УСТРОЙСТВО ГОЛЕНКО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2004 года по МПК G02B27/22 

Изобретение относится к объемному телевидению, стереоскопии, объемной фотографии, объемному кинематографу, голографии, объемной полиграфии, объемным компьютерным изображениям, художественному творчеству.

Известно устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения и линзовый растр, линзы которого в сагиттальном сечении выполнены с переменным радиусом кривизны (см. патент РФ 2098855 С1 от 05.10.95), позволяющее получить объемное изображение по принципу формирования квазистереопар.

Недостатком этого устройства является невозможность формирования предэкранного объемного изображения, т.к. в механизме получения изображения заложено только мнимое заэкранное изображение и отсутствует действительная предэкранная часть изображения.

Известно устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения и оптические линзовые растры - основной и дополнительный, светосильные в меридиональном сечении, причем фокальная плоскость дополнительного растра расположена вблизи изображения, создаваемого основным растром (см. патент РФ, заявка 98115465/28 от 10.08.98).

Это устройство позволяет получить объемное изображение с предэкранным выходом, однако из-за отсутствия переменной оптической силы растра в сагиттальном сечении изображение имеет в горизонтальном сечении неестественное для реального объемного изображения постоянство масштаба (отсутствие квазипараллакса).

Кроме того, из-за наличия двух близко расположенных линейных структур в наблюдаемом изображении возможно появление муара.

Наиболее близким к предложенному устройству для получения объемного изображения объектов является устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения и оптический линзовый растр, линзы которого в сагиттальном и меридиональном сечениях выполнены с переменным радиусом кривизны (см. заявка на патент РФ 98108927/28 от 07.05.98).

Это устройство обеспечивает получение объемного изображения.

Однако в силу того, что источник изображения в меридиональном сечении размещен между растром и его фокальной плоскостью, изображение остается мнимым, что с учетом действия сагиттальной составляющей растра, с одной стороны, подчеркивает перспективу и увеличивает эффект сагиттального параллакса, а с другой стороны, не дает возможности получения предэкранного выхода изображения.

Кроме того, при размещении источника изображения вне фокальной плоскости растра заэкранная перспектива также ограничена, так как остается не реализованным эффект мнимой бесконечности.

Целью данного технического решения является получение объемного изображения с предэкранным выходом, а также увеличение заэкранной перспективы до мнимой бесконечности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения объемного изображения объектов, содержащем источник изображения в виде единого двумерного объекта и оптический линзовый растр, источник изображения размещен в плоскости, задаваемой фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении максимальное значение фокусного расстояния f_max, а плоскость, задаваемая фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении минимальное значение фокусного расстояния f_min, расположена между растром и источником изображения, при этом соответствующее этой плоскости значение фокусного расстояния должно находиться в пределах: f_min ¹≤f_min≥f_min ², где


P - размер диагонали растра,
L - расстояние наилучшего видения глаза зрителя.

Данное изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображено устройство в меридиональном сечении;
- на фиг. 2 представлена схема расположения планов изображения по глубине, создаваемых устройством.

Устройство для получения объемного изображения объектов согласно конкретному неограничивающему варианту осуществления изобретения, представленное на фиг.1 вместе с источником 1 изображения, выполненным в виде единого двумерного объекта, и линзовый растр 2, линзы которого в сагиттальном и меридиональном сечениях выполнены с переменным радиусом кривизны, при этом плоскость изображений 3 источника 1 изображения параллельна плоскости N, совпадающей с главными плоскостями линз 4, 5, 6 меридионального сечения растра 2 с фокусными расстояниями f_max, f_min ¹, f_min ² соответственно.

Данное устройство для получения объемного изображения объектов функционирует следующим образом.

Так как плоскость 3 источника 1 изображения совмещена с фокальными плоскостями линз 4 с фокусными расстояниями f_max, то зритель 7, наблюдая точки "а" и "в" в меридиональном сечении (фиг.1) плоскости 3, видит их изображения на лучах зрения 8, исходящих из точек "а", "в" и проходящих через центр линз 4 и зрачок глаза зрителя 7. Зритель 7 воспринимает их как лучи, идущие из бесконечно удаленного плана 9 (фиг.2).

