WO2017078566A1 - Method of generating a multi-level image, and multifocal stereoscopic display - Google Patents

Method of generating a multi-level image, and multifocal stereoscopic display Download PDF

Info

Publication number
WO2017078566A1
WO2017078566A1 PCT/RU2015/000956 RU2015000956W WO2017078566A1 WO 2017078566 A1 WO2017078566 A1 WO 2017078566A1 RU 2015000956 W RU2015000956 W RU 2015000956W WO 2017078566 A1 WO2017078566 A1 WO 2017078566A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
microdisplay
lens
stereoscopic display
curvature
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000956
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Василий Станиславович БАРТОШ
Игорь Викторович БЕЛАГО
Евгений Владимирович ВЛАСОВ
Юрий Леонидович КРАВЧЕНКО
Дмитрий Владимирович ОГОРОДНИКОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Софтлаб-Нск"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Софтлаб-Нск" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Софтлаб-Нск"
Publication of WO2017078566A1 publication Critical patent/WO2017078566A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/60—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images involving reflecting prisms and mirrors only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof

Definitions

  • the invention relates to means for displaying information, to optoelectronic systems with imaginary images of spatial objects, namely to personal three-dimensional displays. Its application makes it possible to provide natural stereoscopic vision in the range from 1 m to infinity, as well as coordinated stimuli of accommodation and convergence of the eyes. This is achieved by constructing two image plans for each eye.
  • a cardinal solution to the problem is to ensure the correspondence between convergence and accommodation of the eyes, or the construction of a multi-faceted stereo display.
  • Visualization (of data): Converting digital data into an image that is readable by a person or a special device.
  • Source
  • the field of view is a space, all points of which are simultaneously visible with a fixed gaze. Big Medical Encyclopedia. 1970.
  • Accommodation from lat. Accommodatio - adaptation - adaptation), in biology and medicine, a term close to the term "adaptation" and used in certain cases.
  • excitable tissues to the action of a stimulus that slowly grows in strength
  • the multifocal stereo display is made with two channels, each of which uses three plans, which are combined using beam splitters.
  • the distance between the plans ⁇ 0.67 diopters.
  • the volume of accommodation 1, 34 diopters.
  • Image depth 0.31+ 0.54 m.
  • Field of view 6.1 ° * 4.4 °.
  • the main idea is to filter and interpolate the intensity of the images in depth between adjacent plans.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the image source is a CRT monitor with a frame rate of 180 g.
  • the frequency of regeneration of 4-focal stereo images is 22.5 Hz.
  • the disadvantages of the known technical solution are the lack of a positioning system, a low frame rate of 22.5 Hz, the use of two CRT monitors as an image source (desktop version only), a shallow image depth formed by four image plans with diopter focuses 5.09D, 5.69D, 6.29D, 6.89 D (image depth 14.5cm - 19.6cm).
  • a technical solution is known, presented in a multifocal stereo display (Patent RF Ns2201610 “Multifocal stereo display”, IPC G02B27 / 22, published March 27, 2003), consisting of two display channels connected to a video controller and containing a fiber-optic light source, a focusing lens and a two-coordinate a scanner, as well as a multifocal eyepiece, composed of an extender of light beams, a beam splitter plate and two spherical concave mirrors located on different sides, each of which contains two nfocal reflective layer.
  • a disadvantage of the known technical solution is the low contrast of the combined image, the lack of a positioning system, the large nonlinearity of the accommodation stimulus (deviations of the generated accommodation stimulus from the real one more than 19%).
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) beam splitting cube.
  • the volumetric image is represented by four SVGA-images.
  • the eyepiece contains two flat images P1 and P2, and with the help of lens L forms their imaginary image. Thanks to the beam splitting cube S, the imaginary images P1 and P2 turn out to be coaxial and perpendicular to the visual axis OZ.
  • the radiation of the image elements P1, P2 is focused by the lens of the eye into the light spots of the images p1 and p2 so that the maximum of the total energy is in the fovea q region.
  • the resulting images are composed by interpolating the intensity in depth.
  • the interpolation process itself is as follows:
  • a disadvantage of the known technical solution is the presence of contrast dips in the combined image, a small angle of the field of view, the absence of a positioning system, and a large nonlinearity of the accommodation stimulus.
  • the authors were tasked with developing a method of forming a multi-faceted image in the form of a combination of two two-dimensional images spaced in depth along the visual axis of the eye and a mobile multifocal stereoscopic display that provides stereoscopic vision in the range from 1 m to infinity.
  • a multifocal stereoscopic display comprising a power supply, a housing, an image processing and forming unit located therein, which is made by a connected cable to the controller; two parallel identical optical channels, each of which contains an optically coupled eyepiece, made containing, along its optical axis, a first doublet consisting of a biconcave lens and
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a biconvex lens, a second doublet, consisting of a biconvex lens and a biconcave lens, the first collective lens, beam splitting cube, the first microdisplay, the second microdisplay; moreover, the first microdisplay is installed along the face of the beam splitting cube, which is parallel to the optical axis of the eyepiece, and the second microdisplay is installed along the face of the perpendicular optical axis of the eyepiece, the microdisplay is in the subject plane of the eyepiece; and the implementation of the following steps a) preparing static data for further visualization of the images through the processing and control unit for each optical channel; b) the construction of two plans for temporary images for each of the optical channels; c) transferring plans of temporary images via cables to the controller and reformatting by means of the last temporary images to the format required by the microdisplay; d) obtaining an optical image on the microdisplay screen; e) a combination of two optical images by means of
  • g De l (x, y) - image; PSFA (z) is the axial distribution of light intensity; Zn, Zf - depth of plans P1, P2 in diopters; (x, y) - the relative position of the point on the interval [ZnZf], combining the plans of temporary images into a single temporary image, consisting of at least four sections, each of which corresponds to a specific optical channel and a specific plan of a single temporary image, transmitting a single temporary image to controller using an HDMI cable, dividing a single temporary image into at least 4 separate image sections using a controller, and individual image sections are reformatted to the desired microdisplays the format for output to the corresponding microdisplays, moreover, the multifocal stereoscopic display is configured to be connected to an external power source, the power supply is made as a constant voltage source, then the beam splitting cube is made with an edge, the length of which is 14.99 - 15.01 mm, a doublet consisting of a biconcave lens and a
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) information received from the image recorder or a dynamic image is performed with the possibility of forming a sequence of digital information in a three-dimensional virtual world, while the image recorder is performed in the form of a 3D camera, either in the form of a stereoscopic camera or in the form of a camera with depth information.
  • the method is implemented using a multifocal stereoscopic display, which contains a power supply, a housing, a processing and imaging unit located in it, which is made by a cable connected to the controller; two parallel identical optical channels, each of which contains an optically coupled eyepiece, made containing, along its optical axis, a first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens, a second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens; first collective lens; beam splitting cube; first microdisplay; second microdisplay; moreover, the first microdisplay is installed along the face of the beam-splitting cube, which is parallel to the optical axis of the eyepiece, and the second microdisplay is installed along the face of the perpendicular optical axis of the eyepiece, the microdisplay is in the subject plane of the eyepiece while it is additionally equipped with an inertial positioning system sensor that tracks the location and orientation of the case space, with each optical channel additionally equipped with a
  • the technical effect of the claimed technical solution consists in increasing the angular field of view to 45 degrees, increasing the contrast of the image, increasing the depth of the sharply displayed space, reducing the deviation of the generated incentive for eye accommodation from the real one by no more than 5%, as well as simplifying the design and expanding the range of tools for this purpose .
  • the inventive method of forming a multi-faceted image is implemented using a multifocal stereoscopic display, the device of which is illustrated in the block diagram shown in Fig. 1, where 1 is a body, 2 optical channel, 3 is an eyepiece, 4 is a first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens 5 - the second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens, 6 - a beam splitting cube, 7 - the first collective lens, 8 - the first microdisplay, 9 - the second collective lens, 10 - the second microdisplay, 1 1 - processing unit and imaging, 12 - positioning system sensor, 13 - controller, 14 - power supply.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In figure 2. a stimulus of accommodation of the human eye formed by a multifocal stereoscopic display is presented.
  • Fig. 3 shows the images obtained by the camera from one eyepiece, a) the camera focus is set to 1 m, b) the camera focus is focused on infinity.
  • a multifocal stereoscopic display consists of a housing 1 containing two identical optical channels 2, with one optical channel being implemented for the left eye and the other optical channel being implemented for the right eye, respectively.
  • the image processing and imaging unit 1 1 implements visualization of the image from the prepared static image data or from the dynamic image data, or by combining the static and dynamic image data taking into account data on the position and orientation of the body in space by means of a positioning system sensor 12.
  • the dynamic the image is visualized from a prepared sequence of digital information, or from a sequence of digital information obtained from image recorder, or with the possibility of forming a sequence of digital information in a three-dimensional virtual world.
  • the image recorder can be used as a stereoscopic camera, or a 3D camera, or a camera with depth information.
  • l (x.y.z) l (x, y) [PSFA (z - Zn) (1 - ⁇ ( ⁇ , ⁇ )) + PSFA (z - Zf) ⁇ ( ⁇ , ⁇ )],
  • ⁇ ( ⁇ ) PSFA (z - Zn) k1 ' + PSFA (z - Zf) k2 ' , (3)
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) It is convenient to store nonlinear functions kV and ⁇ 2 'in the image processing system either in tabular form or in the form of polynomials of degree 3. Also, as a result of increasing the contrast of a single image, the linearity of the stimulus of accommodation of the eye in Fig. 2 increases, deviations from the real do not exceed 5%.
