SU723487A1

SU723487A1 - Device for obtaining three-dimensional image

Info

Publication number: SU723487A1
Application number: SU782665520A
Authority: SU
Inventors: Николай Степанович Колобков; Георгий Иосифович Рукман; Евгений Борисович Шелемин
Original assignee: Предприятие П/Я В-8584
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1980-03-25

Description

Изобретение относится к кинематография, а именно к устройствам для создания на плоских диффузных экранах черно-белых и цветных изображений объектов.The invention relates to cinematography, and in particular to devices for creating black and white and color images of objects on flat diffuse screens.

Известен проектор, содержащий источник света, освещающий в заданном направлении че- 5 рез систему линз пленку, систему перемещения пленки и плоский экран [1].A known projector containing a light source illuminating in a given direction through 5 a lens system of a film, a film moving system and a flat screen [1].

Это устройство не позволяет получить объемное изображение объекта. В лучшем случае оно позволяет получать стереоскопическое to изображение объекта, создающее впечатление объемности лишь в малом угле поля зрения.This device does not allow to obtain a three-dimensional image of the object. In the best case, it allows you to get a stereoscopic to image of the object, creating the impression of bulk only in a small angle of field of view.

Известно устройство для получения объемного изображения, содержащее источник света, оптическую систему, обтюратор, пленку с меха- 15 низмом перемещения и экран [2].A device is known for obtaining a three-dimensional image, containing a light source, an optical system, an obturator, a film with a moving mechanism and a screen [2].

Однако это устройство позволяет получить эффект объемности-лишь в незначительной степени в ограниченном (5-15°) угле поля зрения.However, this device allows you to get the effect of volume, only to a small extent in a limited (5-15 °) angle of field of view.

Цель изобретения - увеличение угла обзора 20 изображения.The purpose of the invention is to increase the viewing angle 20 of the image.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве экран выполнен в виде системы плоских поверхностей, расположенных последовательно по ходу светового потока с 25 возможностью вращения вокруг оси, параллельной оптической оси устройства, при этом каждая последующая поверхность развернута относительно предыдущей и оптически сопряжена С соответствующим кадром пленки.This goal is achieved by the fact that in the proposed device the screen is made in the form of a system of flat surfaces arranged sequentially along the luminous flux with 25 rotation around an axis parallel to the optical axis of the device, with each subsequent surface deployed relative to the previous one and optically paired with a corresponding film frame .

На чертеже представлена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит источник 1 светового потока, оптический блок .2 формирования светового потока, обтюратор 3, пленку 4 с кадрами, механизм 5 перемещения пленки, объектив 6, плоский экран 7, состоящий из системы вращающихся поверхностей 8 с приводом 9, ось 10 вращения которых параллельна оптической оси устройства, расположенных по ходу излучения источника 1 светового потока, причем каждая последующая поверхность повернута относительно предыдущей^на^угол а, определяемый отношением , где N — количество поверхностей, равное количеству сечений 11 воспроизводимого объекта, К - количество серий из N поверхностей на одном обороте, а расстояние к^ежду ними по ходу светового потока h = , где L - размер изображения воспроизводимого объекта в направлении хода светового потока.The device comprises a light flux source 1, an optical unit .2 for generating a light flux, a shutter 3, a film 4 with frames, a film moving mechanism 5, a lens 6, a flat screen 7 consisting of a system of rotating surfaces 8 with a drive 9, the axis of rotation 10 of which is parallel the optical axis of the device, located along the radiation of the source 1 of the light flux, and each subsequent surface is rotated relative to the previous ^ by ^ angle a, determined by the ratio, where N is the number of surfaces equal to the number of sections 11 in of the reproducible object, K is the number of series of N surfaces on one revolution, and the distance k between them along the light flux is h =, where L is the image size of the reproduced object in the direction of the light flux.

