способ получения объемного изображения объекта

Формула изобретения

1. Способ получения объемного изображения объекта, заключающийся в том, что формируют изображение вращающимся рядом светоизлучающих элементов, на которые подают генерируемый видеосигнал, отличающийся тем, что генерируют видеосигналы для дискретных зон, расположенных друг за другом в заданной последовательности по глубине изображения объекта, подают эти видеосигналы на соответствующие ряды светоизлучающих элементов, которые вращают соосно в соответствующих дискретных зонах с одинаковой угловой скоростью, превышающей 1,5 10² с^-1, при этом каждый ряд светоизлучающих элементов имеет различный начальный фазовый сдвиг.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что светоизлучающие оптоэлектронные элементы в ряду размещают вдоль прямой линии вплотную друг к другу.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что светоизлучающие оптоэлектронные элементы в ряду размещают вдоль плоской кривой вплотную друг к другу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно к способам получения специальных оптических эффектов.

Из предшествующего уровня техники известен способ получения объемного изображения объектов (П.М. Копылов, Ф.Н. Тачков, Телевидение и голография. М., изд. "Связь", 1976 (1), с. 42-49), включающий освещение объекта лазерным светом, формирование когерентного ему опорного лазерного пучка, смешение его с отраженным от объекта светом, регистрацию полученного пространственного интерференционного поля на светочувствительной среде, формирование голограммы с последующим облучением ее тем же источником лазерного света. Известный способ позволяет воспроизводить объемные изображения различных предметов, в том числе и сцен с достаточно большой глубиной ((1), с. 35, рис. 1.21).

Недостаток известного способа заключается в том, что его практическая реализация сопряжена с необходимостью использования дорогостоящего лазерного оборудования. Кроме того, известный способ позволяет получить объемные изображения только реально существующих объектов (воспроизводить их изображения), что существенно ограничивает область его использования.

Известен также способ получения объемного изображения объекта (RU, N 1823195, A1, A 63 J 5/00, 1996 (2)), взятый в качестве прототипа и заключающийся в том, что изображения элементов объекта, расположенные на различном расстоянии от наблюдателя, одновременно проецируют на соответствующие им сетчатые экраны, расположенные по глубине последовательно друг за другом и на соответствующих расстояниях.

Общим для описанного выше и заявленного способов является то, что изображения элементов объекта, расположенные на различном расстоянии от наблюдателя, одновременно формируют в дискретных зонах, расположенных друг за другом в соответствующей последовательности по глубине изображаемого объекта.

Недостатками известного способа получения объемного изображения объекта являются: низкое качество полученного изображения вследствие сетчатой структуры экранов; низкий КПД из-за больших потерь световой энергии, поскольку энергия, прошедшая сквозь отверстия в экранах, теряется безвозвратно; плоское изображение элементов объекта.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению качества изображения при одновременном повышении КПД.

Поставленная задача решена тем, что в способе получения объемного изображения объектов, которые расположены на различном расстоянии от наблюдателя, формируют одновременно в дискретных зонах, расположенных друг за другом в соответствующей последовательности по глубине изображаемого объекта, согласно изобретению для каждой дискретной зоны формирования изображения элементов объекта генерируют соответствующий видеосигнал, каждый видеосигнал преобразуют в световой сигнал посредством по крайней мере одного ряда светоизлучающих оптоэлектронных элементов, которые вращают в соответствующей дискретной зоне с угловой скоростью, превышающей 1.5 10² с^-1. Кроме того, соосное вращение рядов светоизлучающих оптоэлектронных элементов, расположенных в различных дискретных зонах, осуществляют с одинаковой угловой скоростью, но с различным начальным фазовым сдвигом.

Целесообразно, чтобы светоизлучающие оптоэлектронные элементы в ряду размещали либо по прямой линии, либо по плоской кривой вплотную друг к другу.

Преимущество предлагаемого способа перед известным заключается в том, что при его использовании повышается качество получаемого объемного изображения объекта при высоком КПД за счет прямого преобразования электрического видеосигнала в оптический. При этом за счет начального фазового сдвига, различного для соосно вращающихся рядов стетоизлучающих оптоэлектронных элементов, расположенных в различных зонах, не происходит даже частичного затенения одного изображения другим, что, по существу, является главным недостатком известного способа, основанного на использовании сетчатых экранов.

Другое преимущество предлагаемого способа заключается в том, что изображения отдельных элементов объекта могут быть получены трехмерными, например, элементами в виде самых различных тел вращения.

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной выше совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.

На фиг, 1 схематичного изображено устройство для осуществления предложенного способа; на фиг. 2 - расположение светоизлучающих оптоэлектронных элементов для формирования в одной дискретной зоне объемного изображения сферы; на фиг. 3 - расположение рядов светоизлучающих оптоэлектронных элементов для формирования объемных изображений элементов в различных дискретных зонах; на фиг. 4 - расположение рядов светоизлучающих оптоэлектронных элементов для формирования в одной дискретной зоне объемного изображения башни и участка стены.

Устройство для осуществления предложенного способа включает связанный с электроприводом 1 вал 2, установленный в подшипниках 3. На валу 2 укреплены под различным азимутальным углом четыре ряда (линейки) 4₁, 4₂, 4₃ и 4₄ светоизлучающих оптоэлектронных элементов 5 (светодиодов). В предпочтительном варианте выполнения светодиоды 5 установлены вплотную друг к другу. Электрические входы светодиодов 5 подключены к соответствующему выходу блока 6 генерации видеосигналов.

Светоизлучающие оптоэлектронные элементы могут быть расположены не только вдоль прямой линии, но и вдоль любой плоской кривой (дуги окружности - фиг. 2, эллипса, параболы и т.д.), при этом число рядов может быть больше одного, например два: первый ряд 7₁ и второй ряд 7₂ как в одной дискретной зоне (фиг. 2), так и в различных зонах 7₃, 7₄ и 7₅, 7₆ (фиг. 3). В одной и той же дискретной зоне формирования изображения элементов объекта могут располагаться несколько рядов светоизлучающих оптоэлектронных элементов (фиг. 4). Направление от наблюдателя на чертежах показано прямой стрелкой, направление вращения рядов светоизлучающих оптоэлектронных элементов вокруг осей 2, 2₁, 2₂, 2₃ и 2₄ - дуговой стрелкой.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Изображение объекта (сцены) достаточно большой глубины получают путем выделения в нем элементов, находящихся на различном расстоянии от наблюдателя. Иными словами, определяют число необходимых дискретных зон, а также изображения каких элементов объектов необходимо формировать в той или иной дискретной зоне формирования изображений элементов объекта.

Далее осуществляют генерацию видеосигналами (т.е. временную последовательность электрических сигналов, соответствующую распределению яркостей в оптическом изображении того и иного элемента (или элементов) изображаемого объекта) для каждой дискретной зоны формирования изображений элементов объекта. Эту операцию можно осуществить путем использования набора слайдов, осветителя и твердотелого формирователя сигнала изображения (видеосигнала), см. В. Ф. Золотарев, Безвакуумные аналоги телевизионных трубок, М., изд. "Энергия", 1972, с. 5 (3). Можно использовать также и технику компьютерной графики.

Полученные видеосигналы заносятся в память блока 6 генерации видеосигналов. На фиг. 1 показано схематично устройство для получения объемного изображения объекта с помощью четырех линеек 4₁, 4₂, 4₃ и 4₄ светоизлучающих оптоэлектронных элементов 5 (светодиодов). Иными словами объемное изображение объекта формируется путем одновременного формирования в четырех дискретных зонах изображений его элементов. Эти дискретные зоны расположены друг за другом в последовательности, соответствующей расположению изображенных элементов объекта по его глубине.

После запуска электропривода 1 и выхода его на рабочий режим, а именно угловая скорость вращения вала 2 должна быть больше 1.510² с^-1, на управляющий вход блока 6 генерации видеосигналов соответствующие сигналы через токосъемники (не показаны) поступают на соответствующие световоды 5 линеек 4₂-4₄.

Кроме плоского изображения отдельных элементов объекта, предложенный способ позволяет получить и объемное изображение отдельных элементов, имеющих форму тела вращения, например шара (фиг. 2). В случае, показанном на фиг. 3, изображаемые элементы включают внутреннюю поверхность тороидальной оболочки (ряды 7₅ и 7₆), расположенную на фоне двух конических поверхностей (усеченных и обращенных друг к другу малыми основаниями).

На фиг. 4 показан вариант получения в заданной дискретной зоне одного объемного изображения - башни и любого плоского изображения, например стены.

Предложенный способ может быть использован для получения объемных изображений объектов, имеющих достаточно большую глубину (сцен), при проведении различных увеселительных мероприятий, театральных представлений, а также для представления рекламно-информационных материалов.