  • controller 13 is performed comprising four outputs, where the first output is connected to the first microdisplay 8 of the first optical channel, the second output is connected to the second microdisplay 10 of the first optical channel, the third output is connected to the first microdisplay 8 of the second optical channel, the fourth output is connected to the second microdisplay 10 of the second optical channel.
  • the controller 13 splits a single temporary image into at least 4 separate image sections and the individual image sections are reformatted to the format required by the microdisplays for output to the corresponding microdisplays.
  • the optical image on the microdisplay screen is combined by means of the face of the beam splitting cube 6 for each optical channel 2. And in this way a multifaceted combined optical image is formed by the eyepiece 3 for each optical channel2.
  • the housing 1 of the multifocal stereoscopic display is made in the form of a headband, and the power supply 14, made in the form of a constant voltage source. It is also possible to connect the device to an external power source.
  • a multifocal stereoscopic display with two eyepieces was developed.
  • Each eyepiece forms imaginary images of two microdisplays, which are combined using a beam splitter cube.
  • the combined three-dimensional image is represented by four planes of images, two for each eye and providing stereoscopic vision in the range from 1 m to infinity.
  • contrast losses were calculated and eliminated, which made their changes to the image construction formula for image plans.
  • the fact that the claimed multifocal stereoscopic display corresponds to the natural visual perception is shown in Fig. 2.
  • the stimulus of accommodation of the human eye formed by the display (shown by the solid line) has a deviation from the real stimulus of accommodation (shown by the dashed line) not more than 5%.
  • the multifocal stereoscopic display provides direct and indirect signs of depth, allowing you to naturally evaluate the distances and sizes of objects.
  • Direct signs of depth stimulate close to correct accommodation of the eyes, their convergence and stereoscopic disparity.
  • Indirect features are supported by software and include occlusions and auto occlusions, a multivariate perspective, a change in the contrast and gradient of the texture, motor parallax, etc.
  • the claimed invention can be used to develop new generation simulators, visual systems for remote control of robotic devices, robotic manipulators.

Abstract

The invention relates to information display means and optoelectronic systems with virtual images of three-dimensional objects, and more particularly to personal three-dimensional displays. The invention enables natural stereoscopic vision in a range of from 1 m to infinity, and also provides for coordinated ocular accommodation and convergence stimuli. This is achieved by the formation of two image levels on each eye using a multifocal eyepiece. Contrast losses, which influence the formula according to which the images of the different image levels are formed, are also calculated and eliminated. The use of non-linear coefficients in the formula for the formation of the image levels significantly remedies contrast failure in the composite image, while also solving the problem of the linearity of the ocular accommodation stimulus in the resulting depth range. The technical result of the claimed invention is an increase in the angular field of view to 45 degrees, an improvement in image contrast, an increase in the depth of a sharply displayed space, a decrease in the divergence between the ocular accommodation stimulus produced and a real stimulus to not more than 5%, and also a simplification of the design and an increase in the variety of means available for the given purpose. The claimed invention can be used in the development of next-generation simulators and visual systems for the remote control of robotic tools and robotic arms.

Description

Способ формирования многопланового изображения и мультифокальный стереоскопический дисплей  The method of forming a multi-faceted image and multifocal stereoscopic display
Изобретение относится к средствам отображения информации, к оптоэлектронным системам с мнимыми изображениями пространственных объектов, а именно к персональным объемным дисплеям. Ее применение позволяет обеспечить возможность естественного стереоскопического зрения в диапазоне от 1м до бесконечности, а так же согласованных стимулов аккомодации и конвергенции глаз. Это достигается за счет построения двух планов- изображений на каждый глаз. The invention relates to means for displaying information, to optoelectronic systems with imaginary images of spatial objects, namely to personal three-dimensional displays. Its application makes it possible to provide natural stereoscopic vision in the range from 1 m to infinity, as well as coordinated stimuli of accommodation and convergence of the eyes. This is achieved by constructing two image plans for each eye.
В основе трёхмерного кино и телевидения, а также компьютерных средств объёмной визуализации, лежит принцип работы стереоскопа Уитстоуна (1838). Диспарантность образов, проецируемых стереопарами на сетчатки глаз, инициирует особое восприятие глубины и объема, называемое стереоскопическим зрением, или стереопсисом. В дисплеях на основе стереоскопа Уитстоуна расстояние, на которое фокусируются глаза, не изменяется в зависимости от содержания визуальной сцены или изменения области интересов наблюдателя на переднем или дальнем плане сцены. Поскольку глубина фокуса незначительна (0.15-Ю.З дптр) между аккомодацией и конвергенцией глаз возникает конфликт. Если сознание следует за резким изображением, то появляется двоение, или диплопия. Если сознание следует за слитным изображением, то ухудшается его резкость. Естественное стремление видеть слитное изображение резким приводит к визуальному дискомфорту, появляется бинокулярный стресс, головная боль, утомление глаз, иногда тошнота и рвота. Наряду с медицинскими проблемами ухудшаются когнитивные способности и увеличиваются погрешности в оценке размеров и удаленности предметов.  The basis of three-dimensional cinema and television, as well as computer-based tools for volumetric visualization, is the principle of operation of the Whitstone stereoscope (1838). The disparity of images projected by stereopairs on the retina of the eye initiates a special perception of depth and volume, called stereoscopic vision, or stereopsis. In displays based on Wheatstone’s stereoscope, the distance the eyes are focused does not change depending on the content of the visual scene or the change in the observer’s area of interest in the foreground or background of the scene. Since the depth of focus is negligible (0.15-S. 3 diopters), a conflict arises between accommodation and convergence of the eyes. If consciousness follows a sharp image, double vision or diplopia appears. If the consciousness follows the fused image, then its sharpness worsens. The natural desire to see a cohesive image sharp leads to visual discomfort, binocular stress, headache, eye fatigue, sometimes nausea and vomiting appear. Along with medical problems, cognitive abilities worsen and errors in estimating the size and distance of objects increase.
Кардинальным решением проблемы является обеспечение соответствия между конвергенцией и аккомодацией глаз, или построение многопланового стереодисплея.  A cardinal solution to the problem is to ensure the correspondence between convergence and accommodation of the eyes, or the construction of a multi-faceted stereo display.
Термины, используемые в тексте.  Terms used in the text.
Визуализация (данных): Преобразование цифровых данных в изображение, доступное для восприятия человеком или специальным устройством. Источник:  Visualization (of data): Converting digital data into an image that is readable by a person or a special device. Source:
1  one
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ГОСТ 27459-87: Системы обработки информации. Машинная графика. Термины и определения. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) GOST 27459-87: Information processing systems. Machine Graphics. Terms and Definitions.
Поле зрения представляет собой пространство, все точки которого одновременно видны при неподвижном взгляде Большая медицинская энциклопедия. 1970.  The field of view is a space, all points of which are simultaneously visible with a fixed gaze. Big Medical Encyclopedia. 1970.
Аккомодация (от лат. accommodatio - приспособление - приноровление), в биологии и медицине термин, близкий термину "адаптация" и применяемый в определенных случаях. Аккомодация глаза - приспособление к ясному видению предметов, находящихся на различных расстояниях от глаза; аккомодация возбудимых тканей (нервной, мышечной) - приспособление к действию медленно нарастающего по силе раздражителя и др. Большой Энциклопедический словарь. 2000.  Accommodation (from lat. Accommodatio - adaptation - adaptation), in biology and medicine, a term close to the term "adaptation" and used in certain cases. Accommodation of the eye - adaptation to a clear vision of objects located at different distances from the eye; accommodation of excitable tissues (nervous, muscle) - adaptation to the action of a stimulus that slowly grows in strength, etc. The Big Encyclopedic Dictionary. 2000.
Конвергенция глаз— сведение зрительных осей обоих глаз при фиксации взгляда на близко расположенных предметах. Конвергенция глаз осуществляется рефлекторно в процессе бинокулярного зрения. Психологический словарь. 2000.  Convergence of the eyes - the reduction of the visual axes of both eyes when fixing the gaze on closely located objects. Eye convergence is carried out reflexively in the process of binocular vision. The psychological dictionary. 2000.
Известно техническое решение, представленное в статье Akeley К., Watt S.J., Girshick A.R., Bancks M.S. A stereo display prototype with multiple focal distances // ACM Trans. Graph. 2004. 23, No.3. 804-813. Мультифокальный стерео дисплей выполнен с двумя каналами, в каждом из которых используется три плана, которые комбинируются с помощью светоделителей. Расстояние между планами ~ 0,67 дптр. Объём аккомодации 1 ,34 дптр. Глубина изображения 0.31+ 0.54 м. Поле зрения 6.1 °* 4.4°. Основная идея - это фильтрация и интерполяция интенсивности изображений по глубине между соседними планами.  Known technical solution presented in the article by Akeley K., Watt S.J., Girshick A.R., Bancks M.S. A stereo display prototype with multiple focal distances // ACM Trans. Graph. 2004.23, No.3. 804-813. The multifocal stereo display is made with two channels, each of which uses three plans, which are combined using beam splitters. The distance between the plans ~ 0.67 diopters. The volume of accommodation 1, 34 diopters. Image depth 0.31+ 0.54 m. Field of view 6.1 ° * 4.4 °. The main idea is to filter and interpolate the intensity of the images in depth between adjacent plans.
Недостатками известного технического решения являются малая глубина изображения порядка 21см и малое поле зрения, отсутствие системы позиционирования, а так же являющимся настольным вариантом выполненным с использованием LCD монитора Т221 с диагональю 22". (только настольный вариант).  The disadvantages of the known technical solutions are the shallow image depth of about 21 cm and a small field of view, the lack of a positioning system, which is also a desktop version made using a T221 LCD monitor with a diagonal of 22 ". (Only desktop version).
