WO2008130277A1 - Способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2008130277A1
WO2008130277A1 PCT/RU2008/000233 RU2008000233W WO2008130277A1 WO 2008130277 A1 WO2008130277 A1 WO 2008130277A1 RU 2008000233 W RU2008000233 W RU 2008000233W WO 2008130277 A1 WO2008130277 A1 WO 2008130277A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polarization
plane
columns
optical modulator
light
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000233
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vasily Alexandrovich Ezhov
Original Assignee
Vasily Alexandrovich Ezhov
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 Vasily Alexandrovich Ezhov filed Critical Vasily Alexandrovich Ezhov
Priority to EP08753919.3A priority Critical patent/EP2157470B1/en
Priority to US12/595,845 priority patent/US7929066B2/en
Priority to JP2010504010A priority patent/JP2010525393A/ja
Publication of WO2008130277A1 publication Critical patent/WO2008130277A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/356—Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes
    • H04N13/359—Switching between monoscopic and stereoscopic modes

Definitions

  • the invention relates to techniques for observing volumetric images, more specifically, to stereoscopic video equipment, and can be used to create stereoscopic televisions and computer monitors with the ability to observe stereo images without glasses, and using passive (non-switched) stereo glasses while maintaining the ability to observe monoscopic images.
  • the advantage of this method is the ability to view stereo images without the use of glasses, which provides comfort for the observer.
  • the main disadvantage of this method is reduced by 2 times, to a value
  • the document [2] also describes a device for observing multi-angle images with double resolution in each angle and the possibility of monoscopic display, comprising a multi-angle video signal source, an electronic function block and an electrically controlled matrix-addressable polarizable-coding polarization-coding optical modulator and polarizing a selector made in the form of passive stereo glasses, two windows of which contain two polarization filters with mutual about orthogonal polarization states, and for the tnth element of the polarization-coding optical modulator, its transfer characteristic is determined by the inverse trigonometric functions of
  • An advantage of the known method and device is the use of the full spatial resolution M x-N of the polarization-coding optical modulator (generator) for each of the two camera angles presented to the observer, despite the fact that both camera angles are reproduced together (simultaneously) on the same screen .
  • M x-N the polarization-coding optical modulator
  • stereo glasses leads to greater freedom of movement of the observer (due to the fact that the observation zones determined by the positions of the windows of stereo glasses in this case are automatically moved together with the observer), however, the obligatory presence of stereo glasses reduces the comfort of observing a stereo image in a known method and device.
  • the objective of the invention is to expand the functionality of the method and device due to the implementation of glasses-free surveillance of stereo images.
  • p is the period of the arrangement of N columns of the polarization-coding optical modulator
  • b is the distance between the central points of any two adjacent observation zones.
  • the implementation of frameless observation of stereo images in the method and device is due to the presence of spatially periodic modulation of the polarization and / or phase of light (realized using a polarizing and / or phase selector with a periodic structure), leading to the separation of partial light fluxes carrying images of the left and right angles into the left and the right surveillance area.
  • the advantage of the method and device is the full resolution of the stereo image in each angle, equal to the full resolution M * N of the display.
  • An advantage of the first particular embodiment of the method and device for its implementation is the technological design due to the possibility of using three identical optical modulators in the structure of the working layer based on a twist structure twisted by 90 ° in a nematic liquid crystal (LC), respectively, in as a light intensity modulator, an elliptical light polarization driver, and a polarization selector.
  • An additional advantage is the improved image quality due to the possibility of mutual compensation of the optical dispersion in the elliptical light polarization driver and the polarization selector due to the different signs of the angles of the initial rotation of the polarization plane (different signs of the twist direction of the LC molecules in two LC layers).
  • An advantage of the second particular embodiment of the method and the device for its implementation is the improvement of image quality due to mutual compensation of the optical dispersion in the elliptical polarizer of light and the polarization selector due to the optical conjugation of an extraordinary ray propagating in the layer of the working medium of one of them with an ordinary ray propagating in layer of the working substance of another (due to the mutual orthogonality of the directors of the orientation of the nematic LC in two layers of work of which substance).
  • the advantage of the third, fourth and fifth particular embodiments of the device is the increased optical efficiency due to the use of purely phase coding and decoding layers of the working substance of a polarization-coding optical modulator and phase selector, which leads to the sufficiency of using only two polarizers for the entire optical circuit devices - for the initial polarization of the input light flux and analysis of the state of polarization of the output.
  • FIG. 1 to 4 illustrate the implementation of the method.
  • FIG. 5 is a first particular embodiment of a device and an implementation of a method with a polarization-coding optical modulator and a decoding polarization selector based on the effect of a controlled rotation of the angle of the plane of polarization.
  • FIG. 6 is a second particular embodiment of the device and the implementation of the method with a polarization-coding modulator and a polarization selector based on the effect of controlled birefringence.
  • FIG. 7 shows polarization states on columns of a polarization coding optical modulator for a first particular embodiment of the device.
  • FIG. 8 is a fragment of a frontal image of a string of polarization-coding optical modulator for the first particular embodiment of the device.
  • FIG. 9 is a fragment of a structural diagram of a first particular embodiment of the device with an illustration of polarization angle selection.
  • FIG. 10 is an example of a specific implementation of the polarization selector in the form of a combination of banded linear polarizers with mutually orthogonal directions of polarization.
  • FIG. 11 is an enlarged image of a fragment highlighted by a dotted line in FIG. 10.
  • FIG. 12 shows polarization states on columns of a polarization coding optical modulator for a second particular embodiment of the device.
  • FIG. 13 is a fragment of a frontal image of a string of polarization coding optical modulator for a second particular embodiment of the device.
  • FIG. 14 is a fragment of a structural diagram of a second particular embodiment of the device with an illustration of polarization angle selection.
  • FIG. 15 - 18 is an example of a specific embodiment of a polarization selector in the form of a layer of a nematic liquid crystal (LC) electrically addressable along the columns with various types of LC structure.
  • LC nematic liquid crystal
  • FIG. 19 shows polarization states on columns of a polarization coding optical modulator for a third particular embodiment of the device.
  • FIG. 20 is a fragment of a frontal image of lines of a polarization-coding optical modulator and a structural diagram for a third particular embodiment of the device.
  • FIG. 21 is an example of a specific implementation of the polarization-coding modulator in the form of a polarizer and two LC layers — with the effect of controlled rotation of the plane of polarization and with the effect of controlled birefringence.
  • FIG. 22 shows polarization states on columns of a polarization coding optical modulator for a fourth particular embodiment of the device.
  • FIG. 23 is a fragment of a frontal image of lines of a polarization-coding optical modulator and a structural diagram for a fourth particular embodiment of the device.
  • FIG. 24 is an example of a specific implementation of the polarization coding modulator in the form of a polarizer and two LC layers with the effect of a controlled rotation of the plane of polarization.
  • FIG. 25 opposite directions of spin of LC molecules in two adjacent LC layers of a polarization-coding optical modulator.
  • FIG. 26 is an arrangement of color elements in an element of a polarization coding optical modulator.
  • FIG. 27 shows polarization states on columns of a polarization coding optical modulator for a fifth particular embodiment of the device.
  • FIG. 28 is a fragment of a frontal image of lines of a polarization-coding optical modulator and a structural diagram for a fifth particular embodiment of the device.
  • FIG. 29 is an example of a specific implementation of a polarization coding modulator in the form of a polarizer and two LC layers with the effect of controlled birefringence.
  • FIG. 30, 31 are mutually orthogonal orientations of the orientation of LC molecules in two adjacent LC layers of a polarization-coding optical modulator.
  • the left E L and right E R eyes of the observer are located respectively in the left S L and right S R areas of observation.
  • a modulated luminous flux ⁇ n is obtained, consisting of two partial luminous fluxes 1 and ⁇ , L) (Fig. 2), the first of which, corresponding to the image of the first column of the right angle, is polarized in the vertical direction (orthogonal to the plane of the drawing), which corresponds to the legend in upper case (R) , and the second, corresponding image of the first column of the left angle, polarized in the horizontal direction (in the plane of the drawing), which corresponds to the legend in lower case (L) .
  • a modulated luminous flux is obtained
  • Partial luminous fluxes l (i) , ⁇ ... and 2 ( ⁇ ) , 4 (th) fall respectively in the left S L and right S R ZONES of observation without changing the initial horizontal direction of polarization, since these light fluxes pass through the columns of the decoding plane, which do not affect polarization.
  • the function of the polarization filter 2p (shown for definiteness as a linear polarizer with a horizontal direction of polarization) consists in transmitting partial light fluxes with only the horizontal direction of polarization and in delaying all cross light fluxes with a vertical direction of polarization after passing through the elements of the polarizing selector 2.
  • FIG. 3 More details filtering of cross light flows are illustrated in FIG. 3, where, on an enlarged scale, a notion of partial light fluxes ⁇ j L a - lse , l * alse and 2 ⁇ alse , 2 f L ahe due to their vertical
  • the device (Fig. 5, 6), contains a stereo-video signal source 3, an electronic function block 4, and an electrically controlled matrix-addressable polarization-coding polarization-coding optical modulator 1 and polarizing selector 2, the outputs of which are optically connected to the left SL and right, located in series on the same optical axis S R observation areas, the output stereo video source 3 is connected to electrical inputs of the polarization coding optical modulator 1 and the electronic functional block 4, the output of which under for prison to electrical inputs of the polarization selector 2, and for m -So element of the polarization coding optical modulator the transfer characteristic it is determined by inverse trigonometric functions
