Способ формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта и устройство для формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта

 

Использование: как в фотографии, так и в телевидении. Сущность изобретения в части способа: при формировании трехмерного изображения объект освещают формирующим излучением, формируют интерференционную картину, регистрируют ее и фиксируют пространственные положения и направления лучей от объекта, а также с помощью светочувствительного элемента фиксируют интенсивности лучей от объекта, а при воспроизведении трехмерного изображения объекта подсвечивают интерференционную картину воспроизводящим излучением и выделяют при этом лучи, интенсивности, пространственные положения и направления которых, соответствуют тем же характеристикам лучей, зафиксированных при регистрации интерференционной картины, совокупность которых соответствует трехмерному изображению объекта, при формировании трехмерного изображения осуществляют пространственную фильтрацию лучей разных направлений от объекта по соответствующим этим направлениям двум заданным независимым угловым координатам с помощью первой пары интерференционных фильтров, выполненных с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, при этом пространственные положения и направления лучей от объекта фиксируют совместно с помощью первой пары интерференционных фильтров и с помощью светочувствительного элемента, а при воспроизведении трехмерного изображения объекта при подсвечивании интерференционной картины воспроизводящим излучением подсвечивают оптически связанную с ней первую пару интерференционных фильтров или вторую пару интерференционных фильтров, выполненную с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, при этом закон пространственной фильтрации второй пары интерференционных фильтров соответствует закону пространственной фильтрации первой пары интерференционных фильтров, а масштаб интерференционной картины, обеспечиваемый второй парой интерференционных фильтров соответствует масштабу подсвечиваемой интерференционной картины. Сущность изобретения в части устройства: оно содержит источник формирующего излучения 1, блок формирования трехмерного изображения 2, блок воспроизведения трехмерного изображения 3, первую пару интерференционных фильтров 5, светочувствительный элемент 6, источник воспроизводящего излучения 7, носитель изображения интерференционной картины 8, вторую пару интерференционных фильтров 9. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам и устройствам формирования и воспроизведения трехмерного изображения в некогерентном свете, и предназначено для использования в фотографии, кино и телевидении.

Известен способ формирования стереоскопического изображения объекта, по которому освещают объект формирующим излучением, а излучение, отраженное от объекта, регистрируют на фоточувствительном элементе в двух ракурсах, соответствующих наблюдению объекта правым и левым глазами. При воспроизведении наблюдают изображение с помощью средств, обеспечивающих раздельное наблюдение каждого ракурса правым и левым глазами. Такими средствами являются бинокли, цветные и поляризационные светофильтры, мигающие заслонки, линзовые растры. Способ может быть использован в фотографии, кино и телевидении. Недостатком способа является невозможность наблюдения эффекта параллакса, а также необходимость сохранения зрителем неподвижного положения (Валюс Н.Ф. Растровые оптические приборы. М. Машиностроение, 1966, с.91-120).

Известен способ формирования трехмерного фотографического изображения объекта, основанный на использовании растровой или линзово-растровой системы, так называемая, "интегральная фотография" (см. например, Дудников Ю.А. Рожков Б.К. Растровые системы для получения объемных изображений. Л. Машиностроение, 1986, с. 102-172). По этому способу освещают объект формирующим излучением, имеющим произвольный спектр, а излучение, отраженное от объекта, пропускают через линзово-растровый экран, микролинзы которого имеют общую фокальную плоскость, и регистрируют совокупность элементарных изображений, сформированных указанными микролинзами на фоточувствительном элементе, помещенном в указанной фокальной плоскости. При наблюдении подсвечивают фотоизображение некогерентным излучением через указанный линзово-растровый экран, а наблюдают зарегистрированное изображение в проходящем свете.

Устройство, реализующее этот способ, содержит источник формирующего излучения, который включает линзово-растровый экран и светочувствительный элемент. Блок воспроизведения трехмерного изображения содержит оптически связанные линзово-растровый экран, носитель фотоизображения и источник воспроизводящего излучения.

