Автостереоскопічна система (stereostep)

Автостереоскопічна система, що включає поверхню візуалізації з підготовленою до сепарації стереопарою і знімний екран з растровою оптич 3 14885 4 застосуванні ґратчастої маски, що складається з на, що вимагають часу і супроводжуються неминуокремих оптичних елементів з перемінною фокусчою утратою відеоінформації. ною відстанню, установленої поверх поля дискреЗадачею технічного рішення, що заявляється, тних мікрографічних елементів зображення - пікє створення комфортної автостереоскопічної сисселів так, що кожен піксель позиціонований на теми, що забезпечує високу якість стереоскопічнооптичній осі окремого оптичного елемента. Зовніго зображення при конвертуванні 2D -формата у шнє керування фокусною відстанню окремих опти3D - формат. чних елементів дозволяє імітувати розходження в Поставлена задача вирішується тим, що в авглибині зорового сприйняття відповідних пікселів, тостереоскопічній системі, що включає поверхню тобто виявляти стерео ефект від зображення в візуалізації з підготовленою до сепарації стереоцілому. Відоме технічне рішення є складним і гропарою і знімний екран з растровою оптичною струміздким по числу складових елементів і їхньої орктурою, розташований перед поверхнею візуалізаганізації в єдину конструкцію. ції, відповідно до технічного рішення, що Головною проблемою реалізації вищерозглязаявляється, підготовлена до сепарації стереопанутих технічних рішень є вимога прецизійного пора виконана у виді анагліфа, а знімний екран зиціювання оптичних елементів щодо елементів складається з двох растрів, розташованих по різні спеціально підготовленого зображення на поверхсторони загальної фокальної площини, що розсіює ні візуалізації. Практичне використання таких сиссвітловий потік, кожний з яких складається з лінзотем забезпечується жорстким закріпленням їхніх вих елементів і/або їхніх оптичних еквівалентів, оптичних елементів відносно пікселів зображення, покладених на поверхні без проміжків, з утворенщо виключає взаємний дрейф (зсув) оптичних ням співвісних пар лінзових елементів, кожна з елементів, і тому подібні рішення практично вияких містить анагліфічний фільтр. ключають 2D/3D-конвертування. Суть корисної моделі полягає в тім, що сепаОскільки в даний час основні виробники і спорація ракурсів стереопари анагліфічно підготовлеживачі відеопродукції використовують 2D-формат ного зображення здійснюється передбаченою в її візуалізації, можливість сумісності і використантехнічному рішенні, що заявляється, растровою ня наявних 2D-ресурсів для їхньої трансформації в структурою з анагліфічною фільтрацією, що не 3D-формат є актуальною технічною задачею. вимагає прецизійного позиціювання щодо поверхні Відомо технічне рішення автостереоскопічної візуалізації. Це забезпечує конвертацію 2D системи згідно [патенту US №4729017 від формата в 3D -формат, виключає необхідність 25.02.1986р. МПК Н04N13/00]. Відоме технічне підстроювання знімного екрана в процесі його рішення включає дисплейну поверхню візуалізації установки і використання, а також забезпечує відзі спеціально підготовленим зображенням, що потворення стерео ефекту зі стійкою якістю анагліділяється на пікселі. Елементи оптичних ґрат пофічної технології. зиційовані відносно пікселів зображення й об'єдТаким чином, конвертація 2D -формату в 3D нані в автономну знімну ґратчасту пластину. На формат для користувача зводиться тільки до приповерхні візуалізації через ґратчасту пластину єднання з'ємного екрана до поверхні візуалізації з глядач бачить стереоскопічне зображення. Таким підготовленим зображенням. При цьому, предстачином, знімна ґратчаста пластина повинна забезвлення стереопари у виді анагліфа забезпечує печити 2D/3D-конвертацію зображення. Однак, на розміщення кожного її ракурсу на всій поверхні практиці точне позиціювання ґратчастої пластини візуалізації, що забезпечує високу якість предстана дисплеї відносно пікселів зображення є складвлення кожного ракурсу стереозображення за раною оптико-механічною задачею, що не вирішена хунок виключення втрати точності - чіткості і конту відомому технічному рішенні, й у