RU2096925C1 - Device which displays three-dimensional picture - Google Patents
Device which displays three-dimensional picture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096925C1 RU2096925C1 RU93031952A RU93031952A RU2096925C1 RU 2096925 C1 RU2096925 C1 RU 2096925C1 RU 93031952 A RU93031952 A RU 93031952A RU 93031952 A RU93031952 A RU 93031952A RU 2096925 C1 RU2096925 C1 RU 2096925C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- optical
- unit
- block
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области телевидения и может быть использовано в системах объемного телевидения, а также в компьютерных играх и в тренажерах. The invention relates to the field of television and can be used in surround television systems, as well as in computer games and simulators.
Известно устройство для получения объемного изображения с помощью кинескопа, линзы и плоской отображающей матричной панели на основе жидких кристаллов [1]
Недостатком этого устройства является ограниченность зоны возможных положений наблюдателя, в которых он наблюдает объемное изображение, а также ограниченные функциональные возможности, связанные с малым размером площади экрана жидкокристаллической матрицы, принципиально присущим известному устройству, которое не превышает базового расстояния между глазами наблюдателя.A device for obtaining a three-dimensional image using a kinescope, a lens and a flat display matrix panel based on liquid crystals [1]
The disadvantage of this device is the limited area of possible positions of the observer in which he observes a three-dimensional image, as well as limited functionality associated with the small size of the screen area of the liquid crystal matrix, fundamentally inherent in the known device, which does not exceed the base distance between the eyes of the observer.
Известно также, взятое за прототип, устройство получения объемного изображения с помощью безочковой системы объемного телевидения [2] Это устройство с использованием телевизора и линзового растра позволяет осуществить одновременное формирование изображений ракурсов для всех возможных положений наблюдателя. Все вместе линзы растра позволяют получить объемное изображение любой точки наблюдаемого объекта с возможностью его оглядывания наблюдателем. Изображение формируется безотносительно к положению наблюдателя и к их количеству. It is also known, taken as a prototype, a device for obtaining a three-dimensional image using a frameless surround television system [2] This device using a television and a lens raster allows for the simultaneous formation of image angles for all possible positions of the observer. Together, the raster lenses provide a three-dimensional image of any point of the observed object with the ability to look around it by the observer. The image is formed regardless of the position of the observer and their number.
Недостатком такого устройства является его сложность, заключающаяся в необходимости использовать более сложный линзовый растр, а также блок широкополосного воспроизведения множества изображений ракурсов для всех возможных положений наблюдателя. The disadvantage of such a device is its complexity, which consists in the need to use a more complex lens raster, as well as a broadband unit for reproducing a variety of angle images for all possible positions of the observer.
Технической задачей, решаемой изобретением, является упрощение устройства получения объемного изображения и расширение его функциональных возможностей путем обеспечения возможности оглядывания объемного изображения при произвольном положении наблюдателей. The technical problem solved by the invention is to simplify the device for obtaining a volumetric image and expand its functionality by providing the ability to look around the volumetric image at an arbitrary position of the observers.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство для получения объемного изображения, содержит кинескоп с отклоняющей системой и системой модуляции, блоком строчной и кадровой разверток, блоком яркости и цветности, а также оптически соединенный с кинескопом и глазами наблюдателей оптический формирователь. The essence of the invention lies in the fact that the device for obtaining a three-dimensional image contains a kinescope with a deflecting system and a modulation system, a horizontal and vertical scanning unit, a brightness and color block, and an optical shaper optically connected to the kinescope and the eyes of the observers.
В отличие от прототипа в устройство введены оптический локатор, оптически связанные с оптическим входом оптического локатора и размещенные у глаз наблюдателей контррефлекторы, интерфейс, преобразователь адресов видеосигнала, первый вход которого через интерфейс электрически соединен с выходом оптического локатора, внешний запоминающий блок, выход которого электрически соединен со входом оптического формирователя. In contrast to the prototype, an optical locator is introduced into the device, counterreflectors optically connected to the optical input of the optical locator and located at the eyes of the observers, an interface, a video signal address converter, the first input of which is electrically connected through the interface to the output of the optical locator, an external storage unit, the output of which is electrically connected with the input of the optical shaper.
Оптический формирователь выполнен в виде жидкокристаллической обтюрационной матрицы, а отклоняющая система кинескопа имеет вспомогательную обмотку. The optical shaper is made in the form of a liquid crystal obturation matrix, and the tube bias system has an auxiliary winding.