Поверхности выполнены из прозрачного для светового потока материала, например оргстекла. Причем одна из поверхностей матирована. Скорость вращения обтюратора 3, механизма 5 перемещения пленки и скорости привода 9 ₅ вращения экрана 7 синхронизированы. В качестве источника светового потока в устройстве использован источник когерентного излучения, например лазер видимого диапазона.The surfaces are made of a material transparent to the light flux, for example plexiglass. Moreover, one of the surfaces is frosted. The rotation speed of the shutter 3, the mechanism 5 for moving the film and the speed of the drive 9 _{5 the} rotation of the screen 7 are synchronized. A source of coherent radiation, for example, a visible-range laser, is used as a source of light flux in the device.

Устройство работает следующим образом. ю На пленке 4, например негативной, зафиксированы сечения 11 воспроизводимого объекта. Число сечений N равно количеству поверхностей 8 в серии. Каждой из поверхностей 8 соответствует свой кадр из пленке 4 с периодом ~~ 15The device operates as follows. On the film 4, for example negative, sections 11 of the reproduced object are recorded. The number of sections N is equal to the number of surfaces 8 in the series. Each of the surfaces 8 has its own frame from the film 4 with a period of ~~ 15

Механизм 5 перемещения пленки 4, обтюратор 3 обеспечивают оптическую свяЗь соответствующего кадра пленки 4 с соответствующей ему поверхностью 8 плоского экрана 7.The mechanism 5 for moving the film 4, the shutter 3 provide optical communication of the corresponding frame of the film 4 with the corresponding surface 8 of the flat screen 7.

Таким образом, на поверхность 8 проециру- 20 ется соответствующее сечение 11 воспроизводимого объекта. При смене кадра пленки 4 сменяется и поверхность 8 плоского экрана 7 (изменяется ее удаление по направлению хода светового потока). Для предотвращения мель- 25 кания изображения повторение изображения одного и того же сечения объекта на поверхности 8 плоского экрана 7 должно осуществляться не менее 16 раз в секунду.Thus, the corresponding section 11 of the reproduced object is projected onto the surface 8. When changing the frame of the film 4, the surface 8 of the flat screen 7 also changes (its removal in the direction of the light flux changes). To prevent flickering of the image, the repetition of the image of the same section of the object on the surface 8 of the flat screen 7 should be carried out at least 16 times per second.

Изготовление поверхностей 8 плоского экра- 30 на из материала, прозрачного для излучения источника 1 светового потока, матированного с одной стороны, позволяет наблюдать изображение воспроизводимого объекта в телесном угле 2/Г, кроме зон, ограниченных небольшими углами 35 в плоскости, перпендикулярной к оси 10 с торцов поверхностей 8 плоского экрана.The manufacture of surfaces 8 of a flat screen 30 made of a material that is transparent to radiation from a light flux source 1, matted on one side, makes it possible to observe an image of a reproduced object in a solid angle of 2 / G, except for zones limited by small angles 35 in a plane perpendicular to axis 10 from the ends of the surfaces 8 of the flat screen.

Применение источника когерентного излучения, имеющего малую расходимость, позволяет увеличить резкость изображения на поверхнос- 40 тях 8 плоского экрана, так как проекция в этом случае является теневой и фокусировки изображения .в этом случае не требуется. Следовательно, резкость изображения на всех поверхностях 8 одинакова. 45The use of a source of coherent radiation having a small divergence allows one to increase the sharpness of the image on the surfaces 40 of the 8 flat screen, since the projection in this case is shadow and focusing the image. In this case is not required. Therefore, the sharpness of the image on all surfaces 8 is the same. 45

При импульсной модуляции источника коте рентного излучения не требуется наличие обтюратора и механизма остановки пленки на вре мя экспонирования, так как эти функции выполняет устройство для формирования импульсного питания лазера, синхронизируемого с положением системы вращающихся поверхностейIn the case of pulsed modulation of the source of the x-ray radiation cat, the shutter and the mechanism for stopping the film during exposure are not required, since these functions are performed by the device for generating pulsed laser power synchronized with the position of the system of rotating surfaces

8.8.