  • the polarization decoder 2p is made with columnar electrical addressing of the working substance layer with the same initial direction of optical anisotropy for the entire layer, if it is possible to realize two mutually orthogonal directions of optical anisotropy of the working substance in each adjacent pair of columns, or with column organization of the working substance layer, where mutually orthogonal correspond to adjacent columns initial directions of the optical anisotropy of matter.
  • the plane of the working fluid layer of the polarization decoder 2 F is located at a distance d from the plane of the working fluid layer of the polarization-coding optical modulator, where
  • p is the period of the N columns polarization coding optical modulator
  • b is the distance between the center points of any two adjacent observation zones.
  • the polarization coding optical modulator 1 is made in the form of sequentially arranged light intensity modulator Ij and a polarization coding modulator l ⁇ of elliptical polarization of light, which includes at least one layer of a working substance with the effect controlled rotation of the plane of polarization by an angle ⁇ , and polarization selector 2 is made in the form of a controlled linear polarizer with the effect of a controlled rotation of the plane of polarization by l ⁇ .
  • Any TP element of the light intensity modulator Ij is optically coupled to the corresponding TP element of the coding modulator l ⁇ of the elliptical polarization of light.
  • the optical transmission coefficient T m ′′ of the light intensity modulator Ij for its tnth element is determined by the expression:
  • (S TM ") 2 and (S to") 2 are the rms values of the signals corresponding to the brightnesses of B TM and B TM tp -yk image elements of the left and right angles, i.e.
  • the signals ⁇ S TM n ) and [S R ") are obtained, for example, by photoelectric registration of the integrated brightness B TM" mn element of the left angle and
  • the polarization characteristic ⁇ m ⁇ of the modulator l ⁇ of the elliptical polarization of light for its odd (1, 2, ..., 2/2 - 1, ...) columns is determined by the expression:
  • the polarization characteristic ⁇ mp determines the value of the angle ⁇ by which the plane of polarization of light is rotated after passing through the mp element of the modulator l ⁇ of the elliptical polarization of light.
  • the coding modulator l elliptic polarization of light includes at least one layer of the working substance with the effect of controlled birefringence with the possibility of creating a phase shift ⁇ between the ordinary and extraordinary rays
  • the polarizing selector 2 is made in the form of sequentially arranged phase decoder 2 F C controlled birefringence effect and the linear polarizer 2p, while 2p phase decoder is adapted to create a phase shift Velich hydrochloric ⁇ in its odd columns and zero value of the phase shift in the even columns.
  • the optical transmission coefficient T m ′′ of the light intensity modulator Ij is determined by the expression (1)
  • the polarization characteristic of the modulator ld of the elliptical polarization of light for its odd columns is determined by the expression:
  • FIG. 5 illustrates, for the second particular embodiment of the device, mutually orthogonal elliptical polarization states for one line of the polarization-coding modulator l ⁇ , each addressable element of which is made with the effect of controlled birefringence.
  • FIG. 6 illustrates, for the second particular embodiment of the device, mutually orthogonal elliptical polarization states for one line of the polarization-coding modulator l ⁇ , each addressable element of which is made with the effect of controlled birefringence.
  • FIG. 7 shows a map of linear polarization directions for the entire aperture of the polarization coding modulator l ⁇ in the first particular embodiment of the device
  • FIG. 8 and 9 are polarization states on one line of the polarization-coding modulator l ⁇ and the corresponding section of the components of the first particular embodiment of the device with a plane parallel to the optical axis of the device and passing through this line.
  • a specific example of the implementation of the polarization selector 2 is in the form of a striped (parallel to the columns) structure 2s of linear polarizers with mutually orthogonal directions of polarization in adjacent columns (Fig. 10, 11).
  • FIG. 12 shows the polarization state in the aperture of the polarization-coding optical modulator ld, corresponding to expressions (5), (6)
  • FIG. 13 illustrates the orientation of elliptical polarization on one line of the latter
  • FIG. 14 shows a cross section of the components of the second particular embodiment of the device with a plane parallel to the optical axis of the device and passing through the indicated line.
  • the LC layer 5 is made in the form of a nematic LC layer with a homogeneous structure (Fig. 16) for an LC with negative dielectric anisotropy, or with a super-twisted (supertwist) structure (Fig. 17), or with a homeotropic structure (Fig. 18) for LC with negative dielectric anisotropy.
  • FIG. 17 An example of a specific embodiment of a working medium layer of a polarization-coding modulator l elliptic polarization of light with the effect of a controlled rotation of the plane of polarization - in the form of an electrically addressable column layer of a nematic LC with a twist structure twisted by 90 ° (Fig. 17).
  • the polarization-coding optical modulator 1 is made in the form of sequentially optically coupled optical modulator l ⁇ with the effect of controlled rotation of the plane of polarization and phase optical modulator ld with the effect of controlled birefringence (Fig. 20), which are located in between two linear polarizers 10 and 2p.
  • the polarization-coding optical modulator l ⁇ and the phase optical modulator ld are made, respectively, in the form of electrically matrix-addressed layers 11 and 12 of a nematic LC with positive dielectric anisotropy (Fig. 21), the first of which is a twist structure and the second is a homogeneously oriented structure.
  • the polarization-coding optical modulator 1 is made in the form of two sequentially optically coupled optical modulators 1 and 1 (Fig. 23) with the effect of controlled rotation of the plane of polarization, which are located between two linear polarizers 10 and 2r.
  • the optical modulators 1 and 1 are made, respectively, in the form of electrically matrix-addressable layers 13 and 14 of a nematic LC with positive dielectric anisotropy (Fig. 24), represented by twist structures characterized by mutually opposite directions of twist of the LC molecules (Fig. . 25).
  • the polarization-coding optical modulator 1 contains in each of its tpth element a group of three color filter elements R 111n , G 111n , B mn (Fig. 26), which have individual electrical addressing by rows or columns, respectively, at vertical or horizontal multiplexing of color elements.
  • the polarization-encoding optical modulator 1 is made in the form of two sequentially optically coupled optical modulators 1 and 1 (Fig. 36 28) with the effect of controlled birefringence, which are located between two linear polarizers 10 and 2p.
  • the optical modulators 1 and 1 are made, respectively, in the form of electrically matrix-addressed layers 15 and 16 of a nematic LC with positive dielectric anisotropy (Fig. 29), represented by homeotropically oriented structures characterized by mutually orthogonal initial orientation of the LC molecules of the LC molecules (Fig. 2-S 30), which corresponds to the mutual compensation of the frequency dispersion of the magnitude of the phase shifts ⁇ , and A 2 (refractive index p e and p e ) of the first and second LC layers 15 and
  • the initial orientation of the LC the layer in the first case is chosen homogeneous (the long axes of the LC molecules are oriented in one direction parallel to the glass substrates), in the second case, it is homeotropic (the long axes of the LC molecules are oriented orthogonal to glass substrates).
  • the axes of the ellipsoids of the same refractive index of the two LC layers are the axes corresponding to the same refractive indices (the axes of the same name are the ellipsoids of the two LC layers, corresponding to the refractive index p e for an extraordinary ray or the refractive index p o for an ordinary ray).
  • the device operates as follows. The operation of the first private embodiment of the device and the implementation of the first private embodiment of the method (Fig.
  • the polarization column element 2 ( 2 j ) ⁇ of the polarization decoder 2 ⁇ located along the path of the light flux from the second column of the polarization-coding optical modulator 1 to the right zone S R , is characterized by the direction of polarization along the X axis (Fig. 9), and the polarization column element 2 (2 j -1) ⁇ , disposed in the path of the light flux from the second column of the polarization coding optical modulator 1 to the left area S L, is characterized by the polarization direction along the axis Y.
  • the angle ⁇ m ⁇ 2) slope of the linear n polarization with respect to the X and Y axes defines a relation between the intensities J ⁇ ⁇ m ⁇ 2) and J ⁇ m (2) light:
  • E x "and E TM are the x- and y-components of the electric vector of the light wave
  • E 0 is the amplitude of the light wave
  • ⁇ ⁇ 5 m (2) is the phase shift between the x- and y- components of the electric vector of the light wave created by the controlled delay between the ordinary and extraordinary rays.
  • ⁇ m (2) arccos ⁇ J (in? G) + B? 2) J +4 (A mm Y - Bf 2) - Bf 2) (25)
  • ⁇ TM (2) is the difference between the angles of rotation of the plane of polarization realized
  • ⁇ TM - ⁇ TM is the difference between the phase delays in the first I and second 1 optical modulators with controlled birefringence, respectively.
  • the polarization-encoding optical modulator 1 can be based on both standard modern liquid crystal matrices (the vast majority of which are based on the use of nematic LC structures with a 90 ° swirl) and using the developed LC matrices on homeotropic structures with positive dielectric anisotropy (V ⁇ -vertisal aligmept displays - see ⁇ mimori I. ⁇ t réellel.
  • matrix-addressed light intensity generator Ij can be used any LED displays (including OLEDs), plasma displays.
  • phase optical modulators ld it is advisable to use, for example, static LCD panels based on ⁇ -cells (see Ezhov VA, Studepsov S.A. Volume ( Whystegeosores ⁇ s) im Houseg Canals on t Foods Vintager réelle Congressps THERf stapadag s speechritzlsky fire ⁇ . , 2005, v. 5821, p. 105) or cells with a surface mode (surface mode - see US 4884876).
  • the invention is universal with respect to image observation options. It is possible to observe stereoscopic images not only by the frameless method, but also if necessary (if observation is required without restricting the user's position within the acceptable angular aperture of the display) using passive polarized stereo glasses (with mutually orthogonal polarizing filters). To do this, phase or polarization inhomogeneities in the polarization selector 2 are electrically switched off and the action of the polarization filter 2p (if it is not possible to turn off its action electrically) is excluded by mechanical removal of this filter (which is removable in this case). At the same time, its spatial alignment is not required during reverse installation, since it is spatially homogeneous. They switch to monoscopic display (without glasses) due to the electric switching off of phase or polarization inhomogeneities in the polarization selector 2 and by applying a monoscopic image to the polarization-coding modulator 1.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

