RU2012116839A

RU2012116839A - Способ автостереоскопического отображения с полноэкранным разрешением и устройство для осуществления способа (варианты)

Info

Publication number: RU2012116839A
Application number: RU2012116839/07A
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович ЕЖОВ
Original assignee: Василий Александрович ЕЖОВ
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-11-10
Also published as: RU2518484C2; WO2013162426A2; WO2013162426A3

Abstract

1. Способ автостереоскопического отображения, заключающийся в том, что сигналы изображений ракурсов трехмерной сцены подают на электрический вход матричного формирователя изображений и с его помощью генерируют световой поток изображений ракурсов, из которого с помощью открытых столбцовых элементов параллаксного оптического затвора формируют и направляют в соответствующие зоны наблюдения парциальные световые потоки столбцов изображений ракурсов, при этом число пикселей и число столбцов матричного формирователя изображений выбирают равными соответственно полному числу элементов и полному числу столбцов изображения каждого ракурса, а в разных тактах полного цикла формирования изображений всех ракурсов открывают разные наборы столбцовых элементов параллаксного оптического затвора, отличающийся тем, что выбирают число N столбцов матричного формирователя изображений кратным числу K ракурсов трехмерной сцены, где K>2, изображения K ракурсов в соответствующих K зонах наблюдения формируют в K последовательных тактах, воспроизводя в n-м столбце (n=1, 2, …, N) матричного формирователя изображений последовательность (N-n+1)-x столбцов изображений K ракурсов, при этом в каждом такте открывают столбцовые элементы параллаксного оптического затвора, расположенные с периодом K·p, позиции которых в k-м такте (k=1, 2, …, K) сдвигают на величину p относительно позиций открытых в (k-1)-м такте столбцовых элементов, где p - период чередования всех столбцовых элементов параллаксного оптического затвора.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом столбцовом элементе параллаксного оптического затвора с помощью входного поляризатора

Claims

1. Способ автостереоскопического отображения, заключающийся в том, что сигналы изображений ракурсов трехмерной сцены подают на электрический вход матричного формирователя изображений и с его помощью генерируют световой поток изображений ракурсов, из которого с помощью открытых столбцовых элементов параллаксного оптического затвора формируют и направляют в соответствующие зоны наблюдения парциальные световые потоки столбцов изображений ракурсов, при этом число пикселей и число столбцов матричного формирователя изображений выбирают равными соответственно полному числу элементов и полному числу столбцов изображения каждого ракурса, а в разных тактах полного цикла формирования изображений всех ракурсов открывают разные наборы столбцовых элементов параллаксного оптического затвора, отличающийся тем, что выбирают число N столбцов матричного формирователя изображений кратным числу K ракурсов трехмерной сцены, где K>2, изображения K ракурсов в соответствующих K зонах наблюдения формируют в K последовательных тактах, воспроизводя в n-м столбце (n=1, 2, …, N) матричного формирователя изображений последовательность (N-n+1)-x столбцов изображений K ракурсов, при этом в каждом такте открывают столбцовые элементы параллаксного оптического затвора, расположенные с периодом K·p, позиции которых в k-м такте (k=1, 2, …, K) сдвигают на величину p относительно позиций открытых в (k-1)-м такте столбцовых элементов, где p - период чередования всех столбцовых элементов параллаксного оптического затвора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом столбцовом элементе параллаксного оптического затвора с помощью входного поляризатора устанавливают первое состояние поляризации света, воздействуют на установленное состояние поляризации света двумя последовательно оптически связанными жидкокристаллическими слоями с комплементарными оптическими свойствами и конвертируют поляризационную модуляцию в модуляцию интенсивности света с помощью выходного поляризатора, при этом состояние поляризации света, прошедшего оба жидкокристаллических слоя, находящихся в одинаковом энергетическом состоянии, не меняется по сравнению с состоянием поляризации входного света, а состояние поляризации света, прошедшего оба жидкокристаллических слоя, находящихся в крайних разных энергетических состояниях, ортогонально состоянию поляризации входного света, причем крайние энергетические состояния каждого жидкокристаллического слоя соответствуют его высокоэнергетическому и низкоэнергетическому состояниям, при этом к началу k-го такта в высокоэнергетическое состояние переводят все столбцовые элементы первого жидкокристаллического слоя и расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы второго жидкокристаллического слоя, оставляя остальные его столбцовые элементы в низкоэнергетическом состоянии, в течение k-го такта переводят в низкоэнергетическое состояние расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы первого жидкокристаллического слоя и расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы второго жидкокристаллического слоя, в промежутке времени между k-м тактом и (k+1)-м тактами переводят в высокоэнергетическое состояние столбцовые элементы k-го рабочего ряда первого жидкокристаллического слоя и столбцовые элементы (k+1)-го рабочего ряда второго жидкокристаллического слоя, при этом период расположения столбцовых элементов в каждом рабочем ряду каждого жидкокристаллического слоя выбирают равным K·p, а величину сдвига между k-м и (k+1)-м рабочими рядами столбцовых элементов каждого жидкокристаллического слоя выбирают равной p.