Однако трудности изготовления линзово-растровой системы, низкая разрешающая способность, наличие "мертвых зон", обусловленных краями линз, снижающее яркость фотографии все это не позволило способу и устройству, его реализующему, найти применение в телевидении и ограничило их применение в фотографии.

Известен голографический способ формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта (см. например, Физическая энциклопедия, т. 1,М. Советская энциклопедия, 1988, с. 508-509). По этому способу освещают объект монохроматическим формирующим излучением и регистрируют на фоточувствительной поверхности интерференционную картину, образованную опорным излучением, когерентным с формирующим излучением, и излучением, отраженным от объекта. Сформированную интерференционную картину освещают формирующим монохроматическим излучением и наблюдают трехмерное изображение. Голографический способ свободен от недостатков способа создания стереоскопического изображения и линзово-растрового способа.

Устройство для осуществления способа содержит оптически связанные источник формирующего излучения, в качестве которого используют лазер, и блок формирования трехмерного изображения, включающий светочувствительный элемент, а также источник опорного излучения. Блок воспроизведения трехмерного изображения содержит оптически связанные источник формирующего излучения, в качестве которого также используют лазер, и носитель изображения интерференционной картины (там же).

Недостатком этого способа и устройства для его реализации является необходимость использования лазера как при формировании трехмерного изображения, так и при его воспроизведении. Причем во время формирования трехмерного изображения требуется жесткая (в масштабе порядка длины волны света) пространственная фиксация лазера, объекта, источника опорного излучения и светочувствительного элемента.

Известны различные усовершенствования голографического способа и устройства для его реализации. Например, по заявке Великобритании N 2171538, кл. G 03 H 1/02, 1986 г. известно техническое решение, по которому опорное излучение формируют за счет отражения от зеркальной поверхности, нанесенной на фоточувствительный элемент. Это исключает необходимость принятия специальных мер для жесткой взаимной фиксации лазера, объекта, источника опорного излучения и фоточувствительной поверхности, однако не исключает необходимости использования лазера при формировании и воспроизведении голографического изображения.

Ближайшим аналогом разработанного способа является широко известный, разработанный Денисюком Ю.Н. способ формирования и воспроизведения трехмерного голографического изображения (см. например, Физическая энциклопедия, т. 1, М. Советская энциклопедия, 1988, с. 509). По этому способу при формировании трехмерного изображения объект освещают монохроматическим формирующим излучением и опорным излучением, когерентным с формирующим излучением, формируют интерференционную картину, регистрируют ее и фиксируют тем самым с помощью светочувствительного элемента интенсивности, пространственные положения и направления лучей от объекта. Регистрацию интерференционной картины осуществляют в объеме светочувствительного элемента, толщина которого много больше пространственного периода интерференционной картины. При воспроизведении трехмерного изображения объекта подсвечивают интерференционную картину воспроизводящим излучением и выделяют при этом лучи, интенсивности, пространственные положения и направления которых соответствуют интенсивностям, пространственным положениям и направлениям лучей, зафиксированных при регистрации интерференционной картины, совокупность которых соответствует трехмерному изображению объекта, причем воспроизводящее излучение является некогерентным.

Ближайшим аналогом разработанного устройства является устройство, реализующее описанный выше способ (см. там же). Устройство для формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта содержит оптически связанные источник формирующего излучения (лазер) и блок формирования трехмерного изображения, а также блок воспроизведения трехмерного изображения. Блок формирования трехмерного изображения включает источник опорного излучения и светочувствительный элемент, а блок воспроизведения трехмерного изображения включает оптически связанные источник воспроизводящего излучения и носитель изображения интерференционной картины. В качестве источника воcпроизводящего излучения используют источник некогерентного излучения. Достоинством ближайших аналогов разработанных способа формирования и воспроизведения трехмерного изображения и устройства для его реализации является отсутствие необходимости использования лазера для воспроизведения трехмерного изображения.

