Способ и устройство для формирования трехмерных изображений

Изобретение относится к области оптических технологий и, в частности, к способу и устройству для формирования трехмерных изображений. Заявлены способ и устройство для формирования трехмерных изображений, в которых разделяют с помощью эффекта двулучепреломления свет источника трехмерного изображения на два пучка поляризованного света, несущих изобразительную информацию, регулируют оптические пути двух пучков поляризованного света, получаемых с помощью двулучепреломления, и управляют двумя пучками поляризованного света для того, чтобы происходило поочередное излучение, и тем самым осуществляют формирование трехмерного изображения. Технический результат – упрощение структуры и снижение стоимости системы формирования трехмерных изображений и обеспечение трехмерного эффекта без использования дополнительных элементов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[01] Настоящее изобретение относится к области оптических технологий и, в частности, к способу и устройству для формирования трехмерных изображений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] Наряду с разработкой технологий формирования трехмерных (3М) изображений диапазон применений изобретения распространяется на множество областей, включая промышленное проектирование, проектирование литейных форм, создание кинофрагментов и телевизионных мультипликаций и т.д. Технологиями обеспечивается подлинное и трехмерное зрительное восприятие. В обычной системе формирования трехмерных изображений используют два проекционных устройства, имеющих совершенно одинаковые параметры, для поочередного проецирования изображений для левого глаза и изображений для правого глаза, соответственно, кроме того, используют соответствующие стереоскопические очки для осуществления ввода изображений для левого глаза и правого глаза в глаза человека в нужное время и через соответствующие линзы, и в таком случае в мозгу человека изображения для левого глаза и правого глаза могут синтезироваться в трехмерное изображение с истинной глубиной поля зрения и без паразитных изображений в соответствии с параллаксом между левым и правым глазами.

[03] Можно видеть, что в описанной выше системе формирования трехмерных изображений используются два проекционных устройства для проецирования изображений для левого глаза и правого глаза, соответственно, и следствием этого является не только сложная структура системы, но также повышение стоимости системы. Кроме того, стереоскопические очки, используемые вместе с проекционными устройствами, обычно включают в себя затвор и поляризатор. Если в стереоскопических очках используется затвор, стоимость системы дополнительно возрастает. В частности, в случае сценариев применения, в которых требуется большое количество стереоскопических очков, таких как просмотр кинофильмов, стоимость системы будет еще больше; при использовании в стереоскопических очках поляризации свободно наблюдаются паразитные изображения, и это приводит к плохому трехмерному эффекту и легко вызывает зрительное утомление. Поэтому в данной области техники способ снижения стоимости системы формирования трехмерных изображений и обеспечения трехмерного эффекта является проблемой, подлежащей неотложному разрешению.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[04] Для разрешения проблем из предшествующего уровня техники в настоящей заявке предлагаются способ и устройство для формирования трехмерных изображений.

[05] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для формирования трехмерных изображений, и это устройство содержит модуль разделения источника света, модуль регулировки оптических путей и управляемый переключающий модуль, при этом модуль регулировки оптических путем расположен между модулем разделения источника света и управляемым переключающим модулем; модуль разделения источника света выполнен с возможностью разделения с помощью эффекта двулучепреломления света источника трехмерного изображения на первый поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для левого глаза, и второй поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для правого глаза; модуль регулировки оптических путей выполнен с возможностью регулирования оптических путей первого поляризованного света и второго поляризованного света в соответствии с местом формирования изображения; и управляемый переключающий модуль выполнен с возможностью управления первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение, при этом частота чередования первого поляризованного света и второго поляризованного света равна частоте кадров света источника трехмерного изображения.

[06] Предпочтительно, чтобы модуль разделения источника света был выполнен с возможностью придания первому поляризованному свету и второму поляризованному свету различных направлений выхода.

[07] Предпочтительно, чтобы модуль регулировки оптических путей был выполнен с возможностью сведения первого поляризованного света и второго поляризованного света, соответственно, на место формирования изображения; и управляемый переключающий модуль был расположен на месте формирования изображения.

[08] Предпочтительно, чтобы первый поляризованный свет и второй поляризованный свет направлялись после излучения из управляемого переключающего модуля к левому глазу и правому глазу пользователя, соответственно.

[09] Предпочтительно, чтобы устройство кроме того содержало модуль компенсации яркости, выполненный с возможностью излучения вспомогательного параллельного света к управляемому переключающему модулю так, чтобы вспомогательный параллельный свет излучался вместе с первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом.

[10] Предпочтительно, чтобы модуль разделения источника света содержал любое одно из одноосного кристалла, способного создавать эффект естественного двулучепреломления, бесцветного оптического стекла, способного создавать эффект индуцированного напряжением двулучепреломления, первого оптического устройства, образованного прозрачной жидкостью, способной создавать эффект электрооптического двулучепреломления, и приложенным к ней электрическим полем, и второго оптического устройства, образованного прозрачной жидкостью, способной создавать эффект магнитного двулучепреломления, и приложенным к ней магнитным полем.

