RU2659190C1 - Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) - Google Patents
Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659190C1 RU2659190C1 RU2017118522A RU2017118522A RU2659190C1 RU 2659190 C1 RU2659190 C1 RU 2659190C1 RU 2017118522 A RU2017118522 A RU 2017118522A RU 2017118522 A RU2017118522 A RU 2017118522A RU 2659190 C1 RU2659190 C1 RU 2659190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amplitude
- polarization
- parallax barrier
- image
- column
- Prior art date
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 99
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 76
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 76
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 18
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 29
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 25
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 21
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- IAMOQOMGCKCSEJ-SNAWJCMRSA-N (e)-4-[4-(dimethylamino)phenyl]but-3-en-2-one Chemical compound CN(C)C1=CC=C(\C=C\C(C)=O)C=C1 IAMOQOMGCKCSEJ-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 235000019557 luminance Nutrition 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике наблюдения объемных изображений, точнее, к стереоскопической видеотехнике, и может быть использовано для создания многоракурсных (К-ракурсных, где K>2) стереоскопических дисплеев (телевизоров, компьютерных мониторов) с безочковым наблюдением стереоизображения трехмерной (3D) сцены при полноэкранном разрешении в изображении каждого ракурса 3D сцены, формируемого в соответствующей зоне наблюдения.The invention relates to a technique for observing volumetric images, more specifically, to stereoscopic video equipment, and can be used to create multi-angle (K-angle, where K> 2) stereoscopic displays (TVs, computer monitors) with pointless observation of stereo images of three-dimensional (3D) scenes in full screen the resolution in the image of each angle of the 3D scene formed in the corresponding observation zone.
Известен автостереоскопический многоракурсный дисплей с полноэкранным разрешением в изображении каждого ракурса [1], содержащий источник стереовидеосигнала и расположенные на оптической оси источник света, матрично-адресуемый формирователь амплитудных изображений и адресуемый по столбцам K-тактный динамический амплитудный параллаксный барьер (ДАПБ), вход синхронизации которого подключен к выходу динамической синхронизации источника стереовидеосигнала, при этом центр каждого столбца динамического амплитудного параллаксного барьера находится на пересечении K оптических путей, идущих в K зон наблюдения.Known autostereoscopic multi-angle display with full-screen resolution in the image of each angle [1], containing a stereo video source and located on the optical axis of the light source, a matrix-addressable imager of images and addressable on the columns K-stroke dynamic amplitude parallax barrier (DAPB), the synchronization input of which connected to the output of the dynamic synchronization of the source of the stereo video signal, while the center of each column of the dynamic amplitude parallax barrier RA is located at the intersection of K optical paths going into K observation zones.
Известный дисплей обеспечивает формирование в K-й зоне наблюдения изображения K-го ракурса 3D сцены с полноэкранным разрешением, соответствующим полному числу MN дисплейных пикселей формирователя амплитудных изображений. В первый такт работы известного дисплея первый набор из К столбцов ДАПБ открыт на пропускание света, идущего в К зон наблюдения от первого набора K столбцов формирователя амплитудного изображения, несущих изображение первых столбцов изображений К ракурсов отображаемой 3D сцены. В последний (К-й) такт работы К-й набор столбцов ДАПБ открыт на пропускание света, идущего в К зон наблюдения от К-го набора формирователя амплитудного изображения, несущих изображение К-х столбцов изображений К ракурсов. В итоге за К тактов работы известного дисплея в формируется К-ракурсное стереоизображение с полноэкранным разрешением (с числом MN элементов) в изображении каждого ракурса.The known display provides the formation in the K-th observation zone of the image of the K-th view of the 3D scene with full-screen resolution corresponding to the total number MN of display pixels of the amplitude imager. In the first clock cycle of the well-known display, the first set of K columns of the DAPB is open to transmitting light traveling to the K observation zones from the first set of K columns of the amplitude image former, carrying the image of the first columns of images K angles of the displayed 3D scene. In the last (K-th) step of work, the K-th set of DAPB columns is open for transmission of light going to the K observation zones from the K-th set of the imager of the amplitude image carrying the image of the K-th image columns of K angles. As a result, for K clock cycles of the well-known display, a K-angle stereo image with full-screen resolution (with the number of MN elements) in the image of each angle is formed.
Недостатком известного дисплея [1] является необходимость его работы с К-кратным увеличением кадровой частоты F по сравнении с стандартной кадровой частотой Fst=60 Гц. Например, при формировании двухракурсного (К=2) стереоизображения общая рабочая кадровая частота составляет 120 Гц, а при формировании 4-ракурсного стереоизображения - 240 Гц. Только в этом случае при работе данного дисплея будут отсутствовать мерцания стереоизображения, заметные для зрительной системы (глаз) человека, поскольку в силу последовательной во времени селекции столбцов изображений с помощью ДМАПБ в каждой зоне наблюдения частота смены кадров равна общей рабочей кадровой частоте, деленной на К, т.е. равна Fmin=60 Гц.A disadvantage of the known display [1] is the need for its operation with a K-fold increase in the frame frequency F in comparison with the standard frame frequency F st = 60 Hz. For example, when forming a two-way (K = 2) stereo image, the total working frame frequency is 120 Hz, and when forming a four-way stereo image, 240 Hz. Only in this case, during the operation of this display, there will be no flickering stereo images noticeable to the visual system (eyes) of a person, since due to the successive selection of image columns using DMAPB in each observation zone, the frame change frequency is equal to the total working frame frequency divided by K , i.e. is equal to F min = 60 Hz.
С повышением рабочей кадровой частоты соответственно возрастают требования к частоте переключения дисплейных пикселей формирователя амплитудных изображений и к частоте переключения столбцов ДМАПБ. В настоящее время на мировом рынке наиболее распространены матрично-адресуемые амплитудные формирователи изображений на нематических жидких кристаллах (НЖК), обеспечивающие полную смену кадров изображений ракурсов по всей площади экрана (что необходимо для корректной работы известного автостереоскопического дисплея с ДМАПБ) с максимальной кадровой частотой не более 120 Гц. Это позволяет с использованием существующих НЖК формирователя амплитудных изображений, работающего на кадровой частоте 120 Гц, сформировать в известном дисплее с ДМАПБ только двухракурсное стереоизображение, ведущее к узкой области наблюдения стереоизображения. Область наблюдения стереоизображения, состоящая всего из двух зон (левой WL и правой WR), вызывает у зрителя дискомфорт из-за необходимости постоянно поддерживать расположение его левого и правого глаз близко к центрам соответственно левой WL и правой WR зон наблюдения. При допущении смещения зрительной системы (глаз) наблюдателя в горизонтальном направлении (в направлении строчной развертки изображений на экране дисплея) на расстояние, равном расстоянию B между глазами (где B≈64 мм), восприятие стереоизображения полностью нарушится, поскольку каждый из глаз наблюдателя в таком случае попадает в несоответствующую зону наблюдения (левый глаз EL в правую WR, а правый глаз ER - в левую WL зону наблюдения).With an increase in the working frame frequency, the requirements for the switching frequency of the display pixels of the amplitude imager and for the switching frequency of the DMAPB columns accordingly increase. Currently, matrix-addressable amplitude imaging devices based on nematic liquid crystals (NLCs) that provide a complete frame change of image angle views over the entire screen area (which is necessary for the well-known autostereoscopic display with DMAPB) with a maximum frame frequency of no more than 120 Hz. This allows using the existing NLC of the amplitude imager operating at a frame frequency of 120 Hz to form in the well-known display with DMAPB only a two-way stereo image leading to a narrow viewing area of the stereo image. The stereo image observation area, consisting of only two zones (left W L and right W R ), causes the viewer discomfort due to the need to constantly maintain the location of his left and right eyes close to the centers of the left W L and right W R of the observation zones, respectively. Assuming that the observer’s visual system (eyes) is shifted in the horizontal direction (in the direction of horizontal scanning of the images on the display screen) by a distance equal to the distance B between the eyes (where B≈64 mm), the perception of the stereo image is completely impaired, since each of the eyes of the observer in such the case falls into an inappropriate observation area (left eye E L to the right W R and right eye E R to the left W L observation zone).