Устройство дополнительно содержит блок вспомогательной развертки, вход и выход которого электрически соединены соответственно с выходом и входом вспомогательной обмотки, а также последовательно электрически соединенные компаратор, блок элементов ИЛИ, блок ключевых элементов. Вход компаратора электрически соединен с выходом вспомогательной обмотки, выходы блока ключевых элементов со входами системы модуляции, первый, второй и третий выходы преобразователя адресов видеосигнала электрически соединены, соответственно, со входом блока сдвиговых регистров, входом блока строчной и кадровой разверток и входом блока яркости и цветности, а выход блока яркости и цветности электрически соединен со вторым входом блока ключевых элементов. The device further comprises an auxiliary scan unit, the input and output of which are electrically connected respectively to the output and input of the auxiliary winding, as well as a comparator, a block of OR elements, a block of key elements, connected in series. The input of the comparator is electrically connected to the output of the auxiliary winding, the outputs of the block of key elements with the inputs of the modulation system, the first, second and third outputs of the address converter of the video signal are electrically connected, respectively, to the input of the shift register block, the input of the horizontal and vertical scanning unit and the input of the brightness and color block and the output of the luminance and color block is electrically connected to the second input of the block of key elements.
Блок вспомогательной развертки включает последовательно электрически соединенные между собой элемент обратной связи, усилитель и автоматический регулятор амплитуды сигнала, причем вход элемента обратной связи и выход автоматического регулятора амплитуды сигнала электрически соединены соответственно с выходом и входом вспомогательной обмотки. The auxiliary sweep unit includes a feedback element, an amplifier and an automatic signal amplitude regulator connected in series with each other, and the input of the feedback element and the output of the automatic signal amplitude controller are electrically connected respectively to the output and input of the auxiliary winding.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для получения объемного изображения; на фиг. 2а ход строчной, кадровой и вспомогательной разверток на экране кинескопа; на фиг. 2b временная диаграмма кадровой развертки на экране кинескопа; на фиг. 2c временная диаграмма строчной, развертки на экране кинескопа; на фиг. 2d временная диаграмма вспомогательной развертки на экране кинескопа; на фиг. 3 блок-схема компаратора, служащего для выработки момента появления сигналов яркости и цветности в каждом из светоинформационных наблюдателей. на фиг. 4 показан ход лучей, поясняющий использование устройства для двух наблюдателей; на фиг. 5 временная диаграмма, поясняющая положение сигналов яркости и цветности для каждого из четырех светоинформационных столбцов. In FIG. 1 shows a block diagram of a device for obtaining a three-dimensional image; in FIG. 2a stroke of the horizontal, personnel and auxiliary scans on the picture tube screen; in FIG. 2b is a time frame diagram of a frame scan on the picture tube screen; in FIG. 2c is a timeline of a lowercase scan on a kinescope screen; in FIG. 2d timeline of the auxiliary scan on the picture tube screen; in FIG. 3 is a block diagram of a comparator used to generate the moment of appearance of luminance and color signals in each of the light-information observers. in FIG. 4 shows a beam path illustrating the use of the device for two observers; in FIG. 5 is a timing chart explaining the position of the luminance and chrominance signals for each of the four light information columns.
Устройство для получения объемного изображения содержит (фиг. 1) кинескоп (К) 1 с отклоняющей системой (ОС) 2, имеющей вспомогательную обмотку (ВО), блок строчной и кадровой разверток (БР) 3, блок яркости и цветности (БЯЦ) 4, преобразователь адресов видеосигнала (П) 5, внешний запоминающий блок (ВЗБ) (6) оптический локатор (ОЛ) 7, оптический формирователь, выполненный в виде обтюрационной матрицы (ОМ) 8, блок сдвиговых регистров (БСР) 9, компаратор (КОМ) 10, блок элементов ИЛИ (ИЛИ) 11, блок ключевых элементов (КЛ) 12, интерфейс (И) 13, отражатели, например контррефлекторы (КР) 14, размещенные у глаз наблюдателя, а также блок вспомогательной развертки (БВР) 15, содержащий элемент обратной связи (ЭОС) 16, усилитель (У) 17 и автоматический регулятор амплитуды сигнала (АРА) 18. Компаратор 10 (фиг. 3) содержит, в свою очередь, фазовращатели (ФВ) 19, 24, 27, схемы сравнения (СС) 20, 21, 25, 28, формирователи (Ф) 22, 23, 26, 29. A device for obtaining a three-dimensional image contains (Fig. 1) a kinescope (K) 1 with a deflecting system (OS) 2 having an auxiliary winding (IN), a horizontal and vertical scanning unit (BR) 3, a brightness and color block (BYC) 4, video signal address converter (P) 5, external storage unit (VZB) (6) optical locator (OL) 7, optical shaper made in the form of an obturation matrix (OM) 8, block of shift registers (BSR) 9, comparator (COM) 10 , block of elements OR (OR) 11, block of key elements (KL) 12, interface (I) 13, reflectors, for example counterref lecturers (RR) 14, placed near the observer's eyes, as well as an auxiliary sweep unit (BWR) 15 containing a feedback element (EOS) 16, an amplifier (U) 17 and an automatic signal amplitude regulator (ARA) 18. Comparator 10 (FIG. 3) contains, in turn, phase shifters (PV) 19, 24, 27, comparison circuits (CC) 20, 21, 25, 28, shapers (F) 22, 23, 26, 29.
