СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H04N13/00 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к системам формирования цветных стереоизображений и может быть использовано для создания стереоскопических компьютерных мониторов и телевизоров, стереокинематографа и других аналоговых и цифровых средств отображения информации.

Преимущественно изобретение предназначено для создания цветных стереоскопических жидкокристаллических мониторов и телевизоров.

Кроме того, изобретение может быть использовано для демонстрирования стереоскопической информации на выставках, в музеях, театрах, концертных и спортивных залах, на стадионах и спортивных площадках, в видеорекламе, в медицине, в системах автоматизированного проектирования, в машинах, игровых и тренажерных системах и в других областях техники, где требуется использование цветных стереоскопических изображений.

Уровень техники

Из уровня техники известны матричные системы (экраны, дисплеи) воспроизведения двумерного цветного изображения, где изображение формируется на матрице цветовоспроизводящих элементов, которая и является экраном (то есть изображение формируется непосредственно на экране, который видит зритель). Это - телевизоры, компьютерные мониторы и другие системы, предназначенные главным образом для индивидуального пользования. Основные типы матриц (экранов, дисплеев), используемые в таких системах, - это жидкокристаллические дисплеи (LCD-экраны) с источниками подсветки, плазменные панели (PDP-экраны), кинескопы (CRT-экраны), светодиодные дисплеи (LED-экраны) и т.п.

Из уровня техники известны проекционные системы воспроизведения двумерного цветного изображения, где изображение формируется на относительно небольшой матрице (или наборе матриц) цветовоспроизводящих элементов и проецируется на экран большого размера, который видит зритель, с использованием мощного светового потока и оптической системы (включающей объектив или набор объективов и другие элементы). Это - проекционные телевизоры, а также системы видеопроекторов с внешним экраном, предназначенные, главным образом, для коллективного пользования. Основные типы матриц, используемых в таких системах, - это жидкокристаллические просветные дисплеи (LCD-матрицы), жидкокристаллические отражательные дисплеи (LCOS- и D-ILA-матрицы), микрозеркальные электромеханические панели (DLP-чипы) и иные типы матриц цветовоспроизводящих элементов, а также черно-белые и монохромные кинескопы (электронно-лучевые трубки, CRT).

Из уровня техники известно несколько способов формирования стереоскопического изображения (очковые - поляризационные и обтюраторные, безочковые растровые и др.). Однако все существующие способы обладают недостатками, которые не позволяют использовать их для создания матричных систем воспроизведения цветного стереоизображения, пригодных для практического использования и широкого тиражирования. Лучшая иллюстрация этого утверждения - на потребительском рынке до сих пор отсутствуют цветные стереоскопические жидкокристаллические, плазменные или кинескопные мониторы и телевизоры, между тем как спрос на них был бы колоссальным. Некоторые существующие способы формирования стереоскопического изображения применяются в настоящее время в проекционных системах воспроизведения цветного стереоизображения.

Рассмотрим существующие способы формирования цветного стереоскопического изображения и их недостатки.

Из уровня техники известна система формирования стереоскопических изображений, в которой для раздельного очкового наблюдения левого и правого кадров стереопары соответственно левыми и правыми глазами зрителей снабжают зрителей поляризационными или обтюраторными очками (см. книгу: Валюс Н.А. Стерео: Фотография, кино, телевидение. - М.: Искусство, 1986, - 263 с., ил.).

Поляризацию используют в двух вариантах - линейную (например, для левого глаза - вертикальную, для правого - горизонтальную) и круговую (например, для правого глаза - правую, то есть по часовой стрелке, а для левого глаза - левую, то есть против часовой стрелки, или наоборот).

Положительными эффектами при использовании поляризационных или обтюраторных стереоочков является возможность одновременного наблюдения полноцветного стереоизображения большим числом зрителей в широком угле зрения, а также обеспечение равной световой нагрузки на глаза зрителей.