аrсtg, аrссtg, аrссоs, аrсsin (либо их комбинаций) от алгебраических соотношений между квадратами амплитуд сигналов временной развертки изображений, что позволяет с помощью пространственно- периодического поляризационного селектора выделить изображения левого и правого ракурсов в левой и правой зонах наблюдения.

Description

СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЙ С ПОЛНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ ДЛЯ КАЖДОГО РАКУРСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Область техники
Изобретение относится к технике наблюдения объемных изображений, точнее, к стереоскопической видеотехнике, и может быть использовано для создания стереоскопических телевизоров и компьютерных мониторов с возможностью наблюдения стереоизображения как без очков, так и с помощью пассивных (некоммутируемых) стереоочков с сохранением возможности наблюдения моноскопических изображений.
Предшествующий уровень техники
Из публикации Surman Ph. еt аl. Тhе сопstruсtiоп апd реrfоrmапсе оf а multiviеwеr 3-D tеlеvisiоп disрlау. - Jоuгпаl оf thе SED, 2005, v.13. N° 4, р. 329 известен способ безочкового наблюдения стереоизображений, заключающийся в том, что в группах нечетных и четных столбцов матрично-адресуемого оптического модулятора или генератора формируют световой поток с модулированной интенсивностью света, прямо пропорциональной величинам В™ Bg" интегральной яркости соответственно левого L и правого R ракурсов стереоизображения, с помощью пространственно-периодической модуляции длины оптического пути света, создаваемой растром цилиндрических линз, отклоняют парциальные световые потоки, соответствующие группам нечетных и четных столбцов поперечного сечения, в левую и правую зоны наблюдения, где W = I, 2, .., M , п = 1, 2, .., N , а М и N - число строк и столбцов в матричном оптическом модуляторе (генераторе).
Достоинством известного способа является возможность просмотра стереоизображения без применения очков, что обеспечивает комфорт для наблюдателя. Основным недостатком известного способа является сниженное в 2 раза, до величины
M(JyW), пространственного разрешение в каждом из ракурсов относительно полного разрешения M x- N оптического модулятора. При этом снижение числа элементов в воспроизводимом изображении происходит только вдоль одной из координат изображения, поскольку изображения каждого ракурса отводится ™/y столбцов при
неизменном числе M строк в воспроизводимом изображении, что создает дополнительно проблему соблюдения требуемого соотношения сторон для изображения. Например, данным способом невозможно организовать с помощью ЖК дисплея с разрешением N χ M = 720x576 элементов (для систем PAL, SECAM) воспроизведение стереоизображения с тем разрешением 720x576 элементов, поскольку при этом разрешение упадет вдвое до (-'VL)M = 360x576 для каждого ракурса, но
также невозможно сохранить в каждом ракурсе требуемое исходное соотношение 4:3 сторон изображения, поскольку для изображения с 360x576 элементами это соотношение равно 2:3. Если же специально изготавливать матрично-адресуемые оптические модуляторы с нестандартным соотношением сторон 8:3 для параллельного воспроизведения двух ракурсов с соотношением 4:3 данным способом, то такой путь приведет к проблеме воспроизведения стандартных моноскопических (одноракурсных) изображений из-за несоблюдения уже для них требуемого соотношения 4:3 сторон. Эта проблема в совокупностью с невозможностью электрического отключения действия растра обычных цилиндрических линз ведет к практической невозможности при использовании известного способа обеспечить совместимость с моноскопическим отображением, если к тому же учесть, что практически невозможно с целью просмотра моноскопического изображения временно удалять линзовый растр механическим путем (выполнять его съемным), поскольку каждый раз после такого удаления потребовалась бы выполнить точную юстировку пространственного положения линзового растра.
Из описания к патенту RU 2306680 (далее - [2]) известен способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса, заключающийся в том, что формируют световой поток с комплексной модуляцией амплитуды, за счет которой в тп -ом элементе поперечного сечения светового потока совместно представлены интегральные яркости В™" и В™ тп -ых элементов изображений левого L и правого
R ракурсов трехмерной сцены, при этом параметры кодирующей эллиптической модуляции поляризации света заданы в виде обратных тригонометрических функций от алгебраических соотношений между В™" и В™ , где т = 1, 2, .., M , п = 1, 2, .., N , а M * N - число строк и столбцов в поляризационно-кодирующем оптическом модуляторе, и с помощью поляризационных фильтров, выполненных в форме пассивных стереоочков, сепарируют парциальные световые потоки изображений левого и правого ракурсов, направляя их в левую и правую зоны наблюдения,
В документе [2] также описано устройство для наблюдения многоракурсных изображений с удвоенным разрешением в каждом ракурсе и возможностью моноскопического отображения, содержащее источник многоракурсного видеосигнала, электронный функциональный блок и расположенные последовательно на одной оптической оси электрически управляемый матрично-адресуемый поляризационно- кодирующий оптический модулятор и поляризационный селектор, выполненный в виде пассивных стереоочков, два окна которых содержат два поляризационных фильтра со взаимно ортогональными состояниями поляризации, при этом для тп -го элемента поляризационно-кодирующего оптического модулятора его передаточная характеристика определяется обратньми тригонометрическими функциями от
отношения линей чных комб ,-инации u
Figure imgf000004_0001
и \ /oоR тп J г , где o оL мп и o оR тп - сигналы, квадраты амплитуд которых соответствуют величинам В™" и В™" тп -ых элементов изображений левого и правого ракурсов, причем выход источника стереовидеосигнала подключен к электрическим входам поляризационно-кодирующего оптического модулятора и электронного функционального блока, выход которого подключен к входу поляризационного селектора, где т = 1, 2, .., M , п = 1, 2, .., N , а М χ N - число строк и столбцов в поляризационно-кодирующем оптическом модуляторе.
Достоинством известных способа и устройства является использование полного пространственного разрешения M x- N поляризационно-кодирующего оптического модулятора (генератора) для каждого из двух ракурсов стереоизображения, предъявляемых наблюдателю, несмотря на то, что оба ракурса воспроизводятся совместно (одновременно) на одном и том же экране. При этом для перехода к наблюдению моноскопического изображения достаточно снять стереоочки и переключить устройство в режим формирования моноскопического изображения.
Использование стереоочков ведет к большой свободе перемещения наблюдателя (вследствие того, что зоны наблюдения, определяемые положениями окон стереоочков в этом случае, автоматически перемещаются вместе с наблюдателем), однако обязательное наличие стереоочков снижает комфортность наблюдения стереоизображения в известных способе и устройстве. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа и устройства за счет реализации безочкового наблюдения стереоизображения.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается тем, что в способе, в котором с помощью матрично-адресуемого поляризационно-кодирующего оптического модулятора или генератора формируют световой поток с комплексной модуляцией амплитуды, за счет которой в тп -ом элементе поперечного сечения светового потока совместно представлены интегральные яркости В™" и В™ тп -ъж элементов изображений левого L и правого R ракурсов трехмерной сцены, при этом параметры кодирующей эллиптической модуляции поляризации света заданы в виде обратных тригонометрических функций от алгебраических соотношений между В™" и В™ , где т = 1, 2, .., M , п = 1, 2, .., N , а M х N - число строк и столбцов в поляризационно- кодирующем оптическом модуляторе, и с помощью фазового и/или поляризационного селектора сепарируют парциальные световые потоки, соответствующие левому и правому ракурсу, направляя их в левую и правую зоны наблюдения, согласно изобретению формируют на п -ом столбце поляризационно-кодирующего оптического модулятора п -ую группу из первого и второго парциальных световых потоков, несущих информацию о п -ых столбцах изображений соответственно левого и правого ракурсов, при этом параметры кодирующей эллиптической модуляции поляризации задают взаимно ортогональными как между двумя парциальными световыми потоками в п -ой группе, так и между п -ой и ( п + 1 )-oй группами парциальных световых потоков, с помощью фазового и/или поляризационного селектора осуществляют декодирование ракурсов в плоскости декодирования и последующую поляризационную фильтрацию светового потока, при этом плоскость декодирования разбивают на столбцы, оси симметрии которых расположены на пересечениях центральных осей парциальных световых потоков с одинаковыми параметрами кодирующей эллиптической модуляции поляризации, и в каждой паре смежных столбцов сдвигают фазу δ световой волны на разностную величину AS1 = g π/. между смежными i и
(/ + 1 ) столбцами плоскости декодирования, либо изменяют состояние поляризации световой волны с реализацией двух взаимно ортогональных изменений состояния поляризации для смежных i и (г + 1) столбцов плоскости декодирования (g= 1,2..., i
= 1, 2, ...)-
Поставленная задача решается также за счет того, что в устройстве, содержащем источник стереовидеосигнала, электронный функциональный блок и расположенные последовательно на одной оптической оси электрически управляемый матрично- адресуемый поляризационно-кодирующий оптический модулятор и поляризационный селектор, выходы которого оптически связаны с левой и правой зонами наблюдения, при этом для тп -го элемента поляризационно-кодирующего оптического модулятора его передаточная характеристика определяется обратными тригонометрическими
функциями от отношения линейных комбинаций
Figure imgf000006_0001
-
сигналы, квадраты амплитуд которых соответствуют величинам В™" и В™ тп -ых элементов изображений левого и правого ракурсов, причем выход источника стереовидеосигнала подключен к электрическим входам поляризационно-кодирующего оптического модулятора и электронного функционального блока, выход которого подключен к входу поляризационного селектора, где т = 1, 2, .., M , п = 1, 2, .., N , а M x N - число строк и столбцов в поляризационно-кодирующем оптическом модуляторе, согласно изобретению поляризационно-кодирующий оптический модулятор выполнен с возможностью реализации для каждой пары п -го и ( п + 1 )-гo столбцов двух взаимно ортогональных направлений оптической анизотропии рабочего вещества, а поляризационный селектор выполнен со столбцовой электрической адресацией слоя рабочего вещества с одинаковым начальным направлением оптической анизотропии для всего слоя при возможности реализации в каждой смежной паре столбцов двух взаимно ортогональных направлений оптической анизотропии рабочего вещества либо с столбцовой организацией слоя рабочего вещества, где смежным столбцам соответствуют взаимно ортогональные начальные направления оптической анизотропии вещества, а плоскость слоя рабочего вещества поляризационного селектора расположена на расстоянии d от плоскости слоя рабочего вещества
поляризационно-кодирующего оптического модулятора, где d = "А , D -
расстояние от поляризационно-кодирующего оптического модулятора до зон наблюдения, р - период расположения N столбцов поляризационно-кодирующего оптического модулятора, b - расстояние между центральными точками любых двух смежных зон наблюдения.