Кинескоп 1, отклоняющая система 2, оптический локатор 7 и жидкокристаллическая обтюрационная матрица 8 взаимно механически закреплены. Кинескоп 1 электрически соединен с блоком яркости и цветности 4, отклоняющая система 2 электрически соединена с блоком строчной и кадровой разверток 3, с компаратором 10 и с блоком вспомогательной развертки 15; преобразователь адресов видеосигнала 5 электрически соединен с внешним запоминающим блоком 6, блоком строчной и кадровой разверток 3, блоком яркости и цветности 4, блоком сдвиговых регистров 9 и через интерфейс 13 с оптическим локатором 7. The
Компаратор 10 связан электрически с блоком вспомогательной развертки 15 и через блок элементов ИЛИ 11 с управляющим входом блока ключевых элементов 12. Блок ключевых элементов 12 соединен электрически с блоком яркости и цветности 4 и системой модуляции М. Кинескоп 1, оптический локатор 7, жидкокристаллическая обтюрационная матрица 8 и контррефлекторы 14 связаны между собой оптически. Контррефлекторы 14 крепят либо к бровям наблюдателей, либо к оправам очков на одной вертикали с его зрачками. В качестве оптического локатора 7 может быть использован ИК-локатор. В качестве преобразователя адресов видеосигнала 5 может быть использован, например, персональный компьютер типа IBM PC/AT 386/387 или иной с достаточно высоким быстродействием. The comparator 10 is connected electrically to the auxiliary scan unit 15 and through the block of elements OR 11 to the control input of the block of key elements 12. The block of key elements 12 is connected electrically to the brightness and
Устройство работает следующим образом. Первоначально, в отсутствие наблюдателей, кинескоп 1 совместно с обтюрационной матрицей 8 воспроизводит плоское изображение для одного стандартного положения (базовая точка 0 на фиг. 1 и 4). При этом на выходе оптического локатора 7 нет сигналов от контррефлекторов 14 и отсутствуют, соответственно, сигналы на выходе интерфейса 13 и на соответствующих входах преобразователя адресов видеосигнала 5. The device operates as follows. Initially, in the absence of observers, the
Информация, записанная во внешнем запоминающем блоке 6, передается преобразователем адресов видеосигнала 5 на блок яркости и цветности 4 без изменений, блок вспомогательной развертки 15 отключен, а блок строчной и кадровой разверток 3 с кинескопом 1 и жидкокристаллическая обтюрационная матрица 8 с блоком сдвиговых регистров 9 обеспечивают строчную вертикальную (вдоль оси Y на фиг. 2а) и кадровую горизонтальную (вдоль оси Х на фиг. 2а) развертки. На жидкокристаллической обтюрационной матрице 8 с помощью блока сдвиговых регистров 9 вырабатывают бегущую вертикальную щель 30, прозрачную для излучения кинескопа 1 на непрозрачном, в целом, поле. Бегущая вертикальная щель 30 перемещается синхронно с кадровой разверткой блока строчной и кадровой разверток 3. The information recorded in the external storage unit 6 is transmitted by the video signal address converter 5 to the luminance and
При наличии наблюдателей появляются сигналы на выходе оптического локатора 7 о количестве и положении глаз (Gn1,Gm1,Gn2,Gm2) наблюдателей, преобразователь адресов видеосигнала 5 рассчитывают для каждого глаза наблюдателя, текущее положение бегущей вертикальной щели 30 на жидкокристаллической обтюрационной матрице 8 и определяет число и текущее положение каждого светоинформационного столбца 31 на кинескопе 1. If there are observers, signals appear at the output of the