[11] Предпочтительно, чтобы способ кроме того содержал модуль проецирования изображения, выполненный с возможностью проецирования света источника трехмерного изображения с частотой кадров на модуль разделения пучков, и при этом свет источника трехмерного изображения содержал свет изображения для левого глаза и свет изображения для правого глаза, которые чередуются от кадра к кадру.

[12] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ формирования трехмерных изображений, и этот способ содержит разделение с помощью эффекта двулучепреломления света источника трехмерного изображения на первый поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для левого глаза, и второй поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для правого глаза; регулирование оптических путей первого поляризованного света и второго поляризованного света в соответствии с местом формирования изображения; и управление первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение, при этом частота чередования первого поляризованного света и второго поляризованного света равна частоте кадров света источника трехмерного изображения.

[13] Предпочтительно, чтобы первый поляризованный свет и второй поляризованный свет, разделенные с помощью эффекта двулучепреломления, имели различные направления выхода.

[14] Предпочтительно, чтобы этап регулировки оптических путей первого поляризованного света и второго поляризованного света в соответствии с местом формирования изображения содержал сведение первого поляризованного света и второго поляризованного света, соответственно, на место формирования изображения. Этап управления первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение, содержит управление с использованием управляемого переключающего модуля, расположенного на месте формирования изображения, первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучения.

[15] Предпочтительно, чтобы первый поляризованный свет и второй поляризованный свет, которые проходят через управляемый переключающий модуль, направлялись к левому глазу и правому глазу пользователя, соответственно.

[16] Предпочтительно, чтобы способ кроме того содержал управление вспомогательным параллельным светом для того, чтобы излучение его происходило вместе с первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом.

[17] Предпочтительно, чтобы эффект двулучепреломления был одним из эффекта естественного двулучепреломления, основанного на одноосном кристалле, эффекта индуцированного напряжением двулучепреломления, основанного на бесцветном оптическом стекле, эффекта электрооптического двулучепреломления, основанного на прозрачной жидкости и приложенном электрическом поле, эффекта магнитного двулучепреломления, основанного на прозрачной жидкости, способной создавать эффект, и приложенном магнитном поле.

[18] Предпочтительно, чтобы способ кроме того содержал проецирование света источника трехмерного изображения с частотой кадров, и при этом свет источника трехмерного изображения содержал свет изображения для левого глаза и свет изображения для правого глаза, которые чередуются от кадра к кадру.

[19] Из приведенных выше технических решений можно видеть, что согласно вариантам осуществления настоящего изобретения разделяют с помощью эффекта двулучепреломления свет источника трехмерного изображения на два пучка поляризованного света, несущие изобразительную информацию, регулируют оптические пути двух пучков поляризованного света, получаемых с помощью двулучепреломления, и управляют двумя пучками поляризованного света для того, чтобы происходило поочередное излучение, и тем самым осуществляют формирование трехмерного изображения; поскольку для реализации изложенного выше способа требуется только одно устройство для формирования изображений, обладающее соответствующими функциями, благодаря настоящему изобретению может упрощаться структура системы и снижаться стоимость системы по сравнению с системой, выполненной по обычной технологии трехмерного проецирования, в соответствии с которой требуются два устройства для формирования изображений; кроме того, наблюдатель может непосредственно видеть без необходимости надевания стереоскопических очков трехмерное изображение благодаря параллаксу, создаваемому поочередным излучением двух пучков поляризованного света, несущих изобразительную информацию, без проекционного устройства. В результате можно исключить затраты на стереоскопические очки и, кроме того, уменьшить стоимость системы.

[20] Следует понимать, что приведенное выше общее описание и нижеследующее подробное описание являются только иллюстративными и поясняющими и не ограничивают настоящее изобретение.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[21] Сопровождающие чертежи, представленные в этой заявке, включены в описание и образуют часть описания. Сопровождающими чертежами иллюстрируются варианты осуществления, которые соответствуют настоящему изобретению, и их следует использовать вместе с описанием при рассмотрении принципов настоящего изобретения. На чертежах:

[22] фиг. 1 - блок-схема последовательности действий способа формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[23] фиг. 2 - иллюстрация принципа способа формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[24] фиг. 3 - иллюстрация принципа еще одного способа формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[25] фиг. 4 - структурная схема устройства для формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

[26] фиг. 5 - структурная схема еще одного устройства для формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[27] В этом разделе будут подробно описаны иллюстративные варианты осуществления, которые представлены на сопровождающих чертежах. Когда сопровождающие чертежи рассматриваются в приведенном ниже описании, идентичными позициями на различных чертежах обозначаются идентичные или подобные элементы, если не оговаривается иное. Способами реализации, описанными в нижеследующих иллюстративных вариантах осуществления, представлены не все способы реализации, которые соответствуют настоящему изобретению. На самом деле они являются только примерами устройств и способов, которые соответствуют некоторым аспектам настоящего изобретения, описанным подробно в прилагаемой формуле изобретения.