3. Способ автостереоскопического отображения, заключающийся в том, что с помощью источника света формируют световой поток, из которого с помощью открытых столбцовых элементов параллаксного оптического затвора формируют парциальные световые потоки, проходящие через соответствующие столбцы матричного формирователя изображений в соответствующие зоны наблюдения, при этом сигналы изображений ракурсов трехмерной сцены подают на электрический вход матричного формирователя изображений и с его помощью модулируют интенсивность парциальных световых потоков, причем число пикселей и число столбцов матричного формирователя изображений выбирают равными соответственно полному числу элементов и полному числу столбцов изображения каждого ракурса, а в разных тактах полного цикла формирования изображений всех ракурсов открывают разные наборы столбцовых элементов параллаксного оптического затвора, отличающийся тем, что выбирают число N столбцов матричного формирователя изображений кратным числу K ракурсов, где K>2, полный цикл формирования изображений K ракурсов в соответствующих K зонах наблюдения осуществляют в K последовательных тактах, воспроизводя в n-м столбце (n=1, 2, …, N) матричного формирователя изображений последовательность (N-n+1)-x столбцов изображений K ракурсов, при этом в каждом такте открывают столбцовые элементы параллаксного оптического затвора, расположенные с периодом K·p, позиции которых в k-м такте (k=1, 2, …, K) сдвигают на величину p относительно позиций открытых в (k-1)-м такте столбцовых элементов, где p - период чередования всех столбцовых элементов параллаксного оптического затвора.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в каждом столбцовом элементе параллаксного оптического затвора с помощью входного поляризатора устанавливают первое состояние поляризации света, воздействуют на установленное состояние поляризации света двумя последовательно оптически связанными столбцовыми элементами двух жидкокристаллических слоев с комплементарными оптическими свойствами и конвертируют поляризационную модуляцию в модуляцию интенсивности света с помощью выходного поляризатора, при этом состояние поляризации света, прошедшего оба жидкокристаллические слоя, находящихся в одинаковом энергетическом состоянии, не меняется по сравнению с состоянием поляризации входного света, а состояние поляризации света, прошедшего оба жидкокристаллических слоя, находящихся в крайних разных энергетических состояниях, ортогонально состоянию поляризации входного света, причем крайние энергетические состояния каждого жидкокристаллического слоя соответствуют его высокоэнергетическому и низкоэнергетическому состояниям, при этом к началу k-го такта в высокоэнергетическое состояние переводят все столбцовые элементы первого жидкокристаллического слоя и расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы второго жидкокристаллического слоя, оставляя остальные его столбцовые элементы в низкоэнергетическом состоянии, в течение k-го такта переводят в низкоэнергетическое состояние расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы первого жидкокристаллического слоя и расположенные в k-м рабочем ряду столбцовые элементы второго ЖК слоя, в промежутке времени между k-м тактом и (k+1)-м тактами переводят в высокоэнергетическое состояние столбцовые элементы k-го рабочего ряда первого жидкокристаллического слоя и столбцовые элементы (k+1)-го рабочего ряда второго жидкокристаллического слоя, при этом период расположения столбцовых элементов в каждом рабочем ряду каждого жидкокристаллического слоя выбирают равным K·p, а величину сдвига между k-м и (k+1)-м рабочими рядами столбцовых элементов каждого жидкокристаллического слоя выбирают равной p.

