СТЕРЕОПРОЕКЦИОННАЯ СИСТЕМА Российский патент 2008 года по МПК H04N13/00 

Область техники.

Изобретение относится к средствам отображения трехмерной визуальной информации, а конкретно к системам стереопроекции на зеркально-фокусирующие экраны для индивидуального и коллективного прямого наблюдения стереоизображений и стереоэффекта без вспомогательных стереоочков.

Предлагаемые стереопроекционные системы предназначены для массового и профессионального использования в стереокинематографе, стереотелевидении, в Интернете, в компьютерной графике, для видеообучения и видеосвязи. Кроме этого изобретение может широко использоваться для: видеотренажеров, дистанционного наблюдения и управления объектами, электронных компьютерных игр, медицины, науки, техники, искусства, видеорекламы, промышленности и др. областей.

Предшествующий уровень техники

Широко известны аналоги стереопроекционных систем для прямого наблюдения стереоэффекта с растровым, катафотным и линзовым или голографическим стереоэкраном. Все аналоги при стереонаблюдении создают физический, визуальный и физиологический дискомфорт зрителя. Визуальный дискомфорт заключается в существенном сокращении глубины видимого стереоэффекта. Физический дискомфорт ограничивает смещение глаз, головы зрителя и перемещение зрителя перед стереоэкраном, что утомляет зрителя. Физиологический дискомфорт вызывает раздражение и быстрое утомление глаз и мозга, вызывающих головную боль при наблюдении более двух часов. Поэтому все известные аналоги при длительном стереонаблюдении дискомфортны и вредны для здоровья и поэтому непригодны для массового использования.

Причиной недостатков аналогов является формирование стереопроекционных экранных изображений с видимыми геометрическими искажениями и вертикальными и горизонтальными параллаксами - раздвоениями сопряженных точек стереоизображения (любых двух точек левого и правого кадра стереопары, которые должны наблюдаться как одна точка стереоизображения). Это связано с конструктивными недостатками аналогов, не обеспечивающими возможности: индивидуальной для каждого зрителя автокоррекции и видеокоррекции стереопроекции на общем стереоэкране, видеокоррекции стереосистемы, свободной фокусировки глаз на дистанции до стереоэкрана с четким видением стереоизображения для согласования аккомодации (фокусировки глаз) с конвергенцией глаз (угла скоса зрительных осей глаз) при изменении точек взора на разных глубинах стереопланов.

Прототипом изобретения, наиболее близким по конструкции и достигаемому результату, является предшествующее изобретение «Стереоскопическая система» (Патент РФ №2221350, опубл. 10.2004 г.) автора Арсенича С.И., являющегося автором предлагаемого изобретения «Стереопроекционная система». По патенту РФ №2221350 стереоскопическая проекционная система содержит зеркально-сферический стереоэкран. Для индивидуального или коллективного стереонаблюдения перед стереоэкраном со стороны зрителей расположены индивидуальные для каждого зрителя стереопроекторы (для проекции стереопарных изображений) с автоприводами для автокоррекции смещения стереообъективов стереопроекторов параллельно стереоэкрану. Перед зрителем или на стереоэкране расположены датчики (две видеокамеры) для автономного определения пространственных координат расположения глаз каждого зрителя относительно общего стереоэкрана и своего стереопроектора. Система содержит автокорректор, связанным с этими датчиками и автоприводами стереообъективов. Датчики формируют управляющие сигналы, подаваемые на автокорректор, которым формируются управляющие сигналы автокоррекции, выдаваемые на автоприводы проекционных объективов стереопроекторов. Проекционные объективы каждого стереопроектора выполнены с возможностью их динамического смещения параллельно стереоэкрану и ориентации на стереоэкран так, чтобы фокальные зоны видения левым глазом - левого кадра и правым глазом - правого кадра постоянно совмещались с одноименными глазами каждого зрителя при смещении зрителя параллельно экрану с учетом смещения зрителей параллельно стереоэкрану, наклона головы и изменения стереобаз глаз зрителей.

Прототип обеспечивает повышенный (в сравнении с аналогами) визуальный комфорт стереонаблюдения с меньшим напряжением глаз с большой глубиной ощущаемого стереоэффекта - от 0,3 до 1 км. Стереокомфорт обеспечивается за счет подравнивания аккомодационных усилий (фокусировки глаз) зрителя и состояния конвергенции глаз, обеспечиваемого четким наблюдением мнимого изображения в зеркале при любой глубине видимых стереопланов. Физический комфорт повышается за счет возможности свободного смещения зрителя и наклона головы зрителя параллельно стереоэкрану, примерно в пределах ширины и высоты стереоэкрана. Смещение перпендикулярно экрану в пределах 0,10÷0,15 м головы зрителя (смещение глаз в пределах длины фокальной зоны) также обеспечивает повышение физического комфорта.

Недостатком прототипа является ограниченный физический и визуальный комфорт стереонаблюдения при смещении зрителя в направлении, перпендикулярном экрану, связанный с отсутствием автокоррекции смещения проекционных объективов перпендикулярно экрану за пределами длины фокальных зон стереовидения с фиксированной дистанцией от экрана. Понижена комфортность стереонаблюдения из-за ограниченного поля зрения наблюдаемого полноэкранного стереоизображения, ограничивающего объем пространства фокальной зоны стереонаблюдения полноэкранного изображения. Визуально ограничено число и глубина планов наблюдаемого стереоэффекта (пропорциональных величине угла поля зрения). Увеличен горизонтальный параллакс (видимое раздвоения) сопряженных точек при перемене точек взора, в том числе при смещении точки фиксации взора от центра к контуру стереоэкрана. При постоянстве стереобазы не согласованы аккомодации и конвергенция глаз также не соответствует естественному бинокулярному наблюдению зрителями реальных объектов. Это вызывает существенный визуальный и физиологический дискомфорт зрителей, повышающееся напряжение и утомление глаз при увеличении угла поля зрения и стереонаблюдении из ракурсов (точек наблюдения экранных изображений), удаленных от главной оптической оси стереоэкрана и ракурсов, вне центра сферы зеркала экрана. Отсутствует автофокусировка проекционных объективов, необходимая для коррекции фокусировки при изменении дистанции от проектора до экрана и при наблюдении стереопроекции близорукими или дальнозоркими зрителями без диоптрических очков.

Причины недостатков прототипа. Отсутствуют автокоррекции для: смещения стереопроекторов по направлению любой координатной оси и повороту стереопроекторов вокруг этих осей, нет автокоррекции отклонений проекционных объективов для стабилизации проекции в центре стереоэкрана и согласования углов конвергенции осей проекции каждого стереопроектора с конвергенцией глаз своего зрителя. Нет автокоррекции систем формирования стереокадров на величину вертикального и горизонтального смещения проецируемых стереокадров для оптимизации стереобазы, согласованной со стереобазой глаз своего зрителя и углом конвергенции глаз. Нет систем оптимальной автофокусировки проекционных объективов под индивидуальные глаза зрителей. Отсутствуют системы контроля конвергенции зрачков глаз зрителей, системы автокоррекции центра сферы стереоэкрана. Нет видеокоррекции проецируемых кадров стереопары для коррекции геометрических искажений сферой стереоэкрана и видеосмещения центров кадров стереопары внутри стереопроекторов и на стереоэкране, для коррекции масштабов кадров. Все эти коррекции необходимы для формирования и наблюдения широкоформатной стереопроекции с большим углом поля зрения, обеспечивающей оптимальный визуальный и физиологический комфорт зрителя при длительном стереонаблюдении при полной свободе перемещений и любого зрителя, наклоне его головы, изменении углов конвергенции глаз, изменении точек фиксации взора этих зрителей путем динамического сведения сопряженных точек в нулевые горизонтальные и вертикальные параллаксы в любой точке фиксации взора.

Раскрытие изобретения

Основной задачей изобретения является создание различных конструкций стереопроекционных систем (индивидуальных стереодисплеев, носимых на голове, подвешенных подвижно на потолке, носимых, настольных, настенных и большеэкранных стереопроекционных систем для индивидуального и коллективного наблюдения) без использования традиционных стереоочков, обеспечивающих полный комфорт стереонаблюдения в течение неограниченного времени стереопросмотра. Стереопроекции должны быть эталонного качества для длительного наблюдения при любой паразитной внешней засветке стереоэкрана. Полный комфорт стереонаблюдения (обеспечиваемого изобретением) включает физический, физиологический и визуальный комфорт любых зрителей, в том числе близоруких или дальнозорких, которые могут смотреть стереопроекцию без диоптрических очков. Физический комфорт должен обеспечивать свободное движения зрителей в просторном секторе наблюдения, наклон и поворот тела и головы зрителей, смещение глаз и зрачков глаз (конвергенции - сведение зрительных осей в точку фиксации взгляда). Физиологический комфорт вызывает у зрителей эффект присутствия в виртуальной реальности и психомоторные реакции ощущения движения зрителя и реальной глубины расположения изображений объектов в трехмерном пространстве. При этом исключаются раздражение и усталость глаз и мозга, головная боль и психические расстройства зрителей. При электрической или солнечной засветке стереоэкрана визуальный комфорт наблюдения эталонного качества экранного стереоизображения обеспечивается: с высокой яркостью до 3000 кд/кв.м, высоким контрастом более 1000 единиц, высоким разрешением и четкостью, без геометрических искажений, с видимостью большой глубины стереоэффекта, приближенного к бинокулярному естественному наблюдению реальных объектов. Для этого стереоизображение должно быть широкоформатным (с полем зрения с горизонтальным углами примерно 60÷120° и более и вертикальным углом 40-80°), что повысит глубину наблюдаемого стереоэффекта и ослабит эффект отжимающей рамки (при срезании наблюдаемых изображений краем экрана). При этом обеспечивается одновременное наблюдение разными зрителями различных полноэкранных изображений на общем стереоэкране с четким и полнокомфортным стереонаблюдением.

Дополнительной задачей изобретения является создание стереопроекционных систем для обеспечения свободной аккомодацией глаз и сверхвысокого визуального разрешения при стереонаблюдении в головных дисплеях с зеркально-сферическими стереоэкранами в форме зеркальных очков или в стереодисплеях с плоскими зеркально-фокусирующими стереоэкранами с жестко сфокусированными на экран стереопроекторами.

Основной технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в постоянном обеспечении выборочных или комплексных оптимальных динамических автокоррекций стереосистемы в целом и ее оптических элементов и обеспечение видеокоррекций проецируемых кадров стереопары для обеспечения полнокомфортного стереонаблюдения при полной свободе перемещения зрителей, при наклонах головы, при конвергенции глаз и изменении точек фиксации взора любого зрителя с учетом постоянного визуального видения сведенных с нулевыми вертикальными и горизонтальными параллаксами любых сопряженных точек стереоизображения (в точке фиксации взора) и наблюдения стереоизображений без геометрических искажений при смещении зрителя относительно стереоэкрана. Этим обеспечивается постоянная оптимальная юстировка оптических систем.