Реализация безочкового наблюдения стереоизображения в способе и устройстве обусловлена наличием пространственно периодической модуляции поляризации и/или фазы света (реализуемой с помощью поляризационного и/или фазового селектора с периодической структурой), ведущей к сепарации парциальных световых потоков, несущих изображения левого и правого ракурсов, в левую и правую зоны наблюдения.
Достоинством способа и устройства является полное разрешение стереоизображения в каждом ракурсе, равное полному разрешению M * N дисплея.
Достоинством первого частного варианта реализации способа и устройства для его осуществления является технологичность конструкции вследствие возможности использования трех одинаковых по структуре рабочего слоя оптических модуляторов на основе закрученной на 90° градусов ЖК структуры (twist-структуры) в нематическом жидком кристалле (ЖК), соответственно, в качестве модулятора интенсивности света, формирователя эллиптической поляризации света и селектора поляризации. Дополнительным достоинством является улучшение качества изображения из-за возможности взаимной компенсации оптической дисперсии в формирователе эллиптической поляризации света и селекторе поляризации вследствие разного знака углов начального поворота плоскости поляризации (разного знака направления закрутки ЖК молекул в двух ЖК слоях).
Достоинством второго частного варианта реализации способа и устройства для его осуществления является улучшение качества изображения за счет взаимной компенсации оптической дисперсии в формирователе эллиптической поляризации света и селекторе поляризации вследствие оптического сопряжения необыкновенного луча, распространяющегося в слое рабочего вещества одного из них, с обыкновенным лучом, распространяющимся в слое рабочего вещества другого (из-за взаимной ортогональности директоров ориентации нематического ЖК в двух слоях рабочего вещества).
Достоинством третьего, четвертого и пятого частных вариантов выполнения устройства является повышенная оптическая эффективность, обусловленная использованием чисто фазовых кодирующих и декодирующих слоев рабочего вещества поляризационно-кодирующего оптического модулятора и фазового селектора, что ведет к достаточности использования всего двух поляризаторов для всей оптической схемы устройства - для начальной поляризации входного светового потока и анализа состояния поляризации выходного.
Изобретение будет более понятно из нижеследующего подробного описания со ссылкой на чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - 4 - иллюстрация осуществления способа.
Фиг. 5 - первый частный вариант выполнения устройства и реализации способа с поляризационно-кодирующим оптическим модулятором и декодирующим поляризационным селектором на эффекте управляемого поворота угла плоскости поляризации.
Фиг. 6 - второй частный вариант выполнения устройства и реализации способа с поляризационно-кодирующим модулятором и поляризационным селектором на эффекте управляемого двулучепреломления.
Фиг. 7 - состояния поляризации на столбцах поляризационного кодирующего оптического модулятора для первого частного варианта устройства.
Фиг. 8 - фрагмент фронтального изображения строки поляризационно- кодирующего оптического модулятора для первого частного варианта устройства.
Фиг. 9 - фрагмент структурной схемы первого частного варианта устройства с иллюстрацией поляризационной селекции ракурсов.
Фиг. 10 - пример конкретного выполнения поляризационного селектора в виде совокупности полосчатых линейных поляризаторов со взаимно ортогональными направлениями поляризации.
Фиг. 11 - увеличенное изображения фрагмента, выделенного пунктиром на фиг. 10.
Фиг. 12 - состояния поляризации на столбцах поляризационного кодирующего оптического модулятора для второго частного варианта устройства.
Фиг. 13 - фрагмент фронтального изображения строки поляризационно- кодирующего оптического модулятора для второго частного варианта устройства.
Фиг. 14 - фрагмент структурной схемы второго частного варианта выполнения устройства с иллюстрацией поляризационной селекции ракурсов. Фиг. 15 - 18 - пример конкретного выполнения поляризационного селектора в виде электрически адресуемого по столбцам слоя нематического жидкого кристалла (ЖК) с различными видами ЖК структуры.
Фиг. 19 - состояния поляризации на столбцах поляризационного кодирующего оптического модулятора для третьего частного варианта устройства.
Фиг. 20 - фрагмент фронтального изображения строк поляризационно- кодирующего оптического модулятора и структурной схемы для третьего частного варианта устройства.
Фиг. 21 — пример конкретного выполнения поляризационно-кодирующего модулятора в виде поляризатора и двух ЖК слоев - с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации и с эффектом управляемого двулучепреломления.
Фиг. 22 - состояния поляризации на столбцах поляризационного кодирующего оптического модулятора для четвертого частного варианта устройства.
Фиг. 23 - фрагмент фронтального изображения строк поляризационно- кодирующего оптического модулятора и структурной схемы для четвертого частного варианта устройства.
Фиг. 24 - пример конкретного выполнения поляризационно-кодирующего модулятора в виде поляризатора и двух ЖК слоев с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации.
Фиг. 25 — противоположные направления закрутки ЖК молекул в двух смежных ЖК слоях поляризационно-кодирующего оптического модулятора.
Фиг. 26 - расположение цветных элементов в элементе поляризационно- кодирующего оптического модулятора.
Фиг. 27 - состояния поляризации на столбцах поляризационного кодирующего оптического модулятора для пятого частного варианта выполнения устройства.
Фиг. 28 - фрагмент фронтального изображения строк поляризационно- кодирующего оптического модулятора и структурной схемы для пятого частного варианта выполнения устройства.
Фиг. 29 - пример конкретного выполнения поляризационно-кодирующего модулятора в виде поляризатора и двух ЖК слоев с эффектом управляемого двулучепреломления.
Фиг. 30, 31 - взаимно ортогональные направления ориентации ЖК молекул в двух смежных ЖК слоях поляризационно-кодирующего оптического модулятора. Варианты осуществления изобретения
Способ наблюдения стереоизображений (фиг. 1) заключается в том, что с помощью матрично-адресуемого поляризационно-кодирующего оптического модулятора (генератора) 1 формируют световой поток с комплексной модуляцией амплитуды, при которой в тп -ом элементе поперечного сечения светового потока совместно представлены интегральные яркости В™" и В™ тп -ых элементов изображений левого L и правого R ракурсов трехмерной сцены, при этом параметры кодирующей эллиптической модуляции поляризации света заданы в виде обратных тригонометрических функций от алгебраических соотношений между В™" и В™ , где т = 1, 2, .., M , п = 1, 2, .., N , а M х N - число строк и столбцов в поляризационно- кодирующем оптическом модуляторе, на п -ом столбце которого формируют я-ую группу из первого и второго парциальных световых потоков, несущих информацию о w -ых столбцах изображений соответственно левого и правого ракурсов, при этом параметры кодирующей эллиптической модуляции поляризации задают взаимно ортогональными как между двумя парциальными световьми потоками в п -ой группе, так и между п -ой и ( п + 1 )-oй группами парциальных световых потоков, с помощью фазового и/или поляризационного декодера 2φ осуществляют декодирование ракурсов в плоскости P-P' декодирования, а с помощью поляризационного фильтра 2p - поляризационную фильтрацию светового потока, при этом плоскость декодирования разбивают на столбцы, оси симметрии которых расположены на пересечениях центральных осей парциальных световых потоков с одинаковыми параметрами кодирующей эллиптической модуляции поляризации, и в каждой паре смежных столбцов сдвигают фазу δ световой волны на разностную величину Δδ( = g у. между
смежными i и (z' + l ) столбцами плоскости декодирования, либо изменяют состояние поляризации световой волны с реализацией двух взаимно ортогональных изменений состояния поляризации для смежных i и (z' + l) столбцов плоскости декодирования (g= l,2..., i = 1, 2, ...).
Левый EL И правый ER глаза наблюдателя расположены соответственно в левой SL И правой SR зонах наблюдения.
С помощью первого столбца поляризационно-кодирующего оптического модулятора 1 получают модулированный световой поток \щ , состоящий из двух парциальных световых потоков 1 и \,L) (фиг.2), первый из которых, соответствующий изображению первого столбца правого ракурса, поляризован в вертикальном направлении (ортогонально плоскости чертежа), чему соответствует условное обозначение верхним регистром (R), а второй, соответствующий изображению первого столбца левого ракурса, поляризован в горизонтальном направлении (в плоскости чертежа), чему соответствует условное обозначение нижним регистром (L). Аналогично, с помощью второго столбца получают модулированный световой поток
2,1 , состоящий из двух парциальных световых потоков 2 и 2,R) , первый из которых, соответствующий изображению второго столбца левого ракурса, поляризован в вертикальном направлении, а второй, соответствующий изображению второго столбца правого ракурса, поляризован в горизонтальном направлении. Парциальные световые потоки l(i) , Зщ ... и 2(Д) , 4(й) попадают соответственно в левую SL И правую SR ЗОНЫ наблюдения без изменения первоначального горизонтального направления поляризации, поскольку эти световые потоки проходят столбцы плоскости декодирования, которые не оказывают влияния на поляризацию. Парциальные световые потоки l(й) , 3(й) , ... и 2(i) , 4(i) , ... попадают, соответственно, в левую SL И правую SR зоны наблюдения за счет изменения первоначального направления поляризации с вертикального на горизонтальное под действием 90°-x ротаторов поляризации, показанных условно в виде элементов поляризационного декодера 2φ и установленных на пересечениях осей данных световых потоков в плоскости P-P' пространственного декодирования. Функция поляризационного фильтра 2p (показанного для определенности в виде линейного поляризатора с горизонтальным направлением поляризации) состоит в пропускании парциальных световых потоков только с горизонтальным направлением поляризации и в задержке всех перекрестных световых потоков с вертикальным направлением поляризации после прохождения элементов поляризационного селектора 2. Подробнее фильтрация перекрестных световых потоков иллюстрирована на фиг. 3, где в увеличенном масштабе показана режекция парциальных световых потоков \j L a-lse , l*alse и 2^alse , 2f L ahe вследствие их вертикальной
(относительно плоскости чертежа) ориентации линейной поляризации при падении на линейный поляризатор 2P, что не позволяет им распространяться в направлении правой SR (левой SL) ЗОН наблюдения. Геометрия пространственной фильтрации для полной апертуры парциальных световых потоков представлена на фиг. 4.
Устройство (фиг. 5, 6), содержит источник 3 стереовидеосигнала, электронный функциональный блок 4 и расположенные последовательно на одной оптической оси электрически управляемый матрично-адресуемый поляризационно-кодирующий оптический модулятор 1 и поляризационный селектор 2, выходы которого оптически связаны с левой SL И правой SR зонами наблюдения, при этом выход источника 3 стереовидеосигнала подключен к электрическим входам поляризационно-кодирующего оптического модулятора 1 и электронного функционального блока 4, выход которого подключен к электрическим входам поляризационного селектора 2, а для тп -то элемента поляризационно-кодирующего оптического модулятора его передаточная характеристика определяется обратными тригонометрическими функциями от
отношения линейных комбинаций