цьому випадку растності, непереборну в найближчому аналогу, неминучі викривлення зображення, яке проектуде використовується тільки половина кінцевого ється скрізь пластину, і втрата стерео ефекту. числа пікселів на поверхні візуалізації. Відомо технічне рішення автостереоскопічної Крім відзначеного, представлення стереопари системи - відповідно до [патенту US 2004263970 у виді анагліфа на поверхні візуалізації інваріантне від 30.12.2004р. МПК G02В27/22 "Convertible відносно: autostereoscopic flat panel display" (найближчий - поліграфічної, що не передбачено найближаналог)]. Відома система включає плоский екран чим аналогом, або екранної (телевізійні, комп'ютемонітора - поверхня візуалізації, на якій знахорні або спеціальні монітори/індикатори) поверхонь диться піксельне зображення стереопари, підготовізуалізації; вленої до сепарації методом Липпмана-Бонне, а - топології і організації кольорове - світлофортакож знімний екран у виді лентикулярного растра муючих пікселів; цей режим не підтримується найрозташованого паралельно поверхні візуалізації. ближчим аналогом при нерозмірності мікрографічВідома автостереоскопічна система включає засоної геометрії екрана й елементів растра, а також у би для юстування у формі оптичного тесту, реалівипадку горизонтального розміщення кольоровоузованого у виді орієнтованого щілинного растра на творюючих піксельних елементів; екрані монітора разом із пристроєм механічного - цифрового або аналогового, включаючи ЕПТ, зсуву знімного екрана з оптичними елементами - відтворення зображень на поверхні візуалізації; щодо підготовленого зображення на поверхні візунайближчий аналог, через локальну нестабільалізації. Очевидним обмеженням відомої системи ність зображення на ЕПТ - екрані, не підтримує є вимога плоского моніторного екрана і дискомфотакий режим; ртність від непереборних спеціальних дій користуКрім того слід зазначити, що анагліфічне вача по підстроюванню положення знімного екрапредставлення стереопари, у силу особливостей 5 14885 6 його формування, зберігає повне (без топологіч- повне виключення прецизійного горизонтаних деформацій) відтворення кожного її ракурсу; льно-вертикального настроювання положення це дозволяє пряме (без знімного екрана) візуальне растрової конструкції технічного рішення, що заясприйняття зображення, що неможливо в найбливляється, за рахунок відзначеної інваріантості опжчому аналогу, а також виключає непереборну в тичних ефектів при вертикальному і/або горизоннайближчому аналогу половинну втрату освітлетальному зсуві знімного екрана щодо поверхні ності (світловіддачі - для випромінюючих екранів) візуалізації; кожного ракурсу стереопари, оскільки зображення - повне виключення кутового настроювання в рішенні найближчого аналога займає лише поположення знімного екрана, за рахунок інваріантоловину поверхні візуалізації; сті оптичних ефектів при поворотах растрової Растрова структура технічного рішення, що конструкції технічного рішення, що заявляється, заявляється, успадковує і розвиває відомий багащодо поверхні візуалізації на кути в діапазоні притокомпонентний підхід у побудові автостереоскопустимих поворотів світлофільтровальної пари в пічної системи. Два растри, кожний з яких складаанагліфічній технології; ється з лінзових елементів і/або їхніх оптичних - оптичне регулювання паралакса і наближенеквівалентів, покладених на поверхні без проміжня/віддалення об'єктної сцени за рахунок можликів, з утворенням співвісних пар лінзових елеменвості реалізації різної кривизни лінзових елементів тів, і симетрично розташованих щодо загальної на растрах-компонентах растрової конструкції техфокальної площини, що розсіює світловий потік, нічного рішення, що заявляється. забезпечують кодування-декодування об'ємної Анагліфічні фільтри, створені так, що їхня опсцени, що не спотворює зображення з боку об'єктична проекція на фокальну площину лінзової патива і його стерео-відтворення для глядача з боку ри заповнює цю площину й утворює дві суцільні окуляра, як якби він спостерігав об'ємну сцену різнобарвні зони, що симетрично примикають до через прозорий екран. Ця функціональна