СТЕРЕОСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2013 года по МПК H04N13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к формированию и представлению стереоскопического видеоизображения (движущихся и неподвижных изображений) в предназначенном для двух глаз стереоскопическом режиме, в котором изображение, снятое левым и правым объективами, наблюдают как левым глазом, так и правым глазом, и к обеспечению стереоскопического видеоизображения (изображения) при передаче и приеме изображений с использованием каналов телевизионного вещания и в других областях путем использования одних и тех же видеоданных даже при различных размерах дисплейных экранов или различных моделях устройств отображения.

Уровень техники

Известны имеющиеся в продаже традиционные электронные стереоскопические системы формирования и представления изображений в предназначенном для двух глаз стереоскопическом режиме. Кроме того, в некоторых странах уже начато стереоскопическое телевизионное вещание.

Чтобы использовать различные традиционные электронные стереоскопические системы формирования и представления изображений в смешанном режиме, необходима регулировка каждой модели дисплея путем смещения изображения и т.п. Однако способ регулировки в этих традиционных системах является несовершенным и в целом сложным для осуществления (смотри, например, патентный документ 1).

Патентный документ: опубликованная нерассмотренная патентная заявка Японии №8-275207.

Задача изобретения

Соответственно, чтобы обеспечить возможность воспроизведения стереоскопического видеоизображения на дисплее без его регулировки даже при использовании различных моделей устройств отображения стереоскопического видеоизображения, необходимо решить соответствующую техническую задачу, которая положена в основу настоящего изобретения.

Средство решения задачи изобретения

Описанная выше задача решена в настоящем изобретении. В изобретении по п.1 предложена стереоскопическая система формирования и представления видеоизображений, обеспечивающая высокую точность воспроизведения стереоскопического видеоизображения. В поле обзора стереоскопической камеры, образованной спаренными формирователями изображения, каждый из которых имеет съемочный объектив и устройство снятия изображения, расположенные слева и справа параллельно друг другу, устанавливают виртуальный формат поля обзора (называемый контрольным окном) и проецируют контрольное окно в уменьшенном виде с помощью левого и правого съемочных объективов, чтобы сформировать изображение в левом и правом устройствах снятия изображения. Считывают видеоданные контрольного окна (в окне), сформированного в левом и правом устройствах снятия изображения, и передают стереоскопические видеоданные (называемые стандартными стереоскопическими видеоданными). Стандартные стереоскопические видеоданные отображают на электронном дисплейном экране (экране, у которого положения левого и правого экранов точно соответствуют друг другу и положение и размер которого обеспечивает полноразмерное воспроизведение и отображение контрольного окна, называемого дисплейным экраном контрольного размера), эквивалентном контрольному окну, одновременно с взаимно ортогональными левой и правой поляризациями или круговыми поляризациями в направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке или, в качестве альтернативы, с линейной поляризацией в одном и том же направлении с временным разделением. С помощью очков для разделения полей обзора по отдельности просматривают левое и правое изображения в соответствии со схемой поляризации.

Согласно этой конфигурации снятое изображение воспроизводят с высокой точностью путем установки контрольного окна в момент съемки, передачи стандартных стереоскопических видеоданных в окне, проецируемом на левое и правое устройства снятия изображения, и в случае его увеличения и отображения на дисплейной стороне использования экрана того же размера, что и контрольное окно в качестве дисплейного экрана контрольного размера стереоскопического видеодисплея.

В изобретении по п.2 предложена стереоскопическая камера, в поле обзора которой устанавливают контрольное окно, являющееся виртуальным форматом поля обзора, и которая содержит два формирователя изображения, каждый из которых имеет съемочный объектив и устройство снятия изображения, расположенные слева и справа параллельно друг другу, считывают видеоданные в левом и правом контрольном окнах, проецируемых в уменьшенном виде на левое и правое устройства снятия изображения, и передают стандартные стереоскопические видеоданные.

Согласно этой конфигурации путем установки контрольного окна в стереоскопической камере передаваемые видеоданные приводятся к масштабу и передаются в качестве стандартных стереоскопических видеоданных. Соответственно, даже при использовании только стереоскопической камеры в устройстве на воспроизводящей стороне могут точно воспроизводиться расстояние и размер снятого изображения, а данные снятого изображения могут совместно использоваться в качестве стандартных стереоскопических видеоданных независимо от типа и размера устройства.

В изобретении по п.3 предложено устройство на дисплейной стороне системы, в котором устанавливают контрольное окно, являющееся виртуальным форматом поля обзора, в поле обзора стереоскопической камеры, содержащей два формирователя изображения, каждый из которых имеет съемочный объектив и устройство снятия изображения, расположенные слева и справа параллельно друг другу, считывают и передают в качестве стандартных стереоскопических видеоданных видеоданные в левом и правом контрольном окнах, проецируемых в уменьшенном виде на левое и правое устройства снятия изображения, и отображают стереоскопические изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных. Отображение осуществляется (одновременно с взаимно ортогональными левой и правой поляризациями или круговыми поляризациями в направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке или, в качестве альтернативы, с линейной поляризацией в одном и том же направлении с временным разделением) в одинаковых произвольных левом и правом положениях по всей ширине левого и правого полей обзора в пределах левого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и левый глаз наблюдателя, и правого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и его правый глаз. За счет этого с высокой точностью воспроизводится стереоскопическое изображение.

Согласно этой конфигурации даже при фактическом большем размере дисплея устройства отображения стереоскопического видеоизображения, чем контрольное окно (дисплейный экран контрольного размера), установленное в устройстве формирования изображения, и, кроме того, при его нахождении в диапазоне отображения с наложением, когда левое и правое изображения перекрывают друг друга, или в диапазоне параллельного горизонтального отображения, когда левое и правое изображения расположены параллельно друг другу, достаточно лишь отображения стереоскопических видеоданных с заданной шириной дисплея (как показано на фиг.1) относительно положения дисплея (расстояния от зрителя до экрана).

В изобретении по п.4 предложена система с использованием вещательных сигналов цифрового телевидения в качестве средства доставки данных от устройства формирования стереоскопического видеоизображения с целью получения стандартных стереоскопических видеоданных в устройстве отображения стереоскопического видеоизображения.

Поскольку согласно этой конфигурации стереоскопические видеоданные являются стандартными, может обеспечиваться стереоскопическое телевизионное вещание посредством обычной системы без необходимости использования какого-либо особого оборудования. В частности сигнал цифрового телевидения передается с разделением на временные интервалы, при этом он имеет полосу несущих даже в случае телевидения высокой четкости и, соответственно, применим для синхронизации друг с другом двух сигналов левого и правого изображений с целью передачи.

В изобретении по п.5 предложена система с использованием канала связи в качестве средства доставки данных от устройства формирования изображения стереоскопического видеоизображения для получения стереоскопического видеоизображения в устройстве отображения стереоскопического видеоизображения.

Поскольку согласно этой конфигурации стереоскопические видеоданные являются стандартными, стереоскопические изображения могут легко передаваться и приниматься по высокоскоростному (оптоволоконному) каналу связи сети Интернет.

В изобретении по п.6 предложено устройство отображения стереоскопического видеоизображения, представляющее собой стереопроектор, который имеет расположенные параллельно друг другу спаренные левый и правый проекционные устройства, на которых установлены, соответственно, левый и правый фильтры с линейной поляризацией во взаимно ортогональных направлениях или левый и правый фильтры с круговой поляризацией с противоположными направлениями вращения. Расстояние между оптическими осями левого и правого проекционных объективов устанавливают равным межзрачковому расстоянию человека. Кроме того, левый и правый электронные дисплеи симметрично смещены, или установлен смещенный диапазон отображения, чтобы левый и правый проекционные экраны совпадали друг с другом (в определенном положении) на дисплейном экране контрольного размера. Помимо этого, устанавливают большее проекционное расстояние, чем расстояние от зрителя до экрана.

Согласно этой конфигурации необходимо лишь отображение на левом и правом электронных дисплеях на основании стандартных стереоскопических видеоданных. Независимо от размера проецируемого экрана во всем диапазоне проекции (от экрана малого размера с небольшим проекционным расстоянием до экрана большого размера с большим проекционным расстоянием) необходима лишь корректировка резкости.

Кроме того, когда стереопроектор установлен в положении, соответствующем положению глаз наблюдателя, сам проектор становится помехой. Этот недостаток может быть устранен путем установки большего расстояния от зрителя до экрана, чем проекционное расстояние.

В изобретении по п.7 предложено устройство отображения стереоскопического видеоизображения, представляющее собой стереопроектор, который имеет расположенные параллельно друг другу спаренные левый и правый проекционные устройства, на которых установлены, соответственно, левый и правый фильтры с линейной поляризацией во взаимно ортогональных направлениях или левый и правый фильтры с круговой поляризацией с противоположными направлениями вращения. Расстояние между оптическими осями левого и правого проекционных объективов устанавливают равным межзрачковому расстоянию человека. Кроме того, левый и правый электронные дисплеи симметрично смещены, или установлен смещенный диапазон отображения, чтобы левый и правый проекционные экраны совпадали друг с другом (в определенном положении) на дисплейном экране контрольного размера. Помимо этого, устанавливают меньшее проекционное расстояние, чем расстояние от зрителя до экрана.

Согласно этой конфигурации устройство отображения стереоскопического видеоизображения рирпроекционного типа (стереоскопический телевизор рирпроекционного типа) может преимущественно иметь уменьшенный размер по глубине (толщину).

В изобретении по п.8 предложено устройство отображения стереоскопического видеоизображения, в котором с помощью одного проекционного устройства, имеющего электронный дисплей и проекционный объектив, на экране в режиме стандартного стереоскопического изображения поочередно с временным разделением отображаются левое и правое изображения, при этом устройство имеет инфракрасный передатчик для их синхронизации.

Кроме того, при просмотре стереоскопического видеоизображения с помощью описанного устройства отображения стереоскопического видеоизображения по п.8 с инфракрасными лучами могут быть синхронизированы очки с жидкокристаллическим затвором обычного типа. Кроме того, в оптимальном случае на описанном проекторе устанавливают поляризационный фильтр для попеременного отображения с временным разделением левого и правого изображений стереоскопического изображения с поляризацией в одном направлении, и по отдельности просматривают левое и правое поля обзора с помощью очков для просмотра стереоскопического изображения.

Описание очков для просмотра стереоскопического изображения

С левой и правой сторон очков для просмотра стереоскопического изображения установлены идентичные друг другу левая и правая поляризационные пластины для раздельного просмотра соответственно левого и правого полей обзора. Кроме того, на передней поверхности очков установлена жидкокристаллическая пластина. Помимо этого, на очках установлен датчик угла наклона. Световые лучи, попеременно отражаемые устройством отображения стереоскопического видеоизображения на экран, представляют собой поляризованные в одном направлении световые лучи. Когда поляризационные пластины очков установлены ортогонально направлению экранирования поляризованных световых лучей, отражающихся от экрана, левое и правое поля обзора очков закрываются и затемняются. Состояние полей обзора изменяется таким образом, что жидкокристаллическая пластина, установленная на передней поверхности, зрительно поворачивает направление поляризации света, отражающегося от экрана, на 90 или 270°, в результате чего как левое, так и правое поля обзора находятся в открытом состоянии и просветлены. Когда к жидкокристаллической пластине, установленной на передней поверхности очков, прикладывают напряжение попеременно с инфракрасными лучами, синхронизированными с отображаемым на экране изображением, жидкий кристалл переходит в состояние напряженности при таком напряжении. Что касается поляризованного света, отражающегося от экрана и достигающего очков, сохраняется текущее направление поляризации, а поляризационные пластины очков обеспечивают экранирование, в результате чего поля обзора затемняются. В то же время, когда на жидкокристаллические пластины очков прикладывают напряжение попеременно с инфракрасными лучами, синхронизированными с отображаемым на экране изображением, левое и правое поля обзора попеременно открываются и закрываются, при этом левое и правое поля обзора экрана разделяются, делая возможным стереоскопическое восприятие. Кроме того, при наклоне очков нарушается взаимная зависимость направления экрана и направления поляризации очков, что вызывает перекрестные помехи, но они предотвращаются путем регулирования и корректировки с помощью датчика угла наклона напряжения, прикладываемого к жидкокристаллической пластине.