Основной недостаток систем с линейной поляризацией заключается в том, что наклон головы зрителя влево или вправо существенно снижает качество стереоэффекта (приводит к раздвоению изображения), а при больших углах наклона стереоэффект полностью пропадает. Зритель должен строго держать голову таким образом, чтобы его глаза были на одном уровне по горизонтали.

Основной недостаток систем с круговой поляризацией заключается в том, что для обеспечения круговой поляризации необходима не пленка (как для линейной поляризации), а достаточно сложный поляризационный фильтр. В то же время круговая поляризация имеет существенное преимущество по сравнению с линейной - наклон головы не влияет на качество стереоэффекта.

Общий недостаток всех поляризационных методов заключается в том, что их практически невозможно использовать для создания матричных систем формирования цветного стереоскопического изображения. Для этого пришлось бы наносить микроскопические поляризационные фильтры, чередуя при этом направления поляризации, на каждый пиксель матричного монитора, что технологически крайне сложно. Применение поляризационных методов для создания стереоскопических жидкокристаллических мониторов и телевизоров осложняется также тем, что в жидкокристаллическом дисплее используется уже поляризованный свет. В настоящее время поляризационные методы применяются только для создания проекционных систем формирования цветного стереоизображения.

Основным недостатком обтюраторного метода является утомляемость глаз из-за низкочастотного мерцания не только изображения на экране, но и окружающей обстановки, что вызывает раздражение и даже заболевание глаз при длительном наблюдении стереоизображений. Недостатком обтюраторного метода является также необходимость использования тяжелых очков с питанием от батареи или от внешнего источника.

Из уровня техники также известны безочковые стереоскопические проекционные системы с линзово-растровыми стереоэкранами. Основным недостатком линзово-растровых стереоскопических систем является необходимость неподвижного удержания головы зрителя в зонах избирательного стереоскопического видения. Ширина каждой зоны видения не превышает расстояния между зрачками глаз, при этом смещение глаз относительно центра зоны на два (и более) сантиметра приводит к существенному снижению яркости наблюдаемого изображения. Если зритель меняет положение и выходит из зоны видения, стереоэффект теряется. Строгая фиксация положения зрителя относительно зон видения даже в течение нескольких минут вызывает дискомфорт зрителя - неудобство, быструю утомляемость, так как зритель вынужден сидеть неподвижно и постоянно визуально искать оптимальный ракурс (центр зоны видения) четкого наблюдения стереоэффекта.

Кроме того, из уровня техники известен способ формирования стереоизображений, основанный на использовании разных цветов для левого и правого кадров стереопары. Например, берут левый кадр - красный и правый - зеленый и проецируют на один экран, используют очки с фильтрами - красным и зеленым. Таким образом, зритель одним глазом видит только красный (левый) кадр, а другим - только зеленый (правый) кадр и в итоге видит объемное изображение. Основной недостаток этого способа заключается в том, что с его помощью невозможно обеспечить формирование цветного стереоизображения с естественной передачей цветов.

Известны способ и система формирования цветного стереоизображения за счет использования различных наборов базовых цветов для разных глаз, которые являются наиболее близким аналогом настоящего изобретения (WO 2000/074392 А1 (DaimlerChrysler AG), приоритет 26 мая 1999). Известны также проекционные системы формирования стереоизображения, построенные на этом принципе (WO 2005/039192 А1 (BARCO N.V.), приоритет 21 октября 2003 г.). Однако в обоих указанных патентах речь идет только о проекционных системах, что в явном виде указано в формулах изобретений. В настоящем изобретении рассматриваются матричные дисплеи, предназначенные для формирования цветного стереоизображения за счет использования различных наборов базовых цветов для разных глаз с использованием источников подсветки, соответствующих различным наборам базовых цветов. Согласно международному отчету о поиске, проведенному по аналогичной заявке PCT/RU 2006/000324, такие системы не известны из уровня техники, что делает возможным их патентование.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в создании системы формирования цветного стереоизображения, обеспечивающей формирование цветного стереоизображения с высокой четкостью, без геометрических искажений, с естественной передачей цветов, с максимальным разрешением и широким полем зрения.