Известно техническое решение, представленное в статье Love G.D., Hoffman D.M., Hands P.J., Gao J., Kirby A.K., Bancks M.S. High-speed switchable lens enables the development of a volumetric stereoscopic display // Optics Express. 2009. 17, No.18. 15716-15725. Объемный стереоскопический дисплей с интерполяцией глубины, в котором создаётся 4 фокуса на глаз с помощью «быстропереключаемых» линз на кальците. Расстояние между планами 0,6+0,77 дптр. Объём аккомодации 1 ,8+2,3 дптр. Глубина изображения 0.285 + 0.97 м.  A technical solution is presented in the article Love G. D., Hoffman D. M., Hands P. J., Gao J., Kirby A.K., Bancks M. S. High-speed switchable lens enables the development of a volumetric stereoscopic display // Optics Express. 2009.17, No.18. 15716-15725. Volumetric stereoscopic display with depth interpolation, in which 4 focuses per eye are created using “quick-switch” calcite lenses. The distance between the plans of 0.6 + 0.77 diopters. The volume of accommodation is 1, 8 + 2.3 diopters. Image depth 0.285 + 0.97 m.
2  2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Источник изображения - монитор на ЭЛТ с частотой кадров 180 г . Частота регенерации 4-х фокусного стереоизображения 22.5 гц. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The image source is a CRT monitor with a frame rate of 180 g. The frequency of regeneration of 4-focal stereo images is 22.5 Hz.
Недостатками известного технического решения являются отсутствие системы позиционирования, малая частота кадров 22.5 гц, использование в качестве источника изображения двух CRT мониторов, (только настольный вариант), малая глубина изображения сформированные четырьмя планами изображений с диоптрийными фокусами 5.09D, 5.69D, 6.29D, 6.89D (глубина изображения 14.5см - 19,6см).  The disadvantages of the known technical solution are the lack of a positioning system, a low frame rate of 22.5 Hz, the use of two CRT monitors as an image source (desktop version only), a shallow image depth formed by four image plans with diopter focuses 5.09D, 5.69D, 6.29D, 6.89 D (image depth 14.5cm - 19.6cm).
Известно техническое решение, представленное в мультифокальном стереодисплеи (ПатентРФ Ns2201610 «Мультифокальный стереодисплей», МПК G02B27/22, опубликован 27.03.2003 г.), состоящее из двух дисплейных канала, подключенных к видеоконтроллеру и содержащих волоконно-оптический источник светоизлучения, фокусирующую линзу и двухкоординатный сканер, а так же многофокусный окуляр, составленный из расширителя световых пучков, светоделительной пластины и двух сферических вогнутых зеркал, расположенных с разных ее сторон, каждое из которых содержит два конфокальных отражающих слоя. Таким образом, предлагалось использовать катадиоптрические окуляры, вогнутые зеркала которых создают множество виртуальных сферических экранов, стимулирующих фокусировку глаз на разные расстояния до предметов. В связи с использованием сферических вогнутых зеркал и нескольких светоделителей возникают светопотери порядка 28%.  A technical solution is known, presented in a multifocal stereo display (Patent RF Ns2201610 “Multifocal stereo display”, IPC G02B27 / 22, published March 27, 2003), consisting of two display channels connected to a video controller and containing a fiber-optic light source, a focusing lens and a two-coordinate a scanner, as well as a multifocal eyepiece, composed of an extender of light beams, a beam splitter plate and two spherical concave mirrors located on different sides, each of which contains two nfocal reflective layer. Thus, it was proposed to use catadioptric eyepieces whose concave mirrors create many virtual spherical screens that stimulate the focusing of the eyes at different distances from objects. Due to the use of spherical concave mirrors and several beam splitters, light losses of the order of 28% occur.
Недостатком известного технического решения является низкий контраст комбинированного изображения, отсутствие системы позиционирования, большая нелинейность стимула аккомодации (отклонения формируемого стимула аккомодации от реального более 19%).  A disadvantage of the known technical solution is the low contrast of the combined image, the lack of a positioning system, the large nonlinearity of the accommodation stimulus (deviations of the generated accommodation stimulus from the real one more than 19%).
Известно техническое решение, представленное в бифокальном объемном стереоскопическом дисплеи указанного в статье Власов Е.В., Ковалев A.M. «3D Дисплей с согласованными стимулами аккомодации и конвергенции» // Журнал «Приборы». 2014. N°12(174). - С. 28-30., выбранное в качестве прототипа. В работе рассматривается бифокальный стереодисплей для комфортного восприятия внешней визуальной обстановки с глубиной объёмного изображения от 1+2 м до 00 , углом поля зрения 28°* 21°, разрешением ~2 угл. мин. и частотой регенерации стереоизображения 80 гц. Устройство состоит из двух окуляров, каждый окуляр содержит две микродисплейные матрицы на органических светодиодах, изображения которых комбинируются с помощью Known technical solution presented in bifocal volumetric stereoscopic displays specified in the article Vlasov EV, Kovalev AM "3D Display with consistent incentives for accommodation and convergence" // Journal "Devices". 2014. N ° 12 (174). - S. 28-30., Selected as a prototype. The paper considers a bifocal stereo display for a comfortable perception of the external visual environment with a volumetric image depth of 1 + 2 m to 00 , a field of view angle of 28 ° * 21 °, a resolution of ~ 2 angles. min and stereo frequency regeneration rate of 80 Hz. The device consists of two eyepieces, each eyepiece contains two microdisplay matrixes on organic LEDs, the images of which are combined using
3  3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) светоделительного кубика. Таким образом, объемное изображение представлено четырьмя SVGA-изображениями. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) beam splitting cube. Thus, the volumetric image is represented by four SVGA-images.
Окуляр содержит два плоских изображения Р1 и Р2, и с помощью линзы L формирует их мнимое изображение. Благодаря светоделительному кубику S мнимые изображения Р1 и Р2 оказываются соосными и перпендикулярными зрительной оси OZ. Излучения элементов изображений Р1 , Р2 фокусируются хрусталиком глаза в световые пятна изображений р1 и р2 таким образом, чтобы максимум суммарной энергии находился в районе фовеа q.  The eyepiece contains two flat images P1 and P2, and with the help of lens L forms their imaginary image. Thanks to the beam splitting cube S, the imaginary images P1 and P2 turn out to be coaxial and perpendicular to the visual axis OZ. The radiation of the image elements P1, P2 is focused by the lens of the eye into the light spots of the images p1 and p2 so that the maximum of the total energy is in the fovea q region.
Для того что бы получить картинки для ближнего - ln(u,v) и дальнего - lf(u,v) плана каждого из глаз, полученные изображения компонуются путем интерполяции интенсивности по глубине. Сам процесс интерполяции происходит следующим образом: In order to get pictures for the near - l n (u, v) and distant - l f (u, v) plan of each of the eyes, the resulting images are composed by interpolating the intensity in depth. The interpolation process itself is as follows:
β(η, ν) = , где Zn - линейное расстояние до ближнего
Figure imgf000006_0001
β (η, ν) =, where Z n is the linear distance to the near
Figure imgf000006_0001
плана, Zj - линейное расстояние до дальнего плана. При этом изображение для ближнего плана вычисляется по формуле - ln(u,v) = (1 - β(ίΐ,ν)) * l(u,v) а для дальнего плана по формуле - lf(u,v) = β(υ,ν) * l(u,v). plan, Zj - linear distance to the background. In this case, the image for the middle plan is calculated by the formula - l n (u, v) = (1 - β (ίΐ, ν)) * l (u, v) and for the distant plan by the formula - l f (u, v) = β (υ, ν) * l (u, v).
Недостатком известного технического решения является наличие провалов контраста комбинированного изображения, малый угол поля зрения, отсутствие системы позиционирования, большая нелинейность стимула аккомодации.  A disadvantage of the known technical solution is the presence of contrast dips in the combined image, a small angle of the field of view, the absence of a positioning system, and a large nonlinearity of the accommodation stimulus.
Перед авторами ставилась задача разработать способ формирования многопланового изображения в виде комбинации двух двумерных изображений, разнесённых по глубине вдоль зрительной оси глаза и мобильный мультифокальный стереоскопический дисплей, обеспечивающий стереоскопическое зрение в диапазоне от 1 м до бесконечности.  The authors were tasked with developing a method of forming a multi-faceted image in the form of a combination of two two-dimensional images spaced in depth along the visual axis of the eye and a mobile multifocal stereoscopic display that provides stereoscopic vision in the range from 1 m to infinity.