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому устройству в его первом варианте является двухракурсный (К=2 при Fst=60 Гц) автостереоскопический дисплей [2] с полноэкранным разрешением в изображении каждого ракурса, содержащий источник стереовидеосигнала, функциональный блок и расположенные на одной оптической оси источник света, матрично-адресуемый по М строкам и N столбцам формирователь амплитудно-поляризационных изображений (ФАПИ), адресуемый по столбцам статический фазо-поляризационный параллаксный барьер (ФППБ), при этом ФАПИ содержит амплитудный сумматор изображений (АСИ) и поляризационный делитель изображений (ПДИ), электронные входы которых подключены к соответствующим выходам функционального блока, вход которого подключен к информационному выходу источника стереовидеосигнала, а апертура mn-го элемента АСИ последовательно оптически связана с апертурой mn-го элемента ПДИ, где m=1, 2, …, M; n=1, 2, …, N, причем центр каждого столбца ФППБ находится на пересечении пары оптических путей, идущих из центров соответствующей пары смежных столбцов ПДИ в центры двух (левой L и правой R) зон наблюдения.The closest in technical essence (prototype) to the claimed device in its first embodiment is a two-way (K = 2 at F st = 60 Hz) autostereoscopic display [2] with a full-screen resolution in the image of each angle, containing a stereo video source, a functional unit and located on one optical axis, a light source, matrix-addressable in M rows and N columns amplitude-polarization imager (FAPI), column-addressable static phase-polarization parallax barrier (FPPB), the FAPI contains an amplitude image adder (ASI) and a polarization image divider (PDI), the electronic inputs of which are connected to the corresponding outputs of the function block, the input of which is connected to the information output of the stereo-video signal source, and the aperture of the mnth element of the ASI is sequentially optically connected to the aperture mn -th element of PDI, where m = 1, 2, ..., M; n = 1, 2, ..., N, and the center of each FPPB column is located at the intersection of a pair of optical paths going from the centers of the corresponding pair of adjacent PDI columns to the centers of two (left L and right R) observation zones.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому устройству в его втором варианте является двухракурсный (К=2 при Fmin=60 Гц) автостереоскопический дисплей [2] с полноэкранным разрешением в изображении каждого ракурса, содержащий источник стереовидеосигнала, функциональный блок и расположенные на одной оптической оси источник света, адресуемый по столбцам статический ФППБ, матрично-адресуемый по M строкам и N столбцам ФАПИ, при этом ФАПИ содержит ПДИ и АСИ, электронные входы которых подключены к соответствующим выходам функционального блока, вход которого подключены к информационному выходу источника стереовидеосигнала, апертура mn-го элемента ПДИ оптически связана с апертурой mn-го элемента АСИ, где m=1, 2, …, M; n=1, 2, …, N, центр каждого столбца ФППБ находится на пересечении пары оптических путей, идущих от источника света в центры соответствующей пары смежных столбцов ПДИ, а центр каждого столбца АСИ находится на пересечении двух оптических путей, идущих в две (левую L и правую R) зоны наблюдения.The closest in technical essence (prototype) to the claimed device in its second embodiment is a two-way (K = 2 at F min = 60 Hz) autostereoscopic display [2] with full-screen resolution in the image of each angle, containing a stereo video source, a functional unit and located on one optical axis, a light source addressed in columns is a static FPPB, matrix-addressed in M rows and N columns of FAPI, while FAPI contains PDI and ASI, the electronic inputs of which are connected to the corresponding outputs of f of the national unit, the input of which is connected to the information output of the stereo-video signal source, the aperture of the mnth element of the PDI is optically connected with the aperture of the mnth element of the ASI, where m = 1, 2, ..., M; n = 1, 2, ..., N, the center of each FPPB column is at the intersection of a pair of optical paths going from the light source to the centers of the corresponding pair of adjacent PDI columns, and the center of each ASI column is at the intersection of two optical paths going into two (left L and right R) observation zones.
Известный автостереоскопический дисплей в его обоих вариантах обеспечивает формирование двухракурсного стереоскопического изображения с полноэкранным разрешением в каждом из двух ракурсов при рабочей кадровой частоте Fmin=60 Гц без мерцаний стереоизображения. Изображения обоих ракурсов формируются одновременно за счет одновременного воспроизведения двух элементов изображений в каждом дисплейном пикселе ФАПИ на основе поляризационного кодирования светового потока с его последующим декодированием с помощью статического ФППБ. Поэтому изображение каждого ракурса воспроизводится в каждой из двух зон наблюдения с кадровой частотой Fmin=60 Гц.The well-known autostereoscopic display in both of its variants provides the formation of a two-angle stereoscopic image with full-screen resolution in each of two angles at a working frame frequency F min = 60 Hz without flickering stereo images. Images of both angles are formed simultaneously due to the simultaneous reproduction of two image elements in each display pixel FAPI based on polarization coding of the light flux with its subsequent decoding using static FPPB. Therefore, the image of each angle is reproduced in each of the two observation zones with a frame frequency of F min = 60 Hz.
Недостатком известного автостереоскопического дисплея [2] является узкая область наблюдения стереоизображений, состоящая всего из двух зон наблюдения.A disadvantage of the known autostereoscopic display [2] is a narrow region for observing stereo images, consisting of only two observation zones.
Целью изобретения является расширение области наблюдения стереоизображения при минимальном кратном увеличении рабочей кадровой частоты по сравнению с стандартной Fmin.The aim of the invention is to expand the field of observation of stereo images with a minimum fold increase in the working frame frequency compared to the standard F min .
Поставленная цель в устройстве (его первом варианте) достигается тем, что в устройство дополнительно введен адресуемый по столбцам динамический амплитудный параллаксный барьер, центр каждого столбца которого расположен на пересечении K оптических путей, связывающих центры К зон наблюдения с центрами K столбцов поляризационного делителя изображений либо расположен на пересечении К оптических путей, связывающих К столбцов амплитудного сумматора изображений с пространственным источником света, а источник стереовидеосигнала выполнен с выходом динамической синхронизации, подключенным к входу синхронизации динамического амплитудного параллаксного барьера.The goal in the device (its first version) is achieved by the fact that the column-oriented dynamic amplitude parallax barrier, the center of each column of which is located at the intersection of K optical paths connecting the centers of the observation zones K with the centers of the K columns of the polarization image divider, is additionally introduced into the device at the intersection K of the optical paths connecting the K columns of the amplitude image adder with a spatial light source, and the stereo video source is made with dynamic synchronization output connected to the synchronization input of the dynamic amplitude parallax barrier.
Поставленная цель в устройстве (его втором варианте) в устройство дополнительно введен адресуемый по столбцам динамический амплитудный параллаксный барьер, центр каждого столбца которого расположен на пересечении K оптических путей, связывающих пространственный источник света с центрами К столбцов фазо-поляризационного параллаксного барьера, либо расположен на пересечении К оптических путей, связывающих центры К зон наблюдения с центрами К соответствующих столбцов амплитудного сумматора изображений, а источник стереовидеосигнала выполнен с выходом динамической синхронизации, подключенным к входу синхронизации динамического амплитудного параллаксного барьера.The goal in the device (its second variant) is the introduction of a column-oriented dynamic amplitude parallax barrier, the center of each column of which is located at the intersection of K optical paths connecting the spatial light source with the centers of the columns of the phase-polarizing parallax barrier, or located at the intersection K optical paths connecting the centers K of the observation zones with the centers K of the corresponding columns of the amplitude image adder, and the source of the stereo video signal It executes the dynamic synchronization with outlet connected to the synchronization input amplitude dynamic parallax barrier.