Указанный технический результат достигается тем, что стереопроекционная система для безочкового наблюдения (без вспомогательных стереоочков) стереопарных изображений содержит зеркально-фокусирующий стереоэкран. Стереоэкран выполнен целым или секционным. Система содержит один стереопроектор для индивидуального стереонаблюдения. Для коллективного наблюдения на общем стереоэкране система содержит несколько стереопроекторов по одному на каждого зрителя.

Стереопроекционная система отличается тем, что содержит последовательно связанные: следящую систему, автокорректор и автоприводы оптических элементов стереопроекционной системы и/или видеокорректор. Для автокоррекции фиксации координат центра сферы стереоэкрана или автокоррекции сведения центров сфер зеркально-сферических секций стереоэкрана система содержит последовательно связанные сканирующий стереоэкран автоколлиматор, автокорректор и автоприводы стереоэкрана или его секций. Следящая система содержит по меньшей мере две видеокамеры для видеоконтроля координат, выбранных из группы: глаза, зрачки глаз, контрастные контуры лица, нос, брови или рот каждого зрителя. Следящая система выполнена для передачи этих измерений на автокорректор. Автокорректор выполнен с приемником измерений, передаваемых следящей системой. Автокорректор выполнен с процессором для программного преобразования этих измерений в управляющие сигналы для последующей передачи этих сигналов на автоприводы оптических элементов. Автоприводы оптических элементов выполнены для обеспечения выборочной или комплексной постоянной динамической автокоррекции (механической) смещения (сопряжении) оптических элементов стереоскопической системы для обеспечения зрителям полного комфорта стереонаблюдения. Для этого корректируемые оптические элементы стереопроекционной системы выполнены подвижными с возможностью их механического смещения этими автоприводами для автокоррекции. Видеокорректор предназначен для электронно-оптической видеокоррекции смещения и предыскажений геометрических параметров формируемых кадров стереопроекции. Видеокорректор управляется сигналами автокорректора и связан с блоком формирования проецируемых кадров стереопары в стереопроекторе. Для автокоррекции целого стереоэкрана или экрана, собранного из секций, система содержит сканирующий автоколлиматор для измерения сферичности и/или ориентации сферы стереоэкрана или его секций. Автокорректор выполнен с приемником этих измерений и процессором программного преобразования этих измерений в управляющие сигналы для последующей передачи этих сигналов на автоприводы. Автоприводы, их количество и функции подобраны в разных типах конструкций стереопроекционных систем с учетом обеспечения выборочной или комплексной постоянной динамической автокоррекции оптических элементов стереоскопической системы, обеспечивающей зрителям визуальный, и/или физический, и/или физиологический комфорт стереонаблюдения при свободном смещении зрителей, головы и глаз каждого зрителя.

Альтернативный выбор существенных признаков предназначен для оптимальной эксплуатации различных типов конструкций стереопроекционных систем или универсального использования стереопроекционной системы в различных условиях эксплуатации, обеспечивающих стереокомфорт зрителям, например:

1. Стереопроекционная система для стереонаблюдения зрителем из зрительского кресла при небольших углах поля зрения (с горизонтальным углом 10÷15° и вертикальным углом 6÷10°). Голова зрителя должна быть расположена ближе к центру сферы стереоэкрана. Такая стереосистема пригодна для стереонаблюдения промышленных процессов, микросборки, видеообучения и других целей. Диапазон глубины наблюдаемых планов может быть ограничен допустимым комфортом стереонаблюдения, не вызывающего напряжения глаз с учетом малого изменения углов конвергенции глаз. При жесткой установке стереоэкрана площадью от 0,2 до 1 кв.м. с радиусом сферы от 1 до 3 м не требуются сканирующий автоколлиматор и автокорректоры с автоприводами стереоэкрана. Не требуются автокорректоры с автоприводами коррекции смещения стереопроекторов по направлению к стереоэкрану и поворотов этих стереопроекторов и их проекционных объективов без смещения и наклонов проекционных объективов (для коррекции стереобазы, сведения проекции в центр экрана и автокоррекции угла конвергенции объективов). Не требуется видеокорректор для динамической видеокоррекции, если видеокоррекция смещения и геометрических аберраций (вносимой стереоэкраном) формируемых проекций стереокадров обеспечена самой видеоматрицей (формирующей стереокадры) с постоянно скоординированными оптимально центрами кадров и с постоянными оптимальными предыскажениями стереокадров геометрией растра электронно-оптических элементов матрицы или видеосигналом постоянно скорректированным предварительным видеомонтажом. Такие типы коррекций могут быть обеспечены: конструктивно, ручным фиксированием, постоянными, заводской юстировкой, обеспечены программными драйверами и ручной однократной настройкой зрителем.

2. Стереопроекционная система в виде носимых на голове стереодисплеев в форме стереоочков с зеркально-сферическими экранами (заменяющих линзы или стекла очков). В таких системах не требуется автокорректоры для механического смещения и поворотов стереопроекторов и систем оптической проекции. Однократное сведение точечных фокальных зон стереонаблюдения проекций в центры зрачков глаз зрителя обеспечиваются самим зрителем, заводской фиксированной настройкой, предварительной ручной, визуальной или фиксированной юстировкой экранов очков и блоков точечной проекции. Необходимы видеокорректоры для динамической видеокоррекции оптической системы проекции (заменяющей проекционные объективы) и видеокоррекции совмещения фокальных зон стереонаблюдения с центрами смещаемых зрачков глаз при конвергенции глаз для сведения горизонтальных параллаксов в ноль при конвергенции глаз и изменении точек фиксации взора.

3. Стереопроекционная система выполнена с плоским стереоэкраном из двух плоских подвижных частей составляющих этот стереоэкран. Каждая такая часть выполнена с зеркально-фокусирующими растрами. На каждой части жестко сфокусирован проектор левого или правого кадра стереопары. Стереоэкран перемещается автоприводами в пространстве синхронно перед лицом зрителя, который может перемещаться. В таких системах необходимы автокорректоры: для динамического перемещения и ориентации экранов, для автокоррекции горизонтального смещения одной части стереоэкрана относительно другой (для динамической автокоррекции точного постоянного совмещения точечных фокальных зон стереовидения с центрами зрачков глаз) синхронно с перемещением зрителя и наклона головы и смещением его глаз и зрачков глаз, Необходимы видеокорректоры для динамической видеокоррекции стереобазы наблюдаемых стереокадров под углы конвергенции глаз (сведения горизонтального параллакса в ноль). Видеокоррекция геометрических предыскажений может обеспечиваться однократно программным драйвером или видеоматрицей с предыскаженной геометрией растра электронно-оптических элементов матрицы. Предыскажения - это предварительные искажения проецируемых изображений в стереопроекторе (постоянные, обеспечиваемые конструкцией видеоматрицы, видеомонтажом, или переменные, формируемые динамически видеокорректором). Эти предыскажения необходимы для компенсации оптических искажений, вносимых оптической системой стереообъективов и стереоэкраном. При наблюдении экранных стереопроекций предыскаженных и скорректированных стереосистемой зритель наблюдает правильную геометрию стереокадров, подобную прямому стереонаблюдению объектов, отраженных в плоском зеркале (обеспечивающем полный комфорт стереонаблюдения).

4. Стереопроекционная система для домашнего или офисного стереокинотеатра или коллективного стереонаблюдения в небольшом зале на целом зеркально-сферическом стереоэкране. Число зрителей от 1 до 20 человек. Стереоэкран может быть однократно отъюстирован и жестко закреплен относительно координат системы слежения за глазами зрителей и подвижных стереопроекторов. Стереопроекция широкоформатная с нормальным полем зрения (с горизонтальными углами 45÷90° и вертикальными углами 30÷60°). В такой системе не нужен автоколлиматор контроля сферы стереоэкрана и автокорректор с автоприводами ориентации стереоэкрана. Для полного комфорта стереонаблюдения и возможности перемещения зрителей по залу в процессе стереонаблюдения должны использоваться все остальные автокорректоры оптических элементов и все видеокорректоры стереопроекционной системы (альтернативно указанные в п.1 формулы). Автокоррекция смещения стереокадров в стереопроекторе может быть альтернативно заменена или дополнена видеокоррекцией подобного смещения кадров.

5. Стереопроекционные системы для стереокинотеатра или больших стереозалов для коллективного стереонаблюдения на больших зеркально-сферических стереоэкранах площадью от 20 до 100 кв.м. Число зрителей от 20 до 200 человек. Стереопроекция широкоформатная. Система слежения за глазами и лицом зрителей расположена на зрительских креслах перед зрителем или на стереоэкране. Во время стереопросмотра зрители могут находиться в зрительских креслах или свободно перемещаться перед стереоэкраном. Для измерения координат глаз или зрачков глаз используется высокоточная следящая система для вычисления мгновенных координат точек фиксации взгляда каждого зрителя в процессе стереонаблюдения стереопрограмм. Для учета углов конвергенции глаз и точек фиксации взгляда каждого зрителя стереопроекционная система должна иметь комплексную коррекцию всех оптических элементов системы стереопроекторов и стереоэкрана (всеми автокорректорами, альтернативно перечисленными в п.1) и полную видеокоррекцию проецируемых кадров всеми видеокорректорами, альтернативно перечисленными в п.1 формулы). Стереоэкран должен быть выполнен сборным из зеркально сферических секций с центрами сфер каждой секции, сведенными в общий центр сферы стереоэкрана. Автоматическая периодическая или постоянная динамическая автокоррекция сведения центров сфер секций экрана обеспечивается автоприводами смещения и ориентации каждой секции, с помощью автоколлиматора, сканирующего зеркальную сферу каждой секции и выдающего управляющие сигналы на автоприводы этих секций.

Согласно п.2 формулы стереопроекционная система отличается тем, что внутри стереопроектора встроен дисплейный блок формирования проецируемых стереопарных изображений. Блок содержит отражающий экран, расположенный внутри стереопроектора перед проекционными объективами стереообъектива в плоскости формирования проецируемых кадров стереопары, и один или два подвижных видеопроектора для формирования левого и правого кадров стереопары. Видеокорректоры выполнены с автоприводами для автофокусировки и смещения самих проекторов относительно этого экрана и или проекционных объективов в этих проекторах относительно этого экрана. Отражающий экран предназначен для отражения спроецированных на него проекционных потоков левого кадра стереопары во входной зрачок проекционного объектива (стереообъектива), предназначенного для проекции левого кадра, и отражения правого кадров стереопары во входной зрачок проекционного объектива (того же стереообъектива) предназначенного для проекции правого кадра.

