RU2098855C1

RU2098855C1 - Gear to generate three-dimensional image of objects

Info

Publication number: RU2098855C1
Application number: RU95117000A
Authority: RU
Inventors: Георгий Георгиевич Голенко; Евгений Евгеньевич Голубков
Original assignee: Георгий Георгиевич Голенко; Евгений Евгеньевич Голубков
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: 3-D photography, cinematography, holography, television, generation of 3-D computer images. SUBSTANCE: gear includes image source and optical lens raster. Image source is manufactured in the form of 2-D object and lenses of optical lens raster have variable curvature radius in saggital section which changes in compliance with law of stochastic oscillating or periodic function. EFFECT: expanded application field of gear. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к объемной фотографии, объемной кинематографии, голографии, объемному телевидению, а также к объемным компьютерным изображениям. The invention relates to surround photography, surround cinematography, holography, surround television, and also to surround computer images.

Известно устройство для получения объемного изображения объектов голографическим методом, содержащее источник когерентного оптического излучения, высокоразрешающий материал, механические и оптические элементы [1]
Это устройство позволяет получить высококачественные объемные изображения объектов. Однако перенесение принципа этого устройства в область фотографии, кинематографии, телевидения и компьютерной техники в крайней степени затруднено из-за чрезвычайно высоких требований к разрешению источника изображений.A device for obtaining a three-dimensional image of objects by the holographic method, containing a source of coherent optical radiation, high-resolution material, mechanical and optical elements [1]
This device allows you to get high-quality three-dimensional images of objects. However, the transfer of the principle of this device in the field of photography, cinematography, television and computer technology is extremely difficult because of the extremely high requirements for the resolution of the image source.

Наиболее близким к предложенному является устройство для получения объемного изображения, содержащее источник изображения и оптический линзовый растр [2]
Это устройство обеспечивает получение объемного изображения объектов с существенно меньшими требованиями к разрешению источника изображения, однако и он требует по крайней мере двукратного превышения разрешения над разрешением изображения, выполненного в виде единого двумерного объекта.Closest to the proposed is a device for obtaining a three-dimensional image containing the image source and an optical lens raster [2]
This device provides a three-dimensional image of objects with significantly lower requirements for the resolution of the image source, however, it also requires at least double the resolution over the image resolution, made in the form of a single two-dimensional object.

Целью данного технического решения является получение объемного изображения на основе источника изображения, выполненного в виде единого двумерного объекта. The purpose of this technical solution is to obtain a three-dimensional image based on the image source, made in the form of a single two-dimensional object.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения объемного изображения объектов, содержащем источник изображения и оптический линзовый растр, источник изображения выполнен в виде единого двумерного объекта, а линзы растра в сагиттальном сечении выполнены с переменным радиусом кривизны. This goal is achieved by the fact that in the device for obtaining a three-dimensional image of objects containing an image source and an optical lens raster, the image source is made as a single two-dimensional object, and the raster lenses in a sagittal section are made with a variable radius of curvature.

Кроме того, радиус кривизны линз растра в сагиттальном сечении изменяется по закону стохастически осциллирующей или периодической функции. In addition, the radius of curvature of the raster lenses in the sagittal section varies according to the law of stochastically oscillating or periodic function.

На чертеже показано устройство для получения объемного изображения в плоскости глазного базиса наблюдателя (сагиттальное сечение). The drawing shows a device for obtaining a three-dimensional image in the plane of the eye basis of the observer (sagittal section).

Устройство для получения объемного изображения объектов, согласно изобретению, состоит из источника изображения 1, выполненного в виде единого двумерного объекта, оптического линзового растра 2 с линзами, выполненными в сагиттальном сечении с переменным радиусом кривизны, изменяющимся по закону стохастически осциллирующей или периодической функции. A device for obtaining a three-dimensional image of objects according to the invention consists of an image source 1 made in the form of a single two-dimensional object, an optical lens raster 2 with lenses made in a sagittal section with a variable radius of curvature that varies according to the law of a stochastically oscillating or periodic function.

Данное устройство для получения объемного изображения объектов функционирует следующим образом. This device for obtaining a three-dimensional image of objects operates as follows.