В устройстве (в обоих его вариантах) расширение области наблюдения стереоизображения достигается за счет увеличения числа зон наблюдения в К раз при увеличении кадровой частоты всего в К/2 раз, что позволяет, например, использовать имеющиеся 120 Гц жидкокристаллические матрицы для формирования 4-ракурсного стереоизображения (вместо 2-ракурсного в прототипе).In the device (in both its variants), the expansion of the stereo image observation area is achieved by increasing the number of observation zones by a factor of K with an increase in the frame frequency of only K / 2 times, which allows, for example, using the available 120 Hz liquid crystal matrices to form a 4-angle stereo image (instead of 2-angle in the prototype).
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежа, на фигурах которого представлены.The invention is illustrated using the drawing, in the figures of which are presented.
Фиг. 1 - схема многоракурсного дисплея (вариант 1) в первом частном варианте выполнения (в аксонометрии xyz).FIG. 1 is a diagram of a multi-angle display (option 1) in the first particular embodiment (in xyz axonometry).
Фиг. 2 - сечение в плоскости xz схемы многоракурсного дисплея (вариант 1) в первом частном варианте выполнения.FIG. 2 is a cross section in the xz plane of a multi-angle display circuit (option 1) in a first particular embodiment.
Фиг. 3 - сечение в плоскости xz схемы многоракурсного дисплея (вариант 1) во втором частном варианте выполнения.FIG. 3 is a cross-section in the xz plane of a multi-angle display circuit (option 1) in a second particular embodiment.
Фиг. 4 - схема многоракурсного дисплея (вариант 2) в первом частном варианте выполнения (в аксонометрии xyz).FIG. 4 is a diagram of a multi-angle display (option 2) in the first particular embodiment (in xyz axonometry).
Фиг. 5 - сечение в плоскости xz схемы многоракурсного дисплея (вариант 2) в первом частном варианте выполнения.FIG. 5 is a cross-section in the xz plane of a multi-angle display circuit (option 2) in a first particular embodiment.
Фиг. 6 - сечение в плоскости xz схемы многоракурсного дисплея (вариант 2) в втором частном варианте выполнения.FIG. 6 is a cross section in the xz plane of a multi-angle display circuit (option 2) in a second particular embodiment.
Фиг. 7 - геометрия оптических путей в плоскости xz схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 1) в первом частном варианте выполнения.FIG. 7 - the geometry of the optical paths in the xz plane of the 4-angle display circuit (option 1) in the first particular embodiment.
Фиг. 8 - геометрия оптических путей в плоскости xz схемы 8-ракурсного дисплея (вариант 1) в первом частном варианте выполнения.FIG. 8 is the geometry of the optical paths in the xz plane of the 8-angle display circuit (embodiment 1) in the first particular embodiment.
Фиг. 9 - геометрия оптических путей в плоскости xz схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 1) во втором частном варианте выполнения.FIG. 9 is the geometry of the optical paths in the xz plane of the 4-angle display circuit (option 1) in a second particular embodiment.
Фиг. 10 - геометрия оптических путей в плоскости xz схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 2) в первом частном варианте выполнения.FIG. 10 is the geometry of the optical paths in the xz plane of the 4-angle display circuit (option 2) in the first particular embodiment.
Фиг. 11 - геометрия оптических путей в плоскости xz схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 2) во втором частном варианте выполнения.FIG. 11 - the geometry of the optical paths in the xz plane of the 4-angle display circuit (option 2) in a second particular embodiment.
Фиг. 12-18 - конкретные примеры выполнения оптических компонентов в различных вариантах устройства.FIG. 12-18 are specific examples of the implementation of optical components in various embodiments of the device.
Фиг. 19-21 - иллюстрация работы (в двух тактах) структурной схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 1) в первом частном варианте выполнения.FIG. 19-21 - illustration of the work (in two steps) of the structural diagram of the 4-angle display (option 1) in the first particular embodiment.
Фиг. 22-26 - иллюстрация работы (в 4-х тактах) структурной схемы 8-ракурсного дисплея (вариант 1) во втором частном варианте выполнения.FIG. 22-26 - illustration of the work (in 4 steps) of the structural diagram of the 8-angle display (option 1) in the second private embodiment.
Фиг. 27, 28 - иллюстрация работы (в двух тактах) структурной схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 2) в первом частном варианте выполнения.FIG. 27, 28 - illustration of the work (in two steps) of the structural diagram of the 4-angle display (option 2) in the first particular embodiment.
Фиг. 29, 30 - иллюстрация работы (в двух тактах) структурной схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 2) во втором частном варианте выполнения.FIG. 29, 30 - illustration of the work (in two steps) of the structural diagram of the 4-angle display (option 2) in the second particular embodiment.
Фиг. 31, 32 - иллюстрация работы (в двух тактах) структурной схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 2) во втором частном варианте выполнения.FIG. 31, 32 - illustration of the work (in two steps) of the structural diagram of the 4-angle display (option 2) in the second particular embodiment.
Устройство (вариант 1) в первом частном варианте выполнения (фиг. 1, 2) содержит источник 1 стереовидеосигнала, функциональный блок 2 и расположенные на одной оптической оси пространственный источник 3 света, матрично-адресуемый по M строкам и N столбцам формирователь 4 амплитудно-поляризационных изображений, структурированный по столбцам фазо-поляризационный параллаксный барьер 5 и адресуемый по столбцам динамический амплитудный параллаксный барьер 6. Формирователь 4 амплитудно-поляризационных изображений содержит последовательно оптически связанные амплитудный сумматор 41 изображений и поляризационный делитель 42 изображений, причем апертура mn-го элемента амплитудного сумматора 41 изображений оптически связана с апертурой mn-го элемента поляризационного делителя 42 изображений, образуя mn-й пиксель формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, где m=1, 2, …, M; n=1, 2, …, N. Электронные входы амплитудного сумматора 41 изображений и поляризационного делителя 42 изображений подключены к выходам функционального блока 2, вход которого подключен к информационному выходу источника 1 стереовидеосигнала. Выход динамической синхронизации источника 1 стереовидеосигнала подключен к входу синхронизации динамического амплитудного параллаксного барьера 6. Центр (центральная линия симметрии) каждого столбца фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 находится на пересечении пар оптических путей, идущих из центров пар смежных столбцов поляризационного делителя 42 изображений. Центр (центральная линия симметрии) каждого столбца динамического амплитудного параллаксного барьера 6 расположен на пересечении K оптических путей, связывающих центры К зон наблюдения Z1, …, ZK с центрами K столбцов поляризационного делителя 42 изображений.The device (option 1) in the first particular embodiment (Fig. 1, 2) contains a stereo-
Устройство (вариант 1) в втором частном варианте выполнения (фиг. 3) содержит источник 1 стереовидеосигнала, функциональный блок 2 и расположенные на одной оптической оси пространственный источник 3 света, адресуемый по столбцам динамический амплитудный параллаксный барьер 6, матрично-адресуемый по M строкам и N столбцам формирователь 4 амплитудно-поляризационных изображений и структурированный по столбцам статический фазо-поляризационный параллаксный барьер 5. Формирователь 4 амплитудно-поляризационных изображений содержит последовательно оптически связанные амплитудный сумматор 41 изображений и поляризационный делитель 42 изображений. Центр каждого столбца фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 находится на пересечении K оптических путей, связывающих центры К зон наблюдения Z1, …, ZK с центрами K смежных столбцов поляризационного делителя 42 изображений. Центр каждого столбца динамического амплитудного параллаксного барьера 6 расположен на пересечении K оптических путей, связывающих центры К смежных столбцов амплитудного сумматора 41 изображений с простанственным источником 1 света.The device (option 1) in the second particular embodiment (Fig. 3) comprises a stereo-
Устройство (вариант 2) в первом частном варианте выполнения (фиг. 4, 5) содержит источник 1 стереовидеосигнала, функциональный блок 2 и расположенные на одной оптической оси пространственный источник 3 света, динамический амплитудный параллаксный барьер 6, структурированный по столбцам статический фазо-поляризационный параллаксный барьер 5 и матрично-адресуемый по M строкам и N столбцам формирователь 7 амплитудно-поляризационных изображений. Формирователь 7 амплитудно-поляризационных изображений содержит амплитудный сумматор 71 изображений и поляризационный делитель 72 изображений. Апертура mn-го элемента поляризационного делителя 72 изображений последовательно оптически связана с апертурой mn-го элемента амплитудного сумматора 71 изображений, образуя mn-й пиксель формирователя 7 амплитудно-поляризационных изображений. (Для варианта 2 устройства последовательность оптической связи для данных mn-х элементов формирователя 7 обратна аналогичной последовательности оптической связи для mn-го элементов формирователя 4 в варианте 1 устройства). Центр каждого столбца фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 находится на пересечении пар оптических путей, идущих из центров пар смежных столбцов поляризационного делителя 71 изображений. Центр каждого столбца динамического амплитудного параллаксного барьера 6 расположен на пересечении K оптических путей, связывающих центры К смежных столбцов поляризационного делителя 71 изображений с пространственным источником 1 света.The device (option 2) in the first particular embodiment (Fig. 4, 5) contains a stereo-