Технический результат - возможность динамических постоянных автокоррекций: юстировки стереобазы формируемых кадров стереопары, динамической автокоррекции вертикального и горизонтального смещения центров левого и правого кадров стереопары (относительно оптических осей проекционных объективов стереообъектива) для постоянного формирования нулевых вертикальных и горизонтальных параллаксов, наблюдаемых зрителем в точке фиксации его взора, для ориентации проекции в центр стереоэкрана, раздельной коррекции масштабов увеличения и трапециидальных геометрических предыскажений каждого кадра стереопары.

Согласно п.3 формулы стереопроекционная система отличается тем, что отражающий экран внутри стереопроектора (по п.2 формулы) выполнен в форме зеркально-фокусирующего экрана в форме сферического зеркала или плоских экранов с растром из сферических микрозеркал. Радиус сферы зеркала такого целого экрана или каждого микрозеркала - элемента зеркально-сферического растра приближенно равны расстоянию от этого экрана до проекционных объективов стереообъектива. Центр сферы зеркального экрана или центры всех сфер растровых элементов должны быть расположены приближенно в центре между проекционными объективами стереообъектива для селективной ориентации проекционного потока левого и правого кадров стереопары во входной зрачок соответствующего проекционного объектива стереообъектива. При этом левый кадр стереопары может быть наложен на этом экране на площадь правого кадра, что обеспечивает формирование широкоформатной проекции для большого угла поля зрения.

Зеркально-сферические экраны в проекционных блоках внутри стереопроекторов обеспечивают эталонное качество стереопроекции и сверхвысокую световую эффективность, в 1000 и более раз превышающую световую эффективность при отражении проекции диффузно-рассеивающими отражающими экранами и в сотни раз световую эффективность стереосистем с линзовыми растрами. Упрощается конструкция, габариты и масса широкоформатного стереопроектора.

Согласно п.4 формулы стереопроекционная система (как альтернативный вариант п.3 формулы) отличается тем, что в стереопроекторе встроен блок формирования стереопарных изображений, содержащий матричный индикатор с LED (СИД, светодиодный излучающий дисплей) или OLED (ОСИД, органический светоизлучающий дисплей) матрицей или с подсвечиваемой LCD (ЖК, жидкокристаллической) матрицей. Со стороны проекционных объективов на матрице установлен подвижный параллельно этой матрице линзовый растр. Матрица выполнена с чередующимися вдоль горизонтали вертикальными строками электронно-оптических элементов - пикселей формируемого изображения, например с четными вертикальными строками для формирования левого кадра стереопары и нечетными вертикальными строками - для правого кадров стереопары. Каждая линза растра выполнена и расположена с возможностью раздельного направления проекционных потоков соседних по горизонтали пикселей левого и правого кадров стереопары во входные зрачки соответствующих проекционных объективов стереообъектива. Видеокорректор обеспечивает видеосигнал для видеокоррекции вертикального и/или горизонтального смещения кадров стереопары в плоскости этой матрицы.

Технический результат - использование общей матрицы для одновременного формирования широкоформатной проекции (взаимно наложенных в общей площади матрицы) левого и правого кадров стереопары. Линзовый растр обеспечивает максимальную световую эффективность селективной концентрации проекционных потоков левого и правого кадров (формируемых матрицей) в соответствующие проекционные объективы стереообъектива.

Механическая автокоррекция смещения стереокадров (при использовании двух матриц) может быть альтернативно заменена более эффективной и быстрой электронной видеокоррекцией на каждой видеоматрице или на одной общей широкоформатной матрице путем динамического видеосмещения стереокадров, необходимой при перемещении зрителя, наклоне и повороте головы и изменении угла конвергенции глаз.

Согласно п.5 формулы стереопроекционная система (альтернативный вариант п.3 или п.4 или формулы) отличается тем, что в стереопроекторе встроен проекционный блок с DLP-матрицей. (ЦОСС, цветовой обработкой светового сигнала) DLP-матрица обеспечивает попеременное во времени формирование (наложенных в общей площади матрицы) левых и правых кадров проецируемой стереопары. Для этого перед этой матрицей со стороны объективов в разных точках по горизонтали установлены два светодиодных остронаправленных осветителя. Левый и правый осветители формируют попеременно световые потоки красного, синего и зеленого света, направленные на эту матрицу для попеременного формирования с помощью отклоняемых микрозеркал DLP-матрицы цветного стереоизображения соответственно левого и правого кадров. Микрозеркала DLP-матрицы селективно попеременно формируют и отклоняют проекционные потоки (сформированные этой матрицей) левого и правого кадра стереопары в входные зрачки соответствующих проекционных объективов (стереообъектива), проецирующих соответственно левый и правый кадры стереопары. Для этого микрозеркала матриц ориентированы на рабочие отклонения в положениях «включено-выключено» в вертикальной плоскости.

Технический результат - использование общей DLP матрицы для одновременного формирования широкоформатной проекции левого и правого кадров стереопары. Микрозеркалами обеспечивается оптимальная селективная концентрация и ориентация проекционных потоков левого и правого кадров (формируемых матрицей) в соответствующие проекционные объективы стереообъектива. Матрица обеспечивает эталонное качество наблюдаемой проекции с ультравысокой световой эффективностью, в десятки раз превышающей эффективность проекции на диффузно-рассеивающих отражающих экранах. Матрицы позволяет замену механической автокоррекции (смещения стереокадров, изменения масштабов увеличения и трапецеидальных геометрических предыскажений) эффективной электронной динамической видеокоррекцией, необходимой при перемещении зрителя, наклоне и повороте головы и изменении угла конвергенции глаз.

Согласно п.6 формулы стереопроекционная система отличается тем, что стереопроектор выполнен с плавным снижением разрешения на крае по контуру площади формируемых кадров стереопар. В первом варианте может использоваться фотомаска (со снижением четкости по краю контура изображения кадров стереопары). В другом варианте в стереопроекторе установлены ЖК-матрицы или DLP-матрицы, формирующие проецируемые стереокадры. В таких матрицах предварительно выполнены конструктивно электронно-оптические растры с пониженным разрешением по контуру или с плавным снижением плотности пикселов. В третьем варианте с помощью видеомонтажной программы разрешение снижено к краю по контуру стереокадров с использованием видеомонтажной программы.

Технический результат - повышение видимой глубины планов стереоэффекта за счет снижения эффекта отжимающей рамки при срезании краями стереоэкрана наблюдаемых контрастных целых изображений.

Согласно п.7 формулы стереопроекционная система отличается тем, что зеркально-сферический стереоэкран подвешен к потолку горизонтально или с наклоном. Перед зрителем с наклоном расположен плоский экран с полупрозрачным зеркалом. Стереопроектор расположен с тыльной стороны за плоским экраном. Оптическая ось проекции направлена в центр плоского экрана для проекции на просвет через этот плоский экран на зеркально сферический экран. Угол наклона плоского экрана относительно зеркально сферического экрана выбран так, чтобы проекция, отраженная и фокусируемая зеркально-сферическим экраном, направлялась обратно на тот же плоский экран и отражалась этим плоским экраном в глаза зрителю.

Технический результат - оптимизация конструкции для уменьшения полезной площади (в плане), занимаемой проекционной системой, за счет ориентации проекции в вертикальном направлении и расположения большого зеркально сферического экрана над головой зрителя.

Согласно п.8 формулы стереопроекционная система отличается тем, что следящая система выполнена для предварительного измерения координат открытых глаз, зрачков, контуров лица, носа, бровей, рта для записи этих параметров в память автокорректора. Автокорректор и/или видеокорректор выполнен с программой отработки управляющего сигнала автокоррекции при закрытых глазах зрителя по постоянно измеряемым следящей системой реальным координатам лица, бровей, носа или рта.

Технический результат - повышение надежности сбора информации о координатах глаз за счет расчета координат зрачков при закрытых глазах волосами, при моргании или закрытых диоптрическими очками или очками с темными стеклами.

Согласно п.9 формулы стереопроекционная система отличается тем, что проекционные объективы с автокорректором фокусировки выполнены с возможностью выбора зрителем индивидуальной автокоррекции фокусировки, компенсирующей диоптрии линз очков близорукого или дальнозоркого зрителя. Это обеспечит возможность четкого наблюдения стереопроекции без диоптрических очков.

Технический эффект - полнокомфортное длительное стереонаблюдение близорукими или дальнозоркими зрителями без диоптрических очков.

Согласно п.10 формулы стереопроекционная система отличается тем, что стереопроектор выполнен с оптической системой проекции в тонких коллимированных (не расходящихся) лучах. Вместо двух линзовых проекционных объективов (стереообъектива) используются два просветных жидкокристаллических дисплея или два отражающих жидкокристаллических дисплея (трансрефлексных - с жидкокристаллической просветной матрицей и зеркальной подложкой под ЖК слоем). Оптимально использование DLP-дисплеев (поглощающих дифракционные лучи от проекционных лучей). ЖК-дисплеи выполнены с черной антибликовой видеомаской (зачерненным покрытием жидкокристаллического дисплея). В просветном дисплее установлен видеокорректор, предназначенный для формирования и безынерционного смещения (синхронного со смещением зрачков глаз) видеосигналом двух точечных прозрачных пикселов-видеодиафрагм при использовании просветного дисплея. В трансрефлексном или DLP-дисплее видеокорректор предназначен для формирования и безынерционного смещения (синхронного со смещением зрачков глаз) видеосигналом двух точечных прозрачных пикселов-видеотражателей. Видеокорректор связан с системой слежения за координатами зрачков глаз и с дисплеем формирования видеодиафрагмы или видеоотражателя. Проекционные потоки левых и правых кадров стереопары, направленные блоком формирования стереокадров на любой тип такого дисплея, этим дисплеем коллимируются в тонкие проекционные лучи, прошедшие сквозь пиксел-видеодиафрагму или отраженные пиксельным видеотражателем. Пиксельными видеодиафрагмами или видеотражателями проекционные пучки рассеиваются на зеркально-фокусирующий стереоэкран. Стереоэкран ориентирован относительно дисплея и глаз зрителя с возможностью точной и моментальной фокусировки этих проекционных лучей сферическим зеркалом стереоэкрана в точечные фокальные зоны стереовидения левого и правого кадров стереопары. Эти фокальные зоны видения левого и правого кадров стереопары динамически точно и постоянно фиксируются стереоэкраном с помощью видеокорректора в центрах зрачков одноименных глаз зрителя. Диаметр апертуры каждого коллимированного луча, формируемый пикселем дисплея, формируется существенно меньшим диметра зрачка с расчетом обеспечения комфортной аккомодации глаз при наблюдении стереоизображений на любой глубине стереопланов.

Технический результат - обеспечение безынерционного сопряжения точечных фокальных зон стереовидения левых и правых кадров стереопары с центрами зрачков соответствующих глаз зрителя; замена оптической линзовой системы на систему коллимированной проекции для обеспечения свободной аккомодации глаз, повышения остроты зрения и обеспечения максимального визуального комфорта. Этим исключаются линзовые окуляры и диоптрические очки (для зрителей с дефектами зрения), а также автофокусировка оптической системы.