Сущность изобретения

Заявленный технический результат достигается тем, что система формирования стереоизображения содержит: матричный дисплей с источником подсветки, предназначенный для формирования и попеременного отображения «левого» и «правого» кадров стереопары с использованием наборов базовых цветов Z_лев и Z_прав соответственно, и фильтрующее устройство, предназначенное для раздельного наблюдения «левого» и «правого» кадров стереопары разными глазами зрителя путем фильтрации цветов наборов Z_лев и Z_прав.

Матричный дисплей имеет, по меньшей мере, один источник подсветки или набор источников подсветки, которые обеспечивают подсветку матричного дисплея попеременно со спектром, соответствующим набору базовых цветов Z_лев, и со спектром, соответствующим набору базовых цветов Z_прав, синхронно с отображением соответствующих кадров на матричном дисплее.

«Левый» кадр стереопары раскладывается на компоненты (цветовые каналы) по набору базовых цветов Z_лев, который включает, по меньшей мере, три спектрально независимых цвета. «Правый» кадр стереопары раскладывается на компоненты (цветовые каналы) по набору базовых цветов Z_прав, который включает, по меньшей мере, три спектрально независимых цвета, каждый из которых не совпадает ни с одним цветом из набора базовых цветов Z_лев.

В одном из вариантов осуществления изобретения все компоненты (цветовые каналы) кадра отображаются на матричном дисплее одновременно. При отображении «левого» кадра стереопары работает источник подсветки или набор источников подсветки, соответствующий набору базовых цветов Z_лев, а при отображении «правого» кадра стереопары работает источник подсветки или набор источников подсветки, соответствующий набору базовых цветов Z_прав. Источники подсветки могут включаться во время отображения кадра в любом режиме, комбинации и последовательности одновременно, последовательно и т.п. Важно лишь, чтобы во время отображения кадра они обеспечили требуемую среднюю интенсивность подсветки со спектром, соответствующим набору базовых цветов для данного кадра.

Еще в одном из вариантов осуществления изобретения компоненты (цветовые каналы) кадра отображаются не одновременно, например последовательно во времени. При отображении каждого компонента (цветового канала) кадра включается источник подсветки соответствующего базового цвета. При этом может использоваться матричный дисплей, содержащий матрицу спектральных светофильтров, либо матричный дисплей без матрицы светофильтров.

В одном из вариантов осуществления изобретения в качестве источников подсветки используются лазеры или узкополосные светодиоды, соответствующие наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав. Еще в одном из вариантов осуществления изобретения в качестве источников подсветки используются комбинации лазеров и спектральных светофильтров или комбинации узкополосных светодиодов и спектральных светофильтров, соответствующие наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав.

Еще в одном из вариантов осуществления изобретения источник подсветки расположен таким образом, что световой поток, излучаемый указанным источником подсветки, проходит через матричный дисплей.

В одном из вариантов осуществления изобретения в качестве матричного дисплея используется жидкокристаллический экран (LCD-экран).

Еще в одном из вариантов осуществления изобретения матричный дисплей содержит матрицу спектральных светофильтров. Еще в одном из вариантов осуществления изобретения в область пропускания каждого спектрального светофильтра матричного дисплея попадают спектры излучения одного источника подсветки из набора Z_лев и одного источника подсветки из набора Z_прав.

Еще в одном из вариантов осуществления изобретения фильтрующее устройство состоит, по меньшей мере, из двух спектральных светофильтров, один из которых пропускает цвета набора Z_лев и не пропускает цвета набора Z_прав, а другой спектральный светофильтр пропускает цвета набора Z_прав и не пропускает цвета набора Z_лев. При этом спектральный светофильтр, пропускающий цвета набора Z_лев и не пропускающий цвета набора Z_прав, расположен между устройством отображения и левым глазом зрителя, а спектральный светофильтр, пропускающий цвета набора Z_прав и не пропускающий цвета набора Z_лев, расположен между устройством отображения и правым глазом зрителя.