Поставленная задача решается тем, что в способе формирования многопланового изображения включающем в себя использование мультифокального стерескопического дисплея, содержащего блок питания, корпус, расположенные в нем блок обработки и формирования изображения, который выполнен связанным кабелем с контроллером; два параллельных идентичных оптических канала, каждый из которых содержит оптически связанные между собой окуляр, выполненный содержащим, вдоль своей оптической оси, первый дублет, состоящий из двояковогнутой линзы и  The problem is solved in that in the method of forming a multi-faceted image including the use of a multifocal stereoscopic display comprising a power supply, a housing, an image processing and forming unit located therein, which is made by a connected cable to the controller; two parallel identical optical channels, each of which contains an optically coupled eyepiece, made containing, along its optical axis, a first doublet consisting of a biconcave lens and
4  four
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) двояковыпуклой линзы, второй дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, первую коллективную линзу, светоделительный кубик, первый микродисплей, второй микродисплей; причем первый микродисплей установлен вдоль грани светоделительного кубика, которая параллельна оптической оси окуляра, а второй микродисплей установлен вдоль грани перпендикулярной оптической оси окуляра, микродисплеи находятся в предметной плоскости окуляра; и осуществление следующих этапов а) подготовка статических данных для дальнейшей визуализации изображений посредством блока обработки и управления для каждого оптического канала; б) построение по два плана временных изображений для каждого из оптических каналов; в) передача планов временных изображений посредством кабелей в контроллер и переформатирование посредством последнего временных изображений в требуемый микродисплеем формат; г) получение оптического изображения на экране микродисплея; д) комбинирование двух оптических изображений посредством грани светоделительной кубика для каждого оптического канала; е) формирование многопланового комбинированного оптического изображения посредством окуляра для каждого оптического канала, при этом мультифокальный стереоскопический дисплей дополнительно оснащают датчиком инерциальной системы позиционирования, который выполняют отслеживающим смещение и ориентацию корпуса в пространстве; при этом каждый оптический канал дополнительно оснащают второй коллективной линзой, причем первую коллективную линзу каждого канала располагают между светоделительным кубиком и первым микродисплеем, а вторую коллективную линзу располагают между светоделительным кубиком и вторым микродисплеем, кабель выполняют в интерфейсе HDMI, контроллер выполняют содержащим четыре выхода, первый выход соединяют с первым микродисплеем первого оптического канала, второй выход соединяют с вторым микродисплеем первого оптического канала, третий выход соединяют с первым микродисплеем второго оптического канала, четвертый выход соединяют со вторым микродисплеем второго оптического канала, источник питания постоянного тока соединяют с блоком питания, который выполняют с возможностью обеспечения питанием микродисплеев и соединяют с контроллером, корпус выполняют в виде оголовья, а блок питания выполняют расположенным в оголовье, кроме того, дополнительно осуществляют визуализацию изображения либо из данных динамических изображений, либо комбинацией данных статического и SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) a biconvex lens, a second doublet, consisting of a biconvex lens and a biconcave lens, the first collective lens, beam splitting cube, the first microdisplay, the second microdisplay; moreover, the first microdisplay is installed along the face of the beam splitting cube, which is parallel to the optical axis of the eyepiece, and the second microdisplay is installed along the face of the perpendicular optical axis of the eyepiece, the microdisplay is in the subject plane of the eyepiece; and the implementation of the following steps a) preparing static data for further visualization of the images through the processing and control unit for each optical channel; b) the construction of two plans for temporary images for each of the optical channels; c) transferring plans of temporary images via cables to the controller and reformatting by means of the last temporary images to the format required by the microdisplay; d) obtaining an optical image on the microdisplay screen; e) a combination of two optical images by means of a face of a beam splitting cube for each optical channel; e) the formation of a multi-faceted combined optical image through an eyepiece for each optical channel, while the multifocal stereoscopic display is additionally equipped with an inertial positioning system sensor that performs tracking the displacement and orientation of the body in space; each optical channel is additionally equipped with a second collective lens, the first collective lens of each channel being placed between the beam splitting cube and the first microdisplay, and the second collective lens is placed between the beam splitting cube and the second microdisplay, the cable is made in the HDMI interface, the controller has four outputs, the first the output is connected to the first microdisplay of the first optical channel, the second output is connected to the second microdisplay of the first optical channel, the third output connected to the first microdisplay of the second optical channel, the fourth output connected to the second microdisplay of the second optical channel, a DC power source connected to a power supply that is configured to provide power to the microdisplays and connected to the controller, the casing is made in the form of a headband, and the power supply is arranged in the headband, in addition, an image is additionally visualized either from dynamic image data, or by a combination of static and
5  5
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) динамического изображения с учетом данных о позиции и ориентации корпуса в пространстве посредством датчика системы позиционирования, попиксельную обработку построенных, по крайней мере, четырех планов временных изображений по формуле: l(x,y,z) =l(x,y) [PSFA(z - Zn) (1 - (х,у)) + PSFA(z - Zf) β(χ,Υ)]. гДе l(x,y) - изображение; PSFA(z) - аксиальное распределение интенсивности света; Zn , Zf - глубина планов Р1 , Р2 в диоптриях; (х,у) - относительное положение точки на интервале [ZnZf], объединение планов временных изображений в единое временное изображение, состоящее из хотя бы четырёх участков, каждый из которых соответствует определенному оптического каналу и определенному плану единого временного изображения, передачу единого временного изображения в контроллер посредством HDMI кабеля, разделение единого временного изображения на как минимум 4 отдельных участка изображения посредством контроллера, а отдельные участки изображения переформатируют в требуемый микродисплеями формат для вывода на соответствующие микродисплеи, причем мультифокальный стереоскопический дисплей выполняют с возможностью подключения к внешнему источнику питания, блок питания выполняют в виде источника постоянного напряжения, далее светоделительный кубик выполняют с ребром, длина которого составляет 14,99 - 15,01 мм, первый дублет состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы выполняют с параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-42.75, R2=30, толщина 1.2мм, диаметр 18мм, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2) и параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =30, R2=-18, второй дублет состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы выполняют с параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1=18, R2—19.54, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1 ) и параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-19.54, R2—100, толщина 1.5мм, диаметр 18, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2), при этом первую коллективную линзу выполняют со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.65, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21 (1.6б, 51.1), вторую коллективную линзу выполняют со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.26, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21 (1.66, 51.1), далее динамическое изображение визуализируют из подготовленной последовательности цифровой информации или динамическое изображение визуализируют из последовательности цифровой б SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) dynamic image taking into account data on the position and orientation of the body in space by means of a sensor of the positioning system, pixel-by-pixel processing of at least four plans of temporary images constructed by the formula: l (x, y, z) = l (x, y) [PSFA ( z - Zn) (1 - (x, y)) + PSFA (z - Zf) β (χ, Υ)]. g De l (x, y) - image; PSFA (z) is the axial distribution of light intensity; Zn, Zf - depth of plans P1, P2 in diopters; (x, y) - the relative position of the point on the interval [ZnZf], combining the plans of temporary images into a single temporary image, consisting of at least four sections, each of which corresponds to a specific optical channel and a specific plan of a single temporary image, transmitting a single temporary image to controller using an HDMI cable, dividing a single temporary image into at least 4 separate image sections using a controller, and individual image sections are reformatted to the desired microdisplays the format for output to the corresponding microdisplays, moreover, the multifocal stereoscopic display is configured to be connected to an external power source, the power supply is made as a constant voltage source, then the beam splitting cube is made with an edge, the length of which is 14.99 - 15.01 mm, a doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens is performed with the parameters of a biconcave lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = -42.75, R2 = 30, thickness 1.2mm, diameter 18mm, glass material TF 2 (1.67, 32.2) and parameters of a biconvex lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = 30, R2 = -18, the second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens is performed with the parameters of a biconvex lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = 18, R2—19.54 , thickness 5mm, diameter 18, glass material TK16 (1.61, 58.1) and parameters of a biconcave lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = -19.54, R2—100, thickness 1.5mm, diameter 18, glass material TF2 (1.67, 32.2), at this first collective lens is performed with the following parameters, where the radius of curvature of the surface R = 14.65, thickness 0.8mm, diameter 13.5mm, glass material TK21 (1.6b, 51.1), the second collective lens is performed with the following parameters, where the radius of curvature of the surface is R = 14.26, thickness 0.8mm, diameter 13.5mm, glass material TK21 (1.66, 51.1) , then a dynamic image is visualized from a prepared sequence of digital information or a dynamic image is visualized from a sequence of digital
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) информации полученной с регистратора изображений или динамическое изображение выполняют с возможностью формирования последовательности цифровой информации в трёхмерном виртуальном мире, при этом регистратор изображения выполняют в виде 3D камеры, или в виде стереоскопической камеры или в виде камеры с информацией о глубине. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) information received from the image recorder or a dynamic image is performed with the possibility of forming a sequence of digital information in a three-dimensional virtual world, while the image recorder is performed in the form of a 3D camera, either in the form of a stereoscopic camera or in the form of a camera with depth information.