Однако эти технические решения, так же как и другие известные, практически непригодны для создания трехмерного телевидения. В частности, полоса пропускания голографического TV-канала должна превышать полосу пропускания существующих TV-каналов на несколько порядков, так как характерный размер неоднородностей интенсивности интерференционной картины, зафиксированной голограммой, много меньше характерных размеров неоднородностей интенсивности существующих TV-изображений. Кроме того, существуют большие до сих пор не преодоленные трудности в создании сред, фиксирующих голограммы для TV-приемников (Энциклопедический физический словарь. М. Сов. энциклопедия, 1983, с. 133), причем для реализации описанных выше способа и устройства необходимо использование лазера при формировании трехмерного изображения.

Таким образом, задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка способа формирования и воспроизведения трехмерного изображения и устройства для его реализации, пригодных для использования как в фотографии, так и в телевидении, и не требующих обязательного использования лазера как при формировании трехмерного изображения, так и при его воспроизведении.

Технический результат в части способа достигается тем, что в разработанном способе формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта, так же как в способе, который является ближайшим аналогам, при формировании трехмерного изображения объект освещают формирующим излучением, формируют интерференционную картину, регистрируют ее и фиксируют пространственные положения и направления лучей от объекта, а также с помощью светочувствительного элемента фиксируют интенсивность лучей от объекта. При воспроизведении трехмерного изображения объекта подсвечивают интерференционную картину воспроизводящим излучением и выделяют при этом лучи, интенсивности, пространственные положения и направления которых соответствуют интенсивностям, пространственным положениям и направлениям лучей, зафиксированных при регистрации интерференционной картины, совокупность которых соответствует трехмерному изображению объекта.

Новым в способе является то, что при формировании трехмерного изображения осуществляют пространственную фильтрацию лучей разных направлений от объекта по соответствующим этим направлениям двум заданным независимым угловым координатам с помощью первой пары интерференционных фильтров, выполненных с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, и формируют тем самым упомянутую интерференционную картину. При этом пространственные положения и направления лучей от объекта фиксируют совместно с помощью первой пары интерференционных фильтров и с помощью светочувствительного элемента. При воспроизведении трехмерного изображения объекта при подсвечивании интерференционной картины воспроизводящим излучением подсвечивают оптически связанную с ней первую пару интерференционных фильтров или вторую пару интерференционных фильтров, также выполненную с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд. Закон пространственной фильтрации второй пары интерференционных фильтров соответствует закону пространственной фильтрации первой пары интерференционных фильтров, а масштаб интерференционной картины, обеспечиваемой второй парой интерференционных фильтров, соответствует масштабу подсвечиваемой интерференционной картины.

В частном случае формирующее излучение является некогерентным.

В другом частном случае воспроизводящее излучение является некогерентным.

В другом частном случае формирующее и воспроизводящее излучения являются некогерентными.

Технический результат в части устройства достигается тем, что разработанное устройство для формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта, так же как и устройство, которое является ближайшим аналогом, содержит оптически связанные источник формирующего излучения и блок формирования трехмерного изображения, а также блок воспроизведения трехмерного изображения. При этом блок формирования трехмерного изображения включает светочувствительный элемент, а блок воспроизведения трехмерного изображения включает оптически связанные источник воспроизводящего излучения и носитель изображения интерференционной картины.

Новым в разработанном устройстве является то, что в блок формирования трехмерного изображения дополнительно введена первая пара интерференционных фильтров, выполненная с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд и установленная перед светочувствительным элементом по ходу луча. В блок воспроизведения трехмерного изображения дополнительно введена вторая пара интерференционных фильтров, также выполненная с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд. Закон пространственной фильтрации второй пары интерференционных фильтров соответствует закону пространственной фильтрации первой пары интерференционных фильтров, а масштаб интерференционной картины, обеспечиваемой второй парой интерференционных фильтров, соответствует масштабу носителя изображения интерференционной картины.

Целесообразно выполнить источник формирующего излучения в виде источника некогерентного излучения.

Целесообразно также выполнить источник воспроизводящего излучения в виде источника некогерентного излучения.