В изобретении по п.9 предложен стереоскопический телевизор рирпроекционного типа, у которого на передней или задней поверхности проекционного объектива установлен фильтр с линейной поляризацией, при этом телевизор имеет дисплейный экран контрольного размера с использованием проекционного устройства на основе технологии DMD (цифровых микрозеркальных дисплеев), на котором с временным разделением отображаются левое и правое изображения, и одновременно с отображением с временным разделением устройство передачи инфракрасного синхронизирующего сигнала, установленное на телевизоре, передает синхронизирующий сигнал для разделения полей обзора.

Эта конфигурация может быть легко реализована просто путем установки поляризационного фильтра на проекционном устройстве типа DMD обычного рирпроекционного телевизора. Кроме того, для обеспечения стереоскопического восприятия во время просмотра используют очки для просмотра стереоскопического изображения.

В изобретении по п.10 предложен стереоскопический телевизор рирпроекционного типа, имеющий дисплейный экран контрольного размера с использованием устройства на основе технологии LCOS (жидких кристаллов на кремнии), на котором с временным разделением отображаются левое и правое изображения, и одновременно с отображением с временным разделением, устройство передачи инфракрасного синхронизирующего сигнала, установленное на телевизоре, передает синхронизирующий сигнал для разделения полей обзора.

Поскольку согласно этой конфигурации световые лучи, излучаемые устройством LCOS, поляризованы, на проекционном устройстве не требуется устанавливать поляризационный фильтр, что упрощает телевизор по сравнению с описанным выше телевизором типа DMD.

В изобретении по п.11 дополнительно предложены жидкокристаллическая ячейка и четвертьволновые пластины, которые дополнительно установлены на (рирпроекционном устройстве DMD) телевизоре с конфигурацией, описанной выше со ссылкой на фиг.9. Жидкокристаллическая ячейка попеременно поворачивает проходящий через поляризационный фильтр линейно поляризованный свет в направлении поляризации таким образом, чтобы он падал под углом 45° и -45° к оси наибольшей скорости распространения света четвертьволновой пластины, в результате чего левое и правое изображения стереоскопического изображения проецируются на экране проходного типа с круговой поляризацией с поворотом в различных направлениях.

Поскольку согласно этой конфигурации световые лучи для отображения левого и правого изображения имеют круговую поляризацию с поворотом в различных направлениях, для просмотра достаточно использовать очки с противоположной круговой поляризацией левой и правой линзы, и не требуется устройство синхронизации инфракрасных лучей. Кроме того, при использовании круговой поляризации не возникают перекрестные помехи, даже когда пользователь наклоняет голову (очки). Тем не менее, поскольку четвертьволновая пластина не уравновешена с точки зрения формы колебаний, в некоторых случаях состояние экранирования может быть неполным в зависимости от цвета.

В устройстве, описанном со ссылкой на п.11, устройство DMD заменено устройством LCOS.

Поскольку согласно этой конфигурации световые лучи, излучаемые устройством LCOS, поляризованы, на проекционном устройстве не требуется устанавливать поляризационный фильтр, что упрощает телевизор по сравнению с описанным выше телевизором типа DMD.

В изобретении по п.13 предложена стереоскопическая телевизионная камера, имеющая стереоскопический монитор, который имеет ЖК-дисплей, находящийся на расстоянии от наблюдателя, близком к расстоянию различения деталей. На ЖК-дисплей с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения. Левое изображение отображается по всей ширине влево и вправо в пределах угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и левый глаз наблюдателя, а правое изображение отображается по всей ширине влево и вправо в пределах угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и правый глаз наблюдателя. Наблюдатель устанавливает поляризационную пластину непосредственно перед очками, помещенными на левое и правое поля обзора, таким образом, чтобы направление поляризации поляризационной пластины было ортогональным направлению поляризации поляризационной пластины на поверхности ЖК-дисплея стереоскопического монитора, и с помощью синхронизирующих инфракрасных лучей приводит в действие жидкокристаллическую пластину, чтобы открывать и закрывать поле обзора для просмотра дисплея в синхронизированном режиме. Кроме того, напряжение, приложенное к жидкокристаллической пластине, установленной непосредственно перед очками, регулируется с помощью датчика угла наклона, установленного на очках для предотвращения перекрестных помех. Наблюдатель может просматривать стереоскопические изображения на мониторе как и в контрольном окне (того же размера и в том же положении), а также может непосредственно видеть одновременно снимаемую реальную сцену.

Согласно этой конфигурации наблюдатель (телевизионный оператор) способен получать такое же стереоскопическое восприятие, как и зритель, который видит изображение на экране стереоскопического телевизора. Кроме того, телевизионный оператор может просматривать стереоскопические изображения на мониторе в масштабе, равном масштабу съемки реальной сцены (масштаб необязательно должен быть одинаковым в зависимости от выбранного съемочного объектива), и также может одновременно непосредственно видеть реальную сцену.

В изобретении по п.14 предложены коллимационные схемы (левая и правая схемы, наложенные друг на друга), образованные в основном вертикальными линиями, которые с помощью программного обеспечения накладываются на дисплейный экран стереоскопического монитора, за счет чего достигается видимое стереоскопическое восприятие, при этом оптимальным монитором является монитор по п.13.

Поскольку согласно этой конфигурации положение, в котором установлено контрольное окно, может распознаваться зрительно, хороший эффект достигается, если положение отображается как наложенное на изображение монитора используемой стереоскопической телевизионной камеры.

В изобретении по п.15 предложено устройство отображения стереоскопического видеоизображения (стереоскопический телевизор), в котором на ЖК-дисплее с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных, а также устройство передачи инфракрасного сигнала синхронизации очков для разделения полей обзора.

Поскольку согласно этой конфигурации могут использоваться компоненты обычного телевизора с дисплеем типа ЖК, видеоизображение может легко преобразовываться в стереоскопическое видеоизображение. Кроме того, за счет стандартизации стереоскопических видеоданных отображение может осуществляться без корректировки даже на дисплеях различных размеров.

В изобретении по п.16 предложено устройство отображения стереоскопического видеоизображения, в котором очки для разделения левого и правого полей обзора и линзы для регулировки оптической силы (плюсовые линзы для фокусировки глаз наблюдателя при рассматривании объекта на меньшем расстоянии, чем расстояние различения деталей) наложены друг на друга, и при просмотре дисплея на меньшем расстоянии, чем расстояние различения деталей, изображение попеременно с временным разделением отображается на дисплее в диапазонах левого и правого полей обзора, ограниченных линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера стереоскопического видеодисплея и левый и правый глаза наблюдателя, при этом левое и правое поля обзора просматривают с использованием очков для разделения полей обзора синхронно с левым и правым изображениями.

Согласно этой конфигурации даже при использовании дисплея небольшого размера может осуществляться просмотр со стереоскопическим восприятием, аналогичным восприятию при использовании дисплея большого размера.

В изобретении по п.17 предложено устройство отображения стереоскопического видеоизображения, в котором очки для разделения левого и правого полей обзора обеспечивают обзор на большем расстоянии, чем расстояние различения деталей, изображение попеременно с временным разделением отображается на дисплее в диапазонах левого и правого полей обзора, ограниченных линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера стереоскопического видеодисплея и левый и правый глаза наблюдателя, при этом левое и правое поля обзора просматривают с использованием очков для разделения полей обзора синхронно с левым и правым изображениями.

Согласно этой конфигурации, хотя размеры устройства превышают размеры устройства отображения стереоскопического видеоизображения по п.16, пользователю с нормальным зрением (способному легко видеть невооруженным глазом на расстоянии различения деталей) не требуются очки для регулировки оптической силы.

В этих устройствах отображения стереоскопического видеоизображения по п.п.16 и 17 за счет того, что очки для разделения полей обзора установлены на дисплее, перекрестные помехи не возникают даже, когда наблюдатель наклоняет голову.

В изобретении по п.18 предложен стереоскопический фотоснимок или стереоскопический слайд, получаемый на основании стандартных стереоскопических видеоданных путем печати левого и правого экранных изображений таким образом, чтобы они были расположены параллельно друг другу на одном листе или пленке.

Согласно этой конфигурации может быть получен стереоскопический фотоснимок или стереоскопический слайд с оптимально разнесенными левым и правым экранными изображениями.

Результаты изобретения

В соответствии с изобретением по п.1 на этапе обработки от формирования изображения до отображения стереоскопического видеоизображения любое видеоизображение может быть легко преобразовано в стереоскопическое видеоизображение с использованием существующих устройств и технологий. Оно может воспроизводиться с использованием существующих передающих сред (например, цифрового телевизионного вещания, сети Интернет и DVD), а также может легко переключаться из режима моно в режим стерео при передаче с использованием телевизионного вещания, сети Интернет и других сред.

В соответствии с изобретением по п.2, стереоскопические камеры могут быть стандартизованы. Эта стандартизация может обеспечиваться независимо от размера устройства снятия изображения. Кроме того, видоискатель необязательно является стереоскопическим.

В соответствии с изобретением по п.3 как при использовании экрана большого размера для кинотеатров, так и телевизора небольшого размера (в диапазоне отображения с наложением), а также в диапазоне, в котором для отображения предусмотрены отдельные левый и правый дисплеи небольшого размера (в диапазоне параллельного горизонтального отображения), представление может осуществляться с использованием одинаковых видеоданных. Даже при использовании дисплеев различных типов и размеров может обеспечиваться одинаковое стереоскопическое восприятие без необходимости регулировки. Соответственно, это свойство будет исключительно полезно при распространении (внедрении) стереоскопического телевизионного вещания. Это объясняется тем, что, несмотря на возможность унификации различных спецификаций стереоскопического вещания на передающей стороне, они не могут быть унифицированы на приемной стороне зрителя по различным причинам (например, из-за различий в экономических возможностях неизбежны различия в размерах используемых телевизоров, размерах помещений и т.п.).

Изобретение по п.4 основано на применении изобретения по п.1 и относится к преимущественно единственному способу реализации стереоскопического телевизионного вещания, при этом в нем с наилучшим результатом обеспечивается цифровое телевизионное вещание. Это достигается за счет осуществления цифрового телевизионного вещания во временных интервалах, что позволяет одновременно использовать для передачи пропускную способность двух каналов существующего цифрового телевидения высокой четкости.

Изобретение по п.5 основано на применении изобретения по п.1 и относится к преимущественно единственному способу передачи и приема стереоскопических видеоданных по каналу связи. Даже при различных размерах экранов на передающей и приемной сторонах не требуется настройка ни на передающей стороне, ни на приемной стороне, и также могут обеспечиваться одинаковые ощущения в том, что касается стереоскопического восприятия и размера объекта. Кроме того, преимущественно возможна интеграция со стереоскопическим телевизионным вещанием.

Помимо этого, по сети Интернет может передаваться стереоскопический фотоснимок, левое и правое изображения которого размещены параллельно. К тому же, по сети Интернет преимущественно в форме видеоданных также может передаваться стереоскопический слайд, полученный по технологии с использованием солей серебра.

В соответствии с изобретением по п.6 путем установки расстояния между оптическими осями левого и правого проекционных объективов стереопроектора, в котором спаренные левый и правый проекционные устройства расположены параллельно друг другу, и путем установки большего расстояния между электронными дисплеями левого и правого проекционных устройств, чем расстояние между оптическими осями, соответствующие точки изображения в бесконечности могут воспроизводиться на основе стандартного стереоскопического изображения как находящиеся на заданном расстоянии, равном межзрачковому расстоянию независимо от размера экрана. Кроме того, независимо от размера проекционного экрана левое и правое изображения можно наблюдать, как и на дисплейном экране контрольного размера. Соответственно, "операцией", осуществляемой во время проекции, является регулировка резкости, и даже стереопроектор может регулироваться подобно монопроектору. Эта способность регулировки является очень важным вопросом при широком применении.