Способ реализуется с помощью мультифокального стереоскопического дисплея, который содержит блок питания, корпус, расположенные в нем блок обработки и формирования изображения, который выполнен связанным кабелем с контроллером; два параллельных идентичных оптических канала, каждый из которых содержит оптически связанные между собой окуляр, выполненный содержащим, вдоль своей оптической оси, первый дублет, состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, второй дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы; первую коллективную линзу; светоделительный кубик; первый микродисплей; второй микродисплей; причем первый микродисплей установлен вдоль грани светоделительного кубика, которая параллельна оптической оси окуляра, а второй микродисплей установлен вдоль грани перпендикулярной оптической оси окуляра, микродисплеи находятся в предметной плоскости окуляра при этом он дополнительно оснащен датчиком инерциальной системы позиционирования, который выполнен отслеживающим местоположение и ориентацию корпуса в пространстве, при этом каждый оптический канал дополнительно оснащен второй коллективной линзой, причем первая коллективная линза каждого канала расположена между светоделительным кубиком и первым микродисплеем, вторая коллективная линза расположена между светоделительным кубиком и вторым микродисплеем, кабель выполнен в интерфейсе HDMI, контроллер выполнен содержащим четыре выхода, причем первый выход соединен с первым микродисплеем первого оптического канала, второй выход соединен с вторым микродисплеем первого оптического канала, третий выход соединен с первым микродисплем второго оптического канала, четвертый выход соединен со вторым миктодисплеем второго оптического канала, корпус выполнен в виде оголовья, а блок питания выполнен расположенным в оголовье, причем мультифокальный стереоскопический дисплей выполнен с возможностью подключения к внешнему источнику питания, блок питания выполнен в виде источника постоянного напряжения, при этом светоделительный кубик выполнен с ребром длина которого составляет 14,99 - 15,01 мм. первый дублет состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой  The method is implemented using a multifocal stereoscopic display, which contains a power supply, a housing, a processing and imaging unit located in it, which is made by a cable connected to the controller; two parallel identical optical channels, each of which contains an optically coupled eyepiece, made containing, along its optical axis, a first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens, a second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens; first collective lens; beam splitting cube; first microdisplay; second microdisplay; moreover, the first microdisplay is installed along the face of the beam-splitting cube, which is parallel to the optical axis of the eyepiece, and the second microdisplay is installed along the face of the perpendicular optical axis of the eyepiece, the microdisplay is in the subject plane of the eyepiece while it is additionally equipped with an inertial positioning system sensor that tracks the location and orientation of the case space, with each optical channel additionally equipped with a second collective lens, the first collectively the lens of each channel is located between the beam splitting cube and the first microdisplay, the second collective lens is located between the beam splitting cube and the second microdisplay, the cable is made in the HDMI interface, the controller is made up of four outputs, the first output connected to the first microdisplay of the first optical channel, the second output connected to the second microdisplay of the first optical channel, the third output is connected to the first microdisplay of the second optical channel, the fourth output is connected to the second microdisplay the second optical channel, the casing is made in the form of a headband, and the power supply unit is located in the headband, and the multifocal stereoscopic display is configured to be connected to an external power source, the power supply unit is made in the form of a constant voltage source, while the beam splitting cube is made with an edge whose length is 14.99 - 15.01 mm. first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex
7  7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) линзы выполнен с параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-42.75, R2=30, толщина 1.2мм, диаметр 18мм, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2) и параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1=30, R2=-18, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1), второй дублет состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы выполнен с параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =18, R2—19.54, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1) и параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-19.54, R2=-100, толщина 1.5мм, диаметр 18, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2), первая коллективная линза выполнена со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.65, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21 (1.66, 51.1 ), вторая коллективная линза выполнена со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.26, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21 (1.66, 51.1 ) , при этом мультифокальный стереоскопический дисплей выполнен с возможностью оснащением регистратором изображения, причем регистратор изображения выполнен в виде 3D камеры или в виде стереоскопической камеры или в виде камеры с информацией о глубине. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the lens is made with biconcave lens parameters, where the surface curvature radius R1 = -42.75, R2 = 30, thickness 1.2mm, 18mm diameter, TF2 glass material (1.67, 32.2) and biconvex lens parameters, where the surface curvature radius R1 = 30, R2 = -18, thickness 5 mm, diameter 18, glass material TK16 (1.61, 58.1), the second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens is made with the parameters of a biconvex lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = 18, R2—19.54, thickness 5 mm, diameter 18 , TK16 glass material (1.61, 58.1) and biconcave lens parameters, where the radius of curvature is surfaces R1 = -19.54, R2 = -100, thickness 1.5mm, diameter 18, glass material TF2 (1.67, 32.2), the first collective lens is made with the following parameters, where the radius of curvature of the surface is R = 14.65, thickness 0.8mm, diameter 13.5mm , glass material TK21 (1.66, 51.1), the second collective lens is made with the following parameters, where the radius of curvature of the surface is R = 14.26, thickness 0.8 mm, diameter 13.5 mm, glass material TK21 (1.66, 51.1), while the multifocal stereoscopic display is made with the ability to equip the image recorder, and the image recorder is made in as a 3D camera or as a stereoscopic camera or as a camera with depth information.
Технический эффект заявляемого технического решения заключается в увеличении углового поля зрения до 45 градусов, повышение контрастности изображения, увеличения глубины резко отображаемого пространства, уменьшение отклонения сформированного стимула аккомодации глаза от реального не более 5%, а так же в упрощении конструкции и расширении ассортимента средств данного назначения.  The technical effect of the claimed technical solution consists in increasing the angular field of view to 45 degrees, increasing the contrast of the image, increasing the depth of the sharply displayed space, reducing the deviation of the generated incentive for eye accommodation from the real one by no more than 5%, as well as simplifying the design and expanding the range of tools for this purpose .
Заявляемый способ формирования многопланового изображения реализуется с помощью мультифокального стереоскопического дисплея, устройство которого поясняется блок-схемой, представленной на фиг.1 , где 1 - корпус, 2-оптический канал, 3 - окуляр, 4 - первый дублет состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, 5 - второй дублет состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, 6 - светоделительный кубик, 7 - первая коллективная линза, 8 - первый микродисплей, 9 - вторая коллективная линза, 10 - второй микродисплей, 1 1 - блок обработки и формирования изображения, 12 - датчик системы позиционирования, 13 - контроллер, 14 - блок питания.  The inventive method of forming a multi-faceted image is implemented using a multifocal stereoscopic display, the device of which is illustrated in the block diagram shown in Fig. 1, where 1 is a body, 2 optical channel, 3 is an eyepiece, 4 is a first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens 5 - the second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens, 6 - a beam splitting cube, 7 - the first collective lens, 8 - the first microdisplay, 9 - the second collective lens, 10 - the second microdisplay, 1 1 - processing unit and imaging, 12 - positioning system sensor, 13 - controller, 14 - power supply.
8 8
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) На фиг.2. представлен формируемый мультифокальным стереоскопическим дисплеем стимул аккомодации человеческого глаза. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In figure 2. a stimulus of accommodation of the human eye formed by a multifocal stereoscopic display is presented.
На фиг.З представлены изображения, полученные фотоаппаратом с одного окуляра, а) фокус фотоаппарата выставлен на 1 м, б) фокус фотоаппарата сфокусирован на бесконечность.  Fig. 3 shows the images obtained by the camera from one eyepiece, a) the camera focus is set to 1 m, b) the camera focus is focused on infinity.
Заявляемый способ формирования многопланового изображения основанный на использовании мультифокального стереоскопического дисплея работает следующим образом. Мультифокальный стереоскопический дисплей состоит из корпуса 1 содержащего два идентичных оптических канала 2, причем один оптический канал реализован для левого глаза, другой оптический канал реализован для правого глаза соответственно.  The inventive method of forming a multi-faceted image based on the use of a multifocal stereoscopic display works as follows. A multifocal stereoscopic display consists of a housing 1 containing two identical optical channels 2, with one optical channel being implemented for the left eye and the other optical channel being implemented for the right eye, respectively.
Каждый идентичный оптический канал 2 содержит оптически связанный между собой окуляр 3, включающий в себя первый дублет 4 состоящий из двояковогнутой линзы и двояковогнутой линзы, выполненный с параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-42.75, R2=30, толщина 1.2мм, диаметр 18мм, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2) и параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1=30, R2=-18, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16( .61 , 58.1). и второй дублет 5 состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, выполненный с параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1=18, R2—19.54, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1) и параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-19.54, R2—100, толщина 1.5мм, диаметр 18, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2) и светоделительный кубик 4, выполненный с ребром длина которого составляет 14,99 - 15,01 мм,.  Each identical optical channel 2 contains an optically coupled eyepiece 3, including the first doublet 4 consisting of a biconcave lens and a biconcave lens, made with the parameters of a biconcave lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = -42.75, R2 = 30, thickness 1.2 mm, diameter 18mm, glass material TF2 (1.67, 32.2) and biconcave lens parameters, where the radius of curvature of the surface is R1 = 30, R2 = -18, thickness 5mm, diameter 18, glass material TK16 (.61, 58.1). and the second doublet 5 consisting of a biconvex lens and a biconcave lens, made with the parameters of the biconvex lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = 18, R2-19.54, thickness 5 mm, diameter 18, glass material TK16 (1.61, 58.1) and the parameters of the biconcave lens, where the radius of curvature of the surface R1 = -19.54, R2-100, thickness 1.5mm, diameter 18, glass material TF2 (1.67, 32.2) and beam splitting cube 4, made with an edge the length of which is 14.99 - 15.01 mm.
Каждый оптический канал 2 дополнительно оснащен второй коллективной линзой 9, причем первая коллективная линза 7 каждого оптического канала 2, с радиусом кривизны поверхности R=14.65, толщиной 0.8мм, диаметр 13.5мм, материалом стекла ТК21 (1.66, 51.1), расположена между светоделительным кубиком 6 и первым микродисплеем 8, а вторая коллективная линза 9, с радиусом кривизны поверхности R=14.26, толщиной 0.8мм, диаметр 13.5мм, материалом стекла ТК21 (1.66, 51.1), расположена между светоделительным кубиком 6 и вторым микродисплеем 10, первый микродисплей 8 установлен вдоль грани светоделительного кубика 6, которая параллельна оптической оси окуляра 3, а второй микродисплей 12 установлен вдоль грани перпендикулярной оптической оси окуляра 3, причем микродисплеи находятся в предметной  Each optical channel 2 is additionally equipped with a second collective lens 9, the first collective lens 7 of each optical channel 2, with a surface radius of curvature R = 14.65, 0.8 mm thick, 13.5 mm diameter, glass material TK21 (1.66, 51.1), located between the beam splitting cube 6 and the first microdisplay 8, and the second collective lens 9, with a surface radius of curvature R = 14.26, 0.8 mm thick, 13.5 mm in diameter, TK21 glass material (1.66, 51.1), is located between the beam splitting cube 6 and the second microdisplay 10, the first microdisplay 8 installed along Rani 6-splitting cube which is parallel to the optical axis of the eyepiece 3, and the second microdisplay 12 is mounted along the face perpendicular to the optical axis of the eyepiece 3, wherein the microdisplays are subject
9  9
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) плоскости окуляра 3. Блок обработки и формирования изображения 1 1 осуществляет визуализацию изображения из данных подготовленных статических изображений либо из данных динамических изображений, либо комбинацией данных статического и динамического изображения с учетом данных о позиции и ориентации корпуса в пространстве посредством датчика системы позиционирования 12. Причем динамическое изображение визуализируют из подготовленной последовательности цифровой информации, либо из последовательности цифровой информации полученной с регистратора изображений, либо с возможностью формирования последовательности цифровой информации в трёхмерном виртуальном мире. Регистратор изображения может быть использован в виде стереоскопической камеры, либо 3D камеры, либо камеры с информацией о глубине. Далее осуществляют построение по два плана временных изображений для каждого оптического канала 2. И осуществляют попиксельную обработку построенных, по крайней мере, четырех планов временных изображений по формуле: SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the eyepiece plane 3. The image processing and imaging unit 1 1 implements visualization of the image from the prepared static image data or from the dynamic image data, or by combining the static and dynamic image data taking into account data on the position and orientation of the body in space by means of a positioning system sensor 12. Moreover, the dynamic the image is visualized from a prepared sequence of digital information, or from a sequence of digital information obtained from image recorder, or with the possibility of forming a sequence of digital information in a three-dimensional virtual world. The image recorder can be used as a stereoscopic camera, or a 3D camera, or a camera with depth information. Next, they construct two planes of temporary images for each optical channel 2. And carry out pixel-by-pixel processing of the constructed at least four plans of temporary images according to the formula:
l(x.y.z) =l(x,y) [PSFA(z - Zn) (1 - β(χ,γ)) + PSFA(z - Zf) β(χ,γ)],  l (x.y.z) = l (x, y) [PSFA (z - Zn) (1 - β (χ, γ)) + PSFA (z - Zf) β (χ, γ)],
где l(x,y) - изображение; PSFA(z) - аксиальное распределение интенсивности света; Zn , Zf - глубина планов Р1 , Р2 в диоптриях; (х,у) - относительное положение точки на интервале [ZnZf].  where l (x, y) is the image; PSFA (z) is the axial distribution of light intensity; Zn, Zf - depth of plans P1, P2 in diopters; (x, y) is the relative position of the point on the interval [ZnZf].