Еще в одном из вариантов осуществления изобретения фильтрующее устройство выполнено в виде, по меньшей мере, одного голографического оптического элемента, который расположен между матричным дисплеем и глазами пользователя.

Еще в одном из вариантов осуществления изобретения система формирования стереоизображения может быть выполнена с дополнительной возможностью формирования двумерного изображения.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показано представление наборов базовых цветов и соответствующих им цветовых пространств в координатах x и y модели CIP.

На Фиг.2 показано формирование цветного стереоизображения с разложением «левого» и «правого» кадров стереопары по разным наборам базовых цветов в матричных системах на примере двух наборов по три базовых цвета.

На Фиг.3 показано формирование стереоизображения с попеременным отображением «правых» и «левых» кадров с одновременным отображением на матричном дисплее всех компонентов (цветовых каналов) кадра.

На Фиг.4 показано формирование стереоизображения с попеременным отображением «правых» и «левых» кадров с последовательным отображением на матричном дисплее отдельных компонентов (цветовых каналов) кадра с использованием матричного дисплея без матрицы светофильтров.

Подробное описание изобретения

Способность человека видеть стереоскопическое (объемное) изображение в ближней зоне (условно до 5 м) обусловлена, прежде всего, бинокулярным механизмом человеческого зрения. Когда мы смотрим на объект, расположенный достаточно близко от нас, на сетчатке левого и правого глаз формируются два различных двумерных изображения, которые воспринимаются мозгом как одно трехмерное (объемное) изображение. Соответственно, если создать два двумерных изображения (кадра), соответствующих взгляду левым и правым глазом (так называемую стереопару), и сделать так, чтобы левый глаз видел только «левый» кадр стереопары, а правый глаз - только «правый» кадр стереопары, можно создать стереоскопическое (объемное) изображение.

Множество воспринимаемых человеком цветов может быть представлено в координатах x и y модели CIP, Фиг.1 (светло-серая область). Любой набор из трех (и более) спектрально независимых цветов (базовых цветов) задает цветовое пространство (треугольник в координатах x и y модели CIP), все цвета которого могут быть получены путем смешения этих базовых цветов в различных пропорциях. Например, на Фиг.1 изображены два цветовых пространства, задаваемых двумя различными наборами из трех базовых цветов (красного, зеленого и синего) - набором Z₁={R₁, G₁, B₁} и набором Z₂={R₂, G₂, B₂}. Любой цвет С, попадающий в область пересечения этих цветовых пространств (темно-серая область на Фиг.1), может быть разложен и по набору Z₁, и по набору Z₂.

Для формирования цветного стереоизображения при помощи устройства отображения формируют «левый» и «правый» кадры стереопары, раскладывают «левый» и «правый» кадры стереопары на компоненты (цветовые каналы) по двум различным наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав соответственно и затем оба кадра отображают при помощи средства отображения на экран, который видит зритель, причем «левый» кадр отображают с использованием набора базовых цветов Z_лев, a «правый» кадр отображают с использованием набора базовых цветов Z_прав. Набор базовых цветов Z_лев включает, по меньшей мере, три спектрально независимых цвета, а набор базовых цветов Z_прав включает, по меньшей мере, три спектрально независимых цвета, каждый из которых не совпадает ни с одним цветом из набора базовых цветов Z_лев. «Левый» и «правый» кадры могут отображаться одновременно или попеременно.

Устройство отображения содержит матричный дисплей, предназначенный для формирования и попеременного отображения «левого» и «правого» кадров стереопары, и источник подсветки (или набор источников подсветки), предназначенный для подсветки матричного дисплея попеременно со спектром, соответствующим набору базовых цветов Z_лев, и со спектром, соответствующим набору базовых цветов Z_прав, синхронно с отображением соответствующих кадров. «Левый» кадр стереопары раскладывается на компоненты (цветовые каналы) по набору базовых цветов Z_лев, а «правый» кадр стереопары раскладывается на компоненты (цветовые каналы) по набору базовых цветов Z_прав. Компоненты (цветовые каналы) могут отображаться одновременно или не одновременно, например последовательно.