[28] На фиг. 1 представлена блок-схема последовательности действий способа формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, способ содержит следующие этапы.

[29] На этапе S11 с помощью эффекта двулучепреломления свет источника трехмерного изображения разделяют на первый поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для левого глаза, и второй поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для правого глаза. Эффектом двулучепреломления называется явление, которое возникает, когда пучок естественного света входит в анизотропную среду (направление падения может быть любым направлением за исключением направления по оптической оси среды) и преломляется с образованием двух пучков линейно поляризованного света, при этом направления колебаний двух пучков линейно поляризованного света перпендикулярны друг к другу. В соответствии с принципом способа формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг. 2, S обозначает свет источника трехмерного изображения и М обозначает анизотропную среду; S входит в М по направлению, отличающемуся от направления оптической оси L, и преломляется с образованием двух пучков о и е линейно поляризованного света с направлениями колебаний, перпендикулярными друг к другу (то есть, упомянутых выше первого поляризованного света и второго поляризованного света), и изобразительную информацию, которую несут два пучка линейно поляризованного света, используют в качестве изображения для левого глаза и изображения для правого глаза, соответственно.

[30] Свет источника трехмерного изображения проецируют с заданной частотой кадров. Свет источника трехмерного изображения может быть световым пучком, несущим изобразительную информацию всего изображения, и в результате может проецироваться все изображение.

[31] Свет источника трехмерного изображения содержит свет изображения для левого глаза (всего изображения для левого глаза, соответствующего световому пучку, несущему изображение для левого глаза) и свет изображения для правого глаза (всего изображения для правого глаза, соответствующего световому пучку, несущему изображение для правого глаза), и свет чередуется от кадра к кадру, то есть за одним кадром света изображения для левого глаза сразу же следует один кадр света изображения для правого глаза, за которым затем следует еще один кадр света изображения для левого глаза. В данном случае свет изображения для левого глаза и свет изображения для правого глаза может быть неполяризованным светом.

[32] В данном случае конфигурация может быть такой, при которой первому поляризованному свету и второму поляризованному свету при разделении с помощью эффекта двулучепреломления, придают различные направления выхода. Соответственно, световой пучок всего изображения разделяют на два пучка, имеющих различные направления выхода.

[33] Таким образом, оптические пути первого поляризованного света (первого пучка поляризованного света) и второго поляризованного света (второго пучка поляризованного света) можно соответствующим образом регулировать так, чтобы пучки в конечном счете направлялись соответственно в левый глаз и правый глаз пользователя.

[34] На этапе S12 оптические пути первого поляризованного света и второго поляризованного света регулируют в соответствии с местом формирования изображения.

[35] В данном случае первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света), соответственно, можно сводить на одно и то же место формирования изображения. Вследствие сведения поперечные сечения первого пучка поляризованного света и второго пучка поляризованного света на месте формирования изображения становятся относительно небольшими и даже могут приближаться к точке.

[36] На этапе S13 управляют первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение.

[37] В данном случае частота чередования первого поляризованного света и второго поляризованного света равна частоте кадров света источника трехмерного изображения.

[38] В данном случае управляемый переключающий модуль, расположенный на месте формирования изображения, может быть выполнен с возможностью управления первым поляризованным светом (первым пучком поляризованного света) и вторым поляризованным светом (вторым пучком поляризованного света) для того, чтобы происходило поочередное излучение. В течение периода кадра, соответствующего изображению для левого глаза, излучается первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света), тогда как второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) блокируется. В течение периода кадра, соответствующего изображению для правого глаза, излучается второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света), тогда как первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) блокируется.

[39] Поскольку как первый пучок поляризованного света, так и второй пучок поляризованного света сводят на относительно небольшое место формирования изображения, только относительно небольшой управляемый переключающий модуль необходим для управления излучением и блокированием пучка поляризованного света. Чем больше управляемый переключающий модуль, тем труднее осуществлять управление управляемым переключающим модулем, например, синхронизацией его частей. Поэтому снижаются стоимость изготовления устройства и сложность управления.

[40] Кроме того, поскольку первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) сводят на одно и то же место формирования изображения, необходим только один управляемый переключающий модуль. Поэтому нет необходимости в создании управляемого переключающего модуля для каждого из двух пучков поляризованного света, и это уменьшает стоимость изготовления устройства и исключает управление, например, синхронизацией двух управляемых переключающих модулей.

[41] Поскольку первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света), соответственно, разделенные с помощью эффекта двулучепреломления, имеют различные направления выхода и соответствуют различным оптическим путям, направления, по которым они сводятся на место формирования изображения (падают на управляемый переключающий модуль), также являются различными. Соответственно, направления, по которым они выходят из управляемого переключающего модуля, также являются различными. В данном случае управляемый переключающий модуль может быть выполнен с возможностью по существу сохранения действующих направлений первого поляризованного света (первого пучка поляризованного света) и второго поляризованного света (второго пучка поляризованного света).