Кроме того осуществляют объединение планов временных изображений в единое временное изображение, состоящее из хотя бы четырёх участков, каждый из которых соответствует определенному оптического каналу и определенному плану единого временного изображения. Повышение контраста единого изображения является нормирование комбинаций с помощью специально заданных коэффициентов. В линейной комбинации изображений Р1 , Р2 для пиксела, заданного в позиции (х,у), коэффициенты k1 =(1 -β) и Ι 2=β. Тогда, согласно (1 ):  In addition, they combine the plans of temporary images into a single temporary image, consisting of at least four sections, each of which corresponds to a specific optical channel and a specific plan of a single temporary image. Increasing the contrast of a single image is the normalization of combinations using specially defined coefficients. In the linear combination of images P1, P2 for the pixel specified in position (x, y), the coefficients are k1 = (1 -β) and Ι 2 = β. Then, according to (1):
l(z) =l [PSFA(z - Zn) k1 + PSFA(z - Zf) k2] (2)  l (z) = l [PSFA (z - Zn) k1 + PSFA (z - Zf) k2] (2)
и для некоторого значения ζ' интенсивность l(z')=lmax, т.е. получено пиковое значение. Нормируем интенсивность (2) по Imax:
Figure imgf000012_0001
или and for some value ζ 'the intensity l (z ' ) = lmax, i.e. peak value obtained. We normalize the intensity (2) by Imax:
Figure imgf000012_0001
or
Γ(ζ) =PSFA(z - Zn) k1 ' + PSFA(z - Zf) k2', (3) Γ (ζ) = PSFA (z - Zn) k1 ' + PSFA (z - Zf) k2 ' , (3)
где И ' = k1 l/lmax и k2' = k2 l/lmax. Нормированные коэффициенты k1 ' и k2' можно посчитать априори для известной функции аксиального распределения PSFA(z) при заданном диаметре зрачка глаза и разрешении изображения, которые и определяют допустимый интервал между планами [ZnZf] по глубине. В ю where And ' = k1 l / lmax and k2 ' = k2 l / lmax. The normalized coefficients k1 ' and k2 ' can be a priori calculated for the well-known axial distribution function PSFA (z) for a given pupil diameter of the eye and image resolution, which determine the acceptable interval between the plans [ZnZf] in depth. In y
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) системе обработки изображений нелинейные функции kV и κ2' удобно хранить либо в табулированном виде, либо в виде полиномов 3-ей степени. Так же в результате повышения контраста единого изображения повышается линейности стимула аккомодации глаза рис.2, отклонения от реального не превышают 5%. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) It is convenient to store nonlinear functions kV and κ2 'in the image processing system either in tabular form or in the form of polynomials of degree 3. Also, as a result of increasing the contrast of a single image, the linearity of the stimulus of accommodation of the eye in Fig. 2 increases, deviations from the real do not exceed 5%.
Далее планы единого временного изображения передаются через кабели HDMI формата в контроллер 13. Применение кабелей HDMI формата позволило упростить конструкцию контроллера 13, что дало уменьшение помех, повышение качества собственно изображения. Таким образом, контроллер 13 выполняют содержащим четыре выхода, где первый выход соединяют с первым микродисплеем 8 первого оптического канала , второй выход соединяют с вторым микродисплеем 10 первого оптического канала, третий выход соединяют с первым микродисплеем 8 второго оптического канала, четвертый выход соединяют со вторым микродисплеем 10 второго оптического канала. Контроллер 13 осуществляет разделение единого временного изображения на как минимум 4 отдельных участка изображения и отдельные участки изображения переформатируют в требуемый микродисплеями формат для вывода на соответствующие микродисплеи. Далее оптическое изображение на экране микродисплея комбинируется посредством грани светоделительной кубика 6 для каждого оптического канала 2. И таким образом формируется многоплановое комбинированное оптическое изображение посредством окуляра 3 для каждого оптического канала2.  Next, plans for a single temporary image are transmitted via HDMI format cables to controller 13. The use of HDMI format cables made it possible to simplify the design of controller 13, which reduced interference and improved image quality. Thus, the controller 13 is performed comprising four outputs, where the first output is connected to the first microdisplay 8 of the first optical channel, the second output is connected to the second microdisplay 10 of the first optical channel, the third output is connected to the first microdisplay 8 of the second optical channel, the fourth output is connected to the second microdisplay 10 of the second optical channel. The controller 13 splits a single temporary image into at least 4 separate image sections and the individual image sections are reformatted to the format required by the microdisplays for output to the corresponding microdisplays. Further, the optical image on the microdisplay screen is combined by means of the face of the beam splitting cube 6 for each optical channel 2. And in this way a multifaceted combined optical image is formed by the eyepiece 3 for each optical channel2.
Помимо этого, корпус 1 мультифокального стереоскопического дисплея выполнен в виде оголовья, а блок питания 14, выполненного в виде источника постоянного напряжения. Так же возможно подключение устройства к внешнему источнику питания.  In addition, the housing 1 of the multifocal stereoscopic display is made in the form of a headband, and the power supply 14, made in the form of a constant voltage source. It is also possible to connect the device to an external power source.
Таким образом, для согласования дистальных стимулов глубины - конвергенции и аккомодации глаз разработан мультифокальный стереоскопический дисплей с двумя окулярами. Каждый окуляр формирует мнимые изображения двух микродисплеев, которые комбинируются с помощью светоделительного кубика. Таким образом, комбинированное объемное изображение представлено четырьмя планами изображениями, по два на каждый глаз и обеспечивающее стереоскопическое зрение в диапазоне от 1 м до бесконечности. А так же, рассчитаны потери контраста и произведено их устранение, которые внесли свои изменения в формулу построения изображений для планов изображений. При использовании нелинейных коэффициентов в  Thus, to coordinate distal depth stimuli - convergence and accommodation of the eyes, a multifocal stereoscopic display with two eyepieces was developed. Each eyepiece forms imaginary images of two microdisplays, which are combined using a beam splitter cube. Thus, the combined three-dimensional image is represented by four planes of images, two for each eye and providing stereoscopic vision in the range from 1 m to infinity. And also, contrast losses were calculated and eliminated, which made their changes to the image construction formula for image plans. When using nonlinear coefficients in
11  eleven
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) формуле построения планов изображений получается достичь значительного устранения провала контраста в комбинированном изображении, а так же это решает проблему отклонения сформированного стимула аккомодации глаза от реального в полученном диапазоне глубины. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The formula for constructing image plans turns out to achieve a significant elimination of the contrast dip in the combined image, and this also solves the problem of deviating the formed stimulus of eye accommodation from the real one in the obtained depth range.
То, что естественному зрительному восприятию соответствует заявляемый мультифокальный стереоскопический дисплей показано на рис.2., формируемый дисплеем стимул аккомодации человеческого глаза (показан сплошной линией) имеет отклонение от реального стимула аккомодации (показан пунктирной линией) не более 5%.  The fact that the claimed multifocal stereoscopic display corresponds to the natural visual perception is shown in Fig. 2., The stimulus of accommodation of the human eye formed by the display (shown by the solid line) has a deviation from the real stimulus of accommodation (shown by the dashed line) not more than 5%.
С целью выявления соответствия дисплея естественному зрительному восприятию были проведены соответствующие эксперименты (фиг.З). На фиг. За фокус фотоаппарата выставлен на 1 м, соответственно на полученной фотографии объекты, на переднем плане, резкие, а на заднем плане размыты. На фиг. 36 фокус фотоаппарат сфокусирован на бесконечность, соответственно объекты ближнего плана размыты, а объекты заднего плана имеют четкий контур. Из полученных фотографий можно сделать обоснованный вывод, что разработанный мультифокальный стереоскопический дисплей формирует стимулы аккомодации для глаза и соответствует естественному зрительному восприятию человека.  In order to identify the correspondence of the display to natural visual perception, corresponding experiments were carried out (Fig. 3). In FIG. For the focus of the camera is set to 1 m, respectively, in the resulting photograph, objects in the foreground are sharp and blurred in the background. In FIG. 36 focus the camera is focused on infinity, respectively, the background objects are blurred, and the background objects have a clear outline. From the obtained photographs, it can be reasonably concluded that the developed multifocal stereoscopic display generates accommodation stimuli for the eye and corresponds to the natural visual perception of a person.