Индивидуальный светоинформационный столбец 31 для каждого глаза (Gn1, Gm1, Gn2,Gm2) наблюдателя на экране кинескопа 1 получается посредством блока вспомогательной развертки 15 в цепи возбуждения отклоняющей системы 2, а также компаратора 10, блока элементов ИЛИ 11, блока ключевых элементов 12 и блока яркости и цветности 4 в цепи системы модуляции кинескопа 1. Форма развертки при работе заявляемого устройства в случае, например, двух наблюдателей (всего 4 зрачка) приведена на фиг. 2. При этом используется вертикальная строчная и горизонтальная кадровая развертка, причем вспомогательная развертка обеспечивает небольшое (около 5 мм) быстрое (с частотой 4-5 МГц) отклонение луча кинескопа 1 в горизонтальном направлении. Закон отклонения вспомогательной развертки синусоидальный и показан на фиг. 2 и в верхней части фиг. 5. An individual light-
Компаратор 10 обеспечивает выработку четырех последовательностей импульсов в моменты времени, когда азимутальное положение луча кинескопа 1, определяемое блоком вспомогательной развертки 15, имеет заданное значение. Так, например, для того, чтобы высвечивались точки вдоль по линии а-а (фиг. 2 и 5) необходимо включать компаратор 10 в моменты времени tai, когда ток во вспомогательной обмотке ВО будет близок величине Ia. Для высвечивания точек вдоль по линии б-б необходимо включать компаратор 10 в моменты времени tai, когда ток в этой обмотке будет близок к величине 1б, и т. д. При соблюдении этих условий на экране кинескопа 1, даже в однолучевом его варианте, будут сформированы такие последовательности точек, которые будут эквивалентны многолучевому варианту кинескопа 1. Взаимное расположение каждого светоинформационного столбца 31 неизменно в пределах всего кадра и не меняется при перемещении луча кинескопа 1 по строке и по кадру, а также при перемещении наблюдателей.The comparator 10 provides the generation of four sequences of pulses at times when the azimuthal position of the beam of the
В жидкокристаллической обтюрационной матрице 8 возбуждается несколько вертикально бегущих щелей 30, число которых N равно числу глаз наблюдателей; их азимутальное расположение меняется синхронно с ходом кадровой развертки, а исходное положение рассчитывается преобразователем адресов видеосигнала 5 с учетом координат глаз наблюдателей. Координаты глаз (Gn1,Gm1,Gm1,Gm2) наблюдателей определяются оптическим локатором 7. Расчет положения каждой из бегущих вертикальных щелей 30 жидкокристаллической обтюрационной матрицы 8 ведется таким образом, чтобы она находилась в плоскости, проходящей через какой-либо глаз наблюдателя и соответствующий ему светоинформационный столбец 31 на экране кинескопа 1. Этим обеспечивается разделение световых лучей и та индивидуальность информации для каждого из глаз, которая и определяет объемный эффект при восприятии наблюдателями изображения в целом. In the liquid crystal obturation matrix 8, several vertically running
Расчет положения бегущих вертикальных щелей 30 (Хщ) на жидкокристаллической обтюрационной матрице 8 для образования изображения адресов видеосигнала 5 по формуле:
Хщ=(Хт•Z-X•Zт)/(Z-zт), (1)
где X,Z азимутальная координата и дальность наблюдателя, соответственно;
zт глубина сцены изображаемой точки.The calculation of the position of the running vertical slots 30 (X u ) on the liquid crystal obturation matrix 8 to form an image of the addresses of the video signal 5 by the formula:
X u = (X t • ZX • Z t ) / (Zz t ), (1)
where X, Z are the azimuthal coordinate and observer range, respectively;
z t is the depth of the scene of the displayed point.
Расчет положения индивидуальных яркостных точек (ук) по вертикальной координате на экране кинескопа 1 ведется по формуле:
Yк=(Yт(Z+l0)-Y(l0+zт))/(Z-zт), (2)
где Y, Z угломестная координата и дальность наблюдателя;
l0 расстояние от обтюрационной матрицы 8 до экрана кинескопа 1,
zт глубина сцены изображаемой точки.Calculation of the position of individual luminance pixels (y k) on the vertical coordinate on the screen of the
Y k = (Y t (Z + l 0 ) -Y (l 0 + z t )) / (Zz t ), (2)
where Y, Z is the elevation coordinate and range of the observer;
l 0 the distance from the obturation matrix 8 to the screen of the
z t is the depth of the scene of the displayed point.