[42] Затем первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) после прохождения через управляемый переключающий модуль могут быть направлены к левому глазу и правому глазу пользователя, соответственно.

[43] В частности, когда трехмерное изображение источника представляет собой изображение для левого глаза, управляемый переключающий модуль блокирует второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) и первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) несет изобразительную информацию для левого глаза и входит в левый глаз пользователя; когда трехмерное изображение источника представляет собой изображение для правого глаза, управляемый переключающий модуль блокирует первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) несет изобразительную информацию для правого глаза и входит в правый глаз пользователя.

[44] После получения поляризованного света о и поляризованного света е, которые несут изображения для левого и правого глаз, два пучка поляризованного света должны быть сведены на заданное место для образования трехмерного изображения и тем самым осуществления формирования трехмерного изображения; в свете этого в вариантах осуществления настоящего изобретения, с одной стороны, регулируют точку сведения путем регулирования оптических путей двух пучков о и е поляризованного света, то есть регулируют место формирования изображения, и с другой стороны, управляют двумя пучками о и е поляризованного света для того, чтобы происходило поочередное излучение, тем самым создают параллакс между левым и правым глазами наблюдателя и в таком случае синтезируют трехмерное изображение в мозгу наблюдателя. Как показано на фиг. 2, оптические пути поляризованного света о и поляризованного света е могут изменяться вследствие преломления линзой N, а благодаря управлению, осуществляемому жидкокристаллическим маскирующим переключателем K, излучение света о и света е происходит поочередно.

[45] Можно видеть, что на основе изложенного выше принципа в вариантах осуществления настоящего изобретения можно выполнять формирование трехмерных изображений при использовании только одного устройства для формирования изображений, при этом устройство для формирования изображений выполняет три следующие функции: разделение с помощью эффекта двулучепреломления света источника трехмерного изображения на два пучка поляризованного света, несущих изобразительную информацию, регулирование оптических путей двух пучков поляризованного света, получаемых с помощью двулучепреломления, и управление двумя пучками поляризованного света для того, чтобы происходило поочередное излучение. Следовательно по сравнению с обычной технологией трехмерного проецирования, для которой требуются два устройства для формирования изображений, применением вариантов осуществления настоящего изобретения можно исключить одно устройство для формирования изображений в каждой системе формирования трехмерных изображений, вследствие чего упрощается структура системы и снижается стоимость системы; кроме того, наблюдатель может непосредственно видеть трехмерное изображение без необходимости надевания соответствующих стереоскопических очков вследствие поочередного излучения двух пучков поляризованного света, несущих изобразительную информацию, без проекционного устройства. То есть, вариантами осуществления настоящего изобретения обеспечиваются технология трехмерного видения невооруженными глазами, исключение затрат на стереоскопические очки и дальнейшее снижение стоимости системы.

[46] Кроме того, конкретные сценарии применения способа формирования трехмерных изображений согласно вариантам осуществления настоящего изобретения охватывают использование трехмерных дисплеев, трехмерных кинопроекторов и т.д.

[47] Конкретный способ реализации эффекта двулучепреломления, с помощью которого свет источника трехмерного изображения разделяется на два пучка поляризованного света согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, включает в себя, но без ограничения, любой эффект двулучепреломления из следующих четырех, а именно:

[48] 1) Эффект естественного двулучепреломления, получаемый на основе одноосного кристалла: одноосный кристалл является анизотропной средой, и двулучепреломление происходит при падении естественного света по любому направлению, за исключением направления по оптической оси кристалла; при этом, когда одноосный кристалл образован естественным образом, эффект двулучепреломления, создаваемый посредством него, также называют эффектом естественного двулучепреломления.

[49] 2) Эффект индуцированного напряжением двулучепреломления, получаемый на основе бесцветного оптического стекла: поскольку внутренняя плотность бесцветного оптического стекла не является полностью однородной, оно также является анизотропной средой и также может создавать эффект двулучепреломления; при этом, поскольку разность внутренних плотностей оптического стекла создается внешней силой, тем самым создаваемый эффект двулучепреломления также называется эффектом индуцированного напряжением двулучепреломления.

[50] 3) Эффект электрооптического двулучепреломления, получаемый на основе прозрачной жидкости и приложенного к ней электрического поля: в процессе воздействия приложенного электрического поля прозрачная жидкость может приобретать анизотропные свойства и создавать эффект двулучепреломления, который также называют эффектом электрооптического преломления или эффектом Керра.

[51] 4) Эффект магнитного двулучепреломления, получаемый на основе прозрачной жидкости и приложенного к ней магнитного поля: в процессе воздействия приложенного магнитного поля прозрачная жидкость может приобретать анизотропные свойства и создавать эффект двулучепреломления, который также называют эффектом магнитного двулучепреломления или эффектом Коттона-Мутона.