В частном случае, когда источник воспроизводящего излучения выполнен в виде источника некогерентного излучения, блок формирования трехмерного изображения выполнен в виде передающей TV-камеры. Блок воспроизведения трехмерного изображения в этом случае выполнен в виде приемной TV-трубки. При этом источником воспроизводящего излучения является экран приемной TV-трубки, который одновременно выполняет функцию носителя изображения интерференционной картины, а вторая пара интерференционных фильтров размещена перед экраном приемной TV-трубки.

Целесообразно выполнить первую и вторую пары интерференционных фильтров, включающими по два оптически связанных интерференционных фильтра, максимумы полос пропускания каждого из которых пространственно разнесены для лучей, имеющих разные направления. Полосы пропускания одного из интерференционных фильтров ориентированы в плоскости локализации интерференционной картины под углом где p > > 0 по отношению к полосам пропускания другого интерференционного фильтра.

Целесообразно также выполнить интерференционные фильтры с возможностью осуществления интерференции типа "линий равной толщины".

В конкретной реализации первая и вторая пары интерференционных фильтров включают каждая N, где N2, прилегающих друг к другу тонких пленок, при этом тонкие пленки, образующие один из интерференционных фильтров, имеют градиенты изменения оптической толщины, отличные от градиентов изменения оптической толщины пленок, образующих другой интерференционный фильтр, а прилегающие тонкие пленки имеют разные показатели преломления.

В разработанном способе осуществление пространственной фильтрации идущих от объекта лучей разных направлений по соответствующим этим направлениям двум независимым угловым координатам исключает необходимость обязательного использования монохроматического (лазерного) излучения при формировании трехмерного изображения (хотя и допускает такую возможность) и позволяет использовать для этого некогерентное излучение. Реализация указанной пространственной фильтрации с помощью пары интерференционных фильтров, выполненных с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, позволяет осуществить указанную фильтрацию простыми техническими средствами. Кроме того, в разработанном способе реализована фиксация направлений и пространственных положений лучей от объекта совместно пространственной структурой и светочувствительным элементом. Это позволяет существенно снизить требования к ширине полосы для передачи изображения интерференционной картины по телевизионному каналу по сравнению с требованиями для передачи голографического изображения. На практике это может потребовать расширение полосы стандартного телевизионного канала приблизительно в 10 раз, что легко обеспечивают современные оптоволоконные каналы связи. При воспроизведении трехмерного изображения для выделения лучей, совокупность которых соответствует трехмерному изображению объекта, необходимо использование описанной выше пары интерференционных фильтров совместно с носителем изображения интерференционной картины, так как часть информации о направлении и пространственном положении лучей от объекта содержится в законе пространственной фильтрации указанной пары интерференционных фильтров. При этом также может быть использовано некогерентное излучение.

В разработанном устройстве введение в блок формирования трехмерного изображения первой описанной выше пары интерференционных фильтров позволяет осуществить пространственную фильтрацию лучей разных направлений от объекта по соответствующим этим направлениям двум заданным независимым угловым координатам. Очевидно, что пространственная фильтрация может осуществляться как при пропускании лучей от объекта через пару интерференционных фильтров, так и при работе указанной пары интерференционных фильтров на отражение (при этом лучи от объекта направляют на пару интерференционных фильтров, а отраженные от нее падают на светочувствительный элемент). Это позволяет при регистрации интерференционной картины зафиксировать интенсивности, пространственные положения и направления лучей от объекта, используя при формировании трехмерного изображения некогерентное излучение. Введение в блок воспроизведения трехмерного изображения второй пары интерференционных фильтров, закон пространственной фильтрации которой соответствует закону пространственной фильтрации первой пары интерференционных фильтров, а масштаб которой соответствует масштабу носителя изображения интерференционной картины, обеспечивает выделение лучей, интенсивности, пространственные положения и направления которых соответствуют интенсивностям, пространственным положениям и направлениям лучей, зафиксированных при регистрации интерференционной картины, совокупность которых соответствует трехмерному изображению объекта.