Figure imgf000012_0001
J , где S™" и S™ - сигналы, квадраты амплитуд которых соответствуют величинам В™" и В™ mп -ых элементов изображений левого и правого ракурсов, где m = 1, 2, .., M, п - 1, 2, .., N, а М х N - число строк и столбцов в поляризационно-кодирующем оптическом модуляторе 1, который выполнен с возможностью реализации для каждой пары п -го и ( п + 1 )-гo столбцов двух взаимно ортогональных направлений оптической анизотропии рабочего вещества. Поляризационный селектор 2 (фиг. 6) выполнен в виде последовательно оптически связанных фазового и/или поляризационного декодера 2ψ и поляризационного фильтра 2р. Поляризационный декодер 2p выполнен со столбцовой электрической адресацией слоя рабочего вещества с одинаковым начальным направлением оптической анизотропии для всего слоя при возможности реализации в каждой смежной паре столбцов двух взаимно ортогональных направлений оптической анизотропии рабочего вещества либо с столбцовой организацией слоя рабочего вещества, где смежным столбцам соответствуют взаимно ортогональные начальные направления оптической анизотропии вещества. Плоскость слоя рабочего вещества поляризационного декодера 2F расположена на расстоянии d от плоскости слоя рабочего вещества поляризационно-кодирующего оптического модулятора, где
d = * / , D - расстояние от поляризационно-кодирующего оптического модулятора
до зон наблюдения, р - период расположения N столбцов поляризационно- кодирующего оптического модулятора, b - расстояние между центральными точками любых двух смежных зон наблюдения.
В первом частном варианте выполнения устройства (фиг. 5) поляризационно- кодирующий оптический модулятор 1 выполнен в виде последовательно расположенных модулятора Ij интенсивности света и поляризационно-кодирующего модулятора lφ эллиптической поляризации света, который включает в себя по крайней мере один слой рабочего вещества с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации на угол φ , а поляризационный селектор 2 выполнен в виде управляемого линейного поляризатора с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации на угол φ . Любой тп -ый элемент модулятора Ij интенсивности света оптически связан с соответствующим тп -м элементом кодирующего модулятора lφ эллиптической поляризации света. Коэффициент Tm" оптического пропускания модулятора Ij интенсивности света для его тп -го элемента определяется выражением:
η-чпп ( rrmи \ 2 . / omл \ 2 1 ~ \ЬL ) + (ύR ) ,
(1) где (S ™")2 и (S к")2 - среднеквадратичные значения сигналов, соответствующие яркостям В™" и В™ тп -ык элементов изображений левого и правого ракурсов, т.е.
D"1" _ ~t I c""1 Г Dmп — А.' ( с™ Г 15L ~ C Wz, / ' 15R ~ C \ύR ) '
(2) где с' - константа пропорциональности.
Сигналы \S™п ) и [SR " ) получают, например, посредством фотоэлектрической регистрации интегральной яркости В™" тп -го элемента левого ракурса и
интегральной яркости В™ тп -го элемента правого ракурса (например, с помощью соответствующих фоточувствительных элементов в апертурах двух видеокамер, установленных в двух разных точках съема информации для получения изображений двух - левого и правого - ракурсов трехмерной сцены). При условии (2) результирующие световые потоки J L и J R , исходящие от соответствующих элементов поляризационно-кодирующего оптического модулятора 1 , линейно связаны с значениями яркостей В™" и В™' соответствующих изображений тп -ых. элементов левого и правого ракурсов отображаемой трехмерной сцены.
Поляризационная характеристика φmп модулятора lφ эллиптической поляризации света для его нечетных (1, 2, ..., 2/2 — 1 , ...) столбцов определяется выражением:
Figure imgf000014_0001
а для четных (1, 2, ... , In , ...) столбцов - выражением:
Figure imgf000014_0002
Поляризационная характеристика φmп определяет значение угла φ , на который поворачивается плоскость поляризации света после прохождения тп -го элемента модулятора lφ эллиптической поляризации света.
Во втором частном варианте устройства (фиг. 6) кодирующий модулятор lд эллиптической поляризации света включает в себя по крайней мере один слой рабочего вещества с эффектом управляемого двулучепреломления с возможностью создания фазового сдвига Δ между обыкновенным и необыкновенным лучами, а поляризационный селектор 2 выполнен виде последовательно расположенных фазового декодера 2F С эффектом управляемого двулучепреломления и линейного поляризатора 2p, при этом фазовый декодер 2p выполнен с возможностью создания фазового сдвига величиной π в его нечетных столбцах и с нулевым значением фазового сдвига в четных столбцах. Коэффициент Tm" оптического пропускания модулятора Ij интенсивности света определяется выражением (1), а поляризационная характеристика модулятора lд эллиптической поляризации света для его нечетных столбцов определяется выражением:
Figure imgf000014_0003
а для четных столбцов - выражением:
Figure imgf000015_0001
Для первого частного варианта устройства на фиг. 5 стрелками условно показаны взаимно ортогональные направления линейной поляризации, соответствующие выражениям (3) и (4), вдоль одной строки поляризационно-кодирующего модулятора lφ эллиптической поляризации, каждый адресуемый элемент которого выполнен с эффектом поворота плоскости поляризации. Фиг. 6 иллюстрирует для второго частного варианта устройства взаимно ортогональные состояния эллиптической поляризации для одной строки поляризационно-кодирующего модулятора lφ, каждый адресуемый элемент которого выполнен с эффектом управляемого двулучепреломления. На фиг.7 показана карта направлений линейной поляризации для всей апертуры поляризационно- кодирующего модулятора lφ в первом частном варианте выполнения устройства, а на фиг. 8 и 9 - состояния поляризации на одной строке поляризационно-кодирующего модулятора lφ и соответствующее сечение компонентов первого частного варианта выполнения устройства плоскостью, параллельной оптической оси устройства и проходящей через данную строку. Конкретный пример выполнения поляризационного селектора 2 - в виде полосчатой (параллельной столбцам) структуры 2s линейных поляризаторов со взаимно ортогональными направлениями поляризации в смежных столбцах (фиг. 10, 11).
Для второго частного варианта выполнения устройства на фиг. 12 показано состояние поляризации в апертуре поляризационно-кодирующего оптического модулятора lд, соответствующее выражениям (5), (6), фиг. 13 иллюстрирует ориентацию эллиптической поляризации на одной строке последнего, на фиг. 14 показано сечение компонентов второго частного варианта устройства плоскостью, параллельной оптической оси устройства и проходящей через указанную строку. Примеры конкретного выполнения слоя рабочего вещества кодирующего модулятора lд эллиптической поляризации света с эффектом управляемого двулучепреломления - на основе ЖК слоя 5 (фиг. 15), расположенного между стеклянными подложками 6 и 7 и электрически адресуемого по столбцам за счет приложения разности потенциалов E=Eo между полосчатым электродом 8 и общим электродом 9, потенциал которого равен 0. Конкретно ЖК слой 5 выполнен в виде слоя нематического ЖК с гомогенной структурой (фиг. 16) для ЖК с отрицательной диэлектрической анизотропией, либо со сверхзакрученной (suреrtwist) структурой (фиг. 17), либо с гомеотропной структурой (фиг. 18) для ЖК с отрицательной диэлектрической анизотропией. Пример конкретного выполнения слоя рабочего вещества поляризационно-кодирующего модулятора lд эллиптической поляризации света с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации - в виде электрически адресуемого по столбцам слоя нематического ЖК с закрученной на 90° (twist) структурой (фиг. 17).
В третьем частном варианте выполнения устройства (фиг. 19 - 21) поляризационно-кодирующий оптический модулятор 1 выполнен в виде последовательно оптически связанных оптического модулятора lφ с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации и фазового оптического модулятора lд с эффектом управляемого двулучепреломления (фиг. 20), которые расположены в между двумя линейными поляризаторами 10 и 2р. Конкретно поляризационно-кодирующий оптический модулятор lφ и фазовый оптический модулятор lд выполнены, соответственно, в виде электрически матрично-адресуемых слоев 11 и 12 нематического ЖК с положительной диэлектрической анизотропией (фиг. 21), первый из которых представляет из себя закрученную (twist) структуру, а второй - гомогенно ориентированную структуру.
В четвертом частном варианте выполнения устройства (фиг. 22 - 24) поляризационно-кодирующий оптический модулятор 1 выполнен в виде двух последовательно оптически связанных оптических модулятора 1 и 1 (фиг. 23) с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации, которые расположены между двумя линейными поляризаторами 10 и 2р. В конкретном примере оптические модуляторы 1 и 1 выполнены, соответственно, в виде электрически матрично- адресуемых слоев 13 и 14 нематического ЖК с положительной диэлектрической анизотропией (фиг. 24), представленных закрученными (twist) структурами, характеризующимися взаимно противоположными направлениями закрутки ЖК молекул (фиг. 25).
В случае цветного отображения поляризационно-кодирующий оптический модулятор 1 содержит в каждом своем тп -м элементе группу из трех цветных элементов-фильтров R111n, G111n, Bmn (фиг. 26), которые имеют индивидуальную электрическую адресацию по строкам или столбцам соответственно при вертикальном или горизонтальном мультиплексировании цветных элементов.
В пятом частном варианте выполнения устройства (фиг. 27 - 31) поляризационно-кодирующий оптический модулятор 1 выполнен в виде двух последовательно оптически связанных оптических модуляторов 1 и 1 (фиг. 36 28) с эффектом управляемого двулучепреломления, которые расположены между двумя линейными поляризаторами 10 и 2р. Конкретно, оптические модуляторы 1 и 1 выполнены, соответственно, в виде электрически матрично-адресуемых слоев 15 и 16 нематического ЖК с положительной диэлектрической анизотропией (фиг. 29), представленных гомеотропно ориентированными структурами, характеризующимися взаимно ортогональной начальной ориентацией ЖК молекул ЖК молекул (фиг. 2-S 30), что соответствует взаимной компенсации частотной дисперсии величины фазовых сдвигов Δ, и A2 (показателей преломления пe и пe ) первого и второго ЖК слоев 15 и
16 вследствие того, что направления распространения необыкновенных лучей ex и e2 (фиг. 31), отвечающих за создание фазовых сдвигов A1 и Δ2 , пространственно разделены между собой (совпадают с направлениями распространения обыкновенных лучей O2 и O1 другого ЖК слоя), и разница между их начальными фазовыми сдвигами уже не содержит зависимости от длины волны света. Диэлектрическая анизотропия Аε ЖК слоя, определяемая условием Аε — Jпo — sjпe , может быть как положительной
Аε > 0, так и отрицательной Аε < 0 в зависимости от материала ЖК. ЖК молекулы с отрицательной Аε всегда ориентируются длинной осью вдоль приложенного электрического поля E = E0 , а с положительной Аε — поперек поля, поэтому для реализации поворота ЖК молекул под действием внешнего электрического поля, ведущего к реализации электрического управления двулучепреломлением слоя ЖК, начальную ориентацию ЖК слоя в первом случае выбирают гомогенной (длинные оси ЖК молекул ориентированы в одном направлении параллельно стеклянным подложкам), во втором случае - гомеотропной (длинные оси ЖК молекул ориентированы ортогонально стеклянным подложкам). Одноименными осями эллипсоидов показателей преломления двух ЖК слоев являются оси, соответствующие одноименным показателям преломления (одноименными являются оси эллипсоидов двух ЖК слоев, соответствующие показателю пe преломления для необыкновенного луча или показателю пo преломления для обыкновенного луча). Устройство работает следующим образом. Работа первого частного варианта выполнения устройства и реализация первого частного варианта осуществления способа (фиг. 5) рассматривается на примере выделения в левом SL и правом Sк окнах наблюдения парциальных световых потоков от тп -го элемента второго столбца изображения, в котором совместно закодированы (в параметрах эллиптической модуляции) т -е элементы сигналов 5'™(2) и S% (2) левого и правого ракурсов в соответствии с выражением:
φ ,mm(w2)
Figure imgf000018_0001
определяющим угол поворота линейной поляризации в общем (для обоих S™m и
SR (2) ) световом потоке, что соответствует частному случаю выражения (3). Параметры поляризационной модуляции, определяемой выражением (6), задаются поляризационно- кодирующим модулятором lφ эллиптической поляризации (фиг. 5, 7, 8). При этом интенсивность J™+R указанного общего (суммарного) светового потока определяется выражением: rm(2) _ pm(2) , nи(2) /o\
J L+R ~ ϋL + 15R W и задается модулятором Ij интенсивности света.
Поляризационный столбцовый элемент 2(2j)φ поляризационного декодера 2φ, расположенный на пути следования светового потока от второго столбца поляризационно-кодирующего оптического модулятора 1 к правой зоне SR, характеризуется направлением поляризации вдоль оси X (фиг. 9), а поляризационный столбцовый элемент 2(2j-1)φ, расположенный на пути следования светового потока от второго столбца поляризационно-кодирующего оптического модулятора 1 к левой зоне SL, характеризуется направлением поляризации вдоль оси Y. Угол φm{2) наклона линейной поляризации по отношению к осям X и Y определяет соотношения между интенсивностями J τ χm{2) и J τm(2) света:
jm(2) Величины Jx и Jy интенсивности определяют величины интенсивностей парциальных световых потоков, поступающих от второго столбца поляризационно- кодирующего модулятора 1 соответственно в правую SR И левую SL ЗОНЫ наблюдения. Из (7), (8) и (9) следует система уравнений: тm{.2) nлi(2) rm(2) rm(2) _ τ,m(2) Rm(2) . ±χ _ П R
J x ^ J у DR ^ DL ' jm(l) JW2) • (Щ
J у DL следует, что J гx"i(2) — B τyRm(2) и J τm(2) =
Figure imgf000019_0001
является доказательством того, что в левое и правое окна наблюдения поступают световые потоки с интенсивностями J1" и J™ , равными яркостям, соответственно, левого B^ и
правого В™ ракурсов изображения, предъявляемых совместно на втором столбце поляризационно-кодирующего модулятора 1. Такой ход рассуждений справедлив для каждой из M строк изображения.
Работа второго частного варианта выполнения устройства и реализация второго частного варианта осуществления способа (фиг. 6, 12 - 14) рассматривается для аналогичной первому частному варианту топологии распространения парциальной световых потоков от второго столбца поляризационно-кодирующего оптического модулятора 1 в левую SL И правую SR ЗОНЫ наблюдения. При этом соблюдается соотношение (8), поскольку модулятор интенсивности Ij такой же, что и в первом частном варианте устройства. Кодирующая эллиптическая модуляция, формируемая фазовым оптическим модулятором lд за счет создания фазового сдвига Δ£m(2) между необыкновенным Θ И обыкновенным лучами, определяется выражением
Aδ :»mя(w2) (11)
Figure imgf000019_0002
Для определения интенсивностей светового потока, попадающего в зоны наблюдения, применяется общее уравнение эллиптической поляризации:
(12) (E?2)J + (£;(2))2 - 2E?2)E;™ COSΔ<Г(2) = (E™(2)J siп2 Δ<Г(2) ,
где Ex" и Е™ есть х- и у- компоненты электрического вектора световой волны,
E0 - амплитуда световой волны;
Δ<5m(2) - сдвиг фазы между х- и у- компоненты электрического вектора световой волны, создаваемый управляемой задержкой между обыкновенным и необыкновенным лучами.
Наличие линейного поляризатора 2p с ориентацией оси поляризации вдоль направления у = х (фиг. 12, 13) создает для парциального светового потока, идущего от второго столбца поляризационно-кодирующего оптического модулятора 1 в правую SR зону наблюдения, следующее первое условие поляризационного анализа:
11X ~ ^y ~ ПX=У • U-3J
Наличие дополнительной фазовой задержки величиной π на пути парциального потока от того же столбца в левую зону наблюдения, эквивалентно использованию для него вертикально ориентированного линейного поляризатора, т. е. создающее второе условие поляризационного анализа:
Figure imgf000020_0001
Подстановка (13) и (14) в уравнение (12) и взятие отношения между результатами подстановки дает:
Figure imgf000020_0002
' (15)
гдeV£2> = (E£l)2 , J«? = {E«?)г . Подстановка (11) в (15) дает результат что с учетом (8) приводит
Figure imgf000021_0001
к соотношениям J™=_y = B и J^x В™ , что является доказательством, что в левое SL И правое SR окна наблюдения поступают световые потоки с интенсивностями J У"}? и J™}-1 > равными яркостям соответственно левого 2?д (2) и правого 2?™(2) ракурсов изображения, предъявляемых совместно на втором столбце поляризационно- кодирующего модулятора 1, что справедливо для каждой из M строк изображения.
Работа третьего варианта устройства (фиг. 6, 19 - 21) рассматривается для того же второго столбца изображения (и =2), что и в первом и втором частных вариантах устройства, при этом уравнение эллиптической поляризации имеет вид:
Figure imgf000021_0002
решения которого выводятся при условиях (13) и (14), что определяет величины интенсивностей световых потоков J™ и J™"_y для левой SL И правой SR указанных зон наблюдения. Подстановка (13) в (16) дает следующее выражение
jm m(2) _ fe V oO"(2>У / sin2 Δ"(2)
Figure imgf000021_0003
где величина t* определяется выражением
Figure imgf000021_0004
Подстановка (14) в (16) дает выражение
χ-y ~ ς cosΔ-« ' ( } где величина t~ определяется как
Figure imgf000022_0001
Отношение между (17) и (19) с учетом (10) дает:
Figure imgf000022_0002
откуда искомое значение для φ m(2)
φm(2) (22)
Figure imgf000022_0003
Суммирование (17) и (19) приводит к
Figure imgf000022_0004
где А определяется выражением
Figure imgf000022_0005
Из (23) находится значение Δm(2) фазового сдвига, которое с учетом (10) имеет вид:
Δm(2) = аrссоs <J(в?г) +B?2)J +4(AmmУ - Bf2) - Bf2) (25)
2Ami2)
Значение угла φ поворота плоскости поляризации, определяемое из (22) и реализуемое с помощью оптического модулятора I4, (фиг. 20), в совокупности со значением фазовой задержки Δ , определяемым из (25) и реализуемым с помощью оптического модулятора 1Δ, обеспечивают формирование соответствующих парциальных световых потоков (с интенсивностями, определяемыми значениями яркостей элементов второго столбца изображения левого B^ и правого B^2) ракурсов) в левой SL И правой SR зонах наблюдения.
Работа четвертого варианта выполнения устройства (фиг. 6, 22-25) описывается следующим видом уравнения эллиптической поляризации:
соs2 Δ;(2) siп2 Δ;(2) l o h ( }
где Δ™(2) есть разность между углами поворота плоскости поляризации, реализуемыми
первым 1 и вторым 1 оптическими модуляторами ( Δ" = φ™ - φ™^ )-
Решение данного уравнения с учетом соотношений (10) дает искомые значения углов φ™ и φ™ (передаточных функций оптических модуляторов 1 и 1 ).
Работе пятого варианта вьшолнения устройства (фиг. 6, 27-31) соответствует следующий вид уравнения эллиптической поляризации:
førø J + (E£> )2 _ 2(E?2) J
Figure imgf000023_0001
) ' (28>
где Δ™ — Δ ™ есть разность между величинами фазовых задержек соответственно в первом I и втором 1 оптических модуляторах с управляемым двулучепреломлением.
Решение данного уравнения с учетом соотношений (10) дает искомые значения фазовых задержек Δ^(2) и Δ™ (передаточных функций оптических модуляторов 1 и
К*
Во всех частных вариантах выполнения устройства поляризационно- кодирующий оптический модулятор 1 может быть выполнен на основе как стандартных современных жидкокристаллических матриц (подавляющее большинство которых основано на использовании нематических ЖК структур с 90°-нoй закруткой), так и с использованием разрабатываемых ЖК матриц на гомеотропных структурах с положительной диэлектрической анизотропией (VА-vеrtiсаl аligпmепt дисплеи - см. Аmimоri I. еt аl. Dеfогmеd папоstгuсtuге оf рhоtо-iпduсеd biахiаl сhоlеstеriс fϊlms апd thеir аррliсаtiоп iп VА-mоdе LCDs - Jоurпаl оf thе SID, 2005, v.13. Jte 9, р. 799). В качестве матрично-адресуемого генератора интенсивности света Ij могут быть использованы любые светодиодные дисплеи (в том числе на органических светодиодах - OLED), плазменные дисплеи.
При действии традиционного линейного поляризатора на неполяризованный световой поток результирующая потеря интенсивности составляет около 50%. В третьем, четвертом и пятом вариантах выполнения устройства в качестве поляризатора 10 возможно использование не только традиционных линейных поляризаторов, но и циркулярных поляризаторов на основе холестерических пленок, позволяющих теоретически получить близкую к предельной (100%) оптическую эффективность преобразования неполяризованного света - см. Luпg-Shiапg Luh L. еt аl. А brоаdbапd сirсulагlу роlаrizеd fϊlm. - Jоurпаl оf thе SID, 2003, v.l l. N° 3, р. 457, что ведет к максимизации оптической эффективности устройства в целом, поскольку все компоненты (кроме конечного поляризатора) , в указанных частных вариантах выполнения устройства оказывается чисто фазовыми или оптически активными по действию на ориентацию плоскости поляризации, т.е. выполняют свою функцию без принципиального поглощения интенсивности поляризованного светового потока.
В качестве фазовых оптических модуляторов lд целесообразно использовать, например, статические ЖК панели на основе π-ячеек (см. Еzhоv V.A., Studепtsоv S.А. Vоlumе (оr stегеоsсорiс) imаgеs on thе sсrеепs оf stапdагd соmрutеr апd tеlеvisiоп disрlауs. - Ргос. SРШ, 2005, v.5821, р.105) или ячеек с поверхностной модой (surfасе mоdе - см. US 4884876).
Изобретение является универсальным относительно вариантов наблюдения изображения. Возможно наблюдение стереоскопических изображений не только безочковым методом, но и при необходимости (если требуется наблюдение без ограничения положения пользователя в рамках допустимой угловой апертуры дисплея) с использованием пассивных поляризационных стереоочков (с взаимно ортогональными поляризационными фильтрами). Для этого электрически выключают фазовые или поляризационные неоднородности в поляризационном селекторе 2 и исключают действие поляризационного фильтра 2p (если не предусмотрена возможность электрического выключения его действия) механическим удалением этого фильтра (выполняемого в таком случае съемным). При этом не требуется его пространственная юстировка при обратной установке, поскольку он является пространственно однородным. К моноскопическому отображению (без очков) переходят за счет электрического выключения фазовых или поляризационных неоднородностей в поляризационном селекторе 2 и подачей моноскопического изображения на поляризационно-кодирующий модулятор 1.
Возможно наблюдение двух совершенно различных моноскопических изображений двумя наблюдателями одновременно на одном дисплее с полным разрешением для каждого изображения (равным разрешению экрана дисплея), если вместо левого и правого ракурсов подавать указанные два изображения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса, заключающийся в том, что с помощью матрично-адресуемого поляризационно- кодирующего оптического модулятора или генератора формируют световой поток с комплексной модуляцией амплитуды и поляризации, при которой в тп-ои элементе поперечного сечения светового потока совместно представляют интегральные яркости