Затем фильтруют цвета наборов Z_лев и Z_прав при помощи фильтрующего устройства таким образом, чтобы зритель видел левым глазом «левый» кадр стереопары и не видел «правый», а правым глазом видел «правый» кадр стереопары и не видел «левый».

В одном из вариантов осуществления изобретения фильтрующее устройство представляет собой набор, по меньшей мере, из двух спектральных светофильтров - «левого» спектрального светофильтра, пропускающего цвета набора Z_лев и не пропускающего цвета набора Z_прав, и «правого» спектрального светофильтра, пропускающего цвета набора Z_прав и не пропускающего цвета набора Z_лев. При этом спектральные светофильтры расположены таким образом, что спектральный светофильтр, пропускающий цвета набора Z_лев и не пропускающий цвета набора Z_прав, расположен между левым глазом зрителя и устройством отображения, а спектральный светофильтр, пропускающий цвета набора Z_прав и не пропускающий цвета набора Z_прав, расположен между правым глазом зрителя и устройством отображения. Таким образом, левый глаз видит только «левый» кадр стереопары, сформированный базовыми цветами набора Z_лев, а правый глаз видит только «правый» кадр стереопары, сформированный базовыми цветами набора Z_прав, что позволяет зрителю видеть цветное стереоскопическое (объемное) изображение.

Фиг.2 иллюстрирует описанный выше способ для случая, когда используется два набора из трех базовых цветов: Z_лев={R₁, G₁, B₁} и Z_прав={R₂, G₂, В₂}.

Еще в одном из вариантов выполнения изобретения устройство фильтрации может быть выполнено в виде пользовательских спектральных светофильтров индивидуального пользования - специальных очков, контактных линз и т.п.

Пользовательские спектральные светофильтры могут быть трех видов - «на пропускание», «на поглощение и/или отражение» и промежуточные варианты.

Спектральные светофильтры «на пропускание» пропускают узкие полосы спектра, соответствующие одному из наборов базовых цветов (Z_лев и Z_прав), и не пропускают другие участки спектра. Таким образом, спектральные светофильтры «на пропускание» затемняют окружающую обстановку и позволяют зрителю видеть только изображение на экране (соответственно левый глаз зрителя видит «левый» кадр стереопары и не видит «правый», правый глаз зрителя видит «правый» кадр стереопары и не видит «левый»).

Спектральные светофильтры «на поглощение и/или отражение» поглощают или отражают узкие полосы спектра, соответствующие одному из наборов базовых цветов (левый не пропускает цвета набора Z_прав, правый не пропускает цвета набора Z_лев), и пропускают остальные участки спектра. Таким образом, спектральные светофильтры «на поглощение и/или отражение» не затемняют окружающую обстановку и позволяют видеть как изображение на экране (соответственно левый глаз зрителя видит «левый» кадр стереопары и не видит «правый», правый глаз зрителя видит «правый» кадр стереопары и не видит «левый»), так и окружающую обстановку.

Промежуточные варианты спектральных светофильтров могут иметь произвольные спектры пропускания с тем лишь условием, что «левый» спектральный светофильтр пропускает цвета набора Z_лев и не пропускает цвета набора Z_прав, а «правый» спектральный светофильтр пропускает цвета набора Z_прав и не пропускает цвета набора Z_лев.

Пользовательские спектральные светофильтры могут быть совмещены с обычными очками для коррекции зрения. Для этого достаточно нанести фильтрующий слой на линзы очков. Аналогично пользовательские спектральные светофильтры могут быть изготовлены на основе контактных линз.