Кроме того, путем установки большего проекционного расстояния до дисплейного экрана контрольного размера, чем рекомендуемое расстояние от зрителя до экрана (оптимальное расстояние просмотра дисплейного экрана контрольного размера, например, 2,5 м на фиг.1), можно избежать ситуации, когда проектор становится помехой во время просмотра.

В соответствии с изобретением по п.7 путем установки расстояния между оптическими осями левого и правого проекционных объективов стереопроектора, у которого спаренные левый и правый проекционные устройства расположены параллельно друг другу, равным межзрачковому расстоянию человека и путем установки большего расстояния между электронными дисплеями левого и правого проекционных устройств, чем расстояние между оптическими осями, соответствующие точки изображения в бесконечности могут воспроизводиться как находящиеся на заданном расстоянии, равном межзрачковому расстоянию независимо от проекционного расстояния, и также независимо от размера проекционного экрана левое и правое изображения могут просматриваться, как и на дисплейном экране контрольного размера. Кроме того, путем установки меньшего проекционного расстояния до дисплейного экрана контрольного размера, чем рекомендуемое расстояние просмотра (оптимальное расстояние просмотра дисплейного экрана контрольного размера, например, 2,5 м на фиг.1), устройство отображения стереоскопического видеоизображения рирпроекционного типа, такое как рирпроекционный телевизор может преимущественно иметь уменьшенный размер по глубине (толщину).

Одним из признаков изобретения по п.8 является возможность его реализации на основе простой конструкции, в которой устройство синхронизации инфракрасных лучей связано с монопроектором обычного типа.

В изобретении по п.9 на монотелевизоре рирпроекционного типа на основе устройства DMD установлены поляризационные фильтры для попеременного отображения левого и правого изображений, и при использовании очков на жидких кристаллах левое и правое поля обзора одновременно открываются и закрываются с возможностью раздельного просмотра. Кроме того, при размере экрана, установленном в соответствии с контрольным размером, достаточно попеременного отображения в устройстве DMD левого и правого изображений на основании стандартных стереоскопических видеоданных, не требуется область отсутствия отображения на участке небольшого элемента, такого как DMD, и могут эффективно использоваться все пикселы DMD. К тому же, необходим только один проекционный объектив. При этом, путем установки меньшего проекционного расстояния до дисплейного экрана контрольного размера, чем рекомендуемое расстояние от зрителя до экрана, устройство отображения стереоскопического видеоизображения рирпроекционного типа (стереоскопический телевизор) может преимущественно иметь уменьшенный размер по глубине (толщину).

Согласно этой конфигурации даже в случае реализации стереоскопического телевизора может использоваться приблизительно такая же конструкция, как и в обычном проекционном (моно) телевизоре типа DMD, за счет чего снижается стоимость его производства.

В изобретении по п.10 устройство DMD по п.9 заменено на устройство LCOS.

Поскольку согласно этой конфигурации свет, излучаемый устройством LCOS, поляризован, не требуется поляризационный фильтр. Соответственно, за счет стоимости фильтра может быть снижена цена, а также могут быть уменьшены потери света в поляризационном фильтре.

В изобретении по п.11 в телевизоре рирпроекционного типа, оснащенного проекционным устройством DMD по п.9, после поляризационного фильтра в указанном порядке расположены жидкокристаллическая ячейка и четвертьволновая пластина для попеременного отображения левого и правого изображений; путем приложения напряжения к жидкокристаллической ячейке синхронно с отображением изображения на DMD и попеременного ввода линейно-поляризованного света с направлением усиления под углом ±45° относительно оси наибольшей скорости распространения света четвертьволновой пластины достигается круговая поляризация во взаимно противоположных направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке. Чтобы по отдельности просматривать левое и правое поля обзора, наблюдатель использует очки с круговой поляризацией в противоположных направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке для раздельного просмотра левого и правого полей обзора.

Хотя согласно этой конфигурации левое и правое изображения с временным разделением попеременно отображаются, не требуется синхронизация очков для их просмотра. Соответственно, не только снижается стоимость очков для просмотра, но также устраняется неудобство, связанное с установкой аккумулятора на очки. Кроме того, диаметр каждого из компонентов телевизора проекционного типа, включающих поляризационный фильтр, жидкокристаллическую ячейку и четвертьволновую пластину, может быть преимущественно уменьшен приблизительно до диаметра, равного диаметру проекционного объектива.

В изобретении по п.12 устройство DMD по п.11 заменено на устройство LCOS.

Поскольку согласно этой конфигурации свет, излучаемый устройством LCOS, поляризован, не требуется поляризационный фильтр. Соответственно, снижаются потери света.

Одним из признаков изобретения по п.13 является то, что на стереоскопическом мониторе стереоскопической телевизионной камеры отображается стереоскопическое изображение такого же размера, как и реальная снимаемая сцена. Соответственно, телевизионный оператор может получать такое стереоскопическое восприятие изображения, как и наблюдающий стереоскопическое изображение зритель. Кроме того, можно одновременно наблюдать реальную сцену и просматривать стереоскопическое изображение на мониторе.

Согласно этой конфигурации телевизионный оператор может всегда видеть на мониторе снимаемый формат или передаваемое стереоскопическое изображение и одновременно для сравнения наблюдать реальную сцену. Кроме того, при моно или стереосъемке движущихся изображений одновременно важно знать, как изменяется ситуация в процессе съемки. Соответственно, эта телевизионная камера, позволяющая всегда наблюдать реальную сцену одновременно с контролем процесса съемки, обеспечивает очень высокую эффективность работы.

Одним из признаков изобретения по п.14 является то, что программное обеспечение в режиме наложения отображает коллимационные схемы на мониторе стереоскопического устройства формирования изображения для обеспечения одновременного стереоскопического восприятия с наложением на стереоскопическое изображение, за счет чего можно легче определять, является ли стереоскопическое восприятие оптимальным.

Согласно этой конфигурации оператор может сразу определять, является ли приемлемым стереоскопическое восприятие при съемке стереоскопического изображения.

В изобретении по п.15 достаточно лишь с временным разделением попеременно отображать на обычном жидкокристаллическом телевизоре левое и правое изображения стереоскопического видеоизображения на основе стандартных стереоскопических видеоданных и одновременно передавать инфракрасный синхронизирующий сигнал на очки для разделения полей обзора.

Согласно этой конфигурации устройство отображения стереоскопического видеоизображения может быть реализовано наиболее простым способом.

Одним из признаков изобретения по п.16 является то, что электронный дисплей, на котором с временным разделением попеременно отображаются стандартные стереоскопические видеоизображения, и очки для разделения полей обзора прикреплены друг к другу во избежание возникновения перекрестных помех, при этом предусмотрены очки для регулировки оптической силы и обеспечения обзора на меньшем расстоянии, чем расстояние различения деталей.

Согласно этой конфигурации за счет того, что дисплей и очки для разделения полей обзора прикреплены друг к другу, даже когда наблюдатель наклоняет голову, можно не опасаться возникновения перекрестных помех. Кроме того, за счет очков для регулировки оптической силы возможен обзор на меньшем расстоянии, чем расстояние различения деталей, и стереоскопическое изображение можно наблюдать на большом экране (дисплейном экране контрольного размера) даже при использовании небольшого дисплея.

К тому же, эта конфигурация очень эффективна при ее использовании в видоискателе (мониторе) устройства формирования стереоскопического изображения. Это объясняется его малым размером, компактностью и отличными технологическими свойствами, а также за счет того, что видоискатель экранирован от внешнего света и обладает улучшенным разрешением в условиях яркого освещения, такого как дневной свет вне помещения.

Одним из признаков изобретения по п.17 является то, что электронный дисплей, на котором с временным разделением попеременно отображаются стандартные стереоскопические изображения, и очки для разделения полей обзора прикреплены друг к другу во избежание возникновения перекрестных помех, при этом очки для разделения полей обзора установлены таким образом, чтобы обеспечивать обзор на большем расстоянии, чем расстояние различения деталей на дисплее.

Согласно этой конфигурации не требуются очки для регулировки оптической силы. Могут использоваться очки для регулировки оптической силы, которыми обычно пользуется сам наблюдатель (при близорукости, дальнозоркости или пресбиопии) и т.п., или наблюдение может осуществляться невооруженным глазом.

Кроме того, одним из признаков изобретений по п.п.16 и 17 является то, что наблюдатель не использует очки для разделения полей обзора. Хотя такими устройствами отображения стереоскопического видеоизображения может пользоваться только один человек, совместное использование, например, в общественных местах предметов, непосредственно соприкасающихся с кожей, таких как просмотровые очки (для разделения полей обзора), нежелательно по соображениям гигиены.

Одним из признаков изобретения по п.18 является возможность записи левого и правого изображений стереоскопического фотоснимка для их параллельного размещения на одном листе.

Согласно этой конфигурации даже при различных форматах (размерах экрана) может быть легко получен стереоскопический фотоснимок или стереоскопический слайд с оптимальным разнесением экранов.

Краткое описание чертежей:

на фиг.1 показана концептуальная схема стереоскопического восприятия согласно настоящему изобретению,

на фиг.2 показана диаграмма зависимости между дисплейным экраном контрольного размера (стереоскопического телевизора большого размера), проиллюстрированным на фиг.1, и стереоскопической камерой, передающей стандартные стереоскопические видеоданные,

на фиг.3 более подробно показана диаграмма, проиллюстрированная на фиг.1,

на фиг.4 показана диаграмма, на которой проиллюстрированы широкоугольные съемочные объективы, установленные на стереоскопической камере, показанной на фиг.2(б),

на фиг.5 показана диаграмма, на которой проиллюстрированы длиннофокусные съемочные объективы, установленные на стереоскопической камере, показанной на фиг.2(б),

на фиг.6 показана диаграмма стереопроектора с параллельно расположенными левым и правым проекционными устройствами,

на фиг.7 показана диаграмма стереопроектора с одним проекционным устройством,

на фиг.8 показана диаграмма стереоскопического телевизора рирпроекционного типа с одним проекционным устройством для отображения с временным разделением в режиме линейной поляризации,

на фиг.9 показана диаграмма стереоскопического телевизора рирпроекционного типа с одним проекционным устройством для отображения с временным разделением в режиме круговой поляризации,

на фиг.10 показана диаграмма стереоскопической телевизионной камеры с возможностью просмотра стереоскопического изображения на стереоскопическом мониторе, а также одновременного наблюдения реальной сцены,

на фиг.11 показан один из вариантов осуществления коллимационной схемы для отображения на стереоскопическом мониторе,

на фиг.12 показан вид в перспективе устройства отображения стереоскопического видеоизображения,

на фиг.13 показан вид в разрезе очков для разделения полей обзора и очков для регулировки оптической силы проиллюстрированного на фиг.12 устройства отображения стереоскопического видеоизображения.