прозооптичної площини циліндричної лінзи, або до діарість растрової конструкції технічного рішення, що метра заданої орієнтації в проекції сферичної лінзаявляється, означає можливість його позиціюзи на фокальну площину. вання на довільному місці між об'єктом і глядачем. Сукупність анагліфічних фільтрів окремих лінЯк наслідок, виключається обмеження найближчозових пар, створюють інтегральний анагліфічний го аналога на використання знімного екрана тільки фільтр-сепаратор системи. При фокальному роздля плоских поверхонь візуалізації, на примикання міщенні локальних анагліфічних фільтрів утвознімного екрана, а також можливий вплив товщини риться суцільний анагліфічний фільтр системи. зовнішнього матеріалу монітора і його оптичних У суцільному анагліфічному фільтрі системи, властивостей. Допускається також визначене зрунаприклад на базі лентикулярного растра, суміжні шення (поворот/зсув у власній площині) растровоїлокальні анагліфічні фільтри примикають один до конструкції технічного рішення, що заявляється. одного областями різних кольорів і утворюють Крім того, за рахунок можливої роздільної зміни регулярну структуру з паралельних смуг однакової кривизни лінз у растрів-компонентів, - маємо відширини (розміром h/2), з чергуванням фарбувансутню в аналогах можливість оптичного регулюня, кожна пара позиційована під циліндричними вання стерео ефекту в частині зміни паралакса й лінзами растра. При цьому, парні смуги пофарбооптоефектів у формі наближення-віддалення об'євані одним кольором, непарні - іншим; а одноколіктної сцени. рні смуги чергуються з кроком растра h. Для інших Растри-компоненти можуть бути не тільки ленмультилінзових растрів суцільні фокальні анаглітикулярними, як у найближчому аналогу, але тафічні фільтри також мають регулярну структуру, кож кусочно-лінійними (зі східчастим зсувом лінзовизначену щільною геометрією розміщення, навих елементів, - для згладжування розривів між приклад, сферичних лінз і примиканням їхніх фофронтальними зонами перегляду) і іншими мулькальних областей. тилінзовими, або їх оптичними еквівалентами Функціональне поєднання растрової конструк(френелєвскими, щілинними, голограмними). Пації й анагліфічного сепаратора ракурсів у знімний раметри растрів-компонентів (кривизна лінзових екран забезпечує прояв автостереоскопічного елементів, крок/геометрія розміщення, матеріал) ефекту при зручному користуванні - вільному натехнологічно визначаються завданням дистанції вішенні знімного екрана на анагліфічне зображенфронтального видалення глядача від поверхні ня на поверхні візуалізації. Це підтверджується візуалізації і кутами перегляду цієї поверхні. прикладом виконання технічного рішення автостеТаким чином, оптичні властивості растрової реоскопічної системи , що заявляється. конструкції технічного рішення, що заявляється, На Фіг.1 показана автостереоскопічна система допускають: (загальний вид); - не тільки паралельне або щільне розташуНа Фіг.2 показана растрова конструкція знімвання знімного екрана щодо поверхні візуалізації ного екрана (варіант лентикулярних растрів); (як у найближчому аналогу), але також його неек(а) - растрова конструкція в зборі, (б) - комповідістантне розташування щодо цієї поверхні; ненти знімного екрана; - не тільки плоску поверхню візуалізації (як у На Фіг.3 показана пара лінзових елементів із найближчому аналогу), але також кривизну цієї загальною оптичною віссю; поверхні в діапазоні стандартних значень для зовНа Фіг.4 показана схема прояву стереоефекту. нішніх поверхонь телевізійних, комп'ютерних і спеАвтостереоскопічна система, включає поціальних моніторів; верхню 1 візуалізації з підготовленою до сепарації стереопарою і знімний екран 2 з растровою оптич 7 14885 8 ною системою, розташованою перед поверхнею 1 розсіяного випромінювання, а також нецентральні візуалізації. Стереопара виконана у формі анагліпромені, які переломляються - для нефронтальнофа, а знімний екран 2 складається з двох растрів го огляду, забезпечують реінверсію ракурсних 3, 4, розташованих по різні сторони загальної фофрагментів та їх кутове орієнтування для бінокукальної площини 5, що розсіює