[52] Из приведенных выше способов реализации можно видеть, что этап получения двух пучков поляризованного света с помощью эффекта двулучепреломления как ключевой этап в способе формирования трехмерных изображений согласно настоящему изобретению можно выполнять с помощью обычного одноосного кристалла, бесцветного оптического стекла и прозрачной жидкости при использовании электрического поля или магнитного поля, вследствие чего гарантируется низкая стоимость системы.

[53] В способе формирования трехмерных изображений, раскрытом в практическом варианте осуществления настоящего изобретения, в то же самое время, когда управляют первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение, можно также управлять вспомогательным параллельным светом для излучения его вместе с первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом.

[54] Согласно обычной технологии формирования трехмерных изображений при прохождении света, несущего изображение для левого глаза, и света, несущего изображение для правого глаза, сквозь стереоскопические очки, происходит потеря яркости, то есть яркость света, поступающего в глаза человека, снижается, и это вызывает зрительное утомление наблюдателя; аналогично этому, потеря яркости также существует в случае, когда два пучка поляризованного света, несущие изобразительную информацию, излучаются поочередно, как в вариантах осуществления настоящего изобретения. В свете этого, согласно принципу, показанному на фиг. 3, в варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивается компенсация яркости для излучаемого поляризованного света с помощью вспомогательного параллельного света, и это повышает яркость света, поступающего в глаза человека и предотвращает зрительное утомление наблюдателя.

[55] В качестве опции упомянутый выше вспомогательный параллельный свет получают с помощью вспомогательного источника света и выпуклой линзы. А именно, источник рассеянного вспомогательного света помещают в фокус на одной стороне выпуклой линзы, и параллельный свет может быть получен на другой стороне выпуклой линзы. Поэтому в вариантах осуществления настоящего изобретения можно получать компенсацию яркости при относительно небольших затратах, и этим можно как улучшать выполнение формирования изображений, так и гарантировать низкую стоимость системы формирования изображений.

[56] На фиг. 4 представлена структурная схема устройства для формирования трехмерных изображений согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Что касается фиг. 4, то устройство содержит модуль 100 разделения источника света, модуль 200 регулировки оптических путей и управляемый переключающий модуль 300. Модуль 200 регулировки оптических путей расположен между модулем 100 разделения источника света и управляемым переключающим модулем 300.

[57] В данном случае модуль 100 разделения источника света выполнен с возможностью разделения с помощью эффекта двулучепреломления света источника трехмерного изображения на первый поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для левого глаза, и второй поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для правого глаза.

[58] Кроме того, устройство для формирования трехмерных изображений может содержать модуль проецирования изображения (непоказанный), выполненный с возможностью проецирования света источника трехмерного изображения с заданной частотой кадров на модуль 100 разделения пучков. Свет источника трехмерного изображения может быть пучком света, несущим изобразительную информацию всего изображения, и в результате может проецироваться все изображение. Для технического решения согласно настоящему изобретению необходим только один модуль проецирования изображения, чтобы проецировать как свет изображения для левого глаза, так и свет изображения для правого глаза без необходимости в модуле передачи изображения для каждого из света изображения для левого глаза и света изображения для правого глаза.

[59] Свет источника трехмерного изображения содержит свет изображения для левого глаза (всего изображения для левого глаза, соответствующего световому пучку, несущему изображение для левого глаза) и свет изображения для правого глаза (всего изображения для правого глаза, соответствующего световому пучку, несущему изображения для правого глаза), которые чередуются от кадра к кадру, то есть за одним кадром света изображения для левого глаза сразу же следует один кадр света изображения для правого глаза, за которым затем следует еще один кадр света изображения для левого глаза. В данном случае свет изображения для левого глаза и свет изображения для правого глаза может быть неполяризованным светом.

[60] В данном случае модуль 100 разделения источника света может быть выполнен с возможностью создания первого поляризованного света и второго поляризованного света с различными направлениями выхода. Соответственно, световой пучок всего изображения разделяется на два пучка, имеющие различные направления выхода. Например, двулучепреломляющий кристалл в форме призмы с различными показателями преломления можно использовать для создания поляризованного света (света о и света е) для соответствующего излучения по разным направлениям.

[61] Таким образом, можно регулировать оптические пути соответственно первого поляризованного света (первого пучка поляризованного света) и второго поляризованного света (второго пучка поляризованного света) так, чтобы первый поляризованный свет и второй поляризованный свет в конечном счете направлялись в левый глаз и правый глаз пользователя, соответственно.

[62] Модуль 200 регулировки оптических путей выполнен с возможностью регулирования оптических путей первого поляризованного света и второго поляризованного света в соответствии с местом формирования изображения.

[63] В данном случае модуль 200 регулировки оптических путей может быть выполнен с возможностью сведения первого поляризованного света (первого пучка поляризованного света) и второго поляризованного света (второго пучка поляризованного света), соответственно, на одно и то же место формирования изображения. Вследствие сведения поперечные сечения первого пучка поляризованного света и второго пучка поляризованного света становятся относительно небольшими и даже могут приближаться к точке.