Описание позиций

В межзрачковое расстояние человека

L расстояние до дисплейного экрана контрольного размера

E_L левый глаз

E_R правый глаз

D дисплей

I_∞ изображение в бесконечности

W_D ширина дисплея

E_ref дисплей эквивалентного контрольного окна (дисплейный экран контрольного размера)

W_ref контрольное окно

W_w ширина контрольного окна

S устройство снятия изображения

I_ref изображение в контрольном окне устройства снятия изображения

α угол обзора

F фокусное расстояние

W_s ширина устройства снятия изображения

D_s расстояние между левым и правым устройствами снятия изображения

О_∞ бесконечное тело

Ф оптическая ось стереоскопической камеры

D₀ дисплей контрольного размера

D₁ дисплей меньшего размера, чем контрольный размер в диапазоне отображения с наложением

D₂ дисплей или стереоскопический слайд в диапазоне параллельного горизонтального отображения

W_P0 ширина дисплея D₀

W_P1 ширина (части) дисплея D₁

W_P2 ширина левого и правого дисплеев

D_p1 расстояние (расстояние до изображения) между левым и правым изображениями на дисплее D₁

D_p2 расстояние между левым и правым дисплеями или расстояние до изображения стереоскопического слайда

L₀ установленное расстояние контрольного размера

L₁ расстояние до дисплея D₁

L₂ установленное расстояние до дисплея D₂ или стереоскопического слайда в диапазоне горизонтального параллельного отображения

L_X граничная (теоретическая) точка между диапазоном параллельного горизонтального отображения и диапазоном отображения с наложением

W_ref' согласованная точка между левым и правым полями обзора при съемке с использованием широкоугольных объективов

W_ref” согласованная точка между левым и правым полями обзора при съемке с использованием длиннофокусных объективов

P_L диапазон отображения левого экрана большего размера, чем контрольный размер

R_R диапазон отображения правого экрана большего размера, чем контрольный размер

S₀ экран в положении дисплейного экрана контрольного размера

S₁ экран, находящийся на малом расстоянии (1 м)

S₂ экран, находящийся на расстоянии, на котором левое и правое изображения расположены параллельно друг другу

S₃ экран, находящийся на удалении от положения дисплейного экрана контрольного размера

60 проектор

61 проекционный объектив

62 дисплей

D_D расстояние между дисплеями

W_D ширина дисплея

θ угол проекции

71 экран, эквивалентный дисплейному экрану контрольного размера

72 проекционный объектив

73 дисплей

0 точка приложения проекционного объектива

Х положение (точка на оптической оси), в котором должна отображаться соответствующая точка изображения в бесконечности

81 дисплейное (проекционное) устройство DMD или LCOS

82 проекционный объектив

83 поляризационный фильтр

84 передающий экран

85 очки для просмотра стереоскопического видеоизображения

91 дисплейное (проекционное) устройство DMD или LCOS

92 проекционный объектив

93 поляризационный фильтр

94 жидкокристаллическая ячейка

95 четвертьволновая пластина

96 передающий экран

97 очки с круговой поляризацией

100 контрольное окно (виртуальный формат поля обзора)

101 стереоскопический монитор телевизионной стереокамеры

102 телевизионная стереокамера

103 очки для просмотра стереоскопического изображения

104 телевизионный оператор

СР коллимационная схема

121 дисплей

122 панель

123 корпус

130 очки для разделения полей обзора

131 жидкокристаллическая пластина

132 поляризационная пластина

133 очки для регулировки оптической силы

Лучший вариант осуществления изобретения

Одним из признаков настоящего изобретения является возможность совместного использования стереоскопических видеоданных даже при различных размерах устройства снятия изображения стереоскопической камеры и различных диапазонах отображения и размерах экрана стереоскопического устройства отображения, при этом в момент съемки устанавливают контрольное окно таким, чтобы обеспечить общее ощущение глубины и размеров каждого стереоскопического изображения. Это окно используют как формат полей обзора (формат левого и правого изображений) для передачи в качестве контрольных стереоскопических видеоданных, необходимых для отображения. Затем на дисплейной стороне отображают стандартные стереоскопические видеоданные на экране контрольного размера, эквивалентом контрольному окну на съемочной стороне, и тем самым с высокой точностью обеспечивается стереоскопическое восприятие.

Например, как показано на фиг.2, если принять ширину контрольного окна W_ref за W_w,

ширину изображения I_ref в контрольном окне, проецируемом на устройство снятия изображения, за W_s,

ширину дисплейного экрана контрольного размера за W_D,

кратность увеличения r при съемке будет составлять r=W_S/W_w,

кратность увеличения R при отображении будет составлять R=W_D/W_S, а

r×R=1.

Из приведенных выше уравнений можно понять, что видеоданные могут легко передаваться из стереоскопической камеры в качестве стандартных стереоскопических видеоданных независимо от ширины W_S устройства снятия изображения.

Первый вариант осуществления

На фиг.1 показана концептуальная схема стереоскопического восприятия. Если за телевизор со стандартным размером дисплейного экрана (с шириной дисплея 1800 мм) принять стереоскопический телевизор большого размера, проиллюстрированный на фиг.1, дисплейные экраны различных размеров и их расположение находятся в показанной зависимости.

На фиг.3 более подробно проиллюстрирована зависимость размеров и расположения, представленная фиг.1. В отличие от действительного размерного соотношения, на фиг.3 представлено размерное соотношение, которое увеличивается с приближением к положению наблюдателя. Это сделано во избежание перегруженности при построении графиков.

Как показано на фиг.3, расстояние L_x от глаз наблюдателя до показанной границы между диапазоном параллельного горизонтального отображения и диапазоном отображения с наложением находится в зависимости L_x=L₀/(1+W_P0/B), при этом,

если L_о=2500 мм и W_P0=1800 мм, а

межзрачковое расстояние В=58 мм,

L_x=2500/(1+1800/58)=78,04 мм, а,

если межзрачковое расстояние В=72 мм,

L_x=2500/(1+1800/72)=96,15 мм.

В диапазоне параллельного горизонтального отображения необходима перегородка для разделения на левое и правое поля обзора, а предельное действительное расстояние от зрителя до экрана составляет приблизительно 75 мм. Кроме того, поскольку расстояние 75 мм является очень небольшим по сравнению с расстоянием различения деталей, необходимо увеличительное стекло для регулировки оптической силы. Может использоваться увеличительное стекло с фокусным расстоянием, незначительно превышающим расстояние от зрителя до экрана. Соответственно, в этом случае применимое фокусное расстояние увеличительного стекла составляет приблизительно 80 мм.

Кроме того, поскольку межзрачковое расстояние (при стереоскопическом базисе) В у наблюдателей незначительно различается, когда расстояние от зрителя до экрана является большим (в диапазоне отображения с наложением), некоторое отличие расстояния между соответствующими левой и правой точками изображения в бесконечности от межзрачкового расстояния В может игнорироваться.

Помимо этого, хотя в диапазоне параллельного горизонтального отображения допуск на отличие от межзрачкового расстояния В является небольшим, это отличие уменьшается путем регулировки расстояния между линзами регулировки оптической силы.

Расстояние между левым и правым экранами, а именно, расстояние до изображения находится в следующей зависимости от межзрачкового расстояния В и расстояния L₀ до дисплея D₀ контрольного размера. Расстояние D_pN до изображения на дисплее, расположенном на произвольном расстоянии L_N, равно D_pN=B(1-L_N/L₀).

Ширина W_P0 левого и правого экранов пропорциональна расстоянию от глаз наблюдателя. Поскольку показанные на чертежах левый и правый углы α обзора, образованные путем помещения дисплея D₀ между световыми лучами, достигающими каждого глаза, являются одинаковыми, соответствующая видимая ширина экранов, показанная на фиг.3, находится в зависимости W_P0=W_P1=W_P2, и, соответственно, экраны могут выглядеть имеющими одинаковый размер.

Как описано выше, путем отображения стандартных стереоскопических видеоданных на дисплейном экране контрольного размера (телевизора большого размера, показанного на фиг.1) согласно зависимости и схеме, проиллюстрированным на фиг.1, могут использоваться общие данные во всех диапазонах отображения от диапазона отображения с наложением с наложенными левым и правым изображениями до диапазона параллельного горизонтального отображения с раздельными левой и правой поверхностями отображения. В этом случае достаточно отображать на каждом дисплее, показанном на чертежах, стандартные стереоскопические видеоданные (в определенном положении и с определенной шириной) согласно условиям, независимо заданным для левого и правого отображений.

На фиг.2 показана диаграмма, описывающая стереоскопическую камеру как средство регистрации стереоскопических видеоданных согласно зависимости и схеме, проиллюстрированным на фиг.1. На фиг.2(а) показана диаграмма в точности такого же состояния, как и состояние стереоскопического восприятия на фиг.1, а на фиг.2(б) показана диаграмма зависимости при использовании стереоскопической камеры. Если принять дисплей E_ref эквивалентного контрольного окна на фиг.2(а) за показанный на фиг.1 дисплей телевизора с дисплейным экраном контрольного размера (показанного на фиг.1 стереоскопического телевизора большого размера), контрольное окно показанной на фиг.2(б) стереоскопической камеры за W_ref, а расстояние между левым и правым съемочными объективами камеры за межзрачковое расстояние В, может быть получена соответствующая зависимость между расстоянием от дисплея E_ref эквивалентного контрольного окна на фиг.2(а) до левого и правого глаз EL и ER наблюдателя и расстоянием от контрольного окна W_ref шириной W_W до левого и правого съемочных объективов L_L и L_R. Соответственно, видеоданные в устройстве снятия изображения, расположенном в пределах левого и правого углов α обзора, являются такими же, как и в случае действительного просмотра изображения на показанном на фиг.1 телевизоре с дисплейным экраном контрольного размера (стереоскопическом телевизоре большого размера, показанном на фиг.1). Кроме того, размер (ширина) устройства снятия изображения, расположенного в пределах угла α обзора, определяется положением устройства снятия изображения по оптической оси.

Как показано на фиг.2(б), ширина W_S устройства снятия изображения вычисляется согласно уравнению W_S=W_W×f/L. Кроме того, расстояние между левым и правым устройствами снятия изображения (расстояние до изображения в перевернутом состоянии), то есть расстояние D_s, показанное на чертежах, вычисляется согласно уравнению D_S=В(1+f/L) и является большим, чем расстояние между левым и правым съемочными объективами, и равным межзрачковому расстоянию В человека.

Изображение, проецируемое на каждое устройство снятия изображения, находится в перевернутом состоянии. При повороте изображения на 180° в левом и правом положениях с целью получения изображения в неперевернутом состоянии расстояние между левым и правым экранами, то есть расстояние до изображения (на дисплейной стороне = изображение в неперевернутом состоянии) становится меньше межзрачкового расстояния В человека. Кроме того, два треугольника (частично перекрывающих друг друга), каждый из которых образован контрольным окном W_ref, показанным на фиг.2(б), и линиями, каждая из которых проходит через главную точку соответствующего левого и правого съемочных объективов и между которыми помещается окно W_W контрольного окна W_ref, и два треугольника, образованных линиями, каждая из которых проходит через главную точку соответствующего левого и правого съемочных объективов и между которыми находятся оба конца соответствующего левого и правого устройств S снятия изображения, и поверхностью самого устройства снятия изображения, представляют собой подобные фигуры, симметричные относительно главной точки соответствующего левого и правого съемочных объективов. К тому же, поскольку левый и правый объективы симметричны относительно осевой линии 0, показанной на чертежах, если согнуть чертеж по осевой линии 0 на бумаге, в качестве линии сгиба, левая и правая оптические оси Ф(L) и Ф(R) совпадут друг с другом и будут перекрывать друг друга. Соответственно, стереоскопические изображения, снятые стереоскопической камерой, показанной на фиг.2(б), отображаются в одном и том же положении на экране телевизора с дисплейным экраном контрольного размера, показанного на фиг.1 (стереоскопического телевизора большого размера, показанного на фиг.1) поочередно с временным разделением или с одновременным наложением путем поляризации и т.п., и при просмотре левого и правого экранов левым и правым глазами через очки для разделения полей обзора соответствующие точки изображения в бесконечности отображаются на межзрачковом расстоянии человека. Таким образом, стереоскопическое изображение может воспроизводиться в оптимальном состоянии. В данном случае для проекции в одном и том же положении с контрольными размерами не требуются особые приспособления, и достаточно отображать изображение в устройстве S снятия изображения, показанном на фиг.2(б), с кратностью увеличения отображения W_D/W_S, то есть при простом соотношении ширины W_D экрана дисплея D и ширины W_S устройства снятия изображения.

Кроме того, ширина левого и правого экрана соответствующих размеров, показанных на фиг.1, определяется соотношением между расстоянием до каждого устройства отображения и расстоянием до телевизора с дисплейным экраном контрольного размера (смотри фиг.3, L₁/L₀=W_P1/W_P0). Соответственно, можно легко вычислить ширину левого и правого дисплейных экранов, поскольку между ними существует простая зависимость.