5. Автостереоскопический дисплей, содержащий расположенные на одной оптической оси формирователь изображения и активный параллаксный барьер, при этом формирователь изображения выполнен в виде последовательно расположенных источника света и матричного оптического модулятора с двухкоординатной адресацией, снабженного источником сигнала стереоизображения, а активный параллаксный барьер выполнен в виде параллаксного оптического затвора с столбцовой адресацией, снабженного электронным блоком управления, выход которого соединен с электрическим входом параллаксного оптического затвора, а вход электронного блока управления соединен с выходом кадровой синхронизации источника сигнала стереоизображения, информационный выход которого подключен к электрическому входу матричного оптического модулятора с двухкоординатной адресацией, при этом выход параллаксного оптического затвора оптически сопряжен с зонами наблюдения, отличающийся тем, что источник сигнала стереоизображения выполнен K-ракурсным и число зон наблюдения равно K, где K>2, параллаксный оптический затвор выполнен с (N+K-1) адресными столбцами, где N - число столбцов в матричном оптическом модуляторе с двухкоординатной адресацией, при этом в центре k-й зоны наблюдения (k=1, 2, …, K) пересекаются оптические пути, соединяющие центры N столбцов матричного оптического модулятора 2 с центрами соответствующих N столбцов параллаксного оптического затвора 3 с номерами в интервале от k до (N-k+1).

6. Дисплей по п.5, отличающийся тем, что каждый столбцовый элемент параллаксного оптического затвора выполнен в виде последовательно оптически связанных первого линейного поляризатора, столбцового элемента первого жидкокристаллического слоя, снабженного первым и вторым адресными прозрачными электродами, столбцового элемента второго жидкокристаллического слоя, снабженного третьим и четвертым адресными прозрачными электродами, и второго линейного поляризатора, при этом оба жидкокристаллических слоя выполнены с гомогенной ориентацией и положительной диэлектрической анизотропией, ось o₁ для обыкновенного луча и ось e₁ для необыкновенного луча одного жидкокристаллического слоя параллельны соответственно оси e₂ для необыкновенного луча и оси о₂ для обыкновенного луча другого жидкокристаллического слоя, а оси поляризации первого и второго линейных поляризаторов взаимно параллельны либо ортогональны и направлены под углами ±45º к осям o₁, e₁, o₂ и e₂.

7. Дисплей по п.5, отличающийся тем, что каждый столбцовый элемент параллаксного оптического затвора выполнен в виде по крайней мере одного жидкокристаллического слоя, адресные прозрачные электроды на первой и второй сторонах которого выполнены соответственно в виде первой группы взаимно параллельных пространственно-одномерных прозрачных электродов и второй группы взаимно параллельных пространственно-одномерных прозрачных электродов, при этом адресные прозрачные электроды первой группы ортогональны адресным прозрачным электродам второй группы, а отношение периода чередования адресных прозрачных электродов первой группы к периоду чередования адресных прозрачных электродов второй группы равно отношению периода чередования пикселей матричного оптического модулятора вдоль одной адресной координаты к периоду чередования пикселей матричного оптического модулятора вдоль другой адресной координаты.

8. Дисплей по п.5, отличающийся тем, что источник сигнала стереоизображения выполнен в виде многоканальной видеокамеры с выходами для сигналов K ракурсов трехмерной сцены, k-ый ракурс из которых содержит группу S парциальных сигналов

, соответствующих изображениям S субракурсов

трехмерной сцены (s=1, 2, …, S), диапазон углов Δβ^fine·S видеосъема которых равен разности углов видеосъема Δβ между соседними k-м и (k+1)-м ракурсами, где Δβ^fine - разность углов видеосъема соседних субракурсов трехмерной сцены, а каждый из столбцов матричного оптического модулятора, расположенных с периодом a, выполнен в виде ряда из S индивидуально адресуемых субстолбцов, расположенных с периодом a ^fine, где a ^fine=a/S, и электрические входы которых подключены к соответствующим выходам источника сигнала стереоизображения.

9. Дисплей по п.8, отличающийся тем, что период a ^fine расположения субстолбцов матричного оптического модулятора удовлетворяет условию

, где w_o - диаметр зрачка наблюдения, d - расстояние между матричным оптическим модулятором и параллаксным оптическим барьером, D - расстояние между матричным оптическим модулятором и зонами наблюдения.