Для реализации способа в телевидении для формирования трехмерного изображения используется стандартная передающая TV-камера, модифицированная в соответствии с настоящим изобретением. Объектив в передающей TV-камере выполнен с большой шириной зрачка, а перед светочувствительным элементом по ходу луча установлена описанная выше первая пара интерференционных фильтров, включающая два оптически связанных интерференционных фильтра. Для воспроизведения трехмерного изображения используется стандартная приемная TV-трубка, снабженная второй парой интерференционных фильтров, которая размещена перед экраном приемной TV-трубки. При этом источником воспроизводящего излучения является экран приемной TV-трубки, который одновременно выполняет функцию носителя изображения интерференционной картины.

Реализация первой и второй пар интерференционных фильтров в виде двух оптически связанных интерференционных фильтров, выполненных с возможностью осуществления интерференции типа "линий равной толщины", в частности, в виде многослойной тонкопленочной структуры, позволяет обеспечить высокое разрешение (не менее 10 линий на мм), а также высокую контрастность (не хуже 100). Таким образом, разработанное техническое решение обеспечивает достижение необходимого технического результата возможность использовать источник излучения с произвольным спектром, в частности, источник белого света, как при формировании трехмерного изображения, так и при его воспроизведении, а также не требует создания новых сред для фиксации интерференционной картины. Это позволяет решить задачу, на решение которой направлено настоящее изобретение, так как разработанные способ и устройство для формирования и воспроизведения трехмерного изображения с помощью стандартных средств могут быть реализованы как для фотографии, так и для телевидения.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение варианта устройства, реализующего разработанный способ формирования и воспроизведения трехмерного изображения для случая, когда пространственную фильтрацию лучей от объекта осуществляют путем пропускания этих лучей через пару интерференционных фильтров; на фиг. 2 система угловых координат, характеризующих направление луча; на фиг. 3 схематическое изображение варианта устройства, реализующего разработанный способ формирования и воспроизведения трехмерного изображения применительно к телевидению.

Устройство по фиг. 1 содержит оптически связанные источник 1 формирующего излучения, блок 2 формирования трехмерного изображения и блок 3 воспроизведения трехмерного изображения. На оптическом пути, соединяющем источник 1 и блок 2, расположен объект 4. Блок 2 включает первую пару интерференционных фильтров 5, установленную перед светочувствительным элементом 6 по ходу луча. Блок 3 включает оптически связанные источник 7 воспроизводящего излучения, носитель 8 изображения интерференционной картины и вторую пару интерференционных фильтров 9.

Источники 1, 7 выполнены некогерентными. В качестве источников 1,7 могут быть использованы источники белого света, например, лампы накаливания, люминесцентные лампы, естественный свет. При воспроизведении источник 7 может быть снабжен диффузором для обеспечения необходимой интенсивности лучей по различным направлениям.

Пары интерференционных фильтров 5,9 выполнены с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, например, в виде двух анизотропных кристаллов, помещенных между скрещенными поляризаторами. Описание такой пары интерференционных фильтров приведено в описании к патенту РФ N 1127405. В настоящем изобретении пары интерференционных фильтров 5, 9 содержат оптически связанные интерференционные фильтры 10, 11 и 12, 13 соответственно.

Закон пространственной фильтрации пары интерференционных фильтров 9 соответствует закону пространственной фильтрации пары интерференционных фильтров 5, а масштаб пары интерференционных фильтров 9 соответствует масштабу носителя 8.

Максимумы полос пропускания интерференционных фильтров 10, 11, а также интерференционных фильтров 12, 13 пространственно разнесены для лучей, имеющих разные направления. При этом полосы пропускания интерференционного фильтра 10 ориентированы в плоскости локализации интерференционнной картины под углом где p > > 0 по отношению к полосам пропускания интерференционного фильтра 11, а полосы пропускания интерференционного фильтра 12 ориентированы в плоскости локализации интерференционной картины под углом где p > > 0 по отношению к полосам пропускания интерференционного фильтра 13.