Как показано на фиг.1, соответствующие точки в бесконечности на стереоскопическом изображении должны отображаться во всех областях, отстоящих на межзрачковое расстояние человека. Соответственно, бесконечность равна межзрачковому расстоянию, которое равно расстоянию между оптическими осями левого и правого съемочных объективов, а, поскольку световые лучи из соответствующих точек в бесконечности, достигающие левого и правого съемочного объективов стереоскопической камеры, параллельны друг другу, соответствующие точки изображения в бесконечности, проецируемые на устройства снятия изображения, отстоят друг от друга на расстояние, равное расстоянию между оптическими осями. Соответственно, даже при любом размере дисплея может быть установлено расстояние между соответствующими точками в бесконечности на левом и правом дисплейных экранах, равное межзрачковому расстоянию человека, просто путем установки соответствующего среднего положения оптической оси левого и правого съемочных объективов в левом и правом устройствах снятия изображения таким образом, чтобы расстояние между левым и правым положениями на дисплейном экране было равно межзрачковому расстоянию человека. Иными словами, даже при использовании стереоскопического устройства отображения с экраном любого размера, исходя из левой и правой оптических осей стереоскопической камеры, слева и справа на экране отображается расстояние, соответствующее расстоянию между левой и правой оптическими осями формирователя изображения и равное межзрачковому расстоянию человека.

На фиг.4 показана диаграмма состояния, в котором съемочные объективы камеры, проиллюстрированной на фиг.2, заменены на широкоугольные съемочные объективы. Для съемки объекта такого же размера с использованием широкоугольного объектива рабочее расстояние должно быть коротким. Кроме того, для формирования изображения в устройстве снятия изображения такого же размера фокусное расстояние каждого съемочного объектива должно быть коротким. Как показано на фиг.4, когда объективы заменены на короткофокусные съемочные объективы, расстояние, на котором левое и правое поля обзора совпадают друг с другом при стереоскопическом восприятии, также является коротким. При непосредственном наблюдении реальной сцены невооруженным глазом, когда в формат W_ref' поля обзора включена бесконечность (бесконечность с точки зрения съемки) в положении, проиллюстрированном пунктирной линией на фиг.4, невозможно одновременно наблюдать со стереоскопическим восприятием объект на близком расстоянии и объект на далеком расстоянии (вследствие внутримозгового процесса при наблюдении реальной сцены постоянно наблюдаемое поле обзора кажется узким, что позволяет осуществлять фактическое наблюдение, но вызывает утомление зрительных нервов). Тем не менее, при просмотре стереоскопических видеоданных, снятых камерой в этом состоянии (с использованием короткофокусных съемочных объективов и при совпадении левого и правого полей обзора на коротком съемочном расстоянии) на стереоскопическом телевизоре с дисплейным экраном контрольного размера, показанном на фиг.1, достигается отличное стереоскопическое восприятие. Если установлено контрольное окно W_ref', показанное пунктирной линией на фиг.4, при непосредственном просмотре через это окно считающейся реальной сцены, параллакс между сценой на близком расстоянии и сценой на далеком расстоянии является большим, и, соответственно, невозможно наблюдать левое и правое поля обзора как одно целое со стереоскопическим восприятием. Тем не менее, эти стереоскопические видеоданные просматривают на каждом устройстве отображения с использованием установок, показанных на фиг.1, при этом контрольное окно W_ref', показанное пунктирной линией на фиг.4, можно просматривать в положении на удалении от положения контрольного окна W_ref, показанного сплошной линией, за счет чего обеспечивается нормальное стереоскопическое восприятие. Соответственно, применение широкоугольных съемочных объективов выгодно, поскольку они позволяют осуществлять съемку в стесненных условиях на небольшом расстоянии от объекта.

В отличие от примера, проиллюстрированного на фиг.4, на фиг.5 проиллюстрирован один из примеров использования длиннофокусных объективов. При использовании длиннофокусных съемочных объективов левое и правое поля обзора при съемке совпадают друг с другом в положении, значительно отличающемся от стандартного расстояния от зрителя до экрана (которое представлено пунктирной линией). Кроме того, в этом случае при просмотре на устройстве отображения, показанном на фиг.1, контрольное окно W_ref'' на значительном реальном удалении в положении, представленном пунктирной линией, можно наблюдать в положении вблизи формата W_ref поля обзора, представленного сплошной линией.

Разумеется, что в соответствии с описанием со ссылкой на фиг.4 и 5 могут применяться объективы с переменным фокусным расстоянием. Даже при каком-либо изменении фокусного расстояния съемочных объективов достаточно, чтобы ширина устройств снятия изображения и расстояние между ними соответствовали дисплейному экрану контрольного размера, вычисленному с помощью приведенных выше уравнений со ссылкой на фиг.2 (для установки диапазона считывания на практике ширина устройств снятия изображения может быть довольно большой). В этом случае даже при изменении фокусного расстояния съемочных объективов стереоскопической камеры достаточно, например, лишь установить в стереоскопическом телевизоре на стороне просмотра заданное состояние каждого условия, проиллюстрированного на фиг.1. Это объясняется тем, что световые лучи, достигающие левого и правого съемочных объективов от соответствующей точки в бесконечности, параллельны друг другу, и, кроме того, установлено расстояние между оптическими осями съемочных объективов, равное межзрачковому расстоянию человека. По этой причине расстояние между соответствующими точками в бесконечности, проецируемыми на левое и правое устройства снятия изображения, равно межзрачковому расстоянию человека.

Даже при изменении фокусного расстояния съемочных объективов той же самой стереоскопической камеры ширина спаренных левого и правого устройств снятия изображения и расстояние между ними остаются постоянными. Соответственно, при изменении фокусного расстояния съемочных объективов изменяется и съемочное расстояние, на котором левое и правое поля обзора совпадают друг с другом. В любом случае для стереоскопического изображения в целом нежелательно съемочное состояние, в котором в поле обзора съемки оказывается объект, находящийся на меньшем расстоянии, чем расстояние, на котором левое и правое поля обзора совпадают друг с другом. Даже при использовании стереоскопического видоискателя стереоскопической камеры крайне сложно зрительно распознавать, находится ли объект, оказавшийся в поле обзора съемки, на расстоянии, на котором левое и правое поля обзора совпадают друг с другом. Вероятность такого распознавания может быть повышена путем наложения показанных на фиг.11 коллимационных схем на левый и правый экраны видоискателя.

Показанный на фиг.6 стереопроектор 60 имеет спаренные левый и правый проекционные объективы 61L и 61R, разнесенные на расстояние, равное межзрачковому расстоянию человека. Кроме того, дисплеи 62L и 62R шириной W_D разнесены на несколько большее расстояние D_D, чем расстояние между левым и правым проекционными объективами 61, за счет чего левый и правый проекционный экран совпадают друг с другом на экране S₀, как и на дисплейном экране контрольного размера. Таким образом, лишь за счет фокусировки на находящемся на произвольном расстоянии экране проецируемые изображения отображаются таким же образом, как это показано на фиг.1, и при наблюдении с соответствующего расстояния от зрителя до экрана может достигаться стереоскопическое восприятие.

Пока каждый из дисплеев 62L и 62R находится в положении угла θ проекции, показанного на чертежах, ширина W_D дисплея 62 не ограничена и определяется суммой фокусного расстояния f и величиной Δf фокусировки объективов, то есть f+Δf от экрана S₀ до экрана S₃ проекционных объективов или на всем проекционном расстоянии. Соответственно, показанный на фиг.6 угол θ проекции устанавливают таким же, как и показанный на фиг.2(б) угол α обзора, и не требуется устанавливать одинаковую ширину W_S показанного на фиг.2(б) устройства S снятия изображения и ширину W_D показанного на фиг.6 дисплея 62.

Тем не менее, практическое положение (расстояние до) проектора и расстояние от зрителя до экрана показаны на чертежах равными друг другу, в результате чего сам проектор становится помехой. Этот недостаток может быть устранен путем умножения расстояния (до экранов S₀-S₃) проектора на n (n>1). Соответственно, описанная зависимость между углом θ проекции и углом α обзора, показанным на фиг.2(б), не отвечает условию θ=α, и справедливо условие θ<α.

На фиг.7 показана диаграмма, иллюстрирующая показанный на фиг.6 стереопроектор, у которого два параллельно расположенных проекционных устройства заменены одним устройством. Левое и правое видеоизображения, отображаемые на левом и правом дисплеях 73L и 73R, обозначенных пунктирными линиями, представляют собой изображение, сформированное левый и правый проекционными объективами 72L и 72R, обозначенными пунктирными линиями на экране 11, при этом ширина влево и вправо совпадают друг с другом. Левый и правый проецируемые экраны совпадают друг с другом на экран 71, хотя установленное расстояние между оптическими осями левого и правого проекционных объективов составляет 65 мм, что равно межзрачковому расстоянию человека, поскольку между левым и правым дисплеями 73L и 73R установлено большее расстояние, чем расстояние между оптическими осями.

Треугольник a, O_(R), b и треугольник f, O_(R), e, показанные на фиг.7 пунктирными линиями, являются подобными фигурами, у которых точка O_(R) является центром симметрии. Аналогичным образом, треугольник a, O_(L), b и треугольник d, O_(L), с, показанные пунктирными линиями, и треугольник а, O_(с), b и треугольник h, O_(c), g, показанные сплошными линиями, являются подобными фигурами, у которых, соответственно, точка O_(L) и точка O_(с) являются центром симметрии. Соответственно, отрезки прямой c-d, g-e и e-f равны друг другу. Следовательно, когда левый и правый проекционные объективы 72_(L) и 72_(R), показанные пунктирными линиями, перемещаются в промежуточное положение 72_(C), показанное сплошной линией, дисплеи 73_(L) и 73_(R), показанные пунктирными линиями, накладываются друг на друга в промежуточном положении 72_(C), показанном сплошной линией. Кроме того, для отображения левого и правого изображений на дисплеях 73_(L) и 73_(R) левое и правое изображения попеременно отображаются с временным разделением с использованием одного проекционного устройства, образованного проекционным объективом 72_(C) и дисплеем 73_(C), что соответствует проектору, у которого левое и правое проекционные устройства расположены параллельно друг другу. Помимо этого, изображение X_L на дисплее 73_(L) и изображение X_R на дисплее 73_(R) в обоих случаях относительно соответствующей точки изображения в бесконечности на экране 71 с размером, равным расстоянию между оптическими осями левого и правого проекционных объективов, попеременно отображаются на дисплее 73_(C) таким образом, чтобы их взаимное расположение было представлено как →. Левое и правое положения перевернуты, поскольку для отображения исходного изображения в проекторе на дисплее отображается изображение, перевернутое проекционными объективами.

В данном случае соответствующие точки изображений в бесконечности представлены таким образом, что они отображаются в показанном симметричном по горизонтали положении, то есть по центру экрана при стереоскопическом восприятии. Тем не менее, действительное изображение в бесконечности не ограничено положением по центру экрана, и этот график приведен для удобства описания. Вместе с тем, световые лучи, исходящие из одной и той же точки объекта в бесконечности, достигают левого и правого глаз параллельно друг другу. Соответственно, предполагается, что даже этот график является в целом понятным.

На фиг.8 проиллюстрирован один из примеров применения устройства отображения стереоскопического видеоизображения с использованием одного проекционного устройства, описанного со ссылкой на фиг.7. Устройство 80 отображения стереоскопического видеоизображения (стереоскопический телевизор) является устройством рирпроекционного типа для проецирования с помощью проекционного объектива 82 на передающий экран 84 (заднюю поверхность) видеоизображения для отображения на DMD 81. На передней поверхности проекционного объектива 82 находится поляризационная пластина 83. В этом случае, когда левое и правое изображения попеременно отображаются на DMD 81 с временным разделением, они попеременно отображаются на передающем экране 84 в виде временной последовательности с одинаковым состоянием поляризации. При просмотре этого стереоскопического изображения в описанных выше очках для просмотра стереоскопического изображения, стереоскопическое восприятие может достигаться, когда левое и правое поля обзора разделены.

Кроме того, при использовании в качестве дисплея LCOS вместо DMD, поскольку световые лучи, отраженные на LCOS, поляризованы, не требуется поляризационная пластина 83, показанная на фиг.8 (п.10).