Устройство (вариант 2) в втором частном варианте выполнения (фиг. 6) содержит источник 1 стереовидеосигнала, функциональный блок 2 и расположенные на одной оптической оси пространственный источник 3 света, структурированный по столбцам фазо-поляризационный параллаксный барьер 5, матрично-адресуемый по M строкам и N столбцам формирователь 7 амплитудно-поляризационных изображений и динамический амплитудный параллаксный барьер 6. Центр каждого столбца фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 находится на пересечении пар оптических путей, идущих из центров пар смежных столбцов поляризационного делителя 71 изображений. Центр каждого столбца динамического амплитудного параллаксного барьера 6 расположен на пересечении K оптических путей, связывающих центры К смежных столбцов амплитудного сумматора 72 изображений с центрами К зон наблюдения Z1, …, ZK.The device (option 2) in the second particular embodiment (Fig. 6) contains a stereo-
Двумерной структурной схеме в плоскости xz (фиг. 2) дисплея (вариант 1) в первом частном варианте выполнения с 4-мя ракурсами (фиг. 1) соответствует геометрия оптических путей, представленная на упрощенной схеме дисплея (фиг. 7) в плоскости xz, проходящей через m-ю строку формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения. На данной схеме не показан пространственный источник 3 света. Внутри прямоугольника, соответствующего источнику 1 стереовидеосигнала, показаны значения сигналов, подаваемые на каждый из N элементов (m1, m2, …, mn, … N) формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения, соответствующих его m-й строке. К информационному выходу источника 1 стереовидеосигнала подключен вход функционального блока 2, первый и второй выходы 21 и 22 которого подключены к электронным входам амплитудного сумматора 41 изображений и поляризационного делителя 42 изображений (которые для упрощения схемы не показаны). Фазо-поляризационный параллаксный барьер 4 и динамический амплитудный параллаксный барьер 6 расположены фронтально относительно формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения. Сплошные линии оптических путей проходят через центры открытых столбцов (обозначенных светлыми кружками) динамического амплитудного параллаксного барьера 6, которые соответствуют максимальному оптическому пропусканию его рабочего слоя (в состоянии I схемы, соответствующего циклу I) в области расположения открытых столбцов. Пунктирными линиями показаны оптические пути, проходящие через центры закрытых столбцов (обозначенных черными кружками), соответствующие минимальному (нулевому) оптическому пропусканию рабочего слоя динамического амплитудного параллаксного барьера 6 (в состоянии I) в области расположения закрытых столбцов. Оптическое состояние столбцов (открытое или закрытое) оптической части динамического амплитудного параллаксного барьера 6 определяется величиной управляющего напряжения на выходе электронной части амплитудного параллаксного барьера 6. Фазо-поляризационный параллаксный барьер является статическим (его оптическое состояние не меняется).The two-dimensional structural diagram in the xz plane (Fig. 2) of the display (option 1) in the first particular embodiment with 4 angles (Fig. 1) corresponds to the geometry of the optical paths shown in the simplified diagram of the display (Fig. 7) in the xz plane, passing through the m-th line of the
Состоянию (циклу) II схемы соответствует комплементарное состояние динамического амплитудного параллаксного барьера 6 (все светлые кружки заменены на черные и наоборот) с соответствующей комплементарной геометрией оптических путей (все сплошные линии оптических путей заменены на пунктирные и наоборот).The state (cycle) of scheme II corresponds to the complementary state of the dynamic amplitude parallax barrier 6 (all light circles are replaced by black and vice versa) with the corresponding complementary geometry of the optical paths (all solid lines of the optical paths are replaced by dashed ones and vice versa).
Упрощенная схема дисплея (вариант 1) в первом частном варианте выполнения с 4-мя ракурсами рассчитывается из соотношений, определенных подобием треугольников, отмеченных штриховкой на фиг. 7The simplified display scheme (option 1) in the first particular embodiment with 4 angles is calculated from the ratios determined by the similarity of the triangles marked by shading in FIG. 7
где a - период расположения столбцов формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений,where a is the period of arrangement of the columns of the
- период чередования столбцов и позиция фазо-поляризационного параллаксного барьера 5, характеризующегося фронтальным (front) расположением относительно формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, расположение которого соответствует начальной позиции (относительно которой определяются позиции всех остальных компонентов устройства), - the alternation period of the columns and the position of the phase-polarizing
- период расположения столбцов и позиция динамического амплитудного параллаксного барьера 6, характеризующегося фронтальным расположением относительно формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, - the period of the columns and the position of the dynamic
D - расстояние от формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений до центров зон наблюдения Z1-ZK,D is the distance from the
b - расстояние между центрами глаз наблюдателя (глазная база, в среднем b=65 мм).b is the distance between the centers of the eyes of the observer (eye base, on average b = 65 mm).
Краткие обозначения вида для стерео видеосигналов, находящихся в контуре области данной фигуры чертежа, соответствующем источнику 1 стереовидеосигнала (и на всех последующих фигурах с изображением контура источника 1 стереовидеосигнала), соответствуют полным обозначениям вида отношений яркостей mn-х элементов изображений ракурсов, при этом k и - текущие номера ракурсов, равные номерам зон наблюдения Zk и каждый из которых пробегает диапазон значений от 1 до К, где К - полное число ракурсов. Например, обозначение соответствует отношению яркостей Brief designations of the form for stereo video signals that are in the outline of the area of this drawing figure corresponding to the
Двумерной структурной схеме в плоскости xz (фиг. 2) дисплея (вариант 1) в втором частном варианте выполнения с 8-мя ракурсами (фиг. 1) соответствует упрощенная оптическая схема, представленная на фиг. 8. Фазо-поляризационный параллаксный барьер 5 и динамический амплитудный параллаксный барьер 6 расположены фронтально относительно формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения. Схема характеризуется 4-мя (I-IV) оптическими состояниями в 4-х циклах. Светлыми и черными кружками обозначены 5 групп столбцов динамического амплитудного параллаксного барьера 6, где обозначения Ii-IVi (при i=1, 2, 3, 4, 5) для каждого значения i соответствует группе столбцов, из которых один открыт, а остальные три закрыты в каждом из 4-х оптических состояний схемы. Сплошными линиями показаны оптические пути, соответствующие открытым столбцам I1-I4 для оптического состояния I схемы. Сверху в четырех рядах показаны 4 набора входных делительных сигналов (соответствующих 4-м оптическим состояниям схемы) для поляризационного сумматора 41, входящего в состав формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения. Расчет схемы осуществляется в соответствии с уравнениями (1).The two-dimensional structural diagram in the xz plane (FIG. 2) of the display (option 1) in the second particular embodiment with 8 angles (FIG. 1) corresponds to the simplified optical diagram shown in FIG. 8. The phase-
Двумерной структурной схеме в плоскости xz (фиг. 3) 4-ракурсного дисплея (вариант 1) в втором частном варианте выполнения соответствует геометрия оптических путей, представленная упрощенной схемой на фиг. 9. Фазо-поляризационный параллаксный барьер 4 характеризуется фронтальным, а динамический амплитудный параллаксный барьер 6 - тыловым расположением относительно формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения. Остальные обозначения в схеме на фиг. 9 соответствуют обозначениям в схеме на фиг. 7.The two-dimensional structural diagram in the xz plane (FIG. 3) of the 4-angle display (option 1) in the second particular embodiment corresponds to the optical path geometry represented by the simplified diagram in FIG. 9. The phase-
Геометрия схемы рассчитывается из соотношений, определенных подобием треугольников, отмеченных штриховкой на фиг. 9The geometry of the circuit is calculated from the relations determined by the similarity of the triangles indicated by the hatching in FIG. 9
где
Двумерной структурной схеме в плоскости xz (фиг. 5) 4-ракурсного дисплея (вариант 2) в первом частном варианте выполнения (фиг. 4) соответствует геометрия оптических путей, представленная упрощенной схемой на фиг. 10. Фазо-поляризационный параллаксный барьер 4 и динамический амплитудный параллаксный барьер 6 характеризуются тыловым расположением относительно формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения.The two-dimensional structural diagram in the xz plane (FIG. 5) of the 4-angle display (option 2) in the first particular embodiment (FIG. 4) corresponds to the optical path geometry represented by the simplified diagram in FIG. 10. The phase-
Геометрия схемы рассчитывается из соотношений, определенных подобием треугольников, отмеченных штриховкой на фиг. 10The geometry of the circuit is calculated from the relations determined by the similarity of the triangles indicated by the hatching in FIG. 10
Все обозначения в уравнениях (1) аналогичны таковым в уравнениях (1) и (2).All designations in equations (1) are similar to those in equations (1) and (2).