В частном случае это обеспечивается тем, что интерференционные фильтры 10, 11, 12, 13 выполнены с возможностью осуществления интерференции типа "линий равной толщины". При этом в конкретной реализации пары интерференционных фильтров 5, 9 включают каждая N, где N2, прилегающих друг к другу тонких пленок 14. При этом тонкие пленки 14, образующие интерференционные фильтры 10, 12, имеют градиенты изменения оптической толщины, отличные от градиентов изменения оптической толщины пленок 14, образующих интерференционные фильтры 11, 13. Прилегающие тонкие пленки 14 имеют разные показатели преломления. Расчеты необходимых параметров интерференционных фильтров 10, 11, 12, 13 могут быть выполнены, например, по кн. Королева Ф.А. Теоретическая оптика. М. Высшая школа, 1966, с. 404-452.

Пары интерференционных фильтров 5,9 могут быть выполнены путем нанесения тонких пленок 14 на прозрачную подложку, например, из стекла.

Светочувствительный элемент 6 расположен в плоскости локализации интерференционной картины, т.е. непосредственно за парой интерференционных фильтров 5 по ходу луча. В качестве светочувствительного элемента 6 может быть использована стандартная фотопластинка или фотопленка.

Носитель 8 изображения интерференционной картины расположен непосредственно перед парой интерференционных фильтров 9 по ходу луча. При необходимости воспроизвести негативное трехмерное изображение носитель 8 располагают непосредственно за парой интерференционных фильтров 9 по ходу луча. В качестве носителя 8 может быть использован стандартный носитель, например, фотобумага, фотопластинка и др.

Целесообразно, чтобы в блоке 2 тонкие пленки 14 прилегали к светочувствительному элементу 6, а в блоке 3 к носителю 8. Для этого пары интерференционных фильтров 5, 9 могут быть, например, заключены в оправки, которые скреплены со светочувствительным элементом 6 и с носителем 8 соответственно ( не показано).

Фиг. 2 иллюстрирует случай, когда различия градиентов оптической толщины тонких пленок 14, образующих интерференционные фильтры 10, 12 и 11, 13, обеспечиваются тем, что тонкие пленки 14 имеют различные градиенты геометрической толщины. Это условие может быть выполнено также при различных градиентах показателей преломления у тонких пленок 14, образующих интерференционные фильтры 10, 11 и 12, 13. Здесь угол между поверхностью тонкой пленки 14 интерференционного фильтра 10 (12) и плоскостью P, проходящей через световой луч CD и через точку A падения этого луча на линию M равной толщины на поверхности тонкой пленки 14 интерференционного фильтра 10 (12), а b угол между поверхностью тонкой пленки 14 интерференционного фильтра 11 (13) и плоскостью Q, проходящей через этот же луч CD и через точку B падения этого луча на линию KL равной толщины на поверхности тонкой пленки 14 интерференционного фильтра 11 (13).

Устройство по фиг. 3 содержит оптически связанные источник 1 формирующего излучения, блок 2 формирования трехмерного изображения и блок 3 воспроизведения трехмерного изображения. Блок 2 выполнен в виде передающей TV-камеры, в которой объектив 15 выполнен с большой шириной зрачка (см. например, Комар В.Г. и Серов О.Б. Изобразительная голография и голографический кинематограф. М. Искусство, 1987, с. 127-128). На оптическом пути, соединяющем источник 1 и блок 2, расположен объект 4. Блок 2 включает первую пару интерференционных фильтров 5, установленную перед светочувствительным элементом 6 по ходу луча. Блок 2 по каналу 16 связи электрически связан с блоком 3. Блок 3 выполнен в виде приемной TV-трубки, при этом источником 7 воспроизводящего излучения является экран 17 приемной TV-трубки, который одновременно выполняет функцию носителя 10 изображения интерференционной картины. Между экраном 17 приемной TV-трубки и наблюдателем 18 размещена вторая пара интерференционных фильтров 9.