На фиг.9 проиллюстрировано устройства 90 отображения стереоскопического видеоизображения (стереоскопический телевизор), у которого рирпроекционное устройство 91 DMD имеет проекционный объектив 92, на передней поверхности которого помещается поляризационная пластина 93 и жидкокристаллическая ячейка 94, а также четвертьволновая пластина 95, за счет чего осуществляется попеременное отображение на DMD 91 стереоскопического левого и правого изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных и приведение в действие жидкокристаллической ячейки синхронно с отображаемым на DMD 91 изображением с тем, чтобы свет поступал таким образом, чтобы направление поляризации относительно оси наибольшей скорости распространения света четвертволновой пластины 95 составляло 45° и -45°, и тем самым обеспечивалось попеременное отображение на передающем экране стереоскопического изображения 96 с круговой поляризацией в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки. В этом случае при использовании для просмотра очков с круговой поляризацией перекрестные помехи не возникают даже в случае наклона очков (п.11).

Кроме того, при использовании в описанном выше устройстве 90 LCOS вместо DMD не требуется поляризационная пластина 93 (п.12).

В стереоскопической камере для телевизионного вещания предпочтительно иметь возможность видеть поле обзора съемки на стереоскопическом видоискателе и одновременно непосредственно видеть реальную сцену. Для обеспечения такого стереоскопического видоискателя (монитора), на стереоскопической телевизионной камере устанавливают, например, показанный на фиг.1 жидкокристаллический дисплей шириной 12 дюймов. 12-дюймовый монитор является одним из самых больших камерных мониторов, но, как показано на чертежах, просмотр может осуществляться из положения 350 мм. В этом случае с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения. В то же время, устройство для передачи синхронизирующих сигналов, установленное на дисплее (не показано), передает синхронизирующие инфракрасные лучи. С левой и правой сторон очков для просмотра стереоскопического изображения с раздельными левым и правым полями зрения установлены идентичные друг другу, соответственно, левая и правая поляризационные пластины. Кроме того, на их передней поверхности установлена жидкокристаллическая пластина. На очках также установлен датчик угла наклона. Левый и правый световые лучи, попеременно испускаемые описанным ЖК-дисплеем, являются идентичными друг другу поляризованными световыми лучами, имеющими заданное направление. Когда описанные поляризационные пластины очков установлены в направлении, ортогональном направлению прерывания поляризованных световых лучей, испускаемых ЖК-дисплеем, левое и правое поля обзора очков закрыты и затемнены. Состояние полей обзора изменяется, когда жидкокристаллическая пластина, установленная на передней поверхности, оптически поворачивает направление поляризации отраженного от ЖК-дисплея света на 90 или 270°, в результате чего как левое, так и правое поля обзора открываются и просветлены. Когда к жидкокристаллическим пластинам, установленным на передней поверхности очков, прикладывают напряжение попеременно с инфракрасными лучами, передаваемыми синхронно с изображением, отображаемым на ЖК-дисплее, ЖК-дисплей переходит в состояние напряженности под действием этого напряжения. Что касается поляризованного света, испускаемого ЖК-дисплеем, направление его поляризации сохраняется, и с помощью жидкокристаллических пластин очков осуществляется экранирование, чтобы затемнить поля обзора. В то же время, когда к жидкокристаллическим пластинам очков, синхронизированных с ЖК-дисплеем, прикладывают напряжение попеременно с инфракрасными лучами, левое и правое поля обзора попеременно открываются и закрываются, и левое и правое поля обзора для просмотра ЖК-дисплея разделяются, обеспечивая стереоскопическое восприятие. Кроме того, при наклоне очков взаимная зависимость между направлением ЖК-дисплея и направлением поляризации искажается, что вызывает перекрестные помехи. Перекрестные помехи предотвращаются путем регулирования и корректировки приложенного напряжения с помощью датчика угла наклона. В данном случае в электронном устройстве формирования изображения не требуется, чтобы в камеру был встроен видоискатель. Например, когда стереоскопическая камера, имеющая спаренные левый и правый съемочные объективы и спаренные левое и правое устройства снятия изображения, и персональный компьютер типа ноутбука соединены друг с другом USB-кабелем и т.п., видоискателем служит сам ПК.

На фиг.10 проиллюстрирован один из вариантов осуществления описанной стереоскопической телевизионной камеры, при этом сдвоенной пунктирной линией 100 обозначено описанное контрольное окно. Это контрольное окно преимущественно представляет собой поле обзора камеры и формат поля обзора, виртуально установленный для реальной сцены, снимаемой стереоскопической камерой. Этот виртуальный формат поля обзора отображает состояние, эквивалентное состоянию наблюдения окрестностей из окна дома и т.п. Тем не менее, поскольку у реальной сцены отсутствует такой формат, само собой разумеется, телевизионный оператор 104 через очки 103 для просмотра стереоскопического изображения непосредственно видит в стереоскопической телевизионной камере 102 не только поле обзора съемки (показанное на чертежах контрольное окно 100), но также то, что происходит вне поля обзора съемки. При этом, когда он смотрит на монитор 101, он может видеть стереоскопическое изображение того же размера и с таким же ощущением расстояния (можно видеть видеоизображение как таковое, хотя действительные размеры отображения отличаются) как и в контрольном окне 100 на мониторе 101.

Зависимость между шириной контрольного дисплея (монитора) 101 на фиг.10 и соответствующим расстоянием от зрителя до экрана такова, что, как показано на фиг.3, при L₁=350 мм левый и правый дисплейные экраны имеют следующую ширину:

W_P1=W_P0×L₁/L₀ и,

если допустить, что W_P0=1800 мм, a L₀=2500 мм,

ширина левого и правого дисплейных экранов составляет W_P1=1800×350/2500=252 мм.

Расстояние между левым и правым экранами, то есть расстояние до изображения обозначено D_P1 на фиг.3, и

при D_PN=В(1-L_N/L_C) и

D_p1=В(1-L₁/L₀), когда межзрачковое расстояние В равно 65 мм,

D_p1=65(1-350/2500)=55,9 мм.

Расстояние между центрами левого и правого дисплейных экранов, то есть расстояние до изображения, соответствует расстоянию при отображении, как описано ссылкой на фиг.3, и расстояние между соответствующими точками изображений в бесконечности установлено равным 65 мм при отображении, что соответствует межзрачковому расстоянию человека. На фиг.3 позицией D_p1(R) обозначен правый экран, а позицией D_p1(L) обозначен левый экран. При этом размер (полная ширина) дисплея D₁ составляет сумму W_P1 и D_p1 или

W_P1+D_p1=252+55,9=307,9 мм.

Этот размер несколько превышает 12 дюймов или 12×25,4=304,8 мм, поскольку расстояние от зрителя до экрана обрабатывается как численная величина с шагом в 10 мм для представления. Кроме того, на практике несколько большее расстояние от зрителя до экрана не создает проблем.

Напротив, когда расстояние L₁ от зрителя до экрана вычисляется на основании размера дисплея, если допустить, как показано на фиг.3, что

L₁=L₀(W_P1+D_p1-B)/(W_P0-B),

W_P1+D_p1=12”=304,8 мм,

В=65 мм,

W_P0=1800 мм и

L₀=2500 мм,

расстояние L₁ от зрителя до экрана составляет

L₁=2500(304,8-65)/(1800-65)=345,53 мм.

Кроме того, для облегчения стереоскопического восприятия на мониторе стереоскопической телевизионной камеры программное обеспечение накладывает на левое и правое отображаемые изображения коллимационную схему, образованную в основном вертикальными линиями. На фиг.11 показана подробная схема монитора 101 стереоскопической телевизионной камеры 102, показанной на фиг.10. Программное обеспечение отображает коллимационную схему на мониторе 101 (дисплей D₁) в положении, в котором каждая схема и левое и правое изображения наложены друг на друга. Само собой разумеется, что коллимационные схемы отображаются только на видоискателе, и видеоданные, передаваемые стереоскопической камерой, содержат только изобразительные видеоданные.

Когда жидкокристаллический монитор 101 описанной стереоскопической телевизионной камеры 102 просматривают через очки 103 для просмотра стереоскопического изображения, может зрительно распознаваться состояние регулировки стереоскопического восприятия. Помимо этого, стереоскопическое изображение, просматриваемое на мониторе этой стереоскопической телевизионной камеры, обеспечивает в точности такое же трехмерное восприятие, как и у зрителя, который видит на стереоскопическом телевизоре стереоскопическое изображение, снятое и переданное этой стереоскопической телевизионной камерой.

Кроме того, при моно- или стереосъемке движущихся изображений важно одновременно знать, как изменяется ситуация в процессе съемки. Соответственно, эта телевизионная камера, позволяющая всегда наблюдать реальную сцену одновременно с контролем процесса съемки, обеспечивает очень высокую эффективность работы.

Описанное устройство формирования стереоскопического изображения обладает высокой эффективностью, но его видоискатель (монитор) имеет большие размеры, что создает сложности при съемке с рук, передвижении и т.п. Кроме того, поскольку экранирование видоискателя является неполным, на нем сложно различать изображение при съемке в условиях яркого света.

На фиг.12 показан вид в перспективе стереоскопического видоискателя с очками для разделения полей обзора, установленными на дисплее, при этом дисплей 121 стереоскопического видоискателя 120 и панель 122, фиксирующая очки 130 для разделения полей обзора, закреплены в корпусе 123. Дисплей 121 представляет собой, например, ЖК-дисплей, попеременно отображающий левое и правое изображения таким образом, что левое видеоизображение отображается в показанной на чертежах части P_L экрана шириной W_D, а правое видеоизображение отображается в его показанной на чертежах части P_R, и разделяющий левое и правое поля обзора синхронно с очками 130 для разделения полей обзора и обеспечения стереоскопического восприятия. Поскольку поле обзора экранировано от внешнего света корпусом 123, изображение на дисплее четко видно даже в условиях яркого света вне помещения. Кроме того, поскольку очки для разделения полей обзора установлены на дисплее, можно не опасаться возникновения перекрестных помех, даже когда наблюдатель наклоняет голову.

Как описано на фиг.3, каким бы ни был размер видоискателя (дисплея), изображение на нем можно просматривать, как и на дисплейном экране контрольного размера в зависимости от способа отображения и расстояния от зрителя до экрана. Тем не менее, с учетом возможности наклона предпочтительным является дисплей небольшого размера. Когда размер дисплея является небольшим, расстояние до дисплея является меньшим, чем расстояние различения деталей. При меньшем расстоянии наблюдения, чем расстояние различения деталей, даже человеку с нормальным зрением необходимы линзы для регулировки оптической силы (плюсовые линзы), показанные на фиг.13. Помимо этого, при перемещении (не показанном) линзы 133 для регулировки оптической силы в направлении оптической оси может осуществляться корректировка в соответствии с остротой зрения наблюдателя.

На фиг.13 показана схематическая конфигурация очков 130 для разделения полей зрения показанного на фиг.12 устройства 120 отображения стереоскопического видеоизображения, при этом очки в основном состоят из поляризационной пластины 132 и жидкокристаллической пластины 131. Когда дисплеем 121 показанного на фиг.12 устройства 120 отображения стереоскопического видеоизображения является ЖК-дисплей, отображаемый свет представляет собой поляризованный свет, и когда при упомянутом экранировании поляризованного света поляризационная пластина 132, показанная на фиг.13, расположена (как слева, так и справа) ортогонально направлению усиления отображаемого света, поле обзора закрыто. Когда жидкокристаллическая пластина расположена перед поляризационной пластиной 132, отображаемый свет ЖК-дисплея повернут на 90 или 270°, и поле обзора открыто. Когда в этом состоянии к жидкокристаллической пластине 131 прикладывают напряжение, скрученный жидкий кристалл линейно деформируется, и свет проходит через него в существующем виде без его поворота жидкокристаллической пластиной 131, и, соответственно, поляризационная пластина 132 экранирует свет, закрывая поле обзора. В результате приложения к жидкокристаллической пластине 131, показанной на фиг.13, напряжения синхронно с отображением на дисплее 121, показанном на фиг.12, левое и правое поля обзора разделяются для обеспечения стереоскопического восприятия. Когда к жидкокристаллической пластине 131, показанной на фиг.13, приложено напряжение, поле обзора закрыто, но, если поляризационная пластина 132 проходит в одном направлении с поляризационной пластиной на поверхности дисплея (ЖК-дисплея) 121, показанного на фиг.12, когда к жидкокристаллической пластине 131 приложено напряжение, поле обзора находится в открытом состоянии.