Двумерной структурной схеме в плоскости xz (фиг. 6) схемы 4-ракурсного дисплея (вариант 2) в втором частном варианте выполнения соответствует геометрия оптических путей, представленная упрощенной схемой на фиг. 11. Фазо-поляризационный параллаксный барьер 4 характеризуется тыловым, а динамический амплитудный параллаксный барьер 6 - фронтальным расположением относительно формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения.The two-dimensional structural diagram in the xz plane (FIG. 6) of the 4-angle display circuit (embodiment 2) in the second particular embodiment corresponds to the optical path geometry represented by the simplified diagram in FIG. 11. The phase-
Геометрия схемы рассчитывается из соотношений, определенных подобием треугольников, отмеченных штриховкой на фиг. 11The geometry of the circuit is calculated from the relations determined by the similarity of the triangles indicated by the hatching in FIG. eleven
Все обозначения в уравнениях (1) аналогичны таковым в уравнениях (1)-(3).All designations in equations (1) are similar to those in equations (1) - (3).
Условные обозначения элементов формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения, фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 и динамического амплитудного параллаксного барьера 6 с различной последовательностью оптической связи компонентов для различных частных вариантов выполнения устройства представлены на фиг. 12-15. Последовательность оптически связанных компонентов иллюстрируется фиг. 12 для варианта 1 устройства (фиг. 1, 2) в его первом частном варианте с оптической схемой с 4-мя (фиг. 7) и 8-ю (фиг. 8) ракурсами, фиг. 13 для варианта 1 устройства в втором частном варианте с 4-ракурсной оптической схемой (фиг. 9), фиг. 14 и фиг. 15 для варианта 2 устройства в его первом и втором частных вариантах с 4-ракурсными оптическими схемами, представленными на фиг. 10 и фиг. 11 соответственно. Элементы амплитудного сумматора 41 изображений выполнены в виде электрически управляемых модуляторов интенсивности света. Элементы поляризационного делителя 42 изображений выполнены в виде электрически управляемых модуляторов фазы поляризованного света или в виде оптически активных модуляторов (ротаторов эллипсов поляризации света без изменения их формы) в аналоговом виде, т.е. с полутоновым управлением фазой или состоянием поляризации в соответствии с среднеквадратичной амплитудой стереовидеосигнала. Элементы фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 выполнены в виде электрически управляемых фазы поляризованного света или в виде оптически активных модуляторов (ротаторов эллипсов поляризации света без изменения их формы) в бинарном виде, напрмер, с получением значений фазы 0 или π в проходящем свете для получениях двух взаимно ортогональных состояний поляризации в выходном свете с итоговой поляризационной фильтрацией, при которой в световом потоке на выходе одного элемента 51 фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 выделена горизонтальная составляющая (в направлении оси x) в плоскости чертежа (элемент 51 обозначен заштрихованной горизонтальной стрелкой на фиг. 12 и на всех последующих фигурах чертежа с изображением фазо-поляризационного параллаксного барьера 5), а на выходе другого элемента 52 выделен световой поток с вертикальной (относительно плоскости чертежа) поляризационной составляющей (элемент 52 обозначен заштрихованным кружком на фиг. 12-15 и на всех последующих фигурах чертежа с изображением фазо-поляризационного параллаксного барьера 5).The symbols of the elements of the amplitude-
Примеры конкретного выполнения элементов формирователя 4 амплитудно-поляризационного изображения, фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 и динамического амплитудного параллаксного барьера 6 иллюстрируются фиг. 16-18. Фиг. 16 иллюстрирует пример конкретного выполнения столбцов амплитудного сумматора 41, 71 изображений, динамического амплитудного параллаксного барьера 6 на основе оптоэлектронной структуры 8, фиг. 17 - пример конкретного выполнения столбцов поляризационного делителя 42, 72 изображений в виде оптоэлектронной структуры 9, фиг. 18 - пример конкретного выполнения столбцов фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 в виде оптоэлектронной структуры 10.Examples of specific embodiments of the elements of the amplitude-
Оптоэлектронная структура 8 (фиг. 16) содержит две стеклянные подложки 111, 112, на внутренних сторонах которых (обращенных друг к другу) нанесены адресные прозрачные столбцовые электроды 12, из которых 121, 122 на одной стеклянной подложке и 123, 124 на другой, в зазоре между которыми находится рабочее электрооптическое вещество - анизотропный слой нематического жидкого кристалла (НЖК слой) 13, молекулы которого в исходном состоянии ориентированы в одном выбранном направлении, образуя единый НЖК кристалл с осью о-о для обыкновенного луча и с осью е-е для необыкновенного луча. Внешний линейный поляризатор 141 с направлением 151 линейной поляризации в плоскости чертежа (показанным стрелкой на фиг. 16) расположен на оптическом входе оптоэлектронной структуры 8, на оптическом выходе которой расположен поляризатор 142 с направлением 152 линейной поляризации ортогонально плоскости чертежа (обозначено крестом в кружке на фиг. 16), ортогональным направлению 152. Оптоэлектронная структура 9 (фиг. 17) содержат две стеклянные подложки 161, 162, на внутренних сторонах которых (обращенных друг к другу) нанесены адресные прозрачные столбцовые электроды 17, из которых 171, 172 на одной стеклянной подложке и 173, 174 на другой, в зазоре между которыми находится ориентированный НЖК слой 18. Оптоэлектронная структура 10 (фиг. 18) содержит две стеклянные подложки 191, 192, на внутренних сторонах которых (обращенных друг к другу) нанесены адресные прозрачные столбцовые электроды 20, из которых 201, 202 на одной стеклянной подложке и 203, 204 на другой, в зазоре между которыми находится ориентированный НЖК слой 21. На выходе расположен линейный поляризатор с направлением линейной поляризации, показанным стрелкой. Ориентированные НЖК слои 13, 18, 21 обеспечивают фазовую модуляцию света в пределах значений от 0 до π в зависимости от величины управляющего электрического напряжения, подаваемого на прозрачные электроды 12, 17, 20.The optoelectronic structure 8 (Fig. 16) contains two
Устройство работает следующим образом. В К-ракурсном дисплее (вариант 1) в первом частном варианте выполнения (фиг. 1, 2) в такте I работы устройства электронный информационный сигнал от источника 1 стереовидеосигнала с информацией об изображениях k и ракурсов 3D сцены подается на функциональный блок 2, с выхода 21 которого сигнал с информацией о суммы яркостей изображений подается на электронный вход амплитудного сумматора 41 изображений, а сигнал с информацией об отношении яркостей изображений подается с выхода 22 на электронный вход поляризационного делителя 42 изображений, где и - яркости mn-ых элементов изображений, воспроизводимых в mn-м пикселе формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, k и соответствуют k и ракурсам 3D сцены, воспроизводимым в Zk и Zk+1 зонах наблюдения соответственно (k=1, 2, …, K; ). При этом сигнал синхронизации с выхода динамической синхронизации источника 1 стереовидеосигнала подается на вход синхронизации динамического амплитудного параллаксного барьера 6. Световой поток от источника 3 света модулируется по интенсивности и по поляризации (состоянию поляризации) формирователем 4 амплитудно-поляризационных изображений и далее проходит через апертуру фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 и апертуру динамического амплитудного параллаксного барьера 6, у которого в такте I работы открыты только те столбцы, которые пропускают свет только в Zk и Zk+1 зоны наблюдения. Величины интенсивности света, проходящего в Zk и Zk+1 зоны наблюдения, составляют и Передаточная характеристика для пары k и сквозных оптоэлектронных каналов устройства (от входа функционального блока 2 по среднеквадратичному значению амплитуды стереовидеосигнала до значений интенсивностей света в Zk и Zk+1 зонах наблюдения) настроена на линейную передачу суммы яркостей изображений в сумме величин интенсивности света и линейной передаче отношения яркостей изображений в отношении величин интенсивностей светаThe device operates as follows. In the K-angle display (option 1) in the first particular embodiment (Fig. 1, 2), in the cycle I of the device’s operation, the electronic information signal from the