Сечения объекта могут быть получены следующим образом.Section of the object can be obtained as follows.

Чертеж трехмерного объекта вводится во входное устройство ЦВМ. По разработанной ранее программе графопостроительное выходное устройство ЦВМ вычерчивает сечения объекта, которые переснимаются на негативную фотопленку и в дальнейшем используются для синтеза пространственных изображений объекта в предлагаемом устройстве.A drawing of a three-dimensional object is introduced into the input device of the digital computer. According to the previously developed program, the graph-building output device of the digital computer draws sections of the object, which are re-photographed with a negative film and are subsequently used to synthesize spatial images of the object in the proposed device.

Предложенным устройством может быть осуществлен синтез пространственных изображений объектов в цвете, при использовании цветной кинопленки.The proposed device can be used to synthesize spatial images of objects in color using a color film.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить синтез пространственных изображений движущихся цветных объектов, которые можно рассматривать практически со всех сторон.Thus, the proposed device allows the synthesis of spatial images of moving colored objects, which can be viewed from almost all sides.

Claims

(54) DEVICE FOR OBTAINING A SURROUND IMAGE 37 Surfaces are made of a material that is transparent to the light flux, for example, Plexiglas. And one of the surfaces is matted. The rotation speed of the obturator 3, the film moving mechanism 5 and the speed of the actuator 9 of the screen 7 rotation are synchronized. As a source of luminous flux in the device, a source of coherent radiation is used, for example, a visible laser. The device works as follows. On film 4, for example, negative, sections 11 of the reproduced object are fixed. The number of sections N is equal to the number of surfaces 8 in the series. Each of the surfaces 8 has its own frame of film 4 with a period- - Mechanism 5 of moving the film 4, the shutter 3 provides an optical connection of the corresponding frame of the film 4 with the corresponding surface 8 of the flat screen 7. Thus, the corresponding section 11 of the reproduced object is projected onto the surface 8 . When changing the frame of the film 4, the surface 8 of the flat screen 7 also changes (its removal changes in the direction of the light flux). To prevent the image from flickering, the repetition of the image of the same section of the object on the surface 8 of the flat screen 7 is carried out at least 16 times per second. The fabrication of surfaces 8 of a flat screen from a material that is transparent to the radiation source 1 of the luminous flux, frosted on one side, makes it possible to observe a reproducible object depicted in a solid angle 21G except for zones limited by small angles in the plane perpendicular to the axis 10 from the ends of surfaces 8 flat screen. The use of a coherent radiation source having a low divergence makes it possible to increase the sharpness of the image on the surfaces 8 of the flat screen, since the projection in this case is fgs shadow and image focusing, in this case is not required. Therefore, the sharpness of the image on all surfaces 8 is the same. When pulsed modulation of the coherent radiation source does not require the presence of a shutter of the film stopping mechanism for the exposure time, since these functions are performed by a device for generating a pulsed laser power synchronized with the system of rotating surfaces. The object sections can be made as follows. A drawing of a three-dimensional object is born into the input side of a digital computer. According to the program developed earlier, the plotting output device of the digital computer draws sections of the object, which are re-imaged onto negative film and are further used to synthesize the spatial images of the object with the proposed device. The proposed device can be carried out the synthesis of spatial images of objects in color, using color film. Thus, the proposed device allows the synthesis of spatial images of moving objects that can be viewed from almost all sides. An apparatus for producing a volumetric image comprising a light source, an optical system, an obturator, a film with a displacement mechanism, and a screen, characterized in that, in order to increase the viewing angle of the image, the screen is implemented as a system of flat surfaces arranged along C) the course of the light flux, with the possibility of rotation around the axis, the garage optical axis of the device, while each subsequent turn is turned relative to the preceding one and optically combined with the corresponding film core. Sources of information taken into account by experts 1.Kulagin S.V. Kshyusyomochna to noproektstsonna ashvratzfa, M., Higher School, 1967, p. 207.

2. US patent number 3979159, cl. 352-136, publ. 1976 (prototype).