Еще в одном из вариантов осуществления изобретения фильтрующее устройство выполнено в виде, по меньшей мере, одного голографического оптического элемента.

В одном из вариантов осуществления изобретения в качестве матричного дисплея для формирования изображения используется LCD-дисплей (жидкокристаллический дисплей). Он может содержать матрицу жидкокристаллических ячеек и матрицу спектральных светофильтров или только матрицу жидкокристаллических ячеек без матрицы спектральных светофильтров. Система для формирования цветного стереоскопического изображения на основе жидкокристаллического дисплея будет подробно описана ниже.

Как известно, в стандартном LCD-экране (телевизоре, мониторе) цветное изображение формируется следующим образом. На матрицу жидкокристаллических ячеек, каждая из которых может менять свою прозрачность под воздействием приложенного к ней напряжения, накладывается матрица микроскопических спектральных светофильтров базовых цветов (обычно красного, зеленого и синего). Ячейки и наложенные на них спектральные светофильтры могут иметь форму полосок, кругов и т.д. с характерным размером в доли миллиметра. Каждую цветовоспроизводящую пару «ячейка + спектральный светофильтр» обычно называют субпикселем. Субпиксели каждого цвета равномерно распределены по экрану. Обычно субпиксели условно объединяют в группы (по одному субпикселю каждого цвета), которые называют пикселями.

Позади экрана устанавливается источник подсветки (широкополосная лампа) либо набор узкополосных источников подсветки (лазеров, светодиодов), соответствующих набору базовых цветов. Изменяя степень и время прозрачности ЖК-ячеек, можно регулировать яркость свечения соответствующих субпикселей. Свет от субпикселей разных цветов смешивается в восприятии зрителя, что позволяет формировать на экране любое цветное изображение. Обычно условно считают, что каждый пиксель воспроизводит определенный цвет (путем смешения базовых цветов от составляющих его субпикселей), а пиксели разных цветов формируют цветное изображение на экране.

Для того чтобы LCD-экран можно было использовать для формирования цветного стереоизображения, его конструкцию нужно изменить следующим образом. Необходимо использовать два набора узкополосных источников подсветки (лазеров, светодиодов и т.п.), соответствующих двум наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав. «Правые» и «левые» кадры отображаются на экране попеременно, при этом во время отображения LCD-экраном «правого» кадра спектр излучения подсветки соответствует набору базовых цветов Z_прав, а во время отображения матрицей LCD «левого» кадра спектр излучения подсветки соответствует набору базовых цветов Z_лев. Спектры излучения источников подсветки должны попадать в область пропускания спектральных светофильтров LCD-экрана, но при этом иметь достаточное разнесение по спектру для качественной фильтрации «правых» и «левых» кадров пользовательскими спектральными светофильтрами (очками, контактными линзами, топографическими или дифракционными фильтрами и т.п.).

В одном варианте осуществления изобретения все компоненты (цветовые каналы) кадра отображаются на матричном дисплее одновременно. Источники подсветки могут включаться во время отображения кадра в любом режиме, комбинации и последовательности одновременно, последовательно и т.п. Важно лишь, чтобы во время отображения кадра они обеспечили требуемую среднюю интенсивность подсветки со спектром, соответствующим набору базовых цветов для данного кадра.

Например, может использоваться обычная LCD-матрица с красными, зелеными и синими светофильтрами, а в качестве подсветки - три пары лазеров («левый» и «правый» красный, «левый» и «правый» зеленый, «левый» и «правый» синий). При отображении на матрице LCD «левого» кадра работают «левые» лазеры, при отображении «правого» кадра работают «правые» лазеры. Чередование кадров должно происходить с такой частотой, чтобы зритель воспринимал изображение непрерывным во времени. Спектры излучения каждой пары лазеров должны попадать в область пропускания соответствующих спектральных светофильтров LCD-матрицы (например, спектры излучения «левого» и «правого» красного лазеров должны попадать в область пропускания красных спектральных светофильтров LCD-матрицы, см. фиг.3).