Из (5) вытекает соотношениеFrom (5) follows the relation
означающее, что величины и интенсивности света, реализованные в такте I работы в Zk и Zk+1 зонах наблюдения, линейно связаны с яркостями и соответствующих ракурсов 3D сцены. Поскольку в процессе аналогичной работы устройства в каждом последующем такте также одновременно воспроизводятся изображения пары ракурсов, то изображения всех К ракурсов будут воспроизведены за K/2 тактов работы устройства.meaning that the quantities and light intensities realized in step I of the work in Z k and Z k + 1 observation zones are linearly related to the brightnesses and corresponding angles of a 3D scene. Since in the process of similar operation of the device, images of a pair of angles are also simultaneously reproduced in each subsequent clock cycle, images of all K angles will be reproduced in K / 2 clock cycles of the device.
Линеаризация передаточных характеристик всех оптоэлектронных каналов осуществляется с использованием, например, калибровочного метода [2], в котором по результатам измерения исходных нелинейных передаточных характеристик (от электронного входа формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений до оптических выходов зон наблюдения) осуществляется линеаризация итоговых передаточных характеристик (от электронного входа функционального блока 2 до оптических выходов зон наблюдения) за счет осуществления функциональным блоком 2 функции, обратной (reciprocal) или инверсной (inverse) по отношению к исходным функциям нелинейности, полученным при калибровочных измерениях передаточных функций исходных оптоэлектронных каналов.The linearization of the transfer characteristics of all optoelectronic channels is carried out using, for example, the calibration method [2], in which, according to the results of measuring the initial nonlinear transfer characteristics (from the electronic input of the
Аналогично работает в общем виде К-ракурсный дисплей во всех вариантах выполнения, представленных на фиг. 3-6.In general, the K-angle display works similarly in all embodiments shown in FIG. 3-6.
Более подробно работа устройства рассматривается на примере вариантов его выполнения с формированием 4-х и 8-ми ракурсов отображаемой 3D сцены.In more detail, the operation of the device is considered on the example of options for its implementation with the formation of 4 and 8 angles of the displayed 3D scene.
Работа устройства (вариант 1) в первом частном варианте с формированием 4-ракурсов отображаемой 3D сцены (фиг. 7) имеет два цикла (цикл I и цикл II).The operation of the device (option 1) in the first particular embodiment with the formation of 4-angles of the displayed 3D scene (Fig. 7) has two cycles (cycle I and cycle II).
В цикле I на mn-й элемент поляризационного делителя 41 изображений (находящегося в составе формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений и вход которого подключен к выходу 21 функционального блока) подается отношение яркостей (где k и пробегают значения от 1 до 4), которое представлено на нижней строчке обозначений сигналов в контуре источника 1 стерео видеосигнала, соответствующей циклу I. На mn-й элемент амплитудного сумматора 42 изображений (находящегося в составе формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений и вход которого подключен к выходу 22 функционального блока) подается сумма яркостей обозначение которой не показано на чертеже для упрощения). При этом открыты для прохождения света те столбцы динамического амплитудного параллаксного барьера 6, которые обозначены светлыми кружками в центрах его столбцов. Сплошными линиями обозначены парциальные световые потоки, проходящие в данном цикле через открытые столбцы динамического амплитудного параллаксного барьера 6. Закрытые в данном цикле столбцы столбцы динамического амплитудного параллаксного барьера 6 обозначены черными кружками в центрах его столбцов. Пунктирными линиями обозначены парциальные световые потоки, блокированные в данном цикле закрытыми столбцами динамического амплитудного параллаксного барьера 6. В цикле II на mn-й элемент поляризационного делителя 41 изображений (находящегося в составе формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений) подается отношение яркостей представленное на верхней строчке обозначений сигналов в контуре источника 1 стереовидеосигнала, соответствующей циклу I. По окончании двух циклов работы в каждой из 4-х зон наблюдения Z1-Z4 формируется 4-ракурсное изображение соответствующего ракурса 3D сцены с полноэкранным разрешением, соответствующему полному числу N дисплейных пикселей каждой строке формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений.In the cycle I in mn-th element of the
Подробнее одновременное формирование пары элементов изображений в двух циклах иллюстрируется фиг. 19-21. В цикле I (фиг. 19) в пикселе m2 формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений одновременно воспроизводятся элементы и двух изображений так, что пикселем m2 амплитудного сумматора 41 изображений модулируется интенсивность света в соответствии с суммой а пикселем m2 поляризационного делителя 42 изображений затем модулируется также и состояние поляризации проходящего света в соответствии с отношением Модуляция интенсивности света в соответствии с суммой яркостей (с получением интенсивности ) осуществляется оптоэлектронной структурой 81, в которой НЖК слой расположен между прозрачными управляющими электродами 25, 26, а на оптическом входе и выходе оптоэлектронной структуры 8 расположены скрещенные линейные поляризаторы 25 (с направлением 251 поляризации) и 26 (с направление 261 поляризации). Модуляция поляризации (состояния поляризации) света осуществляется с помощью оптоэлектронной структуры 81 (в которой НЖК слой 27 расположен между прозрачными электродами 28, 29) за счет модуляции величины фазы света на величину Δm2 (посредством эффекта электрически управляемого двупреломления) или за счет поворота эллипса (вектора) поляризации на угол ϕm2 (посредством эффекта электрически управляемой оптической активности). В результате (диаграмма A) формируется парциальный световой поток с интенсивностью и эллиптической поляризацией, в форме которой заключена информация об отношении яркостей так, что проекция эллипса на координату x (фиг. 20, диаграмма A) соответствует яркости а проекция на координату y соответствует яркости Затем световой поток проходит два столбца (Ξ1 и Ξ3) фазо-поляризационного параллаксного барьера 5, в первом из которых фазовый сдвиг равен 0, а во втором равен π за счет соответствующих уровней управляющего напряжения, подаваемых в оптоэлектронной структуре 101 с НЖК слоем 30 на прозрачные адресные электроды 311-314. На выходе левого (по рисунку) столбца оптоэлектронной структуры 101 световой поток остается с прежним состоянием поляризации (диаграмма B), а на выходе правого столбца эллипс поляризации повернут на 90° (диаграмма C). В результате в левом столбце проекция поляризации левого парциального светового потока на ось x соответствует яркости а в правом столбце проекция поляризации правого парциального светового потока на ось x соответствует яркости (подробнее см. диаграммы B и C на фиг. 20). Далее осуществляется поляризационная фильтрация обоих парциальных световых потоков с помощью поляризационного фильтра 32 с направлением 321 линейной поляризации с получением двух парциальных световых потоков с линейной поляризацией и с величинами интенсивности и соответственно. Оба этих потока пропускаются соответственно в 1-ю и 3-ю зоны наблюдения за счет открытых соответствующих столбцов T1 и T3 динамического амплитудного параллаксного барьера 6, которые выполнены в виде оптоэлектронной структуры 102, содержащей НЖК слой 33 между прозрачными адресными электродами 341, 342, 36, 36 и поляризатор 37 с направлением 371 линейной поляризации. В итоге аналогичной работы в цикле I остальных пикселей формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, элементов фазо-поляризационного параллаксного барьера 4 и открытых столбцов динамического амплитудного параллаксного барьера 6 в зонах Z1 и Z3 формируются все четные элементы изображений 1-го и 3-го ракурсов отображаемой 3D сцены, а в зонах Z1 и Z3 - все нечетные элементы изображений.In more detail, the simultaneous formation of a pair of image elements in two cycles is illustrated in FIG. 19-21. In cycle I (Fig. 19), in the pixel m 2 of the shaper 4 of the amplitude-polarizing images, elements are simultaneously reproduced and two images so that the pixel m2 of the
