Устройство для формирования и наблюдения изображений



Устройство для формирования и наблюдения изображений
Устройство для формирования и наблюдения изображений
Устройство для формирования и наблюдения изображений
Устройство для формирования и наблюдения изображений
Устройство для формирования и наблюдения изображений
Устройство для формирования и наблюдения изображений
Устройство для формирования и наблюдения изображений

 


Владельцы патента RU 2400787:

Учреждение Российской академии наук Институт проблем информатики РАН (ИПИ РАН) (RU)

Устройство может быть использовано в устройствах отображения информации, в частности в мобильных телефонах, в мониторах компьютеров, в телевидении, кино, рекламе, в различных системах создания виртуальной реальности. Устройство содержит модулируемые по яркости источники света, расположенные таким образом относительно отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света, что наблюдатель имеет возможность видеть отраженный от источников свет при разных направлениях отраженного от поверхности света. Отражающая свет поверхность выполнена с возможностью для наблюдателя изменять ее ориентацию так, что изменяется видимый в этом зеркале фрагмент изображения. Модулируемые по яркости источники света расположены вдоль горизонтальной прямой линии, перпендикулярной линии, проходящей через зрачки наблюдателя. Технический результат - обеспечение удобного масштаба изображения. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение связано с формированием фиксированных и изменяющихся во времени изображений с помощью неподвижных источников света и может быть использовано в различных устройствах отображения информации, в частности в мобильных телефонах, мониторах, телевизорах, кино, в различных системах создания виртуальной реальности.

Уровень техники

Наибольшее распространение в настоящее время получили устройства для формирования изображений, у которых на некоторой поверхности (световое табло, экран телевизора или монитора, киноэкран) формируются источники первичного или вторичного светового излучения с модулируемой яркостью. Например, на экране телевизора такие источники создаются при бомбардировке электронным лучом люминофора, испускающего при этом свет. На киноэкране такие источники создаются в результате отражения от элементарных участков белого экрана лучей света, направляемых из кинопроектора.

Всем этим системам свойственен недостаток, связанный с ограниченным размером экрана и создаваемым на нем изображения, так как изображение располагается в плоскости экрана и его размер не может превосходить его размер. Увеличение размера экрана сопровождается увеличением стоимости устройства отображения и размеров помещения для его размещения. Кроме того, увеличение площади экрана сопровождается увеличением занимаемого устройством объема, веса и стоимости устройства, что в некоторых применениях недопустимо. Например, владелец мобильного телефона хотел бы видеть на экране своего мобильного телефона не изображение размером 4×3 см, а изображение, размером хотя бы со страницу книги. Такое возможно, если изображение формируется не в плоскости экрана, а вне его. Примером такого изображения может служить изображение, которое наблюдатель видит в плоском зеркале размером 3×4 см, в котором отражается картина реального мира. В частности, при достаточно малом расстоянии от зеркала до глаз наблюдателя он может видеть в зеркале изображение человека в полный рост или зеркальное изображение целого дома, если дом находится на достаточном удалении от зеркала.

В патенте РФ №2328024 «Способ формирования изображений и устройство для его осуществления» описан способ формирования изображений, при котором в зеркале, совершающем вращательные колебания, наблюдатель получает возможность видеть не отражение реального мира, а картину виртуального мира, то есть любое изображение, формируемое линейкой светодиодов, модулируемых по яркости. Размеры этого изображения сравнимы с расстоянием от линейки светодиодов до зеркала. Там же показана принципиальная возможность формирования объемного изображения при использовании нескольких линеек светодиодов. Там же описано устройство, использующее этот способ. Оно состоит из плоского зеркала, совершающего вращательные колебания вокруг вертикальной оси, и расположенной на некотором расстоянии от зеркала линейки светодиодов, модулируемых по яркости. При этом в колеблющемся зеркале наблюдатель может видеть некоторый фрагмент формируемого изображения. В этом случае наблюдатель может видеть в зеркале изображение, значительно превосходящее размеры зеркала.