[64] Управляемый переключающий модуль 300 выполнен с возможностью управления первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение из устройства для формирования трехмерных изображений, при этом частота чередования первого поляризованного света и второго поляризованного света равна частоте кадров света источника трехмерного изображения.

[65] В данном случае управляемый переключающий модуль 300 может быть расположен на месте формирования изображения для управления первым поляризованным светом (первым пучком поляризованного света) и вторым поляризованным светом (вторым пучком поляризованного света) для того, чтобы происходило поочередное излучение. В течение периода кадра, соответствующего изображению для левого глаза, излучается первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света), тогда как второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) блокируется. В течение периода кадра, соответствующего изображению для правого глаза, излучается второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света), тогда как первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) блокируется.

[66] Поскольку как первый пучок поляризованного света, так и второй пучок поляризованного света сводятся на относительно небольшое место формирования изображения, только относительно небольшой управляемый переключающий модуль 300 необходим для излучения и блокирования пучка поляризованного света. Чем больше управляемый переключающий модуль 300, тем труднее управлять управляемым переключающим модулем, например, синхронизацией его частей. Поэтому (в настоящем изобретении) снижаются затраты на изготовление устройства и сложность управления.

[67] Кроме того, поскольку первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) сводятся на одно и то же место формирования изображения, необходим только один управляемый переключающий модуль 300. Поэтому нет необходимости создавать управляемый переключающий модуль для каждого из двух пучков поляризованного света, и это уменьшает затраты на изготовление устройства и исключает управление возможной синхронизацией двух управляемых переключающих модулей.

[68] Поскольку первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света), разделенные благодаря модулю 100 разделения источника света, имеют соответственно разные направления выхода и соответствуют различным оптическим путям, направления, по которым пучки сводятся на место формирования изображения (падают на управляемый переключающий модуль 300), также являются различными. Соответственно, направления, по которым пучки выходят из управляемого переключающего модуля 300, также являются различными. В данном случае управляемый переключающий модуль 300 может быть выполнен с возможностью по существу сохранения действующих направлений первого поляризованного света (первого пучка поляризованного света) и второго поляризованного света (второго пучка поляризованного света).

[69] Следовательно, первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) и второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света), которые проходят через управляемый переключающий модуль 300, могут быть направлены к левому глазу и правому глазу пользователя, соответственно.

[70] В частности, когда трехмерное изображение источника представляет собой изображение для левого глаза, управляемый переключающий модуль 300 блокирует второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света), а первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света) несет изобразительную информацию для левого глаза и входит в левый глаз пользователя; когда трехмерное изображение источника представляет собой изображение для правого глаза, управляемый переключающий модуль 300 блокирует первый поляризованный свет (первый пучок поляризованного света), а второй поляризованный свет (второй пучок поляризованного света) несет изобразительную информацию для правого глаза и входит в правый глаз пользователя.

[71] На фиг. 4 стрелки помечены числами и используются для иллюстрации распространения света в процессе работы описанного выше устройства для формирования трехмерных изображений, при этом стрелка, помеченная ①, обозначает свет источника трехмерного изображения и стрелки, помеченные ②, обозначают первый поляризованный свет и второй поляризованный свет.

[72] На основании рассмотрения описанной выше структуры устройства можно видеть, что в вариантах осуществления настоящего изобретения модуль разделения источника света используется для разделения света источника трехмерного изображения на два пучка поляризованного света с направлениями колебаний, перпендикулярными друг к другу, и модуль регулирования оптических путей и управляемый переключающий модуль используются для осуществления поочередного излучения двух пучков поляризованного света, которые поочередно входят в левый и правый глаза наблюдателя, создания параллакса между левым и правым глазами наблюдателя и синтеза трехмерного изображения источника в мозгу наблюдателя; поэтому для каждой системы формирования трехмерных изображений необходимо только одно устройство для формирования трехмерных изображений согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, чтобы выполнять формирование трехмерных изображений без необходимости иметь соответствующие стереоскопические очки. В результате, структура системы может быть упрощена и стоимость системы снижена.

[73] В частности, в практическом варианте осуществления настоящего изобретения в модуле 200 регулировки оптических путей можно использовать линзу с относительно высоким коэффициентом пропускания для выполнения с помощью преломления света линзой регулировок оптических путей упомянутых выше первого поляризованного света и второго поляризованного света.

[74] В еще одном практическом варианте осуществления настоящего изобретения в управляемом переключающем модуле 300 можно использовать жидкокристаллический маскирующий переключатель.

[75] В частности, в модуле 100 разделения источника света можно использовать любое одно из одноосного кристалла, бесцветного оптического стекла, первого оптического устройства, образованного прозрачной жидкостью и электрическим полем, приложенным к ней, и второго оптического устройства, образованного прозрачной жидкостью и магнитным полем, приложенным к ней, при этом одноосный кристалл способен создавать эффект естественного двулучепреломления, бесцветное оптическое стекло способно создавать эффект индуцированного напряжением двулучепреломления, первое оптическое устройство способно создавать эффект электрооптического двулучепреломления и второе оптическое устройство способно создавать эффект магнитного двулучепреломления, вследствие чего достигается разделение света источника трехмерного изображения на упомянутые выше первый поляризованный свет и второй поляризованный свет.