При наблюдении некоторой точки А единого двумерного изображения, создаваемого источником 1, глаза наблюдателя 3 с величиной глазного базиса b_гл. в отсутствие оптического линзового растра 2 видят эту точку в плоскости источника 1. Введение в устройство оптического линзового растра 2 с линзами, выполненными в сагиттальном сечении с переменным радиусом кривизны, изменяющимся по закону стохастически осциллирующей или периодической функции, в точках пересечения лучей зрения правого и левого глаза (Б^I и Б^II) позволяет реализовать различную оптическую силу растра 2, определяемую второй производной по координате от формы линз растра 2 в сагиттальном сечении. Эта разница оптических сил в точках Б^I и Б^II, выраженная в диоптриях, и есть величина D_S дисаккомодации правого и левого глаза, которая приводит к ощущению объемности при рассматривании наблюдателем 3 изображения, создаваемого источником 1 через оптический линзовый растр 2.When observing a certain point A of a single two-dimensional image created by source 1, the eyes of the observer 3 with an eye base size b _gl. in the absence of an optical lens raster 2, this point is seen in the plane of source 1. Introduction to the device of an optical lens raster 2 with lenses made in a sagittal section with a variable radius of curvature, changing according to the law of a stochastically oscillating or periodic function, at the points of intersection of the right and left vision rays eyes (B ^I and B ^II ) allows you to realize different optical power of the raster 2, defined by the second derivative in the coordinate of the shape of the lenses of the raster 2 in the sagittal section. This difference in optical forces at points B ^I and B ^II , expressed in diopters, is the value of D _S disaccomodation of the right and left eye, which leads to a sense of volume when observer 3 examines the image created by source 1 through an optical lens raster 2.

Для усиления эффекта объемности единое двумерное изображение, сформированное источником 1, должно соответствовать условиям возникновения эффекта вторичного стереоскопического видения, как, например, линейная и воздушная перспектива, заполненность пространства между предметами, загораживание одних предметов другими, распределение бликов, цветовой контраст, соответствующие скорости линейного и углового перемещений (в случае динамического изображения) и т.п. To enhance the effect of volume, a single two-dimensional image formed by source 1 should correspond to the conditions for the appearance of the secondary stereoscopic vision effect, such as a linear and aerial perspective, space between objects, obstruction of one object by another, distribution of glare, color contrast corresponding to linear and angular movements (in the case of a dynamic image), etc.

Из условия возникновения стереоэффекта известно, что величина дисаккомодации D_S, вносимая оптическим линзовым растром, должна быть не менее ±3 диоптрии. Чтобы не зависеть от конкретной величины глазного базиса b_гл. конкретного наблюдателя, величина периода λ в сагиттальном сечении оптического линзового растра 2 (в случае периодического растра) не должна превышать величину

приведенного к плоскости оптического линзового растра 2 глазного базиса, равную b_гл.•a(a + p)^-1, где a расстояние от источника 1, например от плоскости люминофора кинескопа до оптического линзового растра 2, при этом величина a не может быть меньше, чем величина амплитуды растра 2 в сагиттальном сечении; p расстояние от оптического линзового растра 2 до глаз наблюдателя 3. Для апериодического линзового растра 2 это условие будет следующим:

, где V_max максимальная пространственная частота линз растра 2 в сагиттальном сечении.From the condition for the appearance of the stereo effect, it is known that the disaccomodation value D _S introduced by the optical lens raster must be at least ± 3 diopters. In order not to depend on the specific size of the eye base b _hl. of a particular observer, the value of the period λ in the sagittal section of the optical lens raster 2 (in the case of a periodic raster) should not exceed the value

reduced to the plane of the optical lens raster 2 of the eye base, equal to b _hl. • a (a + p) ^-1 , where a is the distance from source 1, for example, from the plane of the phosphor of the tube to the optical lens raster 2, and the value of a cannot be less than the amplitude of the raster 2 in the sagittal section; p is the distance from the optical lens raster 2 to the eyes of the observer 3. For an aperiodic lens raster 2, this condition will be as follows:

where V _{max is the} maximum spatial frequency of the raster 2 lenses in the sagittal section.

В тех случаях, когда угол нормаль к плоскости наблюдения, проходящей через глазной базис наблюдателя 3, не колинеарен нормали сагиттального сечения линзового растра 2 и не нормален к нормали меридионального сечения растра 2, на соответствующие угловые девиации должна быть внесена поправка. In those cases when the angle normal to the observation plane passing through the eye base of observer 3 is not collinear to the normal sagittal section of the lens raster 2 and not normal to the normal to the meridional section of the raster 2, the corresponding angular deviations should be corrected.

Данное устройство может быть использовано в любом проекционном устройстве, сохраняющем объемистость изображения (проекция на голографический экран, линзоворастровый экран и т.п.). This device can be used in any projection device that preserves the bulkiness of the image (projection onto a holographic screen, lenticular screen, etc.).

Claims

1. A device for obtaining a three-dimensional image of objects containing an image source and an optical lens raster, characterized in that the image source is made as a single two-dimensional object, and the raster lenses in a sagittal section are made with a variable radius of curvature.

2. The device according to claim 1, characterized in that the radius of curvature of the raster lenses in the sagittal section changes according to the law of a stochastically oscillating or periodic function.