Согласно п.11 стереопроекционная система отличается тем, что динамическая постоянная механическая автокоррекция оптических элементов стереопроекционной системы с помощью автоприводов заключается в следующих операциях:

1) точном смещении стереопроектора по всем линейным осям координат и поворотов стереопроектора вокруг этих осей;

2). смещении одного из объективов каждого стереообъектива по линии стереобазы и наклона этого объектива или обоих объективов на угол конвергенции;

3). раздельной автофокусировки каждого проекционного объектива стереообъектива;

4). точного смещения параллельно и вертикально линии стереобазы и/или поворотов проекторов или видеоматриц в плоскости формирования своих стереокадров, проекторов или видеоматриц (проекционных блоков), формирующих проецируемые кадры внутри стереопроектора;

5) поворота внутреннего отражающего экрана в стереопроекторе или видеоматрицы (формирующих проецируемые кадры стереопары) вокруг оси, пересекающей ось проекции стереообъектива перпендикулярной плоскости, пересекающей две оптические оси проекционных объективов этого стереообъектива, вокруг оси, пересекающей оптическую ось соответствующего проекционного объектива стереообъектива;

7) для раздельного поворота каждого из двух экранов или каждой из двух видеоматриц (формирующих раздельно левый и правый кадры стереопары) вокруг оси, пересекающей ось проекции соответствующего проекционного объектива стереообъектива и перпендикулярной плоскости, пересекающей две оптические оси этих проекционных объективов.

В системе с несколькими стереопроекторами автокоррекция независима для каждого стереопроектора;

8) сведение главного центра сферы зеркально-сферического стереоэкрана; сведение центров сфер секций упомянутого стереоэкрана в центр сферы стереоэкрана, учитываемый автокорректором для автокоррекции.

Технический эффект - постоянное совмещение фокальных зон стереовидения левых и правых кадров с соответствующими глазами зрителей, постоянная ориентация центров кадров в центр стереоэкрана, сведение в ноль наблюдаемых горизонтальных и вертикальных параллаксов сопряженных точек при наклоне головы зрителя и изменении зрителем точек фиксации взора, стабилизация горизонтального положения наблюдаемых стереокадров на стереоэкране, повышение световой эффективности стереопроектора, обеспечение четкого видения и глубины стереопланов без геометрических искажений при движении зрителей относительно экрана в том числе для близоруких или дальнозорких зрителей с разным увеличением хрусталика в зрачках глаз.

Согласно п.12 формулы стереопроекционная система отличается тем, что коррекция видеокорректора заключается в:

1) видеосмещении центров формируемых в стереопроекторе кадров стереопары параллельно и/или перпендикулярно линии стереобазы стереообъектива.

2) видеокоррекции предискажений перспективы, и/или масштаба, и/или геометрических предыскажений изображений кадров стереопары.

Технический эффект - постоянное совмещение центров стереопарной проекции в центре стереоэкрана, исключение видимых геометрических искажений наблюдаемой стереопроекции при смещении зрителей и конвергенции глаз зрителей при изменении точек фиксации взора.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 представлена функциональная схема (боковой вид) стереопроекционной системы для кинотеатра.

На фигуре 2 представлена функциональная схема (боковой вид) стереопроекционной системы с потолочным креплением стереоэкрана и одним плоским зеркалом.

На фигуре 3 представлена функциональная схема (боковой вид) стереопроекционной системы с потолочным креплением стереоэкрана с двумя плоскими зеркалами.

На фигуре 4 представлена оптическая схема (вид в плане) динамической автокоррекции ориентации оптических элементов стереопроекционной системы.

На фигуре 5 представлена блок-схема стереопроекционной системы с автокоррекцией оптических элементов системы и видеокоррекцией стереокадров.

На фигуре 6 представлена оптическая схема стереопроектора с двумя матрицами для широкоформатной проекции с плоским делительным зеркалом.

На фигуре 7 представлена оптическая схема стереопроектора с двумя проекционными блоками для формирования проекции на отражающем экране внутри стереопроектора.

На фигуре 8 представлена оптическая схема стереопроектора с двумя проекционными блоками для формирования проекции на зеркально-сферическом экране внутри стереопроектора.

На фигуре 9 представлена оптическая схема стереопроектора с двумя проекционными блоками для формирования проекции на зеркально-сферическом растровом экране внутри стереопроектора.

На фигуре 10 представлена оптическая схема стереопроектора с проекционным блоком с видеоматрицей и линзовым растром для формирования широкоформатной стереопроекции.

На фигуре 11 представлен вид в плане оптической схемы стереопроектора, представленного на фигуре 10.

На фигуре 12 представлена оптическая схема стереопроектора с DLP-матрицей (с отклоняющимися микрозеркалами) с двумя осветителями DLP-матрицы для формирования широкоформатной стереопроекции.

На фигуре 13 представлен вид С (вид в плане) оптической схемы стереопроектора, представленного на фигуре 12.

На фигуре 14 показана блок-схема стереопроекционной системы с оптической системой для точечно-сфокусированной проекции в коллимированных лучах.

На фигуре 15 представлена конструкция настольной стереопроекционной системы с плоским зеркалом и стереопроектором на стереоэкране.

На фигуре 16 представлена конструкция настольной стереопроекционной системы со стереопроектором на груди зрителя.

На фигурах 17 представлен боковой вид конструкции стереопроекционной системы, носимая на голове зрителя со стереоэкраном в форме очков.

На фигуре 18 представлен вид спереди конструкции стереопроекционной системы, представленной на фигуре 17.

На фигуре 19 представлен боковой вид конструкции стереопроекционной системы плоским подвижным стереоэкраном с зеркально-сферическим растром.

На фигуре 20 представлен вид спереди конструкции стереоэкрана стереопроекционной системы, представленной на фигуре 19.

На фигуре 21 представлен боковой вид конструкции подвесной подвижной стереопроекционной системы.

Варианты осуществления изобретения

На фигуре 1 представлена стереопроекционная система для использования в кинотеатрах, театрах, видеотеатрах, в концертных, студийных и спортивных залов, залов Интернет-кафе, на вокзалах и в других видеозалах. Система обеспечивает коллективное стереонаблюдение общей стереопрограммы или одновременное стереонаблюдение каждым зрителем индивидуальных стереопрограмм на общем широкоформатном стереоэкране. Число зрителей 10÷200 человек. Зеркально-сферический стереоэкран 1 выполнен сборным из зеркально-сферических секций, собранных в общую зеркальную сферу стереоэкрана для площади проецируемого и наблюдаемого экранного стереоизображения 10÷100 кв.м. Rэ - радиус сферы зеркала каждой секции и всего стереоэкрана 10÷40 м. Секции стереоэкрана установлены подвижно на автоприводах 2 для статической или динамической автокоррекции сведения в общий программный центр Мэ стереоэкрана всех центров сфер секций стереоэкрана. Для этого координаты программного центра Мэ введены в память программы автокорректора стереопроекционной системы. Sэ - вершина (полюс) зеркала сферы стереоэкрана. Rэ - радиус этой сферы. Над стереоэкраном на подвеске установлена следящая система 3 с левой 4л и правой 4пр видеокамерами для измерения координат глаз и/или зрачков глаз зрителей, носа и рта на лицах зрителей (по которым автокорректором косвенно определяются координаты глаз и зрачков глаз). Для точного измерения координат зрачков глаз (при измерении углов конвергенции глаз) следящая система должна быть установлена перед лицом каждого зрителя, например, на спинках впередистоящего зрительского кресла или на стойках или подвеске, закрепленной на кресле. В центре Мэ установлен сканирующий автоколлиматор 5 для измерения координатных отклонений (ориентации) центров сферы каждой секции стереоэкрана от центра Мэ стереоэкрана (учитываемого программой). Перед стереоэкраном над головами зрителей на подвеске установлены: подвижные стереопроекторы 6 (по одному на каждого зрителя) с подвижными проекционными стереообъективами 7 и электронно-оптическими блоками 8 (для формирования проецируемых кадров стереопары внутри стереопроектора), с автоприводами 9 для автокоррекции смещения, наклонов и поворотов этих стереопроекторов, электронно-оптических блоков 8 и проекционных объективов в стереообъективах 7 (в этих стереопроекторах). 10 - автокорректор (для механической динамической автокоррекции оптических элементов системы, связанный со следящей системой 3 и автоприводами 2 и 9 и автоколлиматором 5. 11 - видеокорректор, (для видеокоррекции видеосигналом формируемых кадров стереопары), связанный для управления с автокорректором 10 и связанный (для видеокоррекции кадров) с проекционными блоками 8 в стереопроекторах 6. Ог - центр стереобазы глаз зрителя. Зрители и их головы, стереопроекторы и их элементы, а также стереоэкран или его зеркально-сферические секции подвижны по координатным осям x, y, z и могут поворачиваться вокруг этих осей на углы α_x, β_y, γ_z. ω - углы падения проекционных лучей а1, а3 (направленных стереопроектором на стереоэкран) равны углам отражения зеркалом стереоэкрана в глаза зрителям этих же лучей а2, а4. Стрелками бл показаны лучи, отраженные от лиц и глаз зрителей, снимаемые левой видеокамерой 4л следящей системы 3, а стрелками бпр - лучи, снимаемые правой видеокамерой 4пр. Стрелкой в показаны управляющие сигналы, формируемые следящей системой 3, подаваемые на автокорректор 10. Стрелкой г показаны лучи от автоколлиматора 5 для сканирования сферы зеркал секций стереоэкрана 1. Стрелкой д показаны управляющие сигналы автокоррекции, формируемые автоколлиматором 5, выдаваемые на автокорректор 10. Стрелкой е показаны управляющие сигналы, формируемые автокорректором 10, выдаваемые на видеокорректор 11. Стрелкой ж показаны управляющие сигналы формируемые и выдаваемые автокорректором 10 на автоприводы для автокоррекции 9 стереопроекторов 6. Стрелкой и показаны управляющие сигналы видеокоррекции, формируемые видеокорректором 11 и выдаваемые на проекционные блоки 8. Стрелкой к показаны управляющие сигналы автокоррекции ориентации центра сферы стереоэкрана или центров сфер секций стереоэкрана. Сигналы к (формируемые автокорректором 10) выдаются на автоприводы 2 стереоэкрана 1 или автоприводы секций стереоэкрана 1.

На фигуре 2 показана стационарная стереопроекционная система с зеркально-сферическим стереоэкраном 1 (подвешенным к потолку). На стойке установлено плоское полупрозрачное зеркало 12 с наклоном под углом 45° к оптической оси проекции для прямого стереонаблюдения стереопроекции, фокусируемой стереоэкраном 1 на это зеркало.