[76] В еще одном практическом варианте осуществления настоящего изобретения описанное выше устройство для формирования трехмерных изображений также содержит модуль 400 компенсации яркости, показанный на фиг. 5; модуль 400 компенсации яркости выполнен с возможностью излучения вспомогательного параллельного света на управляемый переключающий модуль, так что вспомогательный параллельный свет излучается вместе с первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом. В данном случае на фиг. 5 также использованы стрелки, маркированные числами, для иллюстрации распространения света в процессе работы описанного выше устройства для формирования трехмерных изображений, при этом стрелка, маркированная ①, обозначает свет источника трехмерного изображения, стрелки, маркированные ②, обозначают первый поляризованный свет и второй поляризованный свет и стрелка, маркированная ③, обозначает вспомогательный параллельный свет.

[77] Упомянутый выше вспомогательный параллельный свет используется для обеспечения компенсации яркости первого поляризованного света и второго поляризованного света, вследствие чего повышается яркость изображения и предотвращается зрительное утомление наблюдателя. В качестве опции упомянутый выше модуль 400 компенсации яркости может содержать вспомогательный источник света и выпуклую линзу. В соответствии с оптическими особенностями выпуклой линзы вспомогательный источник света помещают в фокусе на одной стороне выпуклой линзы, а параллельный свет может быть получен на другой стороне ее.

[78] После рассмотрения описания и применения на практике изобретения, раскрытого в этой заявке, специалист в данной области техники может без труда разработать другие решения настоящего изобретения. Настоящая заявка предполагается охватывающей любой вариант, применение или адаптивное изменение настоящего изобретения. Эти варианты, применения или адаптивные изменения вытекают из общих принципов настоящего изобретения и содержат общедоступные сведения или распространенные технические средства из уровня техники, которые не раскрыты в настоящей заявке. Описание и варианты осуществления считаются только иллюстративными, а истинный объем сущности настоящего изобретения определяется нижеследующей формулой изобретения.

[79] Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено точной структурой, описанной выше и показанной на сопровождающих чертежах, и может подвергаться различным модификациям и изменениям без отступления от его объема. Объем настоящего изобретения ограничен только прилагаемой формулой изобретения.

1. Устройство для формирования трехмерных изображений, содержащее:

модуль разделения источника света, выполненный с возможностью разделения с помощью эффекта двулучепреломления света источника трехмерного изображения на первый поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для левого глаза, и второй поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для правого глаза;

модуль регулировки оптических путей, выполненный с возможностью регулирования оптических путей первого поляризованного света и второго поляризованного света в соответствии с местом формирования изображения; и

управляемый переключающий модуль, выполненный с возможностью управления первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение,

в котором модуль регулировки оптических путей расположен между модулем разделения источника света и управляемым переключающим модулем, а частота чередования первого поляризованного света и второго поляризованного света равна частоте кадров света источника трехмерного изображения.

2. Устройство для формирования трехмерных изображений по п. 1, в котором модуль разделения источника света выполнен с возможностью придания первому поляризованному свету и второму поляризованному свету различных направлений выхода.

3. Устройство для формирования трехмерных изображений по п. 2, в котором

модуль регулировки оптических путей выполнен с возможностью сведения первого поляризованного света и второго поляризованного света, соответственно, на место формирования изображения; и

управляемый переключающий модуль расположен на месте формирования изображения.

4. Устройство для формирования трехмерных изображений по п. 3, в котором первый поляризованный свет и второй поляризованный свет направляются после излучения из управляемого переключающего модуля соответственно к левому глазу и правому глазу пользователя.

5. Устройство для формирования трехмерных изображений по п. 1, кроме того содержащее модуль компенсации яркости, выполненный с возможностью излучения вспомогательного параллельного света к управляемому переключающему модулю так, что вспомогательный параллельный свет излучается вместе с первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом.

6. Устройство для формирования трехмерных изображений по любому одному из пп. 1-5, в котором модуль разделения источника света содержит любое одно из одноосного кристалла, способного создавать эффект естественного двулучепреломления, бесцветного оптического стекла, способного создавать эффект индуцированного напряжением двулучепреломления, первого оптического устройства, образованного прозрачной жидкостью, способной создавать эффект электрооптического двулучепреломления, и приложенным к ней электрическим полем и второго оптического устройства, образованного прозрачной жидкостью, способной создавать эффект магнитного двулучепреломления, и приложенным к ней магнитным полем.

7. Устройство формирования трехмерных изображений по любому одному из пп. 1-5, кроме того содержащее модуль проецирования изображения, выполненный с возможностью проецирования света источника трехмерного изображения с частотой кадров на модуль разделения пучков, в котором свет источника трехмерного изображения содержит свет изображения для левого глаза и свет изображения для правого глаза, которые чередуются от кадра к кадру.