В другом варианте осуществления изобретения отдельные компоненты (цветовые каналы) каждого кадра отображаются на матричном дисплее не одновременно, например последовательно. При этом может использоваться матричный дисплей (LCD-экран), содержащий матрицу светофильтров, либо матрица жидкокристаллических ячеек без матрицы светофильтров. При отображении каждого компонента кадра включается источник подсветки соответствующего базового цвета.

Например, сначала на матрице ЖК-ячеек отображается «красный» канал «левого» кадра и при этом работает «красный» «левый» источник подсветки, затем отображается «синий» канал «левого» кадра и при этом работает «синий» «левый» источник подсветки, затем отображается «зеленый» канал «левого» кадра и при этом работает «зеленый» «левый» источник подсветки, затем отображается «красный» канал «правого» кадра и при этом работает «красный» «правый» источник подсветки, затем отображается «синий» канал «правого» кадра и при этом работает «синий» «правый» источник подсветки, затем отображается «зеленый» канал «правого» кадра и при этом работает «зеленый» «правый» источник подсветки и т.д. (фиг.4). Порядок отображения компонентов (цветовых каналов) кадров может быть любым, важно лишь то, чтобы чередование их происходило с такой частотой, чтобы зритель воспринимал изображение непрерывным во времени.

Данные примеры предназначены для иллюстрации особенностей настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.

Все приведенные выше системы для формирования цветного стереоскопического изображения могут быть выполнены с дополнительной возможностью формирования двумерных изображений путем несложных конструктивных изменений, что позволит обеспечить универсальность применения этих систем в разных областях техники. Например, в цветном стереоскопическом матричном дисплее может быть предусмотрен как режим стереоскопического изображения для работы с трехмерной графикой, просмотра стереофильмов, развлечений и т.п., так и режим двумерного изображения (с более высокой интенсивностью света или более качественной цветопередачей) для работы с текстом или высокодетализированными двумерными изображениями.

Также все приведенные выше системы для формирования цветного стереоскопического изображения могут быть выполнены с дополнительной возможностью формирования двух независимых двумерных изображений для двух пользователей (когда каждый пользователь видит только свое изображение).

Также может использоваться более двух наборов базовых цветов и источников подсветки для формирования нескольких независимых двумерных и/или стереоскопических изображений для нескольких пользователей и несколько пользовательских спектральных светофильтров для независимого наблюдения разных изображений разными пользователями.