На фигуре 3 показаны стационарная стереопроекционная система с расположенным над рабочим столом зеркально-сферическим стереоэкраном 1 с подвешенными к нему плоским полупрозрачным зеркалом 12 (для прямого наблюдения стереопрограмм, фокусируемых стереоэкраном 1 на это зеркало). К экрану 1 подвешено вспомогательное плоское непрозрачное зеркало 13 (для расположения стереопроекционной системы выше уровня рабочего стола и создания свободного рабочего пространства над рабочим столом. К стереоэкрану 1 подвешены стереопроектор 6 и следящая система 3. Экран 13 расположен под углом 45° к оптической оси проекции стереопроектора 6, а экран 12 расположен под углом 45° к оптической оси проекции и под углом 90° к экрану 13.

В стереопроекционные системы на фигурах 2 и 3 большая часть проекционного пространства расположена в вертикальном направлении над рабочим столом. При этом освобождается пространство вокруг рабочего стола.

На фигуре 4 показаны координаты расположения пр - правого глаза одного зрителя (любого зрителя в стереозале) и л - его левого глаза. Ог - центр линии стереобазы этих глаз. Ос - центр поворота стереопроектора 6 его автоприводом. 8 - электронно-оптический блок (с матричными индикаторами или видеопроекторами) внутри стереопроектора для формирования левого и правого кадров стереопары или пара электронно-оптических блоков, расположенных рядом по горизонтали (8пр - блок формирования правого кадра и 8л - блок формирования левого кадра горизонтальной стереопары). Δx - направление горизонтальных и Δy - направление вертикальных механических смещений (автокорректором 10) блока 8 или блоков 8пр и 8л для смещения плоскостей формирования левого и правого кадров стереопары относительно оптических осей соответствующих проекционных объективов 7л и 7пр. В качестве альтернативы механической автокоррекции для вертикального и горизонтального смещения по Δх и Δу кадров стереопары установлен видеокорректор 11 для видеокоррекции этих смещений кадров видеосигналом. 7л - проекционный объектив стереообъектива для проекции левого кадра стереопары, а 7пр - проекционный объектив для проекции правого кадра этой стереопары. а1 - оптическая ось стереопроекции, направленная в центр стереоэкрана 1 (эта ось может совпадать с оптической осью стереообъектива стереопроектора 6). ал - оптическая ось проекции объектива 7л (совмещенная с оптической осью этого объектива) или центральный проекционный луч объектива 7л, падающий в центр стереоэкрана и отраженный стереоэкраном в левый глаз зрителя. апр - оптическая ось проекции объектива 7пр (совмещенная с оптической осью этого объектива) или центральный проекционный луч объектива 7пр, падающий в центр стереоэкрана и отраженный стереоэкраном в правый глаз зрителя пр. ал - оптическая ось проекции объектива 7л, (совмещенная с оптической осью этого объектива) или центральный проекционный луч объектива 7пр, падающий в центр стереоэкрана и отраженный стереоэкраном в левый глаз зрителя л. Δε - предел горизонтального смещения автоприводом (при автокоррекции стереобазы стереообъектива) подвижного проекционного объектива 7л. Δϕ - угол конвергенции оптических осей проекции проекционных объективов 7л и 7пр стереообъектива, равный углу ϕ_у взаимного поворота объективов 7л и 7пр стереообъектива вокруг вертикальной оси у оптической оси проекции ал.

На фигуре 5 блоки автокорректоров (связанные с системой слежения 3): 9а - для коррекции смещения стереопроектора 6 по координатам x, y, z; 9б - для коррекции поворота стереопроектора на углы α_x, β_y, γ_z (вокруг этих координатных осей); 9в - для раздельной автофокусировки каждого проекционного объектива 7л и 7пр смещением этих объективов на Δf вдоль их оптических осей (параллельных нормали к плоскости формирования проецируемых стереокадров); 9г - для коррекции стереобазы стереообъектива (горизонтального смещения одного или обоих проекционных объективов 7л, 7пр на ширину Δε по линии их стереобазы); 9д - для коррекции угла конвергенции Δϕ стереообъектива (угла между оптической осью проекции апр и оптической осью проекции ал; 9е - для коррекции смещения проекционного блока 8 или двух проекционных блоков 8л и 8пр; 9ж - для автофокусировки объективов 17л и 17пр на отражающий экран пары проекционных блоков в (формирующих проекции стереокадров на отражающий экран или пару экранов внутри стереопроектора). Видеокорректор 11, формирующий видеосигнал и видеокоррекции, подаваемый на электронно-оптические блоки 8 или блоки 8л и 8пр (формирующие стереокадры) для видеокоррекции вертикального и горизонтального смещения, изменения перспективы, масштабов и геометрических искажений этих кадров стереопары. Автоколлиматор 5 (установлен в центре сферы стереоэкрана Мэ) для сканирования сферы зеркала этого стереоэкрана оптическими лучами г для измерения угла θ (угла отклонения сферы стереоэкрана 1 от программного цента сферы Мэ), отработки управляющего сигнала д, выдаваемого на автокорректор 10. к - сигнал отработанный автокорректором 10 и выдаваемый на автоприводы 2 стереоэкрана 1 (для автокоррекции сведения центра сферы этого стереоэкрана или автокоррекции сведения всех центров зеркально-сферических секций стереоэкрана в запрограммированный центр Мэ сферы зеркала стереоэкрана).

На фигурах 6, 7, 8 и 9 показаны стереопроекторы для широкоформатной стереопроекции для наблюдения экранных стереопроекций с горизонтальным и вертикальным углами поля зрения 60÷90°.

На фигуре 6 стереопроектор содержит встроенный внутри дисплейный блок 8а для формирования проецируемых кадров стереопары. Блок 8 содержит два цветных RGB (R - красного, G - зеленого и В - синего цветов) матричных индикатора (видеопанели) с ЖК, DLP, LED или LCD-матрицами: 14л - матрица для формирования проецируемого левого кадра стереопары и 14пр - матрица для формирования правого кадра этой стереопары. Одна матрица 14л установлена перпендикулярно оптической оси своего проекционного объектива 7л стереообъектива (проецирующего с нее проекцию на стереоэкран). Под углами 45° к каждой матрице установлено полупрозрачное плоское полупрозрачное зеркало 12а для ориентации проекционного потока от матрицы 14л во входной зрачок объектива 7л (стереообъектива) и ориентации проекционного потока от матрицы 14пр во входной зрачок объектива 7л. Центр матрицы 14л расположен ближе к оптической оси этого объектива 7л. Центр матрицы 14пр установлен ближе к плоскости, перпендикулярной самой матрице и проходящей через оптическую ось объектива 7пр. Матрицы выполнены с остронаправленным светорассеиванием проекционных потоков от электронно-оптических элементов - пикселей проецируемых кадров во входной зрачок определенного проекционного объектива (рассеяния проекционного потока от матрицы 14л только во входной зрачок объектива 7л, а проекционного потока матрицы 14пр - во входной зрачок объектива 7л).

На фигуре 7 стереопроектор содержит встроенный внутри проекционный блок 8б с общим отражающим экраном 14 для формирования стереокадров проекцией на этом экране. При использовании отражающего алюминированного экрана 14 с остронаправленным светорассеиванием можно использовать один проектор для формирования проецируемой горизонтальной стереопары (левого и правого кадра, расположенных на экране 14 рядом по горизонтали).

На фигуре 8 стереопроектор содержит встроенные внутри проекционный блок 8б с отражающим зеркально-сферических экраном 14а с радиусом r сферы зеркала. Центр этой сферы Мэ расположен по центру линии стереобазы стереообъектива (с объективами 7л и 7пр).

На фигуре 9 стереопроектор содержит встроенный внутри проекционный блок 8б с отражающим зеркально-растровым отражающим экраном 14б с радиусом r сферы зеркала каждого элемента растра 18. Экран с зеркально-сферическим растром может быть выполнен плоским или сферическим.

Центр сферы Мэ зеркала экрана 14а или все центры сфер Мэ каждого элемента растра экрана 14б расположены в центре линии стереобазы стереообъектива (с объективами 7л и 7пр). Длина r сферы зеркала экрана 14а или зеркал растра экрана 14б примерно равны оптической длине фокусировки стереокадров объективами 17л и 17пр на экраны 14а или 14б. Проекционные экраны 14, или 14а или 14б установлена внутри стереопроектора перед проекционными объективами 7л и 7пр (стереообъектива) в плоскости резко изображаемых на стереоэкране 1 экранных изображений стереокадров. Для этого в проекционном блоке 8б перед экраном 14, или 14а или 14б установлены пара видеопроекторов 15л и 15пр. Видеопроектор 15л содержит матричный цветной RGB индикатор 16л - для формирования широкоформатного левого кадра стереопары и проекционный объектив 17л - для проекции этого кадра на этот экран. Видеопроектор 15пр содержит матричный цветной RGB индикатор 16пр для формирования широкоформатного правого кадра этой стереопары и проекционный объектив 17пр для проекции этого кадра на тот же экран. Индикаторы выполнены с просветными ЖК матрицами или светоизлучающими LED или OLED цветными RGB матрицами. Экранное изображение широкоформатного левого кадра стереопары, спроецированное на общем отражающем зеркальном экране 14а или 14б, совмещается с частью площади экранного изображения спроецированного широкоформатного правого кадра этой стереопары. Видеопроекторы 15л и 15пр выполнены с автоприводами 9е для автокоррекции смещения этих проекторов 16л и 16пр по горизонтали, вертикали и вдоль нормали к экрану 14, или 14а, или 14б. В этих проекторах встроены автоприводы 9ж для автофокусировки проекционных объективов 17л в проекторе 15л и объектива 17пр в проекторе 15пр. Экраны зеркально-сферические 14а или с зеркально-сферическим растром 14б. Экраны ориентированы в стереопроекторе так, чтобы проекционные лучи от проектора 15л левого кадра стереопары концентрировались в площади входного зрачка объектива 7л (стереообъектива), а проекционные лучи от проектора 15пр - в площади входного зрачка объектива 7пр.