При использовании указанного способа имеет место следующее явление. Точно так же как при изменении ориентации обычного зеркала, наблюдатель имеет возможность наблюдать различные фрагменты реального отражающегося в зеркале мира, при изменении ориентации колеблющегося зеркала наблюдатель имеет возможность видеть различные фрагменты виртуального мира, создаваемого лучами светодиодов, отраженных от колеблющегося зеркала. Эта особенность указанного способа формирования изображений не была использована в описанном в патенте устройстве.

В заявке №2006138677/28(042158) «Способ формирования стереоизображений» показано, что вместо колеблющегося зеркала можно использовать отражательную дифракционную решетку, период которой может изменяться с помощью электрических сигналов. Поэтому ниже вместо применяемого в указанном патенте термина «зеркало, совершающее вращательные колебания» используется более общий термин «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света». Под такой поверхностью имеется в виду как «зеркало, совершающее вращательные колебания», так и отражательная дифракционная решетка, период которой может изменяться с помощью электрических сигналов. В настоящем заявке предлагается устройство, основанное на способе, описанном в заявке №2006138677/28(042158) «Способ формирования стереоизображений».

Сущность изобретения

Сущность изобретения состоит в том, что предложено устройство, в котором «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света» выполнена с возможностью для наблюдателя изменять ее ориентацию относительно наблюдателя или неподвижных источников света, отражающихся в этой поверхности. Точно так же, как при изменении ориентации обычного зеркала в нем будет виден другой фрагмент реального мира, при изменении ориентации «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света», будет виден другой фрагмент формируемой источниками света картины. Приведены 4 частных случая этого устройства, используемых в различных областях применения.

Первое устройство сравнимо по своим габаритам с мобильным телефоном или карманным компьютером, где вместо экрана расположена «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света». Предполагается, что в качестве точечных источников света используются светодиоды. Отраженные в этой поверхности лучи светодиодов, которые наблюдатель располагает на голове, подобно тому, как слушатель располагает на голове наушники, создают для наблюдателя крупноформатное изображение, размеры которого значительно превосходят размеры самой поверхности. Приближая устройство к своим глазам или удаляя его от них, а также изменяя его ориентацию, наблюдатель имеет возможность разглядывать любой фрагмент формируемого изображения в удобном для себя масштабе.

Второе устройство сравнимо по своим габаритам с экраном монитора. Устройство является стационарным и расположено на столе в некотором помещении. Формирующие изображение светодиоды располагаются на стене или на потолке помещения. Например, с помощью светодиодов может быть сформировано изображение в виде матрицы экранов мониторов, показывающих различные изображения. Располагая «отражающую свет поверхность, приспособленную периодически изменять направление отраженного света», на соответствующем расстоянии от светодиодов и от своих глаз, наблюдатель может рассматривать через эту поверхность экран одного монитора. При этом, чтобы прийти к рассмотрению экрана другого монитора, ему достаточно просто изменить ориентацию этой поверхности. Таким образом, предложено устройство, которое может заменить множество мониторов.

Если с помощью светодиодов формируется не изображение матрицы мониторов, а телевизионное изображение, то располагая «отражающую свет поверхность, приспособленную периодически изменять направление отраженного света» на соответствующем расстоянии от своих глаз, наблюдатель получает возможность видеть телевизионное изображение, размер которого сравним с размером от светодиодов до «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света». Таким образом, без громоздких и дорогостоящих широкоэкранных телевизионных приемников и без цифровых проекторов и больших экранов наблюдатель получает возможность рассматривать изображение размером в несколько метров по диагонали. Максимальный размер изображения может превосходить размер комнаты, в которой находится наблюдатель.

Третий частный случай устройства представляет собой неподвижную линейку светодиодов, установленную в любом месте, и мобильную «отражающую свет поверхность, приспособленную периодически изменять направление отраженного света», которую держит в своих руках наблюдатель. Находясь в зоне видимости линейки светодиодов, наблюдатель может видеть через имеющуюся у него поверхность фрагмент крупноформатного изображения. Такое устройство может использоваться для просмотра кинофильмов или рекламы.

Четвертый частный случай представляет собой неподвижную линейку светодиодов, установленную в любом месте, и неподвижную «отражающую свет поверхность, приспособленную периодически изменять направление отраженного света» и размещенную таким образом, что наблюдатель может видеть в поверхности отражения светодиодов. Изменяя свое положение относительно этой поверхности, наблюдатель изменяет ориентацию этой поверхности относительно себя и таким образом он может видеть в этой поверхности из различных мест различные фрагмента формируемого изображения.

Кроме того, рассмотрены различные частные случаи реализации «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света»

Перечень фигур чертежей

Фиг.1 поясняет траекторию движения изображения светодиода в зеркале при его вращении.

Фиг.2 иллюстрирует определение величины угла, под которым наблюдатель видит формируемое изображение.

На Фиг.3 показано устройство, в котором «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света» находится в руках наблюдателя, а линейка светодиодов прикреплена к его голове.

На Фиг.4 показано устройство с другим расположением линейки светодиодов, чем на Фиг.3.

На Фиг.5 показана комната с размещенными в ней линейкой светодиодов и «отражающей свет поверхностью, приспособленной периодически изменять направление отраженного света», через которую зритель может наблюдать формируемое изображение.

На Фиг.6 приведена схема устройства, в котором наблюдатель может видеть различные фрагменты изображения при изменении своего положения относительно этого устройства.

На Фиг.7 приведена схема «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света», позволяющая значительно сократить занимаемый ею объем.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Способ формирования изображений, на основе которого функционирует предлагаемое устройство, описан в патенте РФ №2328024 «Способ формирования изображений и устройство для его осуществления». Суть этого способа состоит в следующем. В обычном неподвижном плоском зеркале наблюдатель может видеть неподвижную вертикальную линейку светодиодов. При повороте зеркала вокруг вертикальной оси изображение этой линейки будет смещаться в горизонтальном направлении. При быстрых вращательных колебаниях зеркала вокруг вертикальной оси изображение линейки будет быстро смещаться слева направо и справа налево. При этом наблюдатель будет видеть вместо линийки светящийся прямоугольник. Если обеспечить при этом модуляцию светодиодов по яркости, то различные точки в этом прямоугольнике будут иметь различную яркость. При соответствующей модуляции может быт получено произвольное изображение.

Для лучшего понимания предлагаемого способа целесообразно сначала рассмотреть движение изображения неподвижного источника при использовании вращающегося зеркала. Этот же подход может быть применен и для других характеров движения зеркала. Построим изображение светящейся точки при различных угловых положениях вращающегося зеркала. Имея в виду, что изображение источника в зеркале расположено в точке, симметричной источнику относительно плоскости зеркала, получим, что изображение источника 2 при положении зеркала 1, показанном в качестве иллюстрации на Фиг.1, окажется в точке 4. При вращении зеркала 1 изображение источника 2 описывает окружность 3 (Фиг.1) с центром О на оси вращающегося зеркала 1. Радиус этой окружности равен расстоянию от оси вращающегося зеркала 1 до источника 2. Однако наблюдатель, расположенный в некоторой точке 5 (Фиг.1), может не увидеть всю окружность по нескольким причинам.

Во-первых, угол обзора ограничен строением глаз человека, который, не поворачивая головы, может видеть в секторе около 90 градусов.

Во-вторых, угол обзора изображения ограничен размерами зеркала и расстоянием от оси вращения зеркала до наблюдателя. Для того чтобы изображение источника было видно наблюдателю, необходимо, чтобы прямая линия, соединяющая изображение источника в точке 4 и точкой 5, где находится наблюдатель, пересекала зеркало 1.

На Фиг.2 показан в качестве примера для конкретного положения наблюдателя и размера зеркала фрагмент окружности между точками 6 и 7, по которому перемещается изображение источника. Только этот фрагмент виден наблюдателю, расположенному в точке 5. Чем ближе наблюдатель расположен к вращающемуся зеркалу и чем больше горизонтальный размер 2R вращающегося зеркала, тем больший фрагмент окружности может видеть наблюдатель.

На фигурах 1 и 2 показана лишь одна окружность, создаваемая одним источником. В том случае, если источники расположены на прямой, параллельной оси вращения, то изображение каждого источника при вращении зеркала будет описывать идентичную окружность, расположенную в плоскости, параллельной плоскости рассмотренной окружности. Набор таких окружностей формирует изображение, подобно тому, как набор прямых линий в виде строк формирует изображение на экране телевизора.

Для того чтобы обеспечить максимальный угол обзора изображения, предлагается ось вращающегося зеркала закреплять на платформе, жестко связанной с головой наблюдателя, например на шлеме или очках наблюдателя. В этом случае при повороте головы будет виден другой фрагмент круговой панорамы. У наблюдателя создается впечатление, что он со всех сторон окружен виртуальным миром.

Вышесказанное справедливо только в том случае, если начало показа очередного кадра изображения синхронизировано с определенным положением зеркала относительно головы наблюдателя. Из этого следует, что частота кадров и частота вращения зеркала должны совпадать. Наиболее просто такая синхронизация может быть обеспечена путем выдачи сигнала, соответствующего началу кадра, для начала модуляции источников света. Это может быть радиосигнал или оптический инфракрасный сигнал, выдаваемый из любой точки помещения. При приеме этого сигнала управляющая вращением зеркала 3 система должна обеспечивать, чтобы зеркало находилось в некотором определенном положении относительно головы наблюдателя (например, плоскость зеркала была перпендикулярна линии, проходящей через зрачки наблюдателя).

До настоящего времени речь шла об одном наблюдателе. Однако все вышесказанное справедливо для любого другого наблюдателя. Таким образом, в виртуальный мир может быть одновременно погружено сколь угодно много наблюдателей, каждый из которых имеет перед своими глазами вращающееся зеркало. Однако, так же как и в реальном мире, иногда наблюдатели могут мешать друг другу, закрывая собой некоторые фрагменты виртуальной картины.

В том случае, если по конструктивным соображениям оказывается удобным использовать зеркала, совершающие вращательные колебания вокруг осей вращения, то такие зеркала могут быть использованы вместо непрерывно вращающихся вокруг своих осей зеркал. Однако при модуляции яркости источников света следует учитывать, что угловая скорость зеркала при колебании изменяется во времени.

В качестве модулируемых точечных источников света в настоящее время целесообразно использовать светодиоды (LED), имеющие диаграмму направленности в горизонтальной плоскости 60-90 градусов. В настоящее время выпускаются LED с минимальным поперечным размером 1.3 мм. Линейка из 1000 таких LED имеет длину 1.3 м. В этом случае формируется изображение 1.3 м высотой с разрешением 1000 пикселов по вертикали. Размеры изображения и разрешение по горизонтали могут быть в несколько раз больше. Если линейка LED размещена в углу прямоугольного помещения, то наблюдатель может наблюдать изображение из любой точки помещения. Следует подчеркнуть, что в случае, когда наблюдатель находится в противоположной от линейки светодиодов стороне помещения, горизонтальный размер изображения в 2 раза превосходит длину помещения.

Таким образом, колеблющееся зеркало можно рассматривать как некое «волшебное зеркало». В отличие от обычного зеркала в нем виден не фрагмент зеркального отражения реального мира, а фрагмент изображения некоего виртуального мира. Точно так же, как при изменении ориентации обычного зеркала изменяется видимый фрагмент реального мира, при изменении ориентации колеблющегося зеркала изменяется видимый в этом зеркале фрагмент виртуального мира. Именно на этом свойстве используемого способа формирования изображений основано функционирование предлагаемого устройства.

Как известно, в настоящее время весьма популярны переносные плееры, позволяющие слушать музыку не только в стационарных условиях. Известны также карманные компьютеры, позволяющие наблюдать изображения и читать текст на экране с диагональю менее 10 см. При этом дальнейшее увеличение экрана невозможно, так как при этом такие устройства не поместятся в карман. Это противоречие может быть разрешено с помощью устройства, показанного на Фиг.3, в котором горизонтальная линейка светодиодов 8 размещена над головой наблюдателя (что-то наподобие специфических наушников), а «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света» 9 находится в руках наблюдателя. Ориентируя соответствующим образом эту поверхность, наблюдатель может видеть изображение, размеры которого по горизонтали совпадают с длиной линейки, а по вертикали могут быть значительно больше (определяются расстоянием от светодиодов до зеркала и максимальной угловым отклонением направления отраженного от поверхности 9 света). Например, изображение может состоять из нескольких расположенных одна над другой страниц книги в натуральную величину. Изменяя ориентацию поверхности 9, наблюдатель может видеть фрагмент изображения, состоящий из одной страницы. При желании, изменяя расстояние от поверхности 9 до глаз, наблюдатель может видеть любой фрагмент изображения, расположенный на любом расстоянии от его глаз.

Другое расположение линейки светодиодов показано на Фиг.4. Если наблюдатель сориентирует плоскость зеркала под углом 45 градусов к горизонту, то он сможет видеть в зеркале отражение линейки светодиодов, которая расположена вертикально. При вращательных колебаниях зеркала вокруг оси, расположенной в плоскости зеркала и вертикальной плоскости, проходящей через линейку светодиодов, наблюдатель будет видеть изображение, высота которого равна длине линейки светодиодов, а ширина - может быть значительно больше. Изменяя ориентацию колеблющегося зеркала (в общем случае изменяя ориентацию «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света»), наблюдатель имеет возможность рассматривать любой фрагмент формируемого изображения.

Предлагаемое устройство может быть также выполнено в стационарном исполнении. В качестве иллюстрации на Фиг.5 показано предлагаемое устройство в виде линейки модулируемых источников света 8 и «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света» 9, которая расположена на поверхности стола, за которым сидит наблюдатель 10. При этом, чем дальше наблюдатель 10 находится от этой линейки, тем более крупное изображение он видит, а чем ближе наблюдатель расположен к линейке, тем больший фрагмент изображения он видит. Расположенная на столе поверхность 9 выполнена с возможностью для наблюдателя изменять ее ориентацию. При изменении ориентации наблюдателю становиться виден другой фрагмент изображения. Таким образом, наблюдатель имеет возможность рассматривать поочередно различные фрагменты изображения. Для изменения ориентации поверхности в произвольном направлении поверхность может быть шарнирно закреплена на подставке. Аналогичное крепление используется для крепления автомобильного зеркала заднего вида в салоне автомобиля. Водитель имеет возможность изменять ориентацию зеркала по трем углам (крену, тангажу и рысканию)

В том случае, если требуется формировать объемное изображение, устройство включает в себя не одну, а несколько параллельных линеек светодиодов. Линейки расположены на разных расстояниях от поверхности 9. При этом при помощи линейки, расположенной наиболее близко к поверхности 9, формируется ближний план, при помощи наиболее удаленной линейки формируется дальний план или фон, а остальные линейки используются для формирования объемных предметов между этими планами.

Линейки светодиодов 8 могут прикрепляться не только к стене, но и к потолку. Разумеется, в «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света» наблюдатель может смотреть телевизионные передачи. Размер видимого изображения может быть сравним с размерами комнаты. При этом не требуется ни дорогостоящих широкоформатных телевизоров, ни больших экранов с мощными проекторами. Ценным свойством такого устройства является также то обстоятельство, что наблюдатель при этом не мешает другим находящимся в помещении лицам.

Размещенные на потолке и стенах помещения светодиоды могут использоваться не только для формирования изображений, но и в качестве обычных источников света. Для этого достаточно выключить модуляцию светодиодов и обеспечить, чтобы они излучали непрерывный свет. При этом оттенок белого света может изменяться по желанию пользователя. Для этого достаточно выбрать баланс между интенсивностями излучения красных, зеленых и синих светодиодов. Известно, что срок службы светодиодов составляет около 100000 часов, что в 100 раз больше, чем у ламп накаливания. По существующим прогнозам лампы накаливания в ближайшее время будут заменяться светодиодами. Таким образом, в будущем линейки светодиодов могут быть использованы как для формирования крупноформатных изображений, так и для освещения помещений.

Линейки светодиодов могут располагаться не только горизонтально, но и вертикально. В этом случае при формировании изображения изменение направления лучей, отраженных от поверхности 9, должно происходить в горизонтальном направлении.

Возможен также вариант устройства, где линейка светодиодов является стационарной, прикрепленной к неподвижным объектам, а «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света», является мобильной и расположена в руках наблюдателя, который может произвольно изменять ее ориентацию. В этом случае наблюдатель может видеть через поверхность любой фрагмент формируемого изображения. Такое устройство может использоваться для показа кинофильмов многим зрителям, каждый из которых имеет свою «отражающую свет поверхность, приспособленную периодически изменять направление отраженного света».

Наконец, возможен также вариант устройства, где и линейка светодиодов, и «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света» являются стационарными, прикрепленными к неподвижным объектам, а наблюдатель, перемещаясь относительно них, может изменять их ориентацию относительно себя. На Фиг.6 приведена схема такого устройства, где «отражающая свет поверхность, приспособленная периодически изменять направление отраженного света» выполнена в виде рекламного щита, около которого размещена линейка светодиодов. Наблюдатель будет видеть через щит висящий в воздухе фрагмент некоторого изображения. Перемещаясь относительно этого щита, наблюдатель может видеть, как изменяется этот фрагмент. Щит будет представляться наблюдателю как окно в виртуальный мир, в который он может заглядывать со всех сторон. «Возможностью для наблюдателя изменять ориентацию щита по отношению к нему или модулируемым по яркости источникам света» проявляется в этом случае в том, что пространство около щита приспособлено к тому, чтобы по нему ходили наблюдатели.

Что касается «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света» 9, то она может быть реализована различными способами. Это может быть обычное плоское зеркало, приспособленное совершать вращательные колебания вокруг оси, лежащей в плоскости зеркала. Это может быть отражательная дифракционная решетка, приспособленная изменять свой период под действием электрических сигналов. При этом изменяется направление отраженного от дифракционной решетки света. В качестве отражающей свет поверхности 9 может быть использовано плоское зеркало, прикрепленное к вращающейся оси электромотора таким образом, что угол φ между нормалью к поверхности зеркала и осью мотора составляет от 1 до 30 градусов. При вращении мотора изображение каждого отражающегося в таком зеркале светодиода описывает эллипс. Совокупность таких эллипсов, формируемых множеством светодиодов, представляет основу для формирования изображений. Чем больше угол φ, тем больше размер эллипсов и тем крупнее изображение.

Вообще говоря, в качестве «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света» 9, может использоваться обычное зеркало, вращающееся вокруг оси, проходящей через поверхность зеркала. Однако в этом случае в глаза наблюдателя попадает свет только в те моменты времени, когда плоскость зеркала находится в секторе размером в десятки градусов. Это означает, что яркость формируемого при этом изображения оказывается приблизительно на порядок меньше яркости изображения, формируемого с помощью зеркала, совершающего вращательные колебания, у которого свет попадает в глаза наблюдателя практически в течение всего периода колебаний. Кроме того, вращающееся зеркало достаточно большого размера занимает большой объем.

Указанные недостатки вращающегося зеркала могут быть устранены несколькими способами. Например, вместо одностороннего плоского зеркала можно использовать стеклянную пластину с нанесенными на ее обе стороны отражающими покрытиями. В этом случае яркость изображения возрастает в 2 раза. Можно использовать в качестве отражателя трехгранную правильную призму с зеркальными боковыми гранями. В этом случае яркость возрастает в 3 раза. Однако во всех этих случаях отражающее устройство занимает достаточно большой объем. На Фиг.7 показано устройство, которое позволяет значительно уменьшить занимаемый объем. Устройство состоит из нескольких N трехгранных призм с зеркальными боковыми поверхностями. Все призмы вращаются синхронно вокруг своих осей. Синхронность вращения обеспечивается при помощи стрелы 11, шарнирно прикрепленной к каждой призме. Вращение осуществляется мотором 12, ось которого совпадает с осью одной из призм. Подобные конструкции можно видеть на уличных рекламных щитах, позволяющих поочередно показывать 3 печатных изображения. Применение подобных устройств позволяет получить отражающую поверхность достаточно большого размера, толщина которой приблизительно в N раз меньше, чем у вращающегося зеркала. Кроме того, при этом в 3 раза уменьшается требуемая скорость вращения, так как за один оборот показываются 3 кадра.

Следует заметить, что в настоящее время существуют и широко используются в цифровых DLP проекторах матрицы микрозеркал (DMD - digital micromirror device), см. Попов С.Н. Видеосистема PC. - СПб.: БВХ-Петербург; 2000. Эти матрицы представляют собой множество плоских микрозеркал, ориентация каждого из которых задается соответствующим электрическим сигналом. Такие зеркала в состоянии совершать колебательно вращательное движение с частотой в десятки килогерц. Подобные матрицы с минимальными изменениями могут использоваться в качестве «отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света». В рассматриваемом применении требования к таким матрицам существенно проще. Количество микрозеркал может быть гораздо меньше, размеры микрозеркал могут быть гораздо больше. Все микрозеркала должны периодически совершать одно и то же вращательно-колебательное движение с гораздо более низкой частотой около 100 Гц.

Полностью исключить механические перемещения можно при использовании отражателя в виде дифракционной решетки, период которой изменяется под действием электрических сигналов (см. описание заявки №2006138677/28(042158)). Могут также использоваться реконфигурируемые дифракционные решетки на основе жидких кристаллов (см. патент США №5151814). Отражатели на основе DMD матриц и дифракционных решеток в первую очередь целесообразно использовать в переносных устройствах, сравнимых по размерам с мобильным телефоном.

1. Устройство для формирования и наблюдения изображений, в котором модулируемые по яркости источники света расположены таким образом относительно отражающей свет поверхности, приспособленной периодически изменять направление отраженного света, что наблюдатель имеет возможность видеть отраженный от источников свет при разных направлениях отраженного от поверхности света, а отражающая свет поверхность выполнена с возможностью для наблюдателя изменять ее ориентацию, причем при изменении ее ориентации изменяется видимый в этом зеркале фрагмент изображения, при этом модулируемые по яркости источники света расположены вдоль горизонтальной прямой линии, перпендикулярной линии, проходящей через зрачки наблюдателя.

2. Устройство по п.1, в котором горизонтальная прямая линия расположена выше глаз наблюдателя.

3. Устройство по п.1, в котором отражающая свет поверхность выполнена в виде плоского зеркала, прикрепленного к валу электромотора таким образом, что угол между нормалью к зеркалу и осью вала находится в пределах от 1 до 30°.

4. Устройство по п.1, в котором отражающая свет поверхность выполнена в виде совокупности правильных трехгранных призм с зеркальными боковыми гранями, приспособленными синхронно вращаться вокруг осей, совпадающих с осями симметрии призм, и ориентированных в пространстве таким образом, что в течение одного оборота их боковые грани 3 раза образуют плоскую зеркальную поверхность.

5. Устройство по п.1, в котором отражающая свет поверхность выполнена в виде отражательной дифракционной решетки, период которой управляется электрическими сигналами.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области получения зрительных эффектов, которые могут быть использованы при фото- и киносъемках. .
Наверх