В™" и В™ тп -ых элементов изображений левого L и правого R ракурсов трехмерной сцены, а параметры кодирующей эллиптической модуляции поляризации света задают в виде обратных тригонометрических функций от алгебраических соотношений между В™" и В™" , где т = 1, 2, .., M , п = 1, 2, .., N , а М хN - число строк и столбцов в поляризационно-кодирующем оптическом модуляторе, и с помощью фазового и/или поляризационного селектора сепарируют парциальные световые потоки, соответствующие левому и правому ракурсу, направляя их в левую и правую зоны наблюдения, отличающееся тем, что формируют на и -ом столбце поляризационно- кодирующего оптического модулятора П -ую группу из первого и второго парциальных световых потоков, несущих информацию о п— ых столбцах изображений соответственно левого и правого ракурсов, при этом параметры кодирующей эллиптической модуляции поляризации задают взаимно ортогональными как между двумя парциальными световыми потоками в п -ой группе, так и между п -ой и ( п + 1 )- ой группами парциальных световых потоков, с помощью фазового и/или поляризационного декодера осуществляют декодирование ракурсов в плоскости декодирования и с помощью поляризационного фильтра - поляризационную фильтрацию светового потока, при этом плоскость декодирования разбивают на столбцы, оси симметрии которых расположены на пересечениях центральных осей парциальных световых потоков с одинаковыми параметрами кодирующей эллиптической модуляции поляризации, и сдвигают фазу δ световой волны на разностную величину Aδt = g π/. между смежными i и (г + 1 ) столбцами плоскости декодирования, либо изменяют состояние поляризации световой волны с реализацией двух взаимно ортогональных изменений состояния поляризации для смежных i и (i + 1 ) столбцов плоскости декодирования (g"= 1,2..., / = 1, 2, ...).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что комплексную модуляцию амплитуды и поляризации светового потока осуществляют за счет модуляции или генерации интенсивности света с помощью матричного электрически адресуемого оптического модулятора или генератора интенсивности света и за счет кодирующей эллиптической модуляции поляризации света с помощью матричного электрически адресуемого оптического модулятора с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации, при этом в « -м столбце матричного электрически адресуемого оптического модулятора или генератора интенсивности света интенсивность света задают в соответствии с суммой В™" и В™ , а в нечетных 2п -\ и четных 2 и столбцах матричного электрически адресуемого оптического модулятора с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации осуществляют поворот плоскости поляризации света на угол
«>"<>"-» . «« |йгдf и угол φ-™ * соответственно, а
Figure imgf000027_0001
декодирование ракурсов осуществляют с помощью электрически адресуемого по столбцам оптического модулятора с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации, задавая для каждой пары его смежных i и (г + 1 ) столбцов (/ = 1, 2, ...) взаимно ортогональные значения угла ψ{ поворота плоскости поляризации.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что комплексную модуляцию амплитуды и поляризации светового потока осуществляют за счет модуляции или генерации интенсивности света с помощью матричного электрически адресуемого оптического модулятора или генератора интенсивности света и за счет кодирующей эллиптической модуляции поляризации света с помощью матричного электрически адресуемого оптического модулятора с эффектом управляемого двулучепреломления, при этом в п - м столбце матричного электрически адресуемого оптического модулятора или генератора интенсивности света интенсивность света задают в соответствии с суммой
В™" и BR " , а в нечетных 2 W -I и четных 2 п столбцах матричного электрически адресуемого оптического модулятора с эффектом управляемого двулучепреломления осуществляют фазовый сдвиги Аδ между обыкновенным и необыкновенным лучами в
соответствии с выражениями и
Figure imgf000027_0002
д §m( л) A υ n , где дополнительный фазовый сдвиг A "n равен
Figure imgf000028_0001
7Ϊ
— (/ — 1) при / = 1, 2, 3, ..., и осуществляют фазовое декодирование с помощью 4 электрически адресуемого по столбцам оптического модулятора с эффектом управляемого двулучепреломления, задавая между его смежными i и (i + 1 ) столбцами фазовый сдвиг величиной AS1 = g 71A между обыкновенным и необыкновенным
лучами (g = 1,2..., i = 1, 2, ...).
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что комплексную модуляцию амплитуды и поляризации света осуществляют с помощью последовательно оптически связанных поляризатора и двух матричных электрически адресуемых фазовых и/или поляризационных оптических модуляторов, причем при использовании двух оптических модуляторов с эффектом управляемого двулучепреломления с помощью первого из них задают фазовый сдвиг величиной AS1 между обыкновенным и
необыкновенным лучами, а с помощью второго - фазовый сдвиг величиной AS2 , при
этом разность AS1 -AS2 выбирается в нечетных 2 W -I и четных 2 п столбцах обоих
оптических модуляторов в соответствии с выражениями ASχ m{-2п~λ) -
ASf 2 где
Figure imgf000028_0002
71 дополнительный фазовый сдвиг A0 равен — (f — l) , где f = 1, 2, 3, ..., при
использовании двух оптических модуляторов с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации с помощью первого из них задают угол поворота φι плоскости поляризации света, а с помощью второго - угол поворота φ2 , при этом разность φx -φ2 выбирается в нечетных 2я -l и четных 2« столбцах обоих оптических модуляторов в
ТПt mt, (2ra-l) m(2«-l) m(2и-l) ^ соответствии с выражениями φx v ' -φ2 "" ' « aarrccttgg\\ J^n п_п \ и φ2 ^2п) «
В m(2п-\) и φ.
\ DR
а при использовании одного из оптических модуляторов с эффектом
Figure imgf000028_0003
управляемого двулучепреломления, а другого - с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации, с помощью первого из них осуществляют фазовый сдвиг между обыкновенным и необыкновенным лучами величиной AS1 в нечетных 2rø -l и четных
2 я столб либо
Figure imgf000029_0001
д βm(iп) _ a c помощью второго осуществляют поворот
Figure imgf000029_0002
плоскости поляризации на угол φ2 в нечетных 2 /2 -1 и четных 2 и столбцах в
соответствии с выражениями «
Figure imgf000029_0003
Figure imgf000029_0004
5. Способ по п. 1, отличающийся тем. что поляризационное декодирование и поляризационную фильтрацию выполняют совместно с помощью управляемого или статического поляризационного фильтра, создающего взаимно ортогональные состояния линейной или циркулярной поляризации между смежными i и (/ + 1 ) столбцами (.' = 1, 2, ...) плоскости декодирования.
6. Устройство для наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса, содержащее источник стереовидеосигнала, электронный функциональный блок и расположенные последовательно на одной оптической оси электрически управляемый матрично-адресуемый поляризационно-кодирующий оптический модулятор и поляризационный селектор, выходы которого оптически связаны с левой и правой зонами наблюдения, при этом для тп -то элемента поляризационно-кодирующего оптического модулятора его передаточная характеристика определяется обратными тригонометрическими функциями от отношения линейных комбинаций \S™п J и [S^ " J , где S™" и S%" - сигналы, квадраты амплитуд которых соответствуют величинам В™" и В™ w« -ыx элементов изображений левого и правого ракурсов, причем выход источника стереовидеосигнала подключен к электрическим входам поляризационно-кодирующего оптического модулятора и электронного функционального блока, выход которого подключен к электрическому входу поляризационного селектора, где т = 1, 2, .., M , п — 1, 2, .., N , а М х N - число строк и столбцов в поляризационно-кодирующем оптическом модуляторе, отличающееся тем, что поляризационно-кодирующий оптический модулятор выполнен с возможностью реализации для каждой пары /2 -го и (и + l)-гo столбцов двух взаимно ортогональных направлений оптической анизотропии рабочего вещества, а поляризационный селектор выполнен в виде последовательно оптически связанных фазового и/или поляризационного декодера и поляризационного фильтра, при этом поляризационный декодер выполнен с столбцовой электрической адресацией слоя рабочего вещества с одинаковым начальным направлением оптической анизотропии для всего слоя при возможности реализации в каждой смежной паре столбцов двух взаимно ортогональных направлений оптической анизотропии рабочего вещества либо с столбцовой организацией слоя рабочего вещества, где смежным столбцам соответствуют взаимно ортогональные начальные направления оптической анизотропии вещества, а плоскость слоя рабочего вещества поляризационного декодера расположена на расстоянии d от плоскости слоя рабочего вещества поляризационно-
кодирующего оптического модулятора, где d = y4 , D - расстояние от
поляризационно-кодирующего оптического модулятора до зон наблюдения, р - период расположения N столбцов поляризационно-кодирующего оптического модулятора, b - расстояние между центральными точками любых двух смежных зон наблюдения.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что поляризационно-кодирующий оптический модулятор выполнен в виде последовательно расположенных модулятора интенсивности света и формирователя эллиптической поляризации света, включающего в себя по крайней мере один слой жидкого кристалла с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации либо с эффектом управляемого двулучепреломления, а поляризационный декодер выполнен на электрически адресуемом по столбцам слое жидкого кристалла с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации либо с эффектом управляемого двулучепреломления, при этом в случае выполнения слоев жидкого кристалла модулятора эллиптической поляризации света и поляризационного декодера с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации направления начальной закрутки жидкокристаллических молекул в этих слоях взаимно противоположны, а в случае выполнения слоев жидкого кристалла модулятора эллиптической поляризации света и поляризационного декодера на эффекте управляемого двулучепреломления начальные направления одноименных осей эллипсоидов показателей преломления этих слоев взаимно ортогональны.
8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что поляризационно-кодирующий оптический модулятор выполнен в виде последовательно расположенных линейного либо циркулярного поляризатора и двух жидкокристаллических фазовых модуляторов, оба из которых выполнены с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации либо с эффектом управляемого двулучепреломления, причем в случае выполнения с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации первый и второй фазовые модуляторы характеризуются взаимно противоположными направлениями закрутки жидкокристаллических молекул, а в случае выполнения с эффектом управляемого двулучепреломления первый и второй фазовые модуляторы характеризуются взаимно ортогональными направлениями одноименных осей эллипсоидов показателей преломления, а поляризационный декодер выполнен на электрически адресуемом по столбцам слое жидкого кристалла с эффектом управляемого двулучепреломления либо с эффектом управляемого поворота плоскости поляризации.
PCT/RU2008/000233 2007-04-20 2008-04-15 Способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса и устройство для его осуществления WO2008130277A1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08753919.3A EP2157470B1 (en) 2007-04-20 2008-04-15 Method for watching stereo images with a full resolution at each view and a device for carrying out said method
US12/595,845 US7929066B2 (en) 2007-04-20 2008-04-15 Stereoscopic method and a device for implementation thereof
JP2010504010A JP2010525393A (ja) 2007-04-20 2008-04-15 各方向において最大解像度を有する立体映像を見る方法およびその方法を実施するデバイス