10. Автостереоскопический дисплей, содержащий расположенные на одной оптической оси источник света, активный параллаксный барьер и формирователь изображения, который выполнен в виде матричного оптического модулятора с двухкоординатной адресацией, снабженного источником сигнала стереоизображения, а активный параллаксный барьер выполнен в виде параллаксного оптического затвора с столбцовой адресацией, снабженного электронным блоком управления, выход которого соединен с электрическим входом параллаксного оптического затвора, а вход электронного блока управления соединен с выходом кадровой синхронизации источника сигнала стереоизображения, информационный выход которого подключен к электрическому входу матричного оптического модулятора с двухкоординатной адресацией, при этом выход матричного оптического модулятора оптически сопряжен с зонами наблюдения, отличающийся тем, что источник сигнала стереоизображения выполнен K-ракурсным и число зон наблюдения равно K, где K>2, параллаксный оптический затвор выполнен с (N+K-1) адресными столбцами, где N - число столбцов в матричном оптическом модуляторе с двухкоординатной адресацией, при этом в центре k-й зоны наблюдения (k=1, 2, …, K) пересекаются оптические пути, соединяющие центры N столбцов матричного оптического модулятора с центрами соответствующих N столбцов параллаксного оптического затвора с номерами в интервале от (K-k+1) до (N+K-k).

11. Дисплей по п.10, отличающийся тем, что каждый столбцовый элемент параллаксного оптического затвора выполнен в виде последовательно оптически связанных первого линейного поляризатора, столбцового элемента первого жидкокристаллического слоя, снабженного первым и вторым адресными прозрачными электродами, столбцового элемента второго жидкокристаллического слоя, снабженного третьим и четвертым адресными прозрачными электродами, и второго линейного поляризатора, при этом оба жидкокристаллических слоя выполнены с гомогенной ориентацией и положительной диэлектрической анизотропией, ось o₁ для обыкновенного луча и ось е₁ для необыкновенного луча одного жидкокристаллического слоя параллельны соответственно оси e₂ для необыкновенного луча и оси о₂ для обыкновенного луча другого жидкокристаллического слоя, а оси поляризации первого и второго линейных поляризаторов взаимно параллельны либо ортогональны и направлены под углами ±45° к осям o₁, e₁, o₂ и e₂.

12. Дисплей по п.10, отличающийся тем, что каждый столбцовый элемент параллаксного оптического затвора выполнен в виде по крайней мере одного жидкокристаллического слоя, адресные прозрачные электроды на первой и второй сторонах которого выполнены соответственно в виде первой группы взаимно параллельных пространственно-одномерных прозрачных электродов и второй группы взаимно параллельных пространственно-одномерных прозрачных электродов, при этом адресные прозрачные электроды первой группы ортогональны адресным прозрачным электродам второй группы, а отношение периода чередования адресных прозрачных электродов первой группы к периоду чередования адресных прозрачных электродов второй группы равно отношению периода чередования пикселей матричного оптического модулятора вдоль одной адресной координаты к периоду чередования пикселей матричного оптического модулятора вдоль другой адресной координаты.

13. Дисплей по п.10, отличающийся тем, что источник сигнала стереоизображения выполнен в виде многоканальной видеокамеры с выходами для сигналов K ракурсов трехмерной сцены, k-ый ракурс из которых содержит группу S парциальных сигналов

трехмерной сцены (s=1, 2, …, S), диапазон углов Δβ^fine·S видеосъема которых равен разности углов видеосъема Δβ между соседними k-го и (k+1)-го ракурсами, где Δβ^fine - разность углов видеосъема соседних субракурсов трехмерной сцены, а каждый из столбцов матричного оптического модулятора, расположенных с периодом a, выполнен в виде ряда из S индивидуально адресуемых субстолбцов, расположенных с периодом a ^fine, где a ^fine=a/S, и электрические входы которых подключены к соответствующим выходам источника сигнала стереоизображения.

14. Дисплей по п.13, отличающийся тем, что период a ^fine расположения парциальных столбцов матричного оптического модулятора удовлетворяет условию