Когда в качестве материала дисплея используется неполяризационный материал, такой как органический электролюминофор, аналогичный результат обеспечивается, если на передней поверхности жидкокристаллической пластины 131, показанной на фиг.13, дополнительно предусмотрены так называемые затворные очки с одной или несколькими поляризационными пластинами. Помимо этого, при использовании разрядной лампы, работающей на промышленной частоте, в затворных очках возникает мерцание. Однако показанный на фиг.12 видоискатель 120 экранирован от внешнего света. Поскольку световыми лучами, просматриваемыми через очки 130 для разделения полей обзора, являются световые лучи только дисплея, даже если очками 130 для разделения полей обзора являются затворные очки, мерцание не возникает.

Хотя выше в описании рассмотрен видоискатель стереоскопического устройства формирования изображения, это является лишь одним из вариантов осуществления устройства отображения стереоскопического видеоизображения по п.16, и он может использоваться в качестве нормального устройства отображения стереоскопического видеоизображения. Кроме того, корпус 123 устройства 120 отображения стереоскопического видеоизображения, показанного на фиг.12, может быть выполнен иначе, чем показано на чертежах. Например, может использоваться сильфон, складная светозащитная шахта как у обычных камер и другие приспособления (не показаны).

В случае устройства отображения неподвижного стереоскопического изображения желательно, чтобы размер дисплея был достаточно большим. Это объясняется тем, что обычно, чем больше размер дисплея, тем легче повысить разрешающую способность. Если при просмотре изображения на большом экране каждый зритель использует очки для разделения полей обзора, изображение могут одновременно просматривать множество зрителей. Тем не менее, поскольку многократное использование очков в общественных местах является негигиеничным, все же предпочтителен вариант с установкой очков на дисплее. Даже в этом случае желательно, чтобы дисплей был таким же большим. При этом желательно, чтобы дисплей был установлен на большее расстояние от зрителя до экрана, чем расстояние различения деталей. На большем расстоянии, чем расстояние различения деталей, не требуются показанные на фиг.13 линзы 133 для регулировки оптической силы, и могут использоваться очки для регулировки оптической силы, обычно используемые каждым зрителем, или очки могут вообще не использоваться по аналогии с ситуациями обычного просмотра чего-либо (п.17).

Обычно электронные устройства формирования и отображения стереоскопического видеоизображения и стереоскопические фотокамеры с двумя параллельно расположенными экранами имеют различное предназначение. Тем не менее, в последнее время с развитием видеоаппаратуры появилась потребность в их объединении, которая до настоящего времени еще не удовлетворена. Для удовлетворения этой потребности в изобретении по п.18 предложен способ получения стереоскопического фотоснимка в режиме двух параллельных экранов (спаренных левого и правого экранов) из одного кадра, проецируемого на электронное устройство отображения стереоскопического видеоизображения (например, стереоскопический телевизор), или получения стереоскопического слайда в режиме двух параллельных экранов из стандартных стереоскопических видеоданных, снятых цифровой стереоскопической камерой.

Как показано на фиг.1, при просмотре левого и правого изображений, находящихся в показанном на чертежах диапазоне параллельного горизонтального отображения (для чего требуются линзы для регулировки оптической силы, поскольку расстояние от зрителя до экрана значительно меньше расстояния различения деталей), левое и правое поля обзора совпадают друг с другом в положении показанного на чертежах телевизора большого размера, и создается ощущение телевизора большого размера в положении отображения, показанном на чертежах. На фиг.3 более подробно показана диаграмма, проиллюстрированная на фиг.1. Когда стандартные стереоскопические данные отображаются на параллельно расположенных левом и правом экранах (D₂(L) и D₂(R), показанных на чертежах) для отображения на контрольном дисплее D₀, само собой разумеется, что дисплейный экран уменьшается. Хотя размер дисплейного экрана является общей проблемой даже в случае обычного моноизображения, задача, которой не уделялось внимание, состоит в том, как определять расстояние между левым и правым экранами.

Как показано на фиг.3, если допустить, что расстояние до дисплея D₀ дисплейного экрана контрольного размера равно L₀, положение стереоскопического снимка (слайда) D₂, в котором левое и правое изображения расположены параллельно друг другу, расстояние от зрителя до экрана составляет L₂, а межзрачковое расстояние человека составляет В, при этом расстояние между левым и правым экранами (D_P2, показанное на чертежах) стереоскопического снимка (слайда) определяется как D_P2=В(1-L₂/L₀).

Второй вариант осуществления

В настоящем изобретении усовершенствовано стереоскопическое телевизионное вещание и, кроме того, обеспечивается возможность передачи стереоскопического видеоизображения по сети Интернет с целью стереоскопического представления товаров для продажи по почтовым заказам. Кроме того, демонстрация стереоскопического видеоизображения товаров является более эффективной, чем демонстрация реальных товаров. Это объясняется тем, что реальные товары должны демонстрироваться, даже если некоторые из них не пользуются спросом, что создает проблему эффективности использования пространства, и даже в случае демонстрации множества товаров число товаров, действительно пользующееся спросом, обычно очень ограничено, из-за чего возникает опасность устаревания нераспроданных запасов. При демонстрации стереоскопического видеоизображения может быть значительно сокращено число реально отображаемых товаров в магазинах.

Помимо этого, использование стереоскопического видеоизображения также эффективно для продажи автомобилей и мебели. Это крайне эффективно не только при демонстрации продавцом записанного видеоизображения, но также при прямой продаже. Это объясняется тем, что, поскольку для демонстрации автомобилей, мебели и т.п. требуются огромные площади, многие товары не могут демонстрироваться. Кроме того, экономически невозможно подготовить для демонстрации большое число дорогостоящих товаров и, к тому же, бывает невозможно продемонстрировать реальное применение реальных товаров. Это же касается продажи предметов одежды и т.п., демонстрация которых может осуществляться в форме стереоскопических видеоизображений.

Помимо этого, в описанном выше примере продажи предметов потребления возможна передвижная демонстрация даже крупногабаритных товаров, но в случае демонстрации жилья, например, комнаты в квартире, передвижная демонстрация реального товара невозможна. В этом случае эффективность настоящего изобретения является очень высокой.

Выше описаны связанные с торговлей примеры применения. Помимо этого, настоящее изобретение с высокой эффективностью применяется в качестве гида при осмотре достопримечательностей.

Кроме того, одним из примеров уникального применения стереоскопического видеоизображения является система профессионального обучения. Описание различных приборов и конструкции и управления воздушным судном проще для понимания при пояснении с использованием реальных изображений и стереоскопической анимации, чем при пояснении с использованием реального прибора или воздушного судна.

Помимо этого, одним из примеров более эффективного применения является сфера медицинского образования. Например, на первой стадии обучения хирургов-интернов они присутствуют при операциях рядом с проводящим ее хирургом. Тем не менее, на практике невозможно разместить много наблюдателей вокруг операционного стола, и операция может быть ясно не видна даже при нахождении поблизости. В этом случае комментатор описывает изображение, снятое стереоскопической камерой (снятое и записанное движущееся изображение, необходимый фрагмент которого воспроизводят по кадрам для многократного замедленного показа), а студенты могут наблюдать стереоскопическое изображение на дисплее персонального компьютера на каждом столе или на телевизоре большого размера. В обычной системе стереоскопического отображения проекционного типа невозможно получить четкое изображение вне темного помещения, и для этого необходимо уменьшать освещение или заслонять свет из окон, что неудобно в учебном заведении. Стереоскопическая телевизионная система согласно настоящему изобретению позволяет видеть резкое стереоскопическое видеоизображение даже при ярком свете.

Помимо этого, демонстрация стереоскопического видеоизображения может сопровождаться пояснениями по каналу связи находящегося в другом месте специалиста, что способствует развитию телемедицины.

В одном из примеров медицинского применения путем подключения к стереоскопической эндоскопической камере можно получать стереоскопическое изображение изнутри полости тела. В этом случае согласно одному из признаков стереоскопической телевизионной системы согласно настоящему изобретению во время стереоскопического просмотра на телевизоре (дисплее) линия визирования может перемещаться в окружающую среду без изменения состояния (без снятия очков для стереоскопического восприятия). Кроме того, в зависимости от жидкокристаллического дисплея просмотр может осуществляться без уменьшения освещения.

Кроме того, стереоскопическое восприятие особо необходимо в области атомной энергии. Предполагается, что настоящее изобретение применимо для защиты операторов и окружающей среды от радиоактивного излучения с помощью монитора для дистанционного управления и контроля.

В настоящее могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы его существа, и, само собой разумеется, что эти изменения входят в объем настоящего изобретения.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение применимо для получения стереоскопического видеоизображения (изображения) в области передачи и приема изображений с использованием телевизионного вещания и каналов связи и в других областях путем использования одних и тех же видеоданных даже при использовании различных моделей устройства отображения.

Изобретение относится к стереоскопическим системам формирования и представления изображений. Техническим результатом является возможность воспроизводить стереоскопическое видеоизображение без регулировки на дисплейной стороне даже при использовании различных моделей устройств отображения стереоскопического видеоизображения. Описанная выше задача решена в настоящем изобретении. Результат достигается тем, что в поле обзора стереоскопической камеры, образованной спаренными формирователями изображения, каждый из которых имеет съемочный объектив и устройство снятия изображения и расположенные слева и справа параллельно друг другу, устанавливают виртуальный формат поля обзора (называемый контрольным окном) и проецируют контрольное окно в уменьшенном виде с помощью левого и правого съемочных объективов, чтобы сформировать изображение в левом и правом устройствах снятия изображения. Считывают видеоданные контрольного окна (в окне), сформированного в левом и правом устройствах снятия изображения, и передают стереоскопические видеоданные (называемые стандартными стереоскопическими видеоданными). Стандартные стереоскопические видеоданные отображают на электронном дисплейном экране (экране, у которого положения левого и правого экранов точно соответствуют друг другу и положение и размер которого обеспечивает полноразмерное воспроизведение и отображение контрольного окна, называемого дисплейным экраном контрольного размера), эквивалентном контрольному окну, одновременно с взаимно ортогональными левой и правой поляризациями или круговыми поляризациями в направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке или, в качестве альтернативы, с линейной поляризацией в одном и том же направлении с временным разделением. По отдельности просматривают левое и правое изображения с помощью очков для разделения полей обзора в соответствии со схемой поляризации. 11 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Стереоскопическая система формирования и представления изображений, в которой
устанавливают одно контрольное окно, являющееся виртуальным форматом поля обзора, в поле обзора устройства формирования стереоскопического видеоизображения, у которого формирователи изображения, каждый из которых состоит из съемочного объектива и устройства снятия изображения, расположены слева и справа параллельно друг другу,
когда с помощью левого и правого съемочных объективов в уменьшенном виде проецируют контрольное окно, чтобы сформировать изображение на левом и правом устройствах снятия изображения, левое и правое устройства снятия изображения размещают по ширине левого и правого проецируемых изображений контрольного окна, соответствующей ширине проецируемого изображения контрольного окна, или считывают видеоданные, соответствующие ширине проецируемого изображения контрольного окна, в качестве стандартных стереоскопических видеоданных,
в момент съемки стандартных стереоскопических видеоданных на дисплейном экране контрольного размера, соответствующем контрольному окну, на дисплейной стороне устройства одновременно или с временным разделением отображают левое и правое изображения с различными поляризациями, или с временным разделением отображают левое и правое изображения с поляризацией в одном направлении,
помещают поляризационные очки или очки с жидкокристаллическим затвором для раздельного просмотра левого и правого полей обзора в соответствии со схемой обзора или жидкокристаллическую пластину непосредственно перед идентичными друг другу левой и правой поляризационными пластинами, и
попеременно приводят в действие жидкокристаллические пластины для раздельного просмотра.