Точку "с", находящуюся также в плоскости 3 на расстоянии f_max от плоскости N, зритель 4 будет наблюдать на луче зрения 10, исходящем из точки "с" и проходящем через центр линзы 5 и зрачок глаза зрителя 7. Чтобы точка "с", находящаяся от плоскости N на расстоянии f_max , фокусировалась в точку "с'", находящуюся от той же плоскости на расстоянии 0,001Р, фокусное расстояние f_min ¹ линзы 5 определяют, решая уравнение линзы (формулу линзы) относительно ее фокусного расстояния f_min ¹ и получают:

В неограничивающем примере при Р=510 мм, f_max=10 мм, f_min ¹=3,3 мм точка "с" участвует в формировании плана 11 (фиг.2), формирующего минимально значимый предъэкранный выход объемного изображения.

Точку "d", находящуюся в плоскости 3 на расстоянии f_max от плоскости N, зритель 4 будет наблюдать на луче зрения 12, исходящем из точки "d" и проходящем через центр линзы 5 и зрачок глаза зрителя 7. Чтобы точка "d", находящаяся на плоскости N на расстоянии f_max, фокусировалась в точку "d", находящуюся от той же плоскости на расстоянии 5P-L , фокусное расстояние f_min ² линзы 5 определяют, решая уравнение линзы относительно ее фокусного расстояния, и получают:

В неограничивающем примере при Р=510 мм, f_max=10 мм, L=250 мм, f_min ²=9,8 мм, точка "d'" участвует в формировании плана 13 (фиг.2), формирующего максимально значимый предъэкранный выход объемного изображения, при этом план 13 находится на расстоянии наилучшего видения зрителя 7.

Принимая во внимание малые размеры апертуры глаза зрителя 7 и его удаление при наблюдении изображения от растра 2 на величину порядка пяти размеров диагонали растра 2, а также выбор размеров линз 4, 5, 6 растра 2, соизмеримых с величиной элемента разрешения плоскости изображения 3, возникающая при работе линз растра 2 инверсия точек "с'" и "d'" на конечном изображении никак не скажется.

При наличии в профиле сечений линз растра внеосевых составляющих переменного радиуса кривизны, а также составляющих с отрицательной кривизной, в изображении возникают дополнительные планы по глубине, расположенные между планами 9, 13, что приводит к более полному заполнению объемного изображения планами.

В сагиттальном сечении растра 2 создается стереопара изображения плоскости 3 источника 2, что связано с прохождением лучей света от плоскости 3 в правый и левый глаз зрителя 7 через участки растра 2 через линзы с разными значениями кривизны оптических поверхностей. При наличии в исходном изображении вторичных факторов объемного видения при наблюдении изображения возникает эффект объемности.

Устройство для получения объемного изображения объектов содержит источник изображения 1 в виде единого двумерного объекта и оптический линзовый растр 2. Источник изображения 1 размещен в плоскости, задаваемой фокусными расстояниями линз 4, имеющими в меридиональном сечении максимальное значение фокусного расстояния f_max, а плоскость, задаваемая фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении минимальное значение фокусного расстояния f_min, расположена между растром 2 и источником изображения 1. Значение фокусного расстояния f_min должно находиться в пределах f_min ¹ ≤ f_min ≤ f_min ², где


P - размер диагонали растра; L - расстояние наилучшего видения глаза зрителя. Обеспечивается получение объемного изображения объекта с предэкранным выходом, а также увеличение заэкранной перспективы до мнимой бесконечности. 2 ил.

Устройство для получения объемного изображения объектов, содержащее источник изображения в виде единого двумерного объекта и оптический линзовый растр, отличающееся тем, что источник изображения размещен в плоскости, задаваемой фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении максимальное значение фокусного расстояния f_max, a плоскость, задаваемая фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении минимальное значение фокусного расстояния f_min, расположена между растром и источником изображения, при этом соответствующее этой плоскости значение фокусного расстояния должно находиться в пределах

где

Р - размер диагонали растра;

L - расстояние наилучшего видения глаза зрителя.