На фигуре 10 и 11 стереопроектор для широкоформатной стереопроекции содержит встроенный внутри цветной дисплейный блок 19 с просветной ЖК матрицей или светоизлучающей LED или OLED цветной RGB матрицей. Матрица установлена перед проекционными объективами 7л и 7пр (стереообъектива стереопроектора). Экранные изображения формируемых этой матрицей широкоформатного левого кадра стереопары совмещается с частью площади широкоформатного правого кадра. На матрице со стороны этих объективов установлена прозрачная пластина с линзовым растром 20 из сферических микролинз. Каждая линза захватывает проекционные потоки соседних двух RGB пикселей (одного пиксела - для левого кадра и другого смежного пиксела - для правого кадра стереопары). Матрица формирует стереопарные изображения в форме RGB вертикальных, чередующихся по горизонтали полос: RGBл - вертикальной полосы для левого кадра и RGBпр - вертикальной полосы для правого кадра стереопары. Цветовые субпикселы в каждой полосе чередуются по вертикали. Каждая пара смежных пикселей RGBл и RGBпр проецируется общей линзой линзового растра 20 (расположенной над этими пикселами) так, чтобы проекционный поток от пиксела RGBл проецировался во входной зрачок объектива 7л, а проекционный поток от пиксела RGBпр проецировался во входной зрачок объектива 7пр. На выходных линзах проекционных объективов 7л и 7пр установлены дырочные или сетчатые черные светофильтры 21лр и 21л для антибликовой защиты проекционных объективов от внешней засветки линз этих объективов и/или для повышения остроты зрения и глубины стереонаблюдения (подобно как при использовании дырочных очков).

На фигурах 12 и 13 стеропроектор содержит встроенный внутри блок 8г с цветным RGB матричным индикатором для поочередного во времени формирования кадров стереопары. Видеопроектор 15л содержит матричный цветной индикатор с DLP (микрозеркальный чип) матрицей 22 с отклоняемыми микрозеркалами 23 для формирования широкоформатных левого и правого кадров стереопары. Для подсветки микрозеркал DLP матрицы перед матрицей установлены шесть светодиодных цветных RGB осветителей (для поочередного формирования моноцветных R - красного, G - зеленого и В - синего цветов левого и правого кадров при включении поочередном одного из шести осветителей соответствующего цвета (по процессу известной DLP цифровой технологии обработки и формирования цветов). Микрозеркала 23 расположены с учетом их рабочих отклонений в вертикальной плоскости, перпендикулярной матрице. Перед DLP матрицей светодиодные осветители 24 (RGB)л - для формирования левого кадра и 24(RGB)пр - для формирования правого кадра стереопары установлены с направленным освещением матрицы так, чтобы проекционный поток при включении осветителей 24(RGB)пр для формирования матрицей правого кадра, отраженный микрозеркалами 23а (в рабочем положение), концентрировался в площади входного зрачка объектива 7пр (стереообъектива), а проекционный поток при включении осветителей 24 (RGB)л для формирования левого кадра - концентрировался в площади входного зрачка объектива 7л (этого стереообъектива). Над проекционными объективами 7пр и 7л установлены черные поглотители 25 (для поглощения проекционных лучей, отклоненных микрозеркалами 23б матрицы (в нерабочем положение) от входных зрачков этих объективов на угол Δ). Для эффективной подсветки матрицы и концентрации проекционных потоков микрозеркала могут быть выполнены с различным наклоном зеркальной плоскости этих микрозеркал в рабочем положении.

На фигуре 14 изображена блок-схема стереопроекции с блоками автокоррекции и видеокоррекции оптических элементов системы. Стереосистема содержит проектор 25л - для формирования точечно-сфокусированной проекции правого кадра стереопары и проектор 25пр - для формирования точечно-сфокусированной проекции правого кадра этой стереопары. Для этого в проекторах 25л и 26л установлены по одной цветной ЖК или LED или OLED матрице. Перед матрицей в этих проекторах вместо линзовых проекционных объективов для оптического увеличения кадра при проекции на зеркально-сферический стереоэкран установлена микродиафрагменная (дырочная - по типу камеры обскуры) или микрозеркальная отражательная оптическая система 2бл - для проекции левого кадра стереопары. В проекторе 25пр установлена такая же оптическая система 26пр - для проекции правого кадра этой стереопары. Оптические системы 26л и 26пр содержат ЖК просветный дисплей 26а. По принципу работы камеры обскуры прозрачный точечный пиксел ЖК дисплея 26а предназначен для коллимирования сужением сечения всех проекционных лучей перед проекцией на стереоэкран. В другом варианте оптическая система выполнена с ЖК отражающим дисплеем 26б (с трансрефлексным дисплеем с зеркальной подложкой под ЖК матрицей). Отражающий зеркальный точечный пиксел ЖК дисплея 26б предназначен также для коллимирования сужением сечения проекционных лучей перед проекцией на стереоэкран. Оптические системы 26л и 26пр со стереоэкраном расположены перед глазами зрителя с возможностью формирования точечных фокальных зон видения левого кадра стереопары, совмещаемой с центром зрачка левого глаза и фокальной зоны видения правого кадра - с центром зрачка правого глаза зрителя. Для этого дисплеи оптических систем 26а связаны с блоками видеокорректора 11а для смещения видеосигналом по горизонтали в пределах Δх и вертикали в пределах Δу в плоскости этих дисплеев, в дисплее 26а просветного прозрачного пиксела - видеодиафрагмы 27л или в дисплее 26б зеркального пиксела - микрозеркала 27л (для проекции левого кадра - в левый глаз) и 27пр (для проекции правого кадра - в правый глаз). Такой системой стереопроекции из-за существенного диафрагмирования оптических систем сечение каждой точечной фокальной зоны стереовидения в площади зрачка глаза становится существенно меньшим площади зрачка глаза. Это обеспечивает значительное ощущение зрителем повышенной остроты зрения и повышенной четкости видимого экранного стереоизображения за счет прохождения проекции через минимальную площадь в центре линзы хрусталика глаз. Поэтому аккомодация глаз свободна и без напряжения мышц глаза легко рефлекторно подстраиваются под конвергенцию независимо от дистанции глаз до стереоэкрана. Автокорректор 10 связан с оптическими системами 26л и 26пр для их механического смещения под стереобазу и центры зрачков глаз. Видеокоррекции программно синхронизированы с изменением координат зрачков глаз зрителя при конвергенции глаз. Дисплеи 26а или 26б выполнены с черным антибликовым покрытием.

На фигуре 15 стереопроекционная система установлена на обычном столе. Система содержит зеркально-сферический стереоэкран 1, следящую систему 3 с видеокамерами 4пр и 4л для отслеживания координат глаз, стереопроектор 6 с проекционными объективами 7л и 7пр, блоком 8 (формирования проецируемых стереокадров внутри стереопроектора), автоприводами 9 для автокоррекции, автокорректором 10, видеокорректором 11 и зеркалом 13 для отражения проекции от стереопроектора на стереоэкран. Стрелками бл и бл показаны световые лучи, отраженные лицом зрителя, снимаемые видеокамерами 4пр и 4л. Зеркало 13 предназначено для отражения проекции на стереоэкран от стереопроектора на этом стереоэкране, что сокращает проекционное пространство в два раза для установки всей стереопроекционной системы на столе и уменьшения габаритов этой системы. Объективы 7л и 7пр стереопроектора направлены на плоское зеркало 12. Автокорректор 10 предназначен для автокоррекции механических смещений и поворотов стереопроектора и его проекционных объективов. Видеокорректор 11 предназначен для видеокоррекции параметров стереокадров под координаты глаз зрителя и оптические параметры стереосистемы. Стрелкой в показан управляющий сигнал, подаваемый следящей системой 3 на автокорректор 10.

На фигуре 16 стереосистема выполнена в виде переносного ноутбука с зеркально сферическим стереоэкраном 1 и стереопроектором 6, повешенным на шее зрителя и расположенным перед стереоэкраном на груди зрителя. Стереоэкран без автопривода установлен неподвижно на столе. На экране установлены следящая (за координатами глаз) система 3 с двумя видеокамерами 4л и 4пр. Стереопроектор 6 содержит блок 8 для формирования проецируемых стереокадров, автопривод 9 с автокорректором 10 (для автокоррекции смещения и наклонов этого стереопроектора относительно стереоэкрана и глаз зрителя), видеокорректор 11 (связанный с блоком 8 для видеокоррекции параметров проецируемых стереокадров). Стрелками бл и бл показаны световые лучи, отраженные лицом зрителя, снимаемые видеокамерами 4пр и 4л. Стрелкой в показан управляющий сигнал, подаваемый следящей системой 3 на автокорректор 10.

На фигуре 17, 18 представлена стереопроекционная система, носимая на голове зрителя с зеркально сферическим стереоэкраном 1 в форме очков с одним или двумя зеркально-сферическими стеклами. Система закреплена на голове душками очков или эластичной лентой 28. На стереоэкране закреплены и жестко сфокусированы (на этот экран) два микропроектора: 25л - проектор для формирования левого кадра и 25пр - проектор для формирования правого кадра. Проекторы содержат проекционные микроблоки 8, подвижно закрепленные на автоприводах 9, связанных и управляемых автокорректором 10. Индивидуальный стереопроектор может быть выполнен без автоприводов и автокорректоров и настраиваться однократно вручную под глаза постоянного зрителя. Проекторы 25л и 25пр выполнены с оптическими системами увеличения проекций 26л и 26пр, содержащими просветные или зеркальные ЖК дисплеи (вместо линзовых проекционных объективов) для формирования микродиафрагм или микрозеркал. Дисплеи формируют проекцию из коллимированных лучей, фокусируемую стереоэкраном 1 в точечную фокальную зону в центре зрачка левого глаза для стереонаблюдения левого кадра стереопары и фокусируемую в точечную фокальную зону в центре зрачка правого глаза для стереонаблюдения правого кадра. Для точного контроля за координатами центров зрачков (при конвергенции глаз) на стереоэкране закреплена следящая система 3 с микровидеокамерой 4пр для отслеживания координат зрачка правого глаза и микровидеокамерой 4л для отслеживания координат зрачка левого глаза. Следящая система 3 связана с автокорректором 10 для автокоррекции механического смещения и юстировки оптических элементов стереосистемы, видеокорректорами 11 для видеокоррекции параметров формируемых стереокадров и видеокорректором 11а для видеокоррекции видеосмещения микродиафрагмы или микрозеркала в дисплеях 26л и 26пр.

На фигурах 19 и 20 стереоэкран выполнен из двух плоских подвижных относительно зрителя и относительно друг друга частей : части 1пр для формирования экранного изображения правого кадра стереопары и части 1 - для формирования фокальной зоны видения экранного изображения левого кадра стереопары. На каждой части стереоэкрана выполнен растр из микрозеркал, ориентированных под углами, обеспечивающими точеную фокусировку частью экрана 1л проекционных лучей от проектора 25л в зрачок левого глаза зрителя, а частью 1пр - точеную фокусировку проекционных лучей от проектора 25пр в зрачок правого глаза того же зрителя. Проектор 25л (формирует проекцию левого кадра стереопары) жестко закреплен на части стереоэкрана 1л и жестко сфокусирован на торцовое трапецеидальное плоское зеркало 27л, закрепленное на правом боковом торце экрана 1л с наклоном к плоскости зеркального растра (для рассеивания проекционного пучка по всей плоскости этой части экрана). Проектор 25пр (формирует проекцию правого кадра стереопары) жестко закреплен на второй части стереоэкрана 1пр, жестко сфокусирован на торцовое трапецеидальное плоское зеркало 27пр (жестко закрепленное на боковом торце экрана 1л с наклоном для рассеивания проекции по всей площади экрана 1пр). Часть стереоэкрана 1л закреплена подвижно на автоприводе 2 стереоэкрана 1 для автокоррекции автокорректором 9 совместного смещения двух частей 1л и 1пр стереоэкрана по всем осям координат x, у, z и поворота этого стереоэкрана вокруг этих осей координат на углы α_x, β_y, γ_z. Часть стереоэкрана 1пр горизонтально подвижна относительно части стереоэкрана 1л и закреплена на автоприводе 2пр для смещения этим автоприводом в пределах Δх (в плоскости стереоэкрана) синхронно и параллельно смещению зрачков глаз зрителя.