Пары интерференционных фильтров 5, 9, а также входящие в них интерференционные фильтры 10, 11 и 12, 13 соответственно выполнены так же, как и в устройстве по фиг. 1. При этом оправка пары интерференционных фильтров 5 может быть закреплена в боковой стенке передающей TV-камеры, а оправка пары интерференционных фильтров 9 в боковой стенке приемной TV-камеры, причем тонкие пленки 14 должны прилегать к люминофору ( не показано).

Разработанный способ формирования и воспроизведения трехмерного изображения с помощью устройства, приведенного на фиг. 1, реализуется следующим образом.

Формируют трехмерное изображение с помощью блока 2. Для этого освещают объект 4 с помощью источника 1 некогерентного формирующего излучения. Осуществляют пространственную фильтрацию лучей разных направлений от объекта 4 по соответствующим этим направлениям двум заданным независимым угловым координатам a, (см. фиг. 2) с помощью первой пары интерференционных фильтров 5. При этом излучение от объекта 4 сначала проходит через интерференционный фильтр 10 пары интерференционных фильтров 5, который осуществляет пространственную фильтрацию лучей разных направлений от объекта 4 по соответствующим этим направлениям заданным угловым координатам a₁, ₂, ₃ ... Излучение, прошедшее через интерференционный фильтр 10, затем проходит через интерференционный фильтр 11, который осуществляет пространственную фильтрацию излучения от объекта 4 по соответствующим различным направлениям заданным угловым координатам ₁, ₂, ₃, ... При этом количество заданных угловых координат , характеризует количество заданных ракурсов изображения объекта 4. Конкретные значения угловых координат a₁, ₂, ₃ ... и ₁, ₂, ₃ ... определяются условием комфортного наблюдения (см. например, Дудников Ю.А. Рожков Б.К. Растровые системы для получения объемных изображений. Ленинград, Машиностроение, 1986, с. 114-115). За счет этого формируют интерференционную картину, которую регистрируют с помощью светочувствительного элемента 6. При регистрации интерференционной картины фиксируют с помощью светочувствительного элемента 6 интенсивности лучей от объекта 4, а направления и пространственные положения лучей от объекта 4 фиксируют совместно с помощью пары интерференционных фильтров 5 и с помощью светочувствительного элемента 6.

Светочувствительный элемент 6 после фиксации изображения интерференционной картины может выполнять функцию носителя 8. При необходимости изображение интерференционной картины может быть репродуцировано на другой носитель.

Трехмерное изображение воспроизводят с помощью блока 3. Для этого интерференционную картину на носителе 8 подсвечивают с помощью источника 7 некогерентного воспроизводящего излучения. При этом подсвечивают оптически связанную с интерференционной картиной первую пару интерференционных фильтров 5 или вторую пару интерференционных фильтров 9, закон пространственной фильтрации которой соответствует закону пространственной фильтрации первой пары интерференционных фильтров 5, а масштаб которой соответствует масштабу подсвечиваемой интерференционной картины. При этом выделяют лучи, интенсивности, пространственные положения и направления которых соответствуют интенсивностям, пространственным положениям и направлениям лучей, зафиксированных при регистрации интерференционной картины, т.е. лучи, соответствующие независимым пространственным координатам , Совокупность этих лучей соответствует трехмерному изображению объекта 4. При использовании пары интерференционных фильтров 5 совокупность лучей, соответствующих трехмерному изображению объекта 4, выделяют с помощью интерференционных фильтров 10, 11, а при использовании пары интерференционных фильтров 9 с помощью интерференционных фильтров 12, 13.