8. Способ формирования трехмерных изображений, содержащий этапы, на которых:

разделяют с помощью эффекта двулучепреломления свет источника трехмерного изображения на первый поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для левого глаза, и второй поляризованный свет, несущий изобразительную информацию для правого глаза;

регулируют оптические пути первого поляризованного света и второго поляризованного света в соответствии с местом формирования изображения; и

управляют первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение,

при этом частота чередования первого поляризованного света и второго поляризованного света равна частоте кадров света источника трехмерного изображения.

9. Способ формирования трехмерных изображений по п. 8, в котором первый поляризованный свет и второй поляризованный свет, разделенные с помощью эффекта двулучепреломления, имеют различные направления выхода.

10. Способ формирования трехмерных изображений по п. 9, в котором

этап регулировки оптических путей первого поляризованного света и второго поляризованного света в соответствии с местом формирования изображения содержит сведение первого поляризованного света и второго поляризованного света, соответственно, на место формирования изображения и

этап управления первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение, содержит управление первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом для того, чтобы происходило поочередное излучение, с использованием управляемого переключающего модуля, расположенного на месте формирования изображения.

11. Способ формирования трехмерных изображений по п. 10, в котором первый поляризованный свет и второй поляризованный свет, которые проходят через управляемый переключающий модуль, направляют к левому глазу и правому глазу пользователя соответственно.

12. Способ формирования трехмерных изображений по п. 8, кроме того содержащий управление вспомогательным параллельным светом для того, чтобы излучение его происходило вместе с первым поляризованным светом и вторым поляризованным светом.

13. Способ формирования трехмерных изображений по любому одному из пп. 8-12, в котором эффект двулучепреломления является одним из эффекта естественного двулучепреломления, основанного на одноосном кристалле, эффекта индуцированного напряжением двулучепреломления, основанного на бесцветном оптическом стекле, эффекта электрооптического двулучепреломления, основанного на прозрачной жидкости и приложенном электрическом поле, и эффекта магнитного двулучепреломления, основанного на прозрачной жидкости, способной создавать эффект, и приложенном магнитном поле.

14. Способ формирования трехмерных изображений по любому одному из пп. 8-12, кроме того содержащий проецирование света источника трехмерного изображения с частотой кадров, при этом свет источника трехмерного изображения содержит свет изображения для левого глаза и свет изображения для правого глаза, которые чередуются от кадра к кадру.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам оптической поляризации для просмотра стереоизображений. Устройство содержит оптический поляризующий элемент (304), выполненный с возможностью разложения падающего светового пучка (22), излучаемого проектором стереоскопических изображений, на проходящий световой пучок (306), имеющий первое состояние оптической поляризации, а также первый (308) и второй (310) отраженные световые пучки, имеющие второе состояние оптической поляризации, отличное от первого состояния оптической поляризации.

Изобретение относится к медицине. Настоящее изобретение раскрывает зрительный набор офтальмологических линз для трехмерного восприятия стереоскопических изображений.

Устройство для воспроизведения стереоскопических изображений включает в себя поляризационный делитель луча, два модулятора для регулировки поляризации полученных лучей после делителя, которые обеспечивают одинаковую поляризацию лучей после делителя, устройство регулировки угла для регулировки положения указанных лучей на экране в ответ на первый сигнал дистанционного управления, отражающий элемент, который выравнивает лучи в ответ на второй сигнал дистанционного управления, с тем чтобы два изображения накладывались друг на друга.

Оптическая система, предназначенная для получения 3D изображений, содержит две подсистемы проекции. Каждая из указанных подсистем включает в себя источник формируемого изображения, релейный элемент, проекционный объектив.

Безочковая стереоскопическая система включает в себя два нематических жидкокристаллических слоя с взаимно ортогональными направлениями начальной гомогенной ориентации нематических жидкокристаллических молекул.

Устройство стереоскопических изображений включает в себя поляризационный светоделитель для отражения или пропускания падающего света в зависимости от поляризованных составляющих света на экран.

Изобретение относится к способам и устройствам получения стереоскопических телевизионных и видеоизображений и может быть использовано в науке, образовании, медицине, производстве, включая микроскопию, эндоскопию, телемедицину, подводное телевидение.

Изобретение относится к области оптических технологий и, в частности, к способу и устройству для формирования трехмерных изображений. Заявлены способ и устройство для формирования трехмерных изображений, в которых разделяют с помощью эффекта двулучепреломления свет источника трехмерного изображения на два пучка поляризованного света, несущих изобразительную информацию, регулируют оптические пути двух пучков поляризованного света, получаемых с помощью двулучепреломления, и управляют двумя пучками поляризованного света для того, чтобы происходило поочередное излучение, и тем самым осуществляют формирование трехмерного изображения. Технический результат – упрощение структуры и снижение стоимости системы формирования трехмерных изображений и обеспечение трехмерного эффекта без использования дополнительных элементов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх