Трехмерная многоракурсная безочковая цветная телевизионная система с голографическим экраном : НПК ВИДЕОСКАН

Трехмерная многоракурсная безочковая цветная телевизионная система с голографическим экраном

В.Г.Комар, Д.Ю.Сон, М.С.Семин, В.П.Майоров, С.А.Сабо, С.В.Беляев, Л.М.Балясный, М.И.Крутик, О.А.Любич, В.Л.Котляр, В.Е.Лапотенко

В результате совместной научно-исследовательской работы нескольких организаций: Научно-исследовательский кинофотоинститут - НИКФИ (Россия), Корейский институт науки и технологии - КИСТ (Республика Корея), "Видеоскан", "Цветные видеосистемы", НИОПИК, Геофизика, "Радиан", "Платан" (Россия), Спектр Оптик (Беларусь) в 1997 г. была разработана и изготовлена экспериментальная телевизионная система с трехмерным цветным многоракурсным изображением, основанная на использовании голографического экрана и жидко-кристаллических обтюраторов, обеспечивающих наблюдение трехмерного изображения без очков и при свободном положении зрителей.

На рис.1. показана схема данной телевизионной системы. На схеме: 1-главная плоскость снимаемой трехмерной сцены; 2-объект съемки; 3-многоракурсная цветная телевизионная камера, имеющая восемь объективов, расположенных в горизонтальной плоскости; 4-восьмиканальный видеомагнитофон с синхронной записью телевизионных сигналов; 5-конвертер преобразующий телевизионные параллельные сигналы восьми каналов в последовательные компрессированные телевизионные сигналы, передаваемые по одному каналу ; конвертер кроме того может передавать телевизионные сигналы компьютерных трехмерных изображений, которые хранятся в памяти конвертера и воспроизводятся в пространстве перед голографическим экраном, в плоскости экрана или позади него; 6-комплекс телевизионных модулей, который усиливает телевизионные сигналы, обеспечивает должный режим работы электронно-лучевых трубок, совмещает красную, зеленую и синею составляющие воспроизводимого цветного изображения; 7-три электронно-лучевых трубки красного, зеленого и синего излучений; 8-три проекционных объектива, зрачки которых лежат в плоскостях, совпадающих с наружной передней поверхностью объективов-9; 10-три жидко-кристаллических обтюратора, каждый из которых состоит из восьми вертикальных полос, непосредственно примыкающих друг к другу и открываемых последовательно по одной полосе синхронно и синфазно с передачей пакета сигналов , соответствующих данному ракурсу (данному объективу камеры); контроллер управляющий открытием жидко-кристаллических полос обтюратора в соответствии с кодовыми сигналами , поступающими от конвертера-5, 12-голографический экран, обладающий свойством точечного множественного фокусирования, формирующий шесть зрительных зон-13, каждая из которых состоит их восьми субзон вплотную примыкающих друг к другу; 14-глаза зрителей, расположенных в главной плоскости -15 зрительной зоны. Главная плоскость зрительной зоны -15 оптически сопрягается с плоскость зрачка объектива-8; главная плоскость сцены-1 оптически сопрягается с плоскостью голографического экрана-12; главная плоскость объекта съемки-2 оптически сопрягается с главной плоскостью изображения-16 в каждой зрительной зоне.

Основные параметры разработанного экспериментального образца трехмерной цветной восьмиракурсной системы следующие: частота телевизионных сигналов в камерах, видеомагнитофоне, на входе конвертера 5,3 Мгц ; частота телевизионных сигналов на выходе конвертера 42,5 Мгц; число телевизионных строк 525. Максимальные значения длин волн излучения электронно-лучевых трубок: красной 617 нм, зеленой 544 нм, синей 456 нм. Проекционные объективы имеют большой диаметр зрачка равный 140 мм, что обеспечивает широкую зону видения имеющую поперечный диаметр равный 350 мм. Такая ширина зрительной зоны, близкая по величине к ширине зрительского места, позволяет зрителю, несмотря на отсутствие специальных очков, свободно изменять свое положение. Размеры голографического экрана 600х800 мм, диагональ 1 м.

Значительным преимуществом новой телевизионной системы по сравнению с применяемыми сейчас обычными системами телевидения является возможность воспроизведения более реалистичного, более информативного, а также более эффектного изображения. обладающего большей выразительностью и большей силой эмоционального воздействия благодаря тому, что это изображения является объемным, а не плоским. Такое изображение может располагаться не только в плоскости экрана или за ним, но также и перед экраном прямо перед глазами зрителя, что недоступно обычному телевидению.

Данная телевизионная система имеет большое преимущество и перед известными системами трехмерного телевидения, использующими поляризационные очки или различного рода наглазные приспособления с электронными оптическими затворами. Известно, что многие зрители испытывают неудобства надевая очки или другие наглазные приспособления.

Ранее разработанные в СССР интересные безочковые системы телевидения, основанные на использовании мелкоструктурных линзовых растров, а также выполненные позднее в Японии подобные системы , по нашему мнению, уступают разработанной нами системе трехмерного телевидения по следующим причинам.

Голографический экран (ранее изобретенный в НИКФИ) - основной элемент новой системы, обладает уникальным свойством направлять свет только к заданным зрительским местам. Благодаря этому свойству световая эффективность голографического экрана оказывается на один-два порядка выше, чем световая эффективность растровых экранов, направляющих свет не только к зрителям, но на стены, пол и потолок.

Принципы трехмерного безочкового телевидения с широкими зонами видения, проверенные путем изготовления и испытания описанной в настоящей статье экспериментальной установки, имеют перспективы широкого практического применения не только для небольших проекционных телевизионных установок, но и в виде трехмерных телевизоров с встроенными просветными голографическими экранами а также для телевизионных театров, больших аудиторий на сотни зрительских мест.

Для проекции телевизионных трехмерных изображений в больших аудиториях потребуются источники света с большими световыми потоками, например, квантоскопы, изобретенные в Физическом институте Российской Академии наук.