На фигуре 21 представлена конструкция стереопроекционной системы, закрепленной подвижно на автоприводе 2. Автопривод подвешивает подвижно систему к потолку с возможностью перемещения этой системы по всем осям координат x, у, z с поворотом автоприводом 2 стереоэкрана 1 на углы α_x, β_y, γ_z вокруг этих осей координат. Система обеспечивает синхронное оптимальное позиционирование стереоэкрана относительно лица зрителя, который может перемещаться в больших пределах пространства под потолком (в секторе перемещения стереопроекционной системы автоприводом 2, связанным с автокорректором 9).

Стереопроекционная система работает следующим образом.

Видеокамеры 4л и 4пр следящей системы 3 по световым лучам бл, бпр (отраженным от лиц зрителей) непрерывно отслеживают координаты глаз и зрачков всех зрителей (контура глаз и зрачков, бровей носа, лица, рта). Эту информацию система слежения программно обрабатывает и распознает точные координаты глаз и зрачков глаз, формирует управляющие сигналы "в" для автокорректоров и передает эти сигналы на автокорректор 10. Автоколлиматор 6 световым лучом "г" сканирует контрольные точки зеркала стереоэкрана 1 и измеряет отклонения (от программной точки координат автокоррекции) точки центра сферы Мэ зеркала стереоэкрана 1 или центров кривизны зеркальных секций сборного стереоэкрана. Автоколлиматор 5 формирует управляющие сигналы "д" для отклонения центров сферы стереоэкрана, посылаемые на автокорректор 10. Автокорректор 10 принимает сигналы "в" от следящей системы 3, и сигналы "д" от автоколлиматора 5 и формирует управляющие сигналы "е" на видеокорректор 11, а также формирует управляющие сигналы "ж", передаваемые на все автоприводы 9 (9а, 9б, 9в, 9г, 9д, 9е, 9ж) стереопроекторов 6. Этими автоприводами механически непрерывно в динамике (синхронно с изменением параметров координат глаз зрителя, конвергенции глаз и изменением точек фиксации взгляда) корректируются все координатные смещения и повороты (вокруг этих осей координат стереопроекторов) и автофокусировки проекционных объективов стереообъективов стереопроекторов, координатные смещения и повороты проекционных блоков и автофокусировки проекционных объективов в этих блоках. Видеокорректор 11 по сигналу "е" от автокорректора 10 формирует управляющие сигналы "и" для программных видеокоррекций изображений кадров стереопар (формируемых в проекционных блоках 8 стереопроекторов). Электронно-оптической видеокоррекцией корректируются: смещения центров кадров на оптимальные стереобазы для согласования горизонтальных параллаксов со стереобазой и конвергенцией глаз с изменением точек фиксации взора, устранение вертикальных параллаксов, коррекция геометрических искажений и масштабов проецируемых кадров стереопар для компенсации кривизны зеркала стереоэкрана и обеспечения совмещения сопряженных точек, совпадающих с точками фиксации взора зрителя. Это обеспечивает полнокомфортное стереонаблюдение при разных углах наблюдения зрителями экранных стереоизображений с учетом углов конвергенции глаз и изменения точек взора. Для просмотра без диоптрических очков для зрителей с дефектами зрения (при различном линейном увеличение глаз и разных диоптриях очков для разных глаз зрителя) для автокорректора зритель может выбрать программу индивидуальной автокоррекции и видеокоррекции автофокусировкой проекционных объективов 7л и 7пр. При закрытых глазах или при просмотре в очках параметры глаз и автокоррекции автоматически определяются следящей системой, отслеживающей параметры контуров лица, глаз бровей, носа и рта каждого зрителя, с учетом диоптрий очков и дефектов глаз (вводимых зрителем для индивидуальной коррекции). Такая автокоррекция программируется путем предварительного снятия очков перед просмотром для запоминания следящей системой координат глаз относительно постоянно отслеживаемых следящей системой элементов лица (бровей, носа или рта или световых маячков на наушниках).

В другом варианте стереопроектора на фигуре 9 (с видом Г) дисплеи 7л и 7пр формируют тонкие нерасходящиеся проекционные лучи пикселами (видеодиафрагмы или пиксельного микрозеркала - видеоотражателя) 26л и 26пр. Координаты, смещение в плоскости дисплея 25а, 25, и размер этих пикселов формирует видеосигнал видеокорректора 11 по сигналу следящей системы 3 за координатами зрачков глаз. При быстром движении головы и глаз зрителя обеспечивается одновременно автокоррекция (автокорректорами 9в, 9г и 9д сигналами "д") для грубого инерционного смещения проекторов 25л и 25пр и электронно-оптическая видеокоррекция видеокорректором 11а для динамического безынерционного прецизионного видеосмещения этих видеодиафрагм или видеоотражателей 27л и 27пр для моментального и точного сопряжения точечных фокальных зон видения стереопары с соответствующими центрами зрачков или площадью зрачков глаз зрителя. Для этого зеркально-сферический стереоэкран должен быть установлен ближе к глазам зрителя на дистанции от 20 до 1000 мм, выполнен с точной сферой зеркала и точно отъюстирован в системе для обеспечения точного программного совмещения с расчетной точкой центра сферы стереоэкрана. Наблюдение точечно сфокусированных на зрачках проекций обеспечивает большую четкость наблюдения стереоэффекта и стереоизображений, чем при бинокулярном наблюдении реальных объектов (с расходящимися пучками света на ширину зрачков). Обеспечивается свободная аккомодация глаз (фокусировка глаз) и наблюдение большой глубины стереоэффекта и количества стереопланов, чем при естественном наблюдении. Это позволяет зрителю легко подстраивать фокусировку глаз к оптимальной конвергенции, как при естественном наблюдении реальных объектов. Такая оптическая система обеспечивает максимальный визуальный и полный комфорт стереонаблюдения при неограниченном времени просмотра стереопрограмм. Для зрителей с близорукостью или дальнозоркостью этой системой обеспечивается полный визуальный комфорт при стереонаблюдении без диоптрических очков. Дополнительный результат - максимальная простота конструкции стереопроекционной системы без линзовых проекционных объективов (с абберационными и бликовыми проблемами). Такие стереопроекционные системы могут быть максимально миниатюрными (с объемом стереопроекторов менее 0,01 куб.дм), с минимальным весом до 15 грамм, малоинерционными с точными автоприводами стереопроекторов и оптических элементов системы стереопроекции и с минимальной потребляемой мощностью. Это повышает мобильность стереопроекционной системы с максимальным и полным комфортом стереонаблюдения (за счет сверхбольшого поля стереонаблюдения, невидимости плоскости стереоэкрана и комфортной аккомодации глаз на дальние планы за стереоэкраном с четким наблюдением стереоэффекта в заэкранном пространстве). Такие стереопроекционные системы могут использоваться в стереопроекционных системах в форме стереоочков на фигурах 12 и 13, носимых на голове, и конструкциях на фигурах 14 и 15. Система обеспечивает автокоррекцию или видеокоррекцию этих проекторов при изменении положения стереоэкрана и/или зрачков зрителя аналогично описанной стереопроекционной системе на фигурах 1 (с учетом пересчета программ и элементов конструкции стереопроекционной системы для одного стереопроектора и для одного зрителя). Эти модели могут обеспечить самое большое поле зрения с горизонтальными углами до 140° и вертикальными углами 100° (или на всю зону поля видения обоими глазами). При этом стереонаблюдение обеспечивается без диоптрических очков или с диоптрическими очками. Конструкции и расположение стереоэкранов оптимальны для использования при движении зрителя (при работе, ходьбе и поездке на транспорте), для чего стереоэкран должен быть расположен во всей зоне видения выше уровня горизонта. При этом ниже уровня горизонта оставлена прозрачная зона для видимости окружающих объектов и пространства.

В системах коллективного стереонаблюдения перед просмотром стереопрограммы зрителю может быть продемонстрировано предварительная стереопрограмма тестирования глаз зрителя и системы стереопроекции для формирования системой слежения в автокорректоре информации о параметрах глаз и элементов лица этого зрителя для различных условий стереоскопического просмотра. Для этого зрителю демонстрируется видеостереоскопический видеотест со стереоизображениями на черном фоне в разных точках фиксации взора и стереонаблюдения с разными параллаксами (отрицательными, нулевыми и положительными) на различной глубине стереопланов (соответствующих фиксации различных точек взора). При демонстрации элементов видеотеста зрителю предлагается (тестом на экране или звуком) поворачивать и наклонять голову и рассматривать тестовые стереоизображения для видеоизмерения углов конвергенции глаз по стереобазе зрачков. Эта информация регистрируется в оперативной памяти процессоров автокорректоров и видеокорректоров оптимальной автокоррекции и видеокоррекции для этого зрителя. Зритель может сам ввести в оперативную память этого процессора автокорректора готовую информацию (о своих параметрах глаз, лица, разности увеличения глаз, диоптриях очков, стереобазы своих глаз) с цифрового носителя. Тестирование обеспечит полный визуальный комфорт стереонаблюдения.

Для создания стандартных программ автокоррекции и видеокоррекции для эффективной работы всех типов стереопроекционных систем можно использовать метод экспериментальных оптико-электронных измерений параметров автокоррекции и видеокоррекции для всех возможных точек фиксации взора, для всех возможных стереобаз глаз и координат стереонаблюдения, с учетом всех возможных поворотов и наклонов головы зрителей с учетом всех диоптрий очков зрителей и разного увеличения глаз зрителей. Информация о необходимых параметрах оптимальной автокоррекции и видеокоррекции для всех указанных параметров стереонаблюдения зрителями вводится как драйвер в оперативную и постоянную электронную память процессора, например с записью в памяти набора файлов статистических параметров моментальной автокоррекции и видеокоррекции, соответствующих эталонной настройке и юстировке стереопроекционной системы под определенный набор реально измеренных системой слежения параметров стереонаблюдения. Эти измерения выдаются следящей системой на процессоры автокорректоров и видеокорректоров. Процессорами по компьютерной программе из электронной памяти динамически постоянно автоматически выбираются необходимые файлы оптимальной автокоррекции и видеокоррекции. По этим файлам процессором по программе формируются управляющие сигналы, выдаваемые на автокорректоры и видеокорректоры стереопроекционной системы. Такой системой обеспечивается полнокомфортное стереонаблюдение. В другом варианте для целей формирования программ автокоррекции и видеокоррекции можно использовать известные и новые методы программирования процессов автокоррекции и видеокоррекции с помощью математических расчетов алгоритмов и стандартного программирования.