В цикле II (фиг. 21) в пикселе m2 формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений одновременно воспроизводятся элементы и двух изображений так, что пикселем m2 амплитудного сумматора 41 изображений модулируется интенсивность света в соответствии с суммой а пикселем m2 поляризационного делителя 42 изображений затем модулируется состояние поляризации проходящего света в соответствии с отношением Модуляция интенсивности света в соответствии с суммой яркостей (с получением интенсивности ) осуществляется оптоэлектронной структурой 81. Модуляция поляризации (состояния поляризации) света осуществляется с помощью оптоэлектронной структуры 81. Затем световой поток проходит два столбца (Ξ2 и Ξ4) фазо-поляризационного параллаксного барьера 5, в первом из которых фазовый сдвиг равен 0, а во втором равен π. Далее осуществляется поляризационная фильтрация обоих парциальных световых потоков с помощью поляризационного фильтра 32 с получением величин яркостей и которые пропускаются соответственно в 2-ю и 4-ю зоны наблюдения за счет открытых соответствующих столбцов T2, T4 динамического амплитудного параллаксного барьера 6. Аналогично в цикле II в зонах Z2 и Z4 формируются все четные элементы изображений 2-го и 3-го ракурсов отображаемой 3D сцены, а в зонах Z1 и Z3 - все нечетные элементы изображений.In cycle II (Fig. 21) in pixel m2 of the
В итоге за оба цикла работы устройством формируются 4 зоны наблюдения с полноэкранным разрешением изображения в каждой зоне (в каждом соответствующем ракурсе отображаемой 3D сцены).As a result, for both cycles of operation, the device forms 4 observation zones with full-screen image resolution in each zone (in each corresponding aspect of the displayed 3D scene).
Работа устройства (вариант 1) в первом частном варианте выполнения с 8-ракурсной оптической схемой (фиг. 8) иллюстрируется фиг. 22-26, на которых представлены состояния оптической схемы для каждого из четырех (I-IV) циклов работы устройства (фиг. 22-25) и итоговая таблица (фиг. 26) сформированных за 4 цикла элементов изображений во всех зонах. Работа всех пикселей формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, фазо-поляризационного параллаксного барьера 5 и динамического амплитудного параллаксного барьера 6 аналогична их работе на схемах, представленных на фиг. 19-21. В итоге за 4 цикла работы устройством формируются 8 зон наблюдения с полноэкранным разрешением изображения в каждой зоне (в каждом соответствующем ракурсе отображаемой 3D сцены).The operation of the device (option 1) in the first particular embodiment with an 8-angle optical circuit (FIG. 8) is illustrated in FIG. 22-26, which show the state of the optical circuit for each of the four (I-IV) cycles of the device (Fig. 22-25) and the final table (Fig. 26) formed over 4 cycles of image elements in all areas. The operation of all the pixels of the
Работа устройства (вариант 2) в первом частном варианте иллюстрируется фиг. 27 и 28. В цикле I (фиг. 27) сначала формируются два парциальных световых потока с помощью двух открытых столбцов T1 и T3 динамического амплитудного параллаксного барьера 6, выполненного на оптоэлектронной структуре 102, содержащей НЖК слой 38 между прозрачными адресными электродами 391-394 и между параллельными поляризаторами 40 (с направлением поляризации 401) и 41 (с направлением поляризации 411). Затем осуществляется модуляция интенсивности света в пикселе m2 формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, выполненном на оптоэлектронной структуре 81, содержащей пару прозрачных адресных электродов 421-422 НЖК слой 43 и поляризатор 431 с направлением 432 линейной поляризации. Затем модулируется состояние поляризации проходящего света в пикселе m2 поляризационного делителя 42 изображений в соответствии с отношением (диаграмма A) с последующим получением двух парциальных световых потоков, бинарно модулируемых по состоянию поляризации в столбцах Ξ1 и Ξ3 фазо-поляризационного параллаксного барьера 5, выполненного на оптоэлектронной структуре 103, содержащей между прозрачными адресными электродами 461-464 НЖК слой 47 с получением двух взаимно-ортогональных состояний поляризации (диаграммы B и C). С помощью поляризатора 48 с направлением 481 линейной поляризации осуществляется поляризационная фильтрация двух парциальных световых потоков с получением двух парциальных выходных световых потоков с величинами и интенсивности (диаграммы D и C), попадающих в 1-ю и 3-ю зоны наблюдения соответственно. В итоге аналогичной работы в цикле I остальных пикселей формирователя 4 амплитудно-поляризационных изображений, элементов фазо-поляризационного параллаксного барьера 4 и открытых столбцов динамического амплитудного параллаксного барьера 6 в зонах Z1 и Z3 формируются все четные элементы изображений 1-го и 3-го ракурсов отображаемой 3D сцены, а в зонах Z2 и Z4 - все нечетные элементы изображений соответствующих ракурсов.The operation of the device (option 2) in the first particular embodiment is illustrated in FIG. 27 and 28. In cycle I (Fig. 27), two partial light fluxes are first formed using two open columns T 1 and T 3 of a dynamic
В цикле 2 работа устройства (вариант 2) в первом частном варианте осуществляется аналогично (фиг. 28) с формированием в зонах Z1 и Z3 формируются всех нечетных элементов изображений 1-го и 3-го ракурсов отображаемой 3D сцены, а в зонах Z1 и Z3 - всех четные элементы изображений соответствующих ракурсов. В итоге за оба цикла работы устройством формируются 4 зоны наблюдения с полноэкранным разрешением изображения в каждой зоне (в каждом соответствующем ракурсе отображаемой 3D сцены).In
Работа устройства (вариант 2) в первом частном варианте иллюстрируется фиг. 29 и 30. В цикле I (фиг. 29) сначала формируются два парциальных световых потока с помощью двух открытых столбцов T2 и T4 динамического амплитудного параллаксного барьера 6, выполненного на оптоэлектронной структуре 104, содержащей НЖК слой 49 между прозрачными адресными электродами 501-504 и между параллельными поляризаторами 51 (с направлением поляризации 511) и 52 (с направлением поляризации 521). Затем модулируется состояние поляризации света в столбцах Ξ2 и Ξ4 фазо-поляризационного параллаксного барьера 5, выполненного на оптоэлектронной структуре 105, содержащей между прозрачными адресными электродами 531, 532, 541, 542, НЖК слой 55 с получением двух взаимно-ортогональных состояний поляризации (диаграммы A и B). Затем осуществляется модуляция поляризации света в пикселе m2 поляризационного делителя 42 изображений в соответствии с отношением и (диаграммы C и D) с использованием оптоэлектронной структуры 93, содержащей НЖК слой 55 между прозрачными адресными электродами 561, 562. Далее осуществляется поляризационная селекция с выделением проекций и и затем - их параллельная модуляция по интенсивности в пикселе m2 амплитудного сумматора 41 изображений в соответствии с суммой с получением двух парциальных световых потоков в 2-й и 4-й зонах наблюдения с величинами интенсивности и The operation of the device (option 2) in the first particular embodiment is illustrated in FIG. 29 and 30. In cycle I (Fig. 29), two partial light fluxes are first formed using two open columns T 2 and T 4 of a dynamic
