участке пространства у поверхности, в разные моменты времени формируется голограмма изображения и голограмма контрастного виртуального экрана, на который фокусируется голограмма изображения, а переключение в блоке голографических пластин 4 голограммы изображения на голограмму контрастного виртуального экрана осуществляется блоком логики 17 по сигналам управляющего компьютера 6 с учетом физиологических параметров инерционности человеческого зрения, обеспечивающих кинематографический принцип.In order to create different holographic image elements from the same light source and optical splitter, several blocks of laser projectors can be used (shown in dashed lines in Fig. 1), consisting of each of the following laser projectors, with the orientation of the optical axis of each laser projectors of the block along the azimuthal and vertical plane to subsequent points on the same piece of space near the surface, at different times, a hologram of the image and ogramma contrast of the virtual screen on which the focused image hologram, and switching in the block plates 4 hologram holographic image on the hologram contrast virtual
При синхронном создании каждых следующих частей голографических пластин в блоке голографических пластин - путем соответствующего изменения оптической прозрачности в соответствующих точечных сегментах на поверхности и внутри объема оптически прозрачной жидкокристаллической матрицы, например, по сигналу управляющего компьютера 6, происходит последующая "замена" создаваемых голографических пластин и реализация нового голографического объемного изображения. При этом при скорости воспроизведения 24 изображения за секунду подобное устройство может быть использовано в качестве проекционной системы 3D изображений для кино - и телевизионных трансляций, не требующее, в частности, специальных очков при просмотре для создания стереоскопического эффекта.When each of the following parts of the holographic plates is synchronously created in the block of holographic plates — by a corresponding change in the optical transparency in the corresponding point segments on the surface and inside the volume of the optically transparent liquid crystal matrix, for example, by the signal from the
В качестве поверхности, используемой в качестве экрана, помимо сформированной голограммы контрастного виртуального экрана, может быть использована, например, стена здания или специального сооружения, а также при необходимости, голографическое объемное изображение может создаваться в любой заранее выбранной области пространства (даже без поверхности, используемой в качестве экрана).As a surface used as a screen, in addition to the generated hologram of a contrasting virtual screen, for example, a wall of a building or a special structure can be used, and if necessary, a holographic three-dimensional image can be created in any pre-selected area of space (even without a surface used as a screen).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123708A RU2715789C1 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Device for dynamic holographic images creation in space |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019123708A RU2715789C1 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Device for dynamic holographic images creation in space |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715789C1 true RU2715789C1 (en) | 2020-03-03 |
Family
ID=69768289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019123708A RU2715789C1 (en) | 2019-07-22 | 2019-07-22 | Device for dynamic holographic images creation in space |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715789C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786020C1 (en) * | 2022-05-20 | 2022-12-15 | Азмет Юрьевич Чич | Device for projection of images on a misty-droplet-like front |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6348957B1 (en) * | 1995-10-15 | 2002-02-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display unit |
WO2004010214A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-01-29 | Lenzenhuber, Markus | Image projection device that is able to float and to fly |
JP2004347973A (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Asahi Glass Co Ltd | Image projector and imaging unit |
RU84151U1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-06-27 | Виталий Леонидович Малеев | DEVICE FOR ADVERTISING |
RU2368958C1 (en) * | 2008-07-02 | 2009-09-27 | Михаил Валентинович Николаев | Method for creation of advertisement |
RU102137U1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | DEVICE FOR DEMONSTRATION OF INFORMATION |
RU146058U1 (en) * | 2014-03-14 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | DEVICE FOR DEMONSTRATION OF INFORMATION |
RU183810U1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-10-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Device for creating dynamic holographic images in space |
-
2019
- 2019-07-22 RU RU2019123708A patent/RU2715789C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6348957B1 (en) * | 1995-10-15 | 2002-02-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display unit |
WO2004010214A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-01-29 | Lenzenhuber, Markus | Image projection device that is able to float and to fly |
JP2004347973A (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Asahi Glass Co Ltd | Image projector and imaging unit |
RU84151U1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-06-27 | Виталий Леонидович Малеев | DEVICE FOR ADVERTISING |
RU2368958C1 (en) * | 2008-07-02 | 2009-09-27 | Михаил Валентинович Николаев | Method for creation of advertisement |
RU102137U1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | DEVICE FOR DEMONSTRATION OF INFORMATION |
RU146058U1 (en) * | 2014-03-14 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | DEVICE FOR DEMONSTRATION OF INFORMATION |
RU183810U1 (en) * | 2017-10-05 | 2018-10-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Device for creating dynamic holographic images in space |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786020C1 (en) * | 2022-05-20 | 2022-12-15 | Азмет Юрьевич Чич | Device for projection of images on a misty-droplet-like front |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI615634B (en) | Transparent autostereoscopic display | |
US5793470A (en) | Latent-image projection system and method | |
KR100520699B1 (en) | Autostereoscopic projection system | |
US20050219693A1 (en) | Scanning aperture three dimensional display device | |
US20050275942A1 (en) | Method and apparatus to retrofit a display device for autostereoscopic display of interactive computer graphics | |
US20020047837A1 (en) | Optical device and three-dimensional display device | |
US20050280894A1 (en) | Apparatus for creating a scanning-column backlight in a scanning aperture display device | |
JP3269823B2 (en) | Optical system for two-dimensional and three-dimensional display of information | |
US20110063575A1 (en) | 3D Autostereoscopic Display System With Multiple Sets Of Stereoscopic Views | |
JP2007523364A (en) | Space display | |
CN103616770A (en) | Panoramic three-dimensional display device based on plurality of projection machines and transmission-type scattering screen | |
JP4515565B2 (en) | 3D display device | |
CN101339309B (en) | Convertible display screen and its three-dimensional display device | |
JP5589157B2 (en) | Method for forming a microretarder film | |
US6055100A (en) | Doublet based large aperture free space imaging system | |
WO2006086509A2 (en) | 2d/3d compatible display system | |
RU183810U1 (en) | Device for creating dynamic holographic images in space | |
JP3310157B2 (en) | Stereoscopic display device and driving method thereof | |
Zhang et al. | A spatio-temporal multiplexing multi-view display using a lenticular lens and a beam steering screen | |
RU2715789C1 (en) | Device for dynamic holographic images creation in space | |
US20180348533A1 (en) | Display system and display method of display system | |
RU2746239C1 (en) | Device for creating dynamic holographic images in space | |
Surman et al. | Glasses-free 3-D and augmented reality display advances: from theory to implementation | |
JP3426593B2 (en) | Stereoscopic display device and driving method thereof | |
US20120200793A1 (en) | 3-D Cinema and Display Technology |