2. Устройство формирования стереоскопического видеоизображения, в котором
устанавливают одно контрольное окно, являющееся виртуальным форматом поля обзора, в поле обзора устройства формирования стереоскопического видеоизображения, у которого формирователи изображения, каждый из которых состоит из съемочного объектива и устройства снятия изображения, расположены слева и справа параллельно друг другу,
когда с помощью левого и правого съемочных объективов в уменьшенном виде проецируют контрольное окно, чтобы сформировать изображение на левом и правом устройствах снятия изображения, левое и правое устройства снятия изображения размещают по ширине левого и правого проецируемых изображений контрольного окна, соответствующей ширине проецируемого изображения контрольного окна, или считывают стереоскопические данные левого и правого изображений, соответствующие ширине проецируемого изображения контрольного окна, и передают в качестве стандартных стереоскопических видеоданных.

3. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения, представляющее собой устройство на дисплейной стороне системы, в котором
устанавливают одно контрольное окно, являющееся виртуальным форматом поля обзора, в поле обзора устройства формирования стереоскопического видеоизображения, у которого формирователи изображения, каждый из которых состоит из съемочного объектива и устройства снятия изображения, расположены слева и справа параллельно друг другу,
когда с помощью левого и правого съемочных объективов в уменьшенном виде проецируют контрольное окно, чтобы сформировать изображение на левом и правом устройствах снятия изображения, левое и правое устройства снятия изображения размешают по ширине левого и правого проецируемых изображений контрольного окна, соответствующей ширине проецируемого изображения контрольного окна, или считывают видеоданные, соответствующие ширине проецируемого изображения контрольного окна, и передают в качестве стандартных стереоскопических видеоданных, и
отображают стереоскопическое видеоизображение на основании стандартных стереоскопических видеоданных, при этом отображение осуществляют в одинаковых произвольных левом и правом положениях по ширине левого и правого полей обзора в пределах левого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и левый глаз наблюдателя, и правого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и его правый глаз.

4. Стереоскопическая система формирования и представления изображений по п.1, в которой в качестве средства доставки данных от устройства формирования стереоскопического видеоизображения, в которое вводят стандартные стереоскопические видеоданные, до устройства отображения стереоскопического видеоизображения используют волны цифрового телевизионного вещания.

5. Стереоскопическая система формирования и представления изображений по п.1, которой в качестве средства доставки данных обустройства формирования стереоскопического видеоизображения, в которое вводят стандартные стереоскопические видеоданные, до устройства отображения стереоскопического видеоизображения используют канал связи.

6. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения, представляющее собой стереопроектор, в котором спаренные левый и правый проекционные устройства типа электронных дисплеев расположены параллельно друг другу, в котором
устанавливают между оптическими осями левого и правого проекционных объективов расстояние, равное межзрачковому расстоянию человека, с помощью левого и правого проекционных объективов проецируют стереоскопическое видеоизображение, отображаемое на основании стандартных стереоскопических видеоданных, на левый и правый электронные дисплеи,
для отображения левого и правого изображений с наложением в одном и том же положении на дисплейном экране контрольного размера располагают левый и правый электронные дисплеи с симметричным смещением в горизонтальном направлении, перпендикулярном оптической оси, или отображают диапазоны отображения левого и правого дисплеев с симметричным смещением относительно друг друга для достижения эффекта, аналогичного смещению,
осуществляют проекцию и фокусировку на экран, находящийся на произвольном расстоянии, посредством левого и правого фильтров с линейной поляризацией во взаимно ортогональных направлениях или посредством левого и правого фильтров с круговой поляризацией в повернутых противоположно друг другу направлениях,
в соответствии с линейной или круговой поляризацией поляризационных фильтров, используемых в проекторе, обеспечивают раздельный просмотр с использованием очков с горизонтально ортогональной линейной поляризацией или очков с круговой поляризацией в повернутых противоположно друг другу направлениях, и
устанавливают большее проекционное расстояние дисплейного экрана контрольного размера с совпадающими друг с другом левым и правым кадрами изображения, чем расстояние от зрителя до дисплейного экрана контрольного размера.

7. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения, представляющее собой стереопроектор, в котором спаренные левый и правый проекционные устройства типа электронных дисплеев расположены параллельно друг другу, в котором
устанавливают между оптическими осями левого и правого проекционных объективов расстояние, равное межзрачковому расстоянию человека,
с помощью левого и правого проекционных объективов проецируют стереоскопическое видеоизображение, отображаемое на основании стандартных стереоскопических видеоданных, на левый и правый электронные дисплеи,
для отображения левого и правого изображений с наложением в одном и том же положении на дисплейном экране контрольного размера располагают левый и правый электронные дисплеи с симметричным смещением в горизонтальном направлении, перпендикулярном оптической оси, или отображают диапазоны отображения левого и правого дисплеев с симметричным смещением относительно друг друга для достижения эффекта, аналогичного смещению,
осуществляют проекцию и фокусировку на экран, находящийся на произвольном расстоянии, посредством левого и правого фильтров с линейной поляризацией во взаимно ортогональных направлениях или посредством левого и правого фильтров с круговой поляризацией в повернутых противоположно друг другу направлениях,
в соответствии с линейной или круговой поляризацией поляризационных фильтров, используемых в проекторе, обеспечивают раздельный просмотр с использованием очков с горизонтально ортогональной линейной поляризацией или очков с круговой поляризацией в повернутых противоположно друг другу направлениях, и
устанавливают меньшее проекционное расстояние дисплейного экрана контрольного размера с совпадающими друг с другом левым и правым кадрами изображения, чем расстояние от зрителя до дисплейного экрана контрольного размера.

8. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения, представляющее собой монопроектор, который с помощью проекционного объектива проецирует изображение электронного дисплея на экран, на котором с временным разделением попеременно проецируются и отображаются левое и правое изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных, при этом с устройством связано внешнее устройство передачи инфракрасных лучей синхронизации.

9. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения по п.8, имеющее фильтр с линейной поляризацией, установленный на передней поверхности или задней поверхности проекционного объектива рирпроекционного устройства отображения видеоизображения типа, образованного проекционным устройством DMD, и дополнительно содержащее устройство передачи инфракрасных лучей синхронизации для разделения левого и правого полей обзора, в котором на передающем экране дисплейного экрана контрольного размера с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных, и передаются инфракрасные лучи синхронизации.

10. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения по п.8, содержащее устройство передачи инфракрасных лучей синхронизации для разделения левого и правого полей, связанное с рирпроекционным устройством отображения стереоскопического видеоизображения, образованным проекционным устройством LCOS, в котором на передающем экране дисплейного экрана контрольного размера с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных, и передаются инфракрасные лучи синхронизации.

11. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения по п.8, содержащее поляризационный фильтр, жидкокристаллическую ячейку и четвертьволновую пластину, расположенные в направлении излучения света, на передней поверхности или задней поверхности проекционного объектива рирпроекционного устройства отображения видеоизображения, образованного проекционным устройством DMD, в котором на передающем экране дисплейного экрана контрольного размера с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных, и одновременно осуществляется управление жидкокристаллической ячейкой синхронно с отображаемыми левым и правым изображениями, которые имеют попеременное направление поляризации под углами -45° и +45° относительно оси наибольшей скорости распространения света четвертьволновой пластины, при этом левое и правое изображения отображаются с круговой поляризацией в направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно, а наблюдатель использует очки с круговой поляризацией в противоположных направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке для раздельного просмотра левого и правого полей обзора.

12. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения по п.8, содержащее жидкокристаллическую ячейку и четвертьволновую пластину, расположенные в направлении излучения света, на передней поверхности или задней поверхности проекционного объектива рирпроекционного устройства отображения видеоизображения, образованного проекционным устройством LCOS, в котором на передающем экране дисплейного экрана контрольного размера с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения на основании стандартных стереоскопических видеоданных и одновременно осуществляется управление жидкокристаллической ячейкой синхронно с отображаемыми левым и правым изображениями, которые имеют попеременное направление поляризации под углами -45° и +45° относительно оси наибольшей скорости распространения света четвертьволновой пластины, при этом левое и правое изображения отображаются с круговой поляризацией в направлениях против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно, а наблюдатель использует очки с круговой поляризацией в противоположных направлениях для раздельного просмотра левого и правого полей обзора.

13. Стереоскопическая телевизионная камера, в которой с временным разделением попеременно отображаются левое и правое стереоскопические видеоизображения для просмотра в положении вблизи расстояния различения деталей в диапазоне отображения с наложением на стереоскопическом ЖК-дисплее стереоскопической телевизионной камеры, содержащая устройство передачи инфракрасных лучей синхронизации, наблюдатель дополнительно устанавливает непосредственно перед содержащими поляризационную пластину очками жидкокристаллическую пластину в направлении, ортогональном направлению поляризации ЖК-дисплея камеры, и к жидкокристаллической пластине очков попеременно прилагается напряжение синхронно с инфракрасными лучами для наблюдения стереоскопических видеоизображений, отображаемых на ЖК-дисплее, при этом камера позволяет непосредственно видеть в момент съемки реальную окружающую обстановку.

14. Стереоскопический монитор стереоскопической телевизионной камеры по п.13, на котором в левом и правом стереоскопических полях обзора путем наложения отображаются одинаковые левая и правая схемы, в основном образованные вертикальными линиями, для одновременного обеспечения стереоскопического восприятия стереоскопического видеоизображения и создания коллимационных схем.

15. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения по п.3, в котором на ЖК-дисплее с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения стереоскопического видеоизображения, и которое также содержит устройство передачи инфракрасных лучей синхронизации очков для просмотра.

16. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения, в котором
ЖК-дисплей или электронный дисплей, такой как органический электролюминофор, установлен в положении на меньшем расстоянии, чем расстояние различения деталей на корпусе, содержащем очки на жидких кристаллах с прикрепленными к ним многослойными очками со скорректированной оптической силой или очками с жидкокристаллическим затвором,
на дисплее с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения стереоскопического видеоизображения, и
очки на жидких кристаллах или затворные очки открываются и закрываются синхронно с левым и правым видеоизображениями для обеспечения раздельного просмотра левого и правого изображений и предназначенного для двух глаз стереоскопического восприятия,
стереоскопические видеоизображения с временным разделением попеременно отображаются с определенной шириной в пределах левого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и левый глаз наблюдателя, и в пределах правого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и правый глаз наблюдателя, в результате чего левое и правое изображения отображаются в положении, в котором они частично перекрывают друг друга, за счет чего обеспечивается просмотр стереоскопического видеоизображения, как и на дисплейном экране контрольного размера.

17. Устройство отображения стереоскопического видеоизображения, в котором
ЖК-дисплей или электронный дисплей, такой как органический электролюминофор, установлен в положении на большем расстоянии, чем расстояние различения деталей на корпусе, содержащем очки на жидких кристаллах с прикрепленными к ним многослойными очками со скорректированной оптической силой или очками с жидкокристаллическим затвором,
на дисплее с временным разделением попеременно отображаются левое и правое изображения стереоскопического видеоизображения, и
очки на жидких кристаллах или затворные очки открываются и закрываются синхронно с левым и правым видеоизображениями для обеспечения раздельного просмотра левого и правого изображений и предназначенного для двух глаз стереоскопического восприятия,
стереоскопические видеоизображения с временным разделением попеременно отображаются с определенной шириной в пределах левого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и левый глаз наблюдателя, и в пределах правого угла обзора, ограниченного линиями, соединяющими оба конца дисплейного экрана контрольного размера и правый глаз наблюдателя, в результате чего левое и правое изображения отображаются в положении, в котором они частично перекрывают друг друга, за счет чего обеспечивается просмотр стереоскопического видеоизображения, как и на дисплейном экране контрольного размера.

18. Стереоскопический слайд и стереоскопический фотоснимок, полученный с помощью параллельно расположенных левого и правого экранов на основании стандартных стереоскопических видеоданных, в котором при межзрачковом расстоянии человека, принятом за В, расстоянии до дисплейного экрана D₀ контрольного размера, принятом за L₀, и расстоянии от зрителя до стереоскопического фотоснимка или стереоскопического слайда, принятом за произвольное расстояние L₂, левый и правый экраны расположены на расстоянии D_p2 друг от друга, которое задано уравнением D_p2=B(1-L₂/L₀).