Стереоскопическая видеосъемка оптимальна при соблюдении равенства углов конвергенции съемочных объективов стереокамеры и проекционных объективов стереообъектива стереопроекционной системы. Поэтому при стереосъемке величина оптического увеличения фокусных расстояний объективов стереокамеры (величина зуммирования стереообъектива) должна быть согласована с углом конвергенции съемочного стереообъектива (точкой пересечения оптических осей съемочных объективов стереокамеры или точке в плоскости рампы). Эти данные параметров стереосъемки должны быть введены в программу автокоррекции и видеокоррекции видеосигнала или записаны на видеоносителе стереопрограммы для оптимизации автокоррекции и видеокоррекции под параметры видеосъемки.

При длительном просмотре телевизионных или компьютерных стереопрограмм, а также в процессе стереоскопического видеообучения обеспечивается режим длительного стереонаблюдения дальних стереопланов (видимости глубины планов стереоизображений на дистанции более 10 м, как при кинопросмотре на большом киноэкране). Этим обеспечивается лечение близорукости и исключение развития близорукости глаз зрителей. Масштаб видимой стереопроекции может быть увеличен. Такое стереонаблюдение происходит при постоянном расслаблении мышц глаз, что тренирует мышцы глаз на восстановление нормального зрения. Исключается эффект «высыхания глаз» при наблюдении на коротком расстоянии на мониторах компьютеров. Все это исключит раздражение и утомление глаз и мозга и психическую усталость зрителей. Обеспечится безопасность для здоровья и эффективность при обучении учащихся в учебных заведениях и работе пользователей компьютеров, рабочих в промышленности, научных работников и исследователей, хирургов и других медицинских работников, а также полный комфорт стереонаблюдения для кинозрителей и телезрителей.

Изобретение относится к средствам отображения трехмерной визуальной информации, а конкретнее к системам стереопроекции на зеркально-фокусирующие экраны для индивидуального и коллективного прямого наблюдения стереоизображений и стереэффекта без вспомогательных стереочков. Технический результат заключается в обеспечении динамического совмещения каждой определенной зоны стереовидения проекции левого и правого кадров стереопары с левым и правым глазами. Стереопроекционная система содержит зеркально-сферический стереоэкран, выполненный целым или секционным, по меньшей мере один стереопроектор по одному на каждого зрителя, последовательно связанные следящую систему, автокорректор и автоприводы оптических элементов стереопроекционной системы, и/или видеокорректор, связанный с блоком формирования проецируемых кадров стереопары в стереопроекторе; при этом следящая система содержит по меньшей мере две видеокамеры и/или сканирующий автоколлиматор. 11 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Стереопроекционная система для безочкового наблюдения стереопарных изображений, содержащая зеркально-сферический стереоэкран, выполненный целым или секционным, по меньшей мере один стереопроектор по одному на каждого зрителя, отличающаяся тем, что содержит последовательно связанные следящую систему, автокорректор и автоприводы оптических элементов стереопроекционной системы, и/или видеокорректор, предназначенный для коррекции стереопроекции, связанный с блоком формирования проецируемых кадров стереопары в стереопроекторе; при этом следящая система содержит по меньшей мере две видеокамеры для видеоконтроля координат, выбранных из группы: глаза, зрачки глаз, контрастные контуры лица, нос, брови или рот каждого зрителя, и/или сканирующий автоколлиматор для измерения сферичности и/или ориентации сферы стереоэкрана; следящая система выполнена для передачи этих измерений на автокорректор, автокорректор выполнен с приемником этих измерений и процессором программного преобразования этих измерений в управляющие сигналы для последующей передачи этих сигналов на автоприводы, а автоприводы выполнены для обеспечения выборочной или комплексной постоянной динамической автокоррекции оптических элементов стереоскопической системы, обеспечивающей зрителям визуальный, и/или физический, и/или физиологический комфорт стереонаблюдения, для чего корректируемые оптические элементы стереопроекционной системы выполнены подвижными с возможностью их смещения автоприводами для автокоррекции.2. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что внутри стереопроектора встроен блок формирования первичных стереопарных изображений, содержащий отражающий экран в плоскости формирования проецируемых кадров стереопары и один или два подвижных проектора с автоприводами для автофокусировки и смещения этих проекторов и/или проекционных объективов в этих проекторах относительно этого экрана, при этом этот экран выполнен с поверхностью для направленных отражений проекционных потоков левого и правого кадров стереопары в соответствующие проекционные объективы стереообъектива стереопроектора.3. Стереопроекционная система по п.2, отличающаяся тем, что отражающий экран внутри стереопроектора выполнен в форме сферического зеркала или с растром из микросферических зеркал, обеспечивающих ориентацию проекционного потока левого и правого кадров стереопары во входной зрачок соответствующего проекционного объектива стереообъектива, в том числе при взаимном наложении на этом экране кадров стереопары.4. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что в стереопроекторе встроен блок формирования стереопарных изображений, состоящий из матричного индикатора с LED (СИД, светоизлучающий дисплей) или OLED (ОСИД, органический светоизлучающий дисплей) матрицей, на которой со стороны проекционных объективов установлен подвижный параллельно матрице линзовый растр, матрица установлена перпендикулярно оптической оси проекции стереобъектива и выполнена с чередующимися по горизонтали вертикальными строками для формирования левого и правого кадров стереопары, а каждая линза растра выполнена и расположена с возможностью раздельного направления проекционных потоков соседних по горизонтали пикселей левого и правого кадров стереопары во входные зрачки соответствующих проекционных объективов стереообъектива с учетом смещения кадров стереопары на матрице параллельно линии стереобазы стереобъектива.5. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что в стереопроекторе встроен проекционный блок с подсвечиваемой DLP матрицей (ЦОСС, цветовая обработка светового сигнала) для попеременного во времени формирования наложенных в общей площади матрицы левых и правых кадров проецируемой стереопары, для чего перед этой матрицей со стороны объективов установлены в разных точках по горизонтали два светодиодных осветителя, формирующих попеременно левым и правым осветителями световых потоков красного, синего и зеленого света для формирования цветного стереоизображения соответственно левого и правого кадров, отклоняемых микрозеркалами матрицы в соответствующие входные зрачки проекционных объективов стереообъектива, для чего матрица установлена перпендикулярно оптической оси проекции стереобъектива, микрозеркала матриц ориентированы на рабочие отклонения в положениях «включено-выключено» в вертикальной плоскости, с учетом смещения кадров стереопары на матрице параллельно линии стереобазы стереобъектива.6. Стереопроекционная система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что стереопроектор выполнен с плавным снижением разрешения на крае по контуру формируемых кадров стереопар размывающей контурное изображение фотомаской, или в стереопроекторе установлены ЖК или DLP-матрицы, формирующие проецируемые стереокадры, предварительно выполненные с плавным снижением плотности пикселов или видеоразрешения к контуру кадра.7. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что зеркально-сферический стереоэкран подвешен к потолку горизонтально или с наклоном, перед зрителем с наклоном к главной оптической оси сферического стереоэкрана расположен плоский экран в виде полупрозрачного зеркала, а стереопроектор расположен с тыльной стороны за плоским экраном для проекции на зеркально сферический экран на просвет через этот плоский экран с последующим отражением этой проекции от зеркально-сферического экрана на тот же плоский экран и отражением от этого плоского экрана в глаза зрителя.8. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что следящая система выполнена для предварительного измерения координат открытых глаз, зрачков, контуров лица, носа, бровей, рта, для записи этих параметров в память автокорректора, а автокорректор и/или видеокорректор запрограммирован на возможность отработки управляющего сигнала автокоррекции при закрытых глазах зрителя по постоянно измеряемым следящей системой реальным координатам лица, бровей, носа или рта.9. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что проекционные объективы с автокорректором фокусировки выполнены с возможностью выбора зрителем индивидуальной автокоррекции фокусировки, компенсирующей диоптрии линз очков близорукого или дальнозоркого зрителя, с возможностью четкого наблюдения стереопроекции без диоптрических очков.10. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что стереопроектор выполнен с оптической системой проекции в тонких коллимированных лучах, проекционным стереообъективом служит просветный или отражающий дисплей с черной антибликовой видеомаской для формирования и безинерционного смещения видеокорректором двух точечных соответственно типу дисплея прозрачных пикселов-видеодиафрагм или двух точечных зеркальных пикселов-видеоотражателей для коллимирования проекционных лучей от блока формирования стереокадров и проекции этих лучей на стереоэкран с возможностью точной и моментальной фокусировки этим стереоэкраном точечных фокальных зон стереовидения левого и правого кадров стереопары в зрачки одноименных глаз зрителя, для чего диаметр апертуры каждого коллимированного луча существенно меньше диаметра зрачка с учетом обеспечения комфортной аккомодации глаз при наблюдении стереоизображений с любой глубиной планов, а для моментального безинерционного видеосмещения видеодиафрагмы или видеоотражателя на дисплее в стереопроекторе смонтирован видеокорректор, связанный с системой слежения за глазами и дисплеем формирования видеодиафрагмы или видеоотражателя.11. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что автокоррекция с помощью автоприводов заключается в смещении стереопроектора по всем координатным осям и наклона стереопроектора вокруг этих осей, смещении одного из объективов каждого стереообъектива стереопроектора по линии стереобазы и/или наклона этого объектива на угол конвергенции, и/или раздельной автофокусировки каждого проекционного объектива стереообъектива; смещении параллельно и вертикально линии стереобазы стереообъектива и/или поворотов проекторов или видеоматричных устройств в плоскости формирования своих стереокадров, формирующих проецируемые кадры внутри стереопроектора, и/или наклона в стереопроекторе внутреннего отражающего экрана или видеоматриц для формирования проецируемых кадров стереопары вокруг оси, пересекающей оптическую ось проекции стереообъектива и перпендикулярной плоскости совмещения оптических осей проекционных объективов этого стереообъектива, и/или сведении главного центра сферы упомянутого стереоэкрана или сведении центров сфер секций упомянутого стереоэкрана в центр сферы стереоэкрана, учитываемый автокорректором.12. Стереопроекционная система по п.1, отличающаяся тем, что коррекция видеокорректора заключается в смещении центров формируемых в стереопроекторе кадров стереопары параллельно и/или перпендикулярно линии стереобазы стереобъектива, формировании предискажений перспективы, и/или масштаба, и/или геометрических предискажений проецируемых кадров стереопары.