Формула изобретения

1. Способ формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта, по которому при формировании трехмерного изображения объект освещают формирующим излучением, формируют интерференционную картину, регистрируют ее и фиксируют пространственные положения и направления лучей от объекта, а также с помощью светочувствительного элемента фиксируют интенсивности лучей от объекта, а при воспроизведении трехмерного изображения объекта подсвечивают интерференционную картину воспроизводящим излучением и выделяют при этом лучи, интенсивности, пространственные положения и направления которых соответствуют интенсивностям, пространственным положениям и направлениям лучей, зафиксированных при регистрации интерференционной картины, совокупность которых соответствует трехмерному изображению объекта, отличающийся тем, что при формировании трехмерного изображения осуществляют пространственную фильтрацию лучей разных направлений от объекта по соответствующим этим направлениям двум заданным независимым угловым координатам с помощью первой пары интерференционных фильтров, выполненных с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, при этом пространственные положения и направления лучей от объекта фиксируют совместно с помощью первой пары интерференционных фильтров и с помощью светочувствительного элемента, а при воспроизведения трехмерного изображения объекта при подсвечивания интерференционной картины воспроизводящим излучением подсвечивают оптически связанную с ней первую пару интерференционных фильтров или вторую пару интерференционных фильтров, выполненную с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, при этом закон пространственной фильтрации второй пары интерференционных фильтров соответствует закону пространственной фильтрации первой пары интерференционных фильтров, а масштаб интерференционной картины, обеспечиваемый второй парой интерференционных фильтров, соответствует масштабу подсвечиваемой интерференционной картины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирующее излучение является некогерентным.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что воспроизводящее излучение является некогерентным.

4. Устройство для формирования и воспроизведения трехмерного изображения объекта, содержащее оптически связанные источник формирующего излучения и блок формирования трехмерного изображения, а также блок воспроизведения трехмерного изображения, при этом блок формирования трехмерного изображения включает светочувствительный элемент, а блок воспроизведения трехмерного изображения включает оптически связанные источник воспроизводящего излучения и носитель изображения интерференционной картины, отличающийся тем, что в блок формирования трехмерного изображения дополнительно введена первая пара интерференционных фильтров, выполненная с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд и установленная перед светочувствительным элементом по уходу луча, а в блок воспроизведения трехмерного изображения дополнительно введена вторая пара интерференционных фильтров, выполненная с возможностью осуществления интерференции с делением амплитуд, при этом закон пространственной фильтрации второй пары интерференционных фильтров соответствует закону пространственной фильтрации первой пары интерференционных фильтров, а масштаб интерференционной картины, обеспечиваемый второй парой интерференционных фильтров, соответствует масштабу носителя интерференционной картины.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что источник формирующего излучения выполнен в виде источника некогерентного излучения.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что источник воспроизводящего излучения выполнен в виде источника некогерентного излучения.

7. Устройство по п. 4 или 6, отличающееся тем, что блок формирования трехмерного изображения выполнен в виде передающей TV-камеры, а блок воспроизведения трехмерного изображения выполнен в виде приемной TV-трубки, при этом источником воспроизводящего излучения является экран приемной TV-трубки, который одновременно выполняет функцию носителя изображения интерференционной картины, а вторая пара интерференционных фильтров размещена перед экраном приемной TV-трубки, при этом блок формирования трехмерного изображения электрически связан с блоком воспроизведения трехмерного изображения.

8. Устройство по п.4, или 5, или 6, или 7, отличающееся тем, что максимумы полос пропускания интерференционных фильтров, образующих первую и вторую пары, пространственно разнесены для лучей, имеющих разные направления, при этом полосы пропускания одного из интерференционных фильтров в паре ориентированы в плоскости локализации интерференционной картины под углом , где > > 0, по отношению к полосам пропускания другого фильтра из этой пары.

9. Устройство по п.4 или 8, отличающееся тем, что интерференционные фильтры выполнены с возможностью осуществления интерференции типа "линий равной толщины".

10. Устройство по п.4, или 8, или 9, отличающееся тем, что первая и вторая пары интерференционных фильтров включают каждая N, где N 2, прилегающих друг к другу тонких пленок, при этом по крайней мере одна из тонких пленок, образующих один из интерференционных фильтров, имеет градиент изменения оптической толщины, отличный от градиента изменения оптической толщины по крайней мере одной из пленок, образующих другой интерференционный фильтр, а прилегающие тонкие пленки имеют разные показатели преломления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3