світловий потік. лярного (стереоскопічного ) сприйняття декодоваКожний із двох растрів 3, 4, складається з лінзових ного зображення глядачем на заданій дистанції елементів 6 і/або їхніх оптичних еквівалентів, розперегляду. ташованих на поверхні без проміжків, з утворенТаким чином, на прикладі показано, що сукупням пар 7 лінзових елементів 6 с загальною оптиність суттєвих ознак технічного рішення, що заявчною віссю 8. Кожна пара 7 співвісних лінзових ляється, вирішує поставлену задачу створення елементів постачена анагліфічним фільтром 9. комфортної автостереоскопічної системи, що заКожен анагліфічний фільтр 9 складається зі світбезпечує високу якість стереоскопічного зобралофільтровальної пари комплементарних кольорів ження при конвертуванні 2D -формата в 3D - наприклад, фільтра червоного кольору 10 і фільформат. Растрова структура з убудованим анаглітра синього кольору 11. фічним фільтром одночасно виконує дві функції: Автостереоскопічна система функціонує таким сепарацію ракурсів і їхнє кодування-декодування. чином: Оптичні властивості знімного екрана, який Прояв стереоефекту автостереоскопічної сисвключає растрову структуру і анагліфічний фільтр, теми при використанні анагліфічного зображення забезпечують фрагментовану сепарацію окремистереопари і лентикулярної растрової структури ми фільтрами ракурсів анагліфічного зображення з (растри 3, 4, і фокальна площина 5) з анагліфічповерхні візуалізації растром-об'єктивом і упорядним мультифільтром, який в свою чергу складаковане симетрироване оптичне самофокусування ється з анагліфічних фільтрів 9 кожної пари 7 співцих фрагментів у фокальній площині окулярного вісних лінзових елементів 6 з фокальним растра, що забезпечує глядачеві прояв автостерерозміщенням анагліфічного фільтра 9 включає оскопічного ефекту для об'ємних сцен. Тим самим наступні етапи: технічне рішення, що заявляється вирішує постав- випромінений (відбитий) анагліфічним золену задачу - забезпечує високий ступінь комфорбраженням інтегральний світловий потік самофотності для користувача і належний ступінь якості кусується в фокальній площині 5 симетрично відстереоскопії при 2D/3D -конвертації вихідного зоносно оптичного центра 12 лінзи-об'єктива 13, браження. Показано також, що можливості автостобто горизонтально-інвертований фрагмент лівотереоскопічної системи, що заявляється, інваріанго ракурсу відбивається в зоні розсіювання правотні щодо аналогового або цифрового руч від оптичної віссі 8 лінзової пари 7. Аналогічно, представлення зображень, для статичної або диінвертований фрагмент правого ракурсу відбиванамічної графіки. Реалізація автостереоскопічної ється в зоні розсіювання ліворуч оптичної віссі 8 системи, що заявляється, можлива в конструктивлінзової пари 7. Відбулось автоматичне кодування но простих, пасивному або активному, варіантах зображення, аналогічне методу Липпмана-Бонне у виготовлення растрової структури, допускає як її зоні розсіювання лінзової пари 7; начіпне, так і убудоване застосування в засобах - змішані кольорові образи проекуються через візуалізації, без обмежень, пов'язаних з вимогами світлофільтри 10, 11 і розсіюються в тіло прилегпрецизійності позиціювання на поверхні візуалізалого окулярного растра 14. При цьому фільтр черції. Система, що заявляється, придатна для будьвоного кольору 10 виділяє лівий ракурс, а фільтр яких засобів індикації (включаючи різні моніторні синього кольору 11 -правий ракурс початкової стеекрани) і є повністю сумісною з довільними приреопари; строями 20-формату і поліграфією. При цьому - декодування інтегральних образів ракурсів використовується стандартне анагліфічне предвідбувається автоматично на основі властивостей ставлення стереопари, освоєне і підтримуване в мультилінзового окулярного растра 14, у фокальполіграфії, у компьютинзі і на телебаченні, - без ній площині 5 якого, у зоні розсіювання, розташояких-небудь медико-біологічних обмежень для вується зображення, закодоване аналогічно метоглядачів. ду Липпмана-Бонне, тобто параксіальні промені 9 Комп’ютерна верстка М. Мацело 14885 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601