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007114915 2007-04-20
RU2007114915/09A RU2377623C2 (ru) 2007-04-20 2007-04-20 Способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса и устройство для его реализации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008130277A1 true WO2008130277A1 (ru) 2008-10-30

Family

ID=39875710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000233 WO2008130277A1 (ru) 2007-04-20 2008-04-15 Способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса и устройство для его осуществления

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7929066B2 (ru)
EP (1) EP2157470B1 (ru)
JP (1) JP2010525393A (ru)
KR (1) KR20100019447A (ru)
RU (1) RU2377623C2 (ru)
WO (1) WO2008130277A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010073107A1 (ru) * 2008-12-25 2010-07-01 Stunny 3D, Llc Способ формирования и наблюдения стереоизображений с максимальным пространственным разрешением и устройство для его осуществления

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4665166B2 (ja) * 2005-06-29 2011-04-06 ソニー株式会社 ステレオ画像処理装置、ステレオ画像処理方法およびステレオ画像処理用プログラム
JP4665167B2 (ja) * 2005-06-29 2011-04-06 ソニー株式会社 ステレオ画像処理装置、ステレオ画像処理方法およびステレオ画像処理用プログラム
JP4687279B2 (ja) * 2005-06-29 2011-05-25 ソニー株式会社 画像再生装置、画像再生方法、および画像再生用プログラム
US20080151193A1 (en) * 2006-12-26 2008-06-26 Texas Instruments Incorporated Stereoscopic imaging systems utilizing solid-state illumination and passive glasses
US8581969B2 (en) * 2008-12-11 2013-11-12 Nvidia Corporation Single display system and method for displaying stereoscopic content
KR101660411B1 (ko) 2010-07-22 2016-09-28 삼성전자주식회사 초다시점 3차원 영상 디스플레이 장치
US20140041205A1 (en) 2010-11-19 2014-02-13 Reald Inc. Method of manufacturing directional backlight apparatus and directional structured optical film
JP5301605B2 (ja) * 2011-04-08 2013-09-25 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
US9237337B2 (en) * 2011-08-24 2016-01-12 Reald Inc. Autostereoscopic display with a passive cycloidal diffractive waveplate
RU2490818C1 (ru) * 2012-02-28 2013-08-20 Василий Александрович ЕЖОВ Автостереоскопический дисплей с полноэкранным 3d разрешением (варианты) и способ управления активным параллаксным барьером дисплея
RU2493668C1 (ru) * 2012-03-15 2013-09-20 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Способ кодирования/декодирования многоракурсной видеопоследовательности на основе локальной коррекции яркости и контрастности опорных кадров без передачи дополнительных служебных данных
US9350980B2 (en) 2012-05-18 2016-05-24 Reald Inc. Crosstalk suppression in a directional backlight
JP6508832B2 (ja) 2012-05-18 2019-05-08 リアルディー スパーク エルエルシー 指向性バックライトの複数の光源の制御
US9188731B2 (en) 2012-05-18 2015-11-17 Reald Inc. Directional backlight
KR102059391B1 (ko) 2012-05-18 2019-12-26 리얼디 스파크, 엘엘씨 지향성 디스플레이 장치
US9678267B2 (en) 2012-05-18 2017-06-13 Reald Spark, Llc Wide angle imaging directional backlights
EP2850488A4 (en) 2012-05-18 2016-03-02 Reald Inc DIRECTIONAL BACK LIGHTING
WO2013173732A1 (en) 2012-05-18 2013-11-21 Reald Inc. Directionally illuminated waveguide arrangement
US9235057B2 (en) 2012-05-18 2016-01-12 Reald Inc. Polarization recovery in a directional display device
RU2510944C2 (ru) * 2012-07-03 2014-04-10 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." Способ кодирования/декодирования многоракурсной видео последовательности на основе адаптивной локальной коррекции яркости опорных кадров без передачи дополнительных параметров (варианты)
EP2904778B1 (en) 2012-10-02 2020-05-27 RealD Spark, LLC Temporally multiplexed display with landscape and portrait operation modes
WO2014100753A1 (en) 2012-12-21 2014-06-26 Reald Inc. Superlens component for directional display
CN105324605B (zh) 2013-02-22 2020-04-28 瑞尔D斯帕克有限责任公司 定向背光源
EP3011734A4 (en) 2013-06-17 2017-02-22 RealD Inc. Controlling light sources of a directional backlight
KR101856568B1 (ko) * 2013-09-16 2018-06-19 삼성전자주식회사 다시점 영상 디스플레이 장치 및 제어 방법
EP3058562A4 (en) 2013-10-14 2017-07-26 RealD Spark, LLC Control of directional display
WO2015057588A1 (en) 2013-10-14 2015-04-23 Reald Inc. Light input for directional backlight
US9551825B2 (en) 2013-11-15 2017-01-24 Reald Spark, Llc Directional backlights with light emitting element packages
CN106662773B (zh) 2014-06-26 2021-08-06 瑞尔D 斯帕克有限责任公司 定向防窥显示器
EP3204686B1 (en) 2014-10-08 2019-07-17 RealD Spark, LLC Connection unit for a directional backlight
WO2016105541A1 (en) 2014-12-24 2016-06-30 Reald Inc. Adjustment of perceived roundness in stereoscopic image of a head
RU2596062C1 (ru) 2015-03-20 2016-08-27 Автономная Некоммерческая Образовательная Организация Высшего Профессионального Образования "Сколковский Институт Науки И Технологий" Способ коррекции изображения глаз с использованием машинного обучения и способ машинного обучения
WO2016168345A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Reald Inc. Wide angle imaging directional backlights
CN107850804B (zh) 2015-05-27 2021-06-11 瑞尔D斯帕克有限责任公司 广角成像定向背光源
WO2017074951A1 (en) 2015-10-26 2017-05-04 Reald Inc. Intelligent privacy system, apparatus, and method thereof
US10459321B2 (en) 2015-11-10 2019-10-29 Reald Inc. Distortion matching polarization conversion systems and methods thereof
EP3374822B1 (en) 2015-11-13 2023-12-27 RealD Spark, LLC Surface features for imaging directional backlights
US10330843B2 (en) 2015-11-13 2019-06-25 Reald Spark, Llc Wide angle imaging directional backlights
CN114143495A (zh) 2016-01-05 2022-03-04 瑞尔D斯帕克有限责任公司 多视角图像的注视校正
CN114554177A (zh) 2016-05-19 2022-05-27 瑞尔D斯帕克有限责任公司 广角成像定向背光源
EP3464996B1 (en) 2016-05-23 2022-09-14 RealD Spark, LLC Wide angle imaging directional backlights
EP3566094B1 (en) 2017-01-04 2023-12-06 RealD Spark, LLC Optical stack for imaging directional backlights
US10408992B2 (en) 2017-04-03 2019-09-10 Reald Spark, Llc Segmented imaging directional backlights
WO2019032604A1 (en) 2017-08-08 2019-02-14 Reald Spark, Llc ADJUSTING A DIGITAL REPRESENTATION OF A HEADQUARTERS
US11070791B2 (en) 2017-11-06 2021-07-20 Reald Spark, Llc Privacy display apparatus
EP3743766A4 (en) 2018-01-25 2021-12-22 RealD Spark, LLC TOUCH SCREEN FOR CONFIDENTIALITY DISPLAY
US11067450B2 (en) * 2018-07-06 2021-07-20 University Of South Florida Measurement apparatus of wavefront and polarization profile of vectorial optical fields
EP4214441A4 (en) 2020-09-16 2024-08-28 Reald Spark Llc VEHICLE EXTERIOR LIGHTING DEVICE
WO2024030274A1 (en) 2022-08-02 2024-02-08 Reald Spark, Llc Pupil tracking near-eye display

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2097940C1 (ru) * 1995-04-18 1997-11-27 Акционерное общество закрытого типа "Ракурс-ЗД" Способ получения и воспроизведения объемного изображения и устройство для его реализации
US5969850A (en) * 1996-09-27 1999-10-19 Sharp Kabushiki Kaisha Spatial light modulator, directional display and directional light source
RU2260829C2 (ru) * 2002-05-13 2005-09-20 Саратовский государственный технический университет Устройство для демонстрации стереоскопических изображений
WO2007024118A1 (en) * 2005-08-26 2007-03-01 Master Image Co., Ltd. Cell type parallax-barrier and stereoscopic image display apparatus using the same
RU2306680C1 (ru) * 2006-03-13 2007-09-20 Василий Александрович ЕЖОВ Способ наблюдения стереоизображений с объединенным предъявлением ракурсов и устройство для его реализации

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4884876A (en) * 1983-10-30 1989-12-05 Stereographics Corporation Achromatic liquid crystal shutter for stereoscopic and other applications
JPH0743666A (ja) * 1993-08-03 1995-02-14 Canon Inc 画像表示装置
GB2296151A (en) * 1994-12-16 1996-06-19 Sharp Kk Autosteroscopic display device
JPH08240790A (ja) * 1994-12-16 1996-09-17 Sharp Corp 自動立体表示装置および空間光変調器
US6058211A (en) * 1995-07-07 2000-05-02 Imec Vzw Data compression method and apparatus
GB2306231A (en) * 1995-10-13 1997-04-30 Sharp Kk Patterned optical polarising element
JP2882393B2 (ja) * 1997-01-27 1999-04-12 日本電気株式会社 立体表示装置
JP2005215325A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Arisawa Mfg Co Ltd 立体画像表示装置
WO2007043153A1 (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Fujitsu Limited 液晶画像表示装置
US8593476B2 (en) * 2008-02-13 2013-11-26 Gary Demos System for accurately and precisely representing image color information

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2097940C1 (ru) * 1995-04-18 1997-11-27 Акционерное общество закрытого типа "Ракурс-ЗД" Способ получения и воспроизведения объемного изображения и устройство для его реализации
US5969850A (en) * 1996-09-27 1999-10-19 Sharp Kabushiki Kaisha Spatial light modulator, directional display and directional light source
RU2260829C2 (ru) * 2002-05-13 2005-09-20 Саратовский государственный технический университет Устройство для демонстрации стереоскопических изображений
WO2007024118A1 (en) * 2005-08-26 2007-03-01 Master Image Co., Ltd. Cell type parallax-barrier and stereoscopic image display apparatus using the same
RU2306680C1 (ru) * 2006-03-13 2007-09-20 Василий Александрович ЕЖОВ Способ наблюдения стереоизображений с объединенным предъявлением ракурсов и устройство для его реализации

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2157470A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010073107A1 (ru) * 2008-12-25 2010-07-01 Stunny 3D, Llc Способ формирования и наблюдения стереоизображений с максимальным пространственным разрешением и устройство для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100019447A (ko) 2010-02-18
EP2157470A1 (en) 2010-02-24
US7929066B2 (en) 2011-04-19
US20100295930A1 (en) 2010-11-25
RU2377623C2 (ru) 2009-12-27
JP2010525393A (ja) 2010-07-22
EP2157470A4 (en) 2012-05-02
RU2007114915A (ru) 2008-10-27
EP2157470B1 (en) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2008130277A1 (ru) Способ наблюдения стереоизображений с полным разрешением для каждого ракурса и устройство для его осуществления
EP0332268B1 (en) Display and pick-up device for stereoscopic picture display
JP4591150B2 (ja) 液晶表示装置
US10527862B2 (en) Multiview display device
KR100677637B1 (ko) 고해상도 오토스테레오스코픽 디스플레이
TWI432784B (zh) 立體影像顯示裝置
US20120026303A1 (en) Method for forming and observing stereo images having maximum spatial resolution and a device for carrying out said method
US20080204872A1 (en) Autostereoscopic Display Apparatus
US6985198B2 (en) Projection type optical display system
US5933127A (en) Electronic stereoscopic display
US10701348B2 (en) High brightness stereoscopic image screening device using modulator asymmetry drive, and method for operating same
WO2003053071A1 (en) Autostreoscopic display with 2d and 2d displaying mode
US20120038854A1 (en) Display apparatus and light barrier device
KR100449879B1 (ko) 입체 영상 표시 장치
RU2306680C1 (ru) Способ наблюдения стереоизображений с объединенным предъявлением ракурсов и устройство для его реализации
US9019438B2 (en) Polarization system and three-dimensional image display apparatus having the same
JP2012185395A (ja) 表示装置およびその駆動方法、ならびにバリア装置およびその製造方法
RU2490818C1 (ru) Автостереоскопический дисплей с полноэкранным 3d разрешением (варианты) и способ управления активным параллаксным барьером дисплея
KR20150004028A (ko) 입체 영상 표시장치
JP2003091026A (ja) 光偏向デバイス、該光偏向デバイスを用いた画像表示装置、撮像装置、及び光スイッチング装置
KR101940763B1 (ko) 하이브리드 입체 영상 표시장치
US20130208100A1 (en) Method and device for forming and observing stereo images having maximum spatial resolution
JP2007199366A (ja) 液晶表示装置
WO2005106575A1 (en) Multiview display device and apparatus
Eschler et al. Liquid crystal light valves for schlieren optical projection

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08753919

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010504010

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20097023863

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008753919

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12595845

Country of ref document: US