В цикле 2 работа устройства (вариант 2) в первом частном варианте осуществляется аналогично (фиг. 30) с формированием в зонах Z1 и Z3 формируются всех четных элементов изображений 1-го и 3-го ракурсов отображаемой 3D сцены, а в зонах Z2 и Z4 - всех нечетных элементы изображений соответствующих ракурсов. В итоге за оба цикла работы устройством формируются 4 зоны наблюдения с полноэкранным разрешением изображения в каждой зоне (в каждом соответствующем ракурсе отображаемой 3D сцены).In
Работа устройства (вариант 2) в втором частном варианте иллюстрируется фиг. 31 и 32. В цикле I (фиг. 31) в 1-й и 3-й зонах формируются все нечетные элементы изображений 1-го и 3-го ракурсов, в 2-й и 4-й зонах - все четные элементы изображений 2-го и 4-го ракурсов. В цикле II (фиг. 32) в 1-й и 3-й зонах формируются все четные элементы изображений 1-го и 3-го ракурсов, в 2-й и 4-й зонах - все четные элементы изображений 2-го и 4-го ракурсов. В итоге за оба цикла работы устройством формируются 4 зоны наблюдения с полноэкранным разрешением изображения в каждой зоне (в каждом соответствующем ракурсе отображаемой 3D сцены).The operation of the device (option 2) in the second particular embodiment is illustrated in FIG. 31 and 32. In cycle I (Fig. 31) in the 1st and 3rd zones, all the odd elements of images of the 1st and 3rd angles are formed, in the 2nd and 4th zones - all the even elements of the
В устройстве во всех вариантах выполнения работа осуществляется за К/2 циклов с использованием К/2-тактного динамического амплитудного параллаксного барьера. Для формирования 4-ракурсного стереоизображения требуется кадровая частота 120 Гц, а для формирования 8-ракурного стереоизображения - кадровая частота 240 Гц (при кадровой частоте 60 Гц моноскопического изображения ракурсов, наблюдаемых в каждой зоне наблюдения, соответствующей отсутствию мерцаний воспринимаемого стереоизображения).In the device in all embodiments, the work is carried out in K / 2 cycles using a K / 2-stroke dynamic amplitude parallax barrier. To generate a 4-angle stereo image, a frame frequency of 120 Hz is required, and to generate an 8-angle stereo image, a frame frequency of 240 Hz is required (at a frame frequency of 60 Hz, the monoscopic image of the angles observed in each observation zone corresponding to the absence of flicker of the perceived stereo image).
Приведенные варианты конкретного выполнения всех оптоэлектронных компонентов устройство даны для примера, что не исключает использования иных вариантов (в частности, совмещение источника 1 света с амплитудным сумматором 41 в единой конструкции в виде матрицы светодиодов).The given options for a specific implementation of all optoelectronic components of the device are given as an example, which does not exclude the use of other options (in particular, combining the
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Ежов В.А. С Автостереоскопический дисплей с полноэкранным 3D разрешением (его варианты) и способ управления активным параллаксным барьером дисплея. - Патент РФ №2490818, опублик. 20.08.2013, дата приоритета 28.02.2012.1. Yezhov V.A. With an autostereoscopic display with full-screen 3D resolution (its variants) and a way to control the active parallax barrier of the display. - RF patent No. 2490818, published. 08/20/2013, priority date 02/28/2012.
2. Ежов В.А. Способ формирования и наблюдения стереоизображений с максимальным пространственным разрешением и устройство для его реализации (варианты). - Патент РФ №2408163, приоритет 25.12.2008, опублик. 27.12.2010.2. Yezhov V.A. The method of forming and observing stereo images with maximum spatial resolution and a device for its implementation (options). - RF patent No. 2408163, priority 25.12.2008, published. 12/27/2010.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118522A RU2659190C1 (en) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118522A RU2659190C1 (en) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2659190C1 true RU2659190C1 (en) | 2018-06-28 |
Family
ID=62816021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017118522A RU2659190C1 (en) | 2017-05-29 | 2017-05-29 | Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2659190C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020001128A1 (en) * | 1996-09-12 | 2002-01-03 | Moseley Richard Robert | Parallax barrier, display, passive polarisation modulating optical element and method of making such an element |
US20130050452A1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-02-28 | Reald Inc. | Autostereoscopic display with a passive cycloidal diffractive waveplate |
RU2518484C2 (en) * | 2012-04-26 | 2014-06-10 | Василий Александрович ЕЖОВ | Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) |
-
2017
- 2017-05-29 RU RU2017118522A patent/RU2659190C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020001128A1 (en) * | 1996-09-12 | 2002-01-03 | Moseley Richard Robert | Parallax barrier, display, passive polarisation modulating optical element and method of making such an element |
US20130050452A1 (en) * | 2011-08-24 | 2013-02-28 | Reald Inc. | Autostereoscopic display with a passive cycloidal diffractive waveplate |
RU2518484C2 (en) * | 2012-04-26 | 2014-06-10 | Василий Александрович ЕЖОВ | Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
V. EZHOV, Phase-polarization parallax barriers for an autostereo/stereo/monoscopic display with full-screen resolution at each operation mode, Vol. 54, No. 28 / October 1 2015 / Applied Optics, 8306-8312. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7646537B2 (en) | High-resolution field sequential autostereoscopic display | |
US7227568B2 (en) | Dual polarizing light filter for 2-D and 3-D display | |
CN101825773B (en) | Display device | |
KR100477638B1 (en) | 2D/3D convertible display | |
US8724039B2 (en) | Hybrid multiplexed 3D display and displaying method thereof | |
US7522184B2 (en) | 2-D and 3-D display | |
US9116357B2 (en) | Hybrid multiplexed 3D display and displaying method thereof | |
US9338445B2 (en) | Method and apparatus for full resolution 3D display | |
JP2013050538A (en) | Display device and electronic apparatus | |
JP2013050537A (en) | Display device and electronic apparatus | |
JPH0678342A (en) | Stereoscopic display device | |
RU2306678C1 (en) | Auto-stereoscopic display with quasi-uninterruptible angle spectrum | |
US20060012676A1 (en) | Stereoscopic image display | |
RU2518484C2 (en) | Method for autostereoscopic full-screen resolution display and apparatus for realising said method (versions) | |
RU2306680C1 (en) | Method for observing stereo-images with combined display of angles and device for realization thereof | |
TW201326904A (en) | Hybrid multiplexed 3D display and displaying method of hybrid multiplexed 3D image | |
Zhang et al. | A spatio-temporal multiplexing multi-view display using a lenticular lens and a beam steering screen | |
RU2659190C1 (en) | Autostereoscopic k-angle display with full screen resolution image of each angle (options) | |
Minami et al. | Portrait and landscape mode convertible stereoscopic display using parallax barrier | |
RU2490818C1 (en) | Autostereoscopic display with full-screen 3d resolution (versions thereof) and method of controlling active parallax barrier of display | |
CN109633919A (en) | Bore hole 3D display device and its display methods | |
Ezhov | Concept of autostereoscopic full-screen resolution imaging based on a dynamic amplitude parallax barrier with two antiphase liquid-crystal layers | |
US9420274B2 (en) | Stereoscopic image system and related driving method for balancing brightness of left-eye and right-eye images | |
Ezhov | Autostereoscopic multiview full-resolution imaging based on amplitude-polarization imager with passive-polarization and active-amplitude parallax barriers | |
US9407907B2 (en) | Method and display for concurrently displaying a first image and a second image |