Изобретение относится к системам формирования цветных стереоизображений и может быть использовано для создания стереоскопических компьютерных мониторов и телевизоров. Технический результат заключается в формировании цветного стереоизображения с высокой четкостью, без геометрических искажений, с максимальным разрешением и широким полем зрения. Технический результат отличается тем, что система формирования стереоизображения содержит: матричный дисплей, предназначенный для формирования и попеременного отображения «левого» и «правого» кадров стереопары с использованием наборов базовых цветов Z_лев и Z_прав соответственно, один или несколько источников подсветки, которые обеспечивают попеременную подсветку матричного дисплея с использованием базовых цветов из наборов Z_лев и Z_прав синхронно с отображением на дисплее соответствующих кадров, и фильтрующее устройство, предназначенное для раздельного наблюдения «левого» и «правого» кадров стереопары разными глазами зрителя путем фильтрации цветов. 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система формирования стереоизображения, основанная на использовании различных наборов базовых цветов для «левого» и «правого» кадров стереопары, содержащая: матричный дисплей, предназначенный для формирования и попеременного отображения «левого» и «правого» кадров стереопары, который имеет по меньшей мере один источник подсветки или набор источников подсветки, предназначенные для подсветки матричного дисплея попеременно со спектром, соответствующим набору базовых цветов Z_лев, и со спектром, соответствующим набору базовых цветов Z_прав, синхронно с отображением соответствующих кадров, и фильтрующее устройство, предназначенное для раздельного наблюдения «левого» и «правого» кадров стереопары разными глазами зрителя путем фильтрации цветов наборов базовых цветок Z_лев и Z_прав.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что «левый» кадр стереопары раскладывается на компоненты (цветовые каналы) по набору базовых цветов Z_лев, а «правый» кадр стереопары раскладывается на компоненты (цветовые каналы) по набору базовых цветов Z_прав.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что набор базовых цветов Z_лев включает, по меньшей мере, три спектрально независимых цвета, а набор базовых цветов Z_прав включает, по меньшей мере, три спектрально независимых цвета, каждый из которых не совпадает ни с одним цветом из набора базовых цветов Z_лев.4. Система по п.2, отличающаяся тем, что компоненты (цветовые каналы) кадра отображаются на матричном дисплее одновременно.5. Система по п.4, отличающаяся тем, что во время отображения «левого» кадра стереопары работает источник подсветки или набор источников подсветки, соответствующий набору базовых цветов Z_лев, а во время отображения «правого» кадра стереопары работает источник подсветки или набор источников подсветки, соответствующий набору базовых цветов Z_прав.6. Система по п.2, отличающаяся тем, что компоненты (цветовые каналы) кадра отображаются на матричном дисплее неодновременно.7. Система по п.6, отличающаяся тем, что в каждый момент времени на матричном дисплее отображается только один компонент (цветовой канал) кадра.8. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что во время отображения на матричном дисплее компонента (цветового канала) кадра работает источник подсветки соответствующего базового цвета.9. Система по п.1, отличающаяся тем, что матричный дисплей содержит матрицу спектральных светофильтров.10. Система по п.9, отличающаяся тем, что каждый спектральный светофильтр матричного дисплея выполнен с возможностью пропускания спектров излучения, по меньшей мере, одного источника подсветки из набора базовых цветов Z_лев и, по меньшей мере, одного источника подсветки из набора базовых цветов Z_прав.11. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве матричного дисплея для формирования изображения используется LCD-дисплей, который содержит матрицу жидкокристаллических ячеек и матрицу спектральных светофильтров.12. Система по п.7, отличающаяся тем, что в качестве матричного дисплея для формирования изображения используется матрица жидкокристаллических ячеек.13. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источников подсветки используются лазеры, соответствующие двум наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав.14. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источников подсветки используются светодиоды, соответствующие двум наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав.15. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источников подсветки используются комбинации лазеров со спектральными светофильтрами, соответствующие двум наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав.16. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве источников подсветки используются комбинации светодиодов со спектральными светофильтрами, соответствующие двум наборам базовых цветов Z_лев и Z_прав.17. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник подсветки или набор источников подсветки расположен таким образом, что световой поток, излучаемый источником подсветки, проходит через матричный дисплей.18. Система по п.1, отличающаяся тем, что фильтрующее устройство состоит, по меньшей мере, из двух спектральных светофильтров, один из которых пропускает цвета набора Z_лев и не пропускает цвета набора Z_прав, a другой светофильтр пропускает цвета набора Z_прав и не пропускает цвета набора Z_лев.19. Система по п.18, отличающаяся тем, что спектральный светофильтр, пропускающий цвета набора Z_лев и не пропускающий цвета набора Z_прав,_{расположен между устройством отображения и левым глазом зрителя, а спектральный светофильтр, пропускающий цвета набора Zправ и не пропускающий цвета набора Zлев, расположен между устройством отображения и правым глазом зрителя.}20. Система по п.1, отличающаяся тем, что фильтрующее устройство выполнено в виде, по меньшей мере, одного топографического оптического элемента, который расположен между матричным дисплеем и глазами пользователя.21. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с дополнительной возможностью формирования двумерного изображения.22. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с дополнительной возможностью формирования двух независимых двумерных изображений.23. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с использованием более чем двух наборов базовых цветов и с возможностью формирования нескольких независимых двумерных и/или стереоскопических изображений.