Отметим, что объемную информацию о некоторой точке Т наблюдатель получает в результате суммирования плоской информации, полученной им от каждого из глаз в разные моменты времени, а именно в моменты, когда вертикально бегущие щели 30 на обтюрационной матрице 8 занимают соответствующие положения. Note that the observer receives volumetric information about a certain point T as a result of summing up the flat information received from each of his eyes at different instants of time, namely, at the moments when vertically running
Частота вспомогательной развертки выбирается из условия:
fвр>Nc•fср/2 (3)
где Nc требуемое количество различимых элементов изображения в светоинформационном столбце 31;
fср частота строчной развертки.The frequency of the auxiliary sweep is selected from the condition:
f bp > N c • f cf / 2 (3)
where N c is the required number of distinguishable image elements in the
f cf line frequency.
Например, при требуемом количестве различимых элементов в светоинформационном столбце 31 Nc=500 частота fср=4 МГц.For example, with the required number of distinguishable elements in the light information column 31 N c = 500, the frequency f cf = 4 MHz.
Размах колебаний в блоке вспомогательной развертки 15 определяется как максимальным количеством наблюдателей, так и необходимостью четкого разделения лучей для каждого из глаз наблюдателей. Последнее условие требует, в частности, чтобы светоинформационные столбцы 31 были разделены темными промежутками по размеру равными, по крайней мере, несколькими (3-5) пикселям. Для двух наблюдателей (фиг. 4) (4 зрачка) требуемых размах колебаний составит: 3•4•0,5 мм=6 мм. The swing range in the auxiliary sweep unit 15 is determined by both the maximum number of observers and the need for a clear separation of the rays for each of the eyes of the observers. The latter condition requires, in particular, that the
Следует иметь ввиду, что форма выполнения изобретения, описанная выше и показанная на чертежах, представляет собой только возможный предпочтительный вариант его осуществления. Могут быть использованы различные вариации выполнения изобретения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, отдельные элементы могут быть заменены эквивалентными. It should be borne in mind that the embodiment of the invention described above and shown in the drawings is only a possible preferred embodiment of its implementation. Various variations of the invention may be used with respect to the shape, size and arrangement of the individual elements, individual elements may be replaced by equivalent ones.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93031952A RU2096925C1 (en) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | Device which displays three-dimensional picture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93031952A RU2096925C1 (en) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | Device which displays three-dimensional picture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93031952A RU93031952A (en) | 1995-12-20 |
RU2096925C1 true RU2096925C1 (en) | 1997-11-20 |
Family
ID=20143518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93031952A RU2096925C1 (en) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | Device which displays three-dimensional picture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2096925C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000014958A1 (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-16 | Latypov Nurakhmed Nurislamovic | Method for generating video programs, variants, and system for realising this method |
-
1993
- 1993-06-16 RU RU93031952A patent/RU2096925C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Техника кино и телевидения, N 12, 1988, с. 34 - 36. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000014958A1 (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-16 | Latypov Nurakhmed Nurislamovic | Method for generating video programs, variants, and system for realising this method |
US6909451B1 (en) | 1998-09-04 | 2005-06-21 | Nurakhmed Nurislamovich Latypov | Method for generating video programs, variants, and system for realizing this method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5684498A (en) | Field sequential color head mounted display with suppressed color break-up | |
CA1315426C (en) | Miniature video display system | |
US5091719A (en) | Helmet display | |
KR100567513B1 (en) | Image display system and method | |
JP2849210B2 (en) | Dynamic strain calibration device | |
US8711062B2 (en) | Display unit and display method | |
EP0606162B1 (en) | Image display system with pixel mosaic pattern | |
US6204832B1 (en) | Image display with lens array scanning relative to light source array | |
US6046720A (en) | Point source scanning apparatus and method | |
US7701412B2 (en) | Apparatus for and method of scaling a scanning angle and image projection apparatus incorporating the same | |
CN106507075A (en) | A kind of projected image processing method, device and projection display system | |
CA2238693C (en) | Method and apparatus for displaying a virtual environment on a video display | |
US5424771A (en) | A video display device using laser generated radiation | |
Moore et al. | Time-multiplexed color autostereoscopic display | |
JPS62237862A (en) | Laser light scanning device | |
KR101125978B1 (en) | Display apparatus and method | |
US5416509A (en) | Method and apparatus for the generation of a stereoscopic presentation | |
JPH09322099A (en) | Video display device | |
EP3763117B1 (en) | Display apparatus and method of displaying using light source and controllable scanning mirror | |
US20100302136A1 (en) | Method and apparatus for displaying three-dimensional stereo images viewable from different angles | |
US5264835A (en) | Enhanced color display system and method of using same | |
RU2096925C1 (en) | Device which displays three-dimensional picture | |
US6195069B1 (en) | Method and apparatus for 3-dimensional motion picture display | |
RU2090980C1 (en) | Three-dimensional image shaping device | |
RU98101853A (en) | VOLUME TELEVISION METHOD |