Помимо визуального комфорта, мультифокальный стереоскопический дисплей обеспечивает прямые и косвенные признаки глубины, позволяющие естественным образом оценивать расстояния и размеры предметов. Прямые признаки глубины стимулируют близкую к корректной аккомодацию глаз, их конвергенцию и стереоскопическую диспарантность. Косвенные признаки поддерживаются программным обеспечением и включают окклюзии и автоокклюзии, многовариантную перспективу, изменение контраста и градиента текстуры, двигательный параллакс и др. Заявляемое изобретение может быть использовано при разработке тренажеров нового поколения, зрительных систем дистанционного управления робототехническими средствами, роботами- манипуляторами.  In addition to visual comfort, the multifocal stereoscopic display provides direct and indirect signs of depth, allowing you to naturally evaluate the distances and sizes of objects. Direct signs of depth stimulate close to correct accommodation of the eyes, their convergence and stereoscopic disparity. Indirect features are supported by software and include occlusions and auto occlusions, a multivariate perspective, a change in the contrast and gradient of the texture, motor parallax, etc. The claimed invention can be used to develop new generation simulators, visual systems for remote control of robotic devices, robotic manipulators.
12 12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)  SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ формирования многопланового изображения, включающий в себя использование мультифокального стерескопического дисплея, содержащего блок питания, корпус, расположенные в нем блок обработки и формирования изображения, который выполнен связанным кабелем с контроллером; два параллельных идентичных оптических канала, каждый из которых содержит оптически связанные между собой окуляр, выполненный содержащим, вдоль своей оптической оси, первый дублет, состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, второй дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы; первую коллективную линзу; светоделительный кубик; первый микродисплей; второй микродисплей; причем первый микродисплей установлен вдоль грани светоделительного кубика, которая параллельна оптической оси окуляра, а второй микродисплей установлен вдоль грани перпендикулярной оптической оси окуляра, микродисплеи находятся в предметной плоскости окуляра; и осуществление следующих этапов а) подготовка статических данных для дальнейшей визуализации изображений посредством блока обработки и управления для каждого оптического канала; б) построение по два плана временных изображений для каждого из оптических каналов;в) передача планов временных изображений посредством кабелей в контроллер и переформатирование посредством последнего временных изображений в требуемый микродисплеем формат; г) получение оптического изображения на экране микродисплея; д) комбинирование двух оптических изображений посредством грани светоделительной кубика для каждого оптического канала; е) формирование многопланового комбинированного оптического изображения посредством окуляра для каждого оптического канала отличающийся тем, что мультифокальный стереоскопический дисплей дополнительно оснащают датчиком инерциальной системы позиционирования, который выполняют отслеживающим смещение и ориентацию корпуса в пространстве; при этом каждый оптический канал дополнительно оснащают второй коллективной линзой, причем первую коллективную линзу каждого канала располагают между светоделительным кубиком и первым микродисплеем, а вторую коллективную линзу располагают между светоделительным кубиком и вторым микродисплеем, кабель выполняют в интерфейсе HDMI, контроллер выполняют содержащим четыре выхода, первый выход соединяют с первым микродисплеем первого оптического канала, второй выход соединяют с вторым микродисплеем первого  1. A method of forming a multi-faceted image, including the use of a multifocal stereoscopic display comprising a power supply, a housing, an image processing and imaging unit located therein, which is made by a connected cable to the controller; two parallel identical optical channels, each of which contains an optically coupled eyepiece, made containing, along its optical axis, a first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens, a second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens; first collective lens; beam splitting cube; first microdisplay; second microdisplay; moreover, the first microdisplay is installed along the face of the beam splitting cube, which is parallel to the optical axis of the eyepiece, and the second microdisplay is installed along the face of the perpendicular optical axis of the eyepiece, the microdisplay is in the subject plane of the eyepiece; and the implementation of the following steps a) preparing static data for further visualization of the images through the processing and control unit for each optical channel; b) construction of two plans of temporary images for each of the optical channels; c) transfer of plans of temporary images via cables to the controller and reformatting by means of the last temporary images to the format required by the microdisplay; d) obtaining an optical image on the microdisplay screen; e) a combination of two optical images by means of a face of a beam splitting cube for each optical channel; e) the formation of a multi-faceted combined optical image by means of an eyepiece for each optical channel, characterized in that the multifocal stereoscopic display is additionally equipped with an inertial positioning system sensor, which performs tracking the displacement and orientation of the body in space; each optical channel is additionally equipped with a second collective lens, the first collective lens of each channel being placed between the beam splitting cube and the first microdisplay, and the second collective lens is placed between the beam splitting cube and the second microdisplay, the cable is made in the HDMI interface, the controller has four outputs, the first the output is connected to the first microdisplay of the first optical channel, the second output is connected to the second microdisplay of the first
13  13
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) оптического канала, третий выход соединяют с первым микродисплеем второго оптического канала, четвертый выход соединяют со вторым микродисплеем второго оптического канала, источник питания постоянного тока соединяют с блоком питания, который выполняют с возможностью обеспечения питанием микродисплеев и соединяют с контроллером, корпус выполняют в виде оголовья, а блок питания выполняют расположенным в оголовье, кроме того, дополнительно осуществляют визуализацию изображения либо из данных динамических изображений, либо комбинацией данных статического и динамического изображения с учетом данных о позиции и ориентации корпуса в пространстве посредством датчика системы позиционирования, попиксельную обработку построенных, по крайней мере, четырех планов временных изображений по формуле: SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) optical channel, the third output is connected to the first microdisplay of the second optical channel, the fourth output is connected to the second microdisplay of the second optical channel, the DC power source is connected to a power supply unit that is configured to provide power to the microdisplays and connected to the controller, the body is made in the form of a headband, and the power supply is performed located in the headband, in addition, additionally carry out visualization of the image either from the data of dynamic images, or a combination static and dynamic image data, taking into account data on the position and orientation of the body in space by means of a positioning system sensor, pixel-by-pixel processing of at least four temporary image plans constructed using the formula:
l(x,y,z) =l(x,y) [PSFA(z - Zn) (1 - β(χ,ν)) + PSFA(z - Zf) β(χ,Υ)], где l(x,y) - изображение; PSFA(z) - аксиальное распределение интенсивности света; Zn , Zf - глубина планов Р1 , Р2 в диоптриях; (х,у) - относительное положение точки на интервале [ZnZf], объединение планов временных изображений в единое временное изображение, состоящее из хотя бы четырёх участков, каждый из которых соответствует определенному оптического каналу и определенному плану единого временного изображения, передачу единого временного изображения в контроллер посредством HDMI кабеля, разделение единого временного изображения на как минимум 4 отдельных участка изображения посредством контроллера, а отдельные участки изображения переформатируют в требуемый микродисплеями формат для вывода на соответствующие микродисплеи. l (x, y, z) = l (x, y) [PSFA (z - Zn) (1 - β (χ, ν )) + PSFA (z - Zf) β (χ, Υ )], where l ( x, y) - image; PSFA (z) is the axial distribution of light intensity; Zn, Zf - depth of plans P1, P2 in diopters; (x, y) - the relative position of the point on the interval [ZnZf], combining the plans of temporary images into a single temporary image, consisting of at least four sections, each of which corresponds to a specific optical channel and a specific plan of a single temporary image, transmitting a single temporary image to controller using an HDMI cable, dividing a single temporary image into at least 4 separate image sections using a controller, and individual image sections are reformatted to the desired ikrodispleyami format for output to a corresponding microdisplays.
2. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что мультифокальный стереоскопический дисплей выполняют с возможностью подключения к внешнему источнику питания.  2. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the multifocal stereoscopic display is configured to connect to an external power source.
3. Способ формирования многопланового изображения по п. 1 , отличающийся тем, что блок питания выполняют в виде источника постоянного напряжения.  3. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the power supply unit is designed as a constant voltage source.
4. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что светоделительный кубик выполняют с ребром, длина которого составляет 14,99 - 15,01 мм.  4. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the beam splitting cube is performed with an edge, the length of which is 14.99 - 15.01 mm
5. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что первый дублет состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы выполняют с параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны  5. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens is performed with the parameters of the biconcave lens, where the radius of curvature
14  fourteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) поверхности R1 =-42.75, R2=30, толщина 1.2мм, диаметр 18мм, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2) и параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1=30, R2=-18, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1). SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) surface R1 = -42.75, R2 = 30, thickness 1.2mm, diameter 18mm, glass material TF2 (1.67, 32.2) and biconvex lens parameters, where the radius of curvature of the surface is R1 = 30, R2 = -18, thickness 5mm, diameter 18, material TK16 glass (1.61, 58.1).
6. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что второй дублет состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы выполняют с параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1=18, R2—19.54, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1) и параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-19.54, R2=-100, толщина 1.5мм, диаметр 18, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2).  6. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens is performed with the parameters of the biconvex lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = 18, R2—19.54, thickness 5 mm, diameter 18, glass material TK16 (1.61, 58.1) and the parameters of the biconcave lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = -19.54, R2 = -100, thickness 1.5mm, diameter 18, glass material TF2 (1.67, 32.2).
7. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что первую коллективную линзу выполняют со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.65, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21 (1.66, 51.1).  7. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the first collective lens is performed with the following parameters, where the radius of curvature of the surface is R = 14.65, thickness 0.8mm, diameter 13.5mm, glass material TK21 (1.66, 51.1).
8. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что вторую коллективную линзу выполняют со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.26, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21(1.66, 51.1) .  8. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the second collective lens is performed with the following parameters, where the radius of curvature of the surface is R = 14.26, thickness 0.8mm, diameter 13.5mm, glass material TK21 (1.66, 51.1).
9. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что динамическое изображение визуализируют из подготовленной последовательности цифровой информации.  9. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the dynamic image is visualized from the prepared sequence of digital information.
10. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что динамическое изображение визуализируют из последовательности цифровой информации полученной с регистратора изображений.  10. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the dynamic image is visualized from a sequence of digital information received from the image recorder.
11. Способ формирования многопланового изображения по п.1 , отличающийся тем, что динамическое изображение выполняют с возможностью формирования последовательности цифровой информации в трёхмерном виртуальном мире. 11. The method of forming a multi-faceted image according to claim 1, characterized in that the dynamic image is configured to generate a sequence of digital information in a three-dimensional virtual world.
12. Способ формирования многопланового изображения по п.10 отличающийся тем, что регистратор изображения выполняют в виде 3D камеры. 12. The method of forming a multi-faceted image according to claim 10, characterized in that the image recorder is made in the form of a 3D camera.
13. Способ формирования многопланового изображения по п.10 отличающийся тем, что регистратор изображения выполняют в виде стереоскопической камеры. 13. The method of forming a multi-faceted image according to claim 10, characterized in that the image recorder is made in the form of a stereoscopic camera.
14. Способ формирования многопланового изображения по п.10 отличающийся тем, что регистратор изображения выполняют в виде камеры с информацией о глубине. 14. The method of forming a multi-faceted image according to claim 10, characterized in that the image recorder is designed as a camera with depth information.
15  fifteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
15. Мультифокальный стереоскопический дисплей содержащий блок питания, корпус, расположенные в нем блок обработки и формирования изображения, который выполнен связанным кабелем с контроллером; два параллельных идентичных оптических канала, каждый из которых содержит оптически связанные между собой окуляр, выполненный содержащим, вдоль своей оптической оси, первый дублет, состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы, второй дублет, состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы; первую коллективную линзу; светоделительный кубик; первый микродисплей; второй микродисплей; причем первый микродисплей установлен вдоль грани светоделительного кубика, которая параллельна оптической оси окуляра, а второй микродисплей установлен вдоль грани перпендикулярной оптической оси окуляра, микродисплеи находятся в предметной плоскости окуляра отличающийся тем, что он дополнительно оснащен датчиком инерциальной системы позиционирования, который выполнен отслеживающим местоположение и ориентацию корпуса в пространстве, при этом каждый оптический канал дополнительно оснащен второй коллективной линзой, причем первая коллективная линза каждого канала расположена между светоделительным кубиком и первым микродисплеем, вторая коллективная линза расположена между светоделительным кубиком и вторым микродисплеем, кабель выполнен в интерфейсе HDMI, контроллер выполнен содержащим четыре выхода, причем первый выход соединен с первым микродисплеем первого оптического канала, второй выход соединен с вторым микродисплеем первого оптического канала, третий выход соединен с первым микродисплем второго оптического канала, четвертый выход соединен со вторым миктодисплеем второго оптического канала, корпус выполнен в виде оголовья, а блок питания выполнен расположенным в оголовье. 15. A multifocal stereoscopic display comprising a power supply, a housing, an processing and imaging unit located therein, which is made by a cable connected to the controller; two parallel identical optical channels, each of which contains an optically coupled eyepiece, made containing, along its optical axis, a first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens, a second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens; first collective lens; beam splitting cube; first microdisplay; second microdisplay; moreover, the first microdisplay is installed along the face of the beam-splitting cube, which is parallel to the optical axis of the eyepiece, and the second microdisplay is installed along the face of the perpendicular optical axis of the eyepiece, the microdisplay is in the subject plane of the eyepiece, characterized in that it is additionally equipped with an inertial positioning system sensor, which tracks location and orientation housings in space, with each optical channel additionally equipped with a second collective lens, the first I the collective lens of each channel is located between the beam-splitting cube and the first microdisplay, the second collective lens is located between the beam-splitting cube and the second microdisplay, the cable is made in the HDMI interface, the controller is made up of four outputs, the first output connected to the first microdisplay of the first optical channel, the second output connected with the second microdisplay of the first optical channel, the third output is connected to the first microdisplay of the second optical channel, the fourth output is connected to the second Ictodisplay of the second optical channel, the body is made in the form of a headband, and the power supply is made located in the headband.
16. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что мультифокальный стереоскопический дисплей выполнен с возможностью подключения к внешнему источнику питания.  16. The multifocal stereoscopic display of claim 15, wherein the multifocal stereoscopic display is configured to be connected to an external power source.
17. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что блок питания выполнен в виде источника постоянного напряжения.  17. The multifocal stereoscopic display according to clause 15, wherein the power supply is made in the form of a constant voltage source.
18. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что светоделительный кубик выполнен с ребром длина которого составляет 14,99 - 15,01 мм.  18. The multifocal stereoscopic display of claim 15, wherein the beam splitting cube is made with an edge whose length is 14.99 - 15.01 mm.
16 16
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
19. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что первый дублет состоящий из двояковогнутой линзы и двояковыпуклой линзы выполнен с параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-42.75, R2=30, толщина 1.2мм, диаметр 18мм, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2) и параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1=30, R2=-18, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1 ). 19. The multifocal stereoscopic display according to Claim 15, wherein the first doublet consisting of a biconcave lens and a biconvex lens is made with biconcave lens parameters, where the surface radius of curvature is R1 = -42.75, R2 = 30, thickness 1.2mm, diameter 18mm, material TF2 glass (1.67, 32.2) and biconvex lens parameters, where the radius of surface curvature R1 = 30, R2 = -18, thickness 5mm, diameter 18, glass material TK16 (1.61, 58.1).
20. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что второй дублет состоящий из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы выполнен с параметрами двояковыпуклой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =18, R2—19.54, толщина 5мм, диаметр 18, материал стекла ТК16(1.61 , 58.1) и параметрами двояковогнутой линзы, где радиус кривизны поверхности R1 =-19.54, R2=-100, толщина 1.5мм, диаметр 18, материал стекла ТФ2(1.67, 32.2).  20. The multifocal stereoscopic display according to Claim 15, wherein the second doublet consisting of a biconvex lens and a biconcave lens is made with the parameters of a biconvex lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = 18, R2—19.54, thickness 5mm, diameter 18, glass material TK16 (1.61, 58.1) and the parameters of the biconcave lens, where the radius of curvature of the surface is R1 = -19.54, R2 = -100, thickness 1.5mm, diameter 18, glass material TF2 (1.67, 32.2).
21. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что первая коллективная линза выполнена со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.65, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21 (1.66, 51.1).  21. The multifocal stereoscopic display of Claim 15, wherein the first collective lens is made with the following parameters, where the radius of curvature of the surface is R = 14.65, thickness 0.8mm, diameter 13.5mm, glass material TK21 (1.66, 51.1).
22. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что вторая коллективная линза выполнена со следующими параметрами, где радиус кривизны поверхности R=14.26, толщина 0.8мм, диаметр 13.5мм, материал стекла ТК21 (1.66, 51.1 ) .  22. The multifocal stereoscopic display of Claim 15, wherein the second collective lens is made with the following parameters, where the radius of curvature of the surface is R = 14.26, thickness 0.8mm, diameter 13.5mm, glass material TK21 (1.66, 51.1).
23. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.15, отличающийся тем, что мультифокальный стереоскопический дисплей выполнен с возможностью оснащением регистратором изображения.  23. The multifocal stereoscopic display of claim 15, wherein the multifocal stereoscopic display is configured to be equipped with an image recorder.
24. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.23, отличающийся тем, что регистратор изображения выполнен в виде 3D камеры.  24. The multifocal stereoscopic display of claim 23, wherein the image recorder is made in the form of a 3D camera.
25. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.23, отличающийся тем, что регистратор изображения выполняют в виде стереоскопической камеры.  25. The multifocal stereoscopic display according to item 23, wherein the image recorder is made in the form of a stereoscopic camera.
26. Мультифокальный стереоскопический дисплей по п.23, отличающийся тем, что регистратор изображения выполняют в виде камеры с информацией о глубине.  26. The multifocal stereoscopic display according to item 23, wherein the image recorder is performed in the form of a camera with information about the depth.
17 17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)  SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2015/000956 2015-11-05 2015-12-30 Method of generating a multi-level image, and multifocal stereoscopic display WO2017078566A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015147672A RU2609285C9 (en) 2015-11-05 2015-11-05 Method of forming a multiplane image and a multifocal stereoscopic display
RU2015147672 2015-11-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017078566A1 true WO2017078566A1 (en) 2017-05-11

Family

ID=58457419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000956 WO2017078566A1 (en) 2015-11-05 2015-12-30 Method of generating a multi-level image, and multifocal stereoscopic display

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2609285C9 (en)
WO (1) WO2017078566A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681254C1 (en) * 2018-04-23 2019-03-05 Василий Александрович ЕЖОВ Stereoscopic display with amplitude-polarization former of full-screen viewing images

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306768A (en) * 1979-04-13 1981-12-22 Taito America Corporation Creation of multiplanular images
WO1983002169A1 (en) * 1981-12-07 1983-06-23 Anthony Charles Rackham Stereoscopic pictures
RU2201610C2 (en) * 2001-06-07 2003-03-27 Институт автоматики и электрометрии СО РАН Multifocal stereo display
US8692738B2 (en) * 2011-06-10 2014-04-08 Disney Enterprises, Inc. Advanced Pepper's ghost projection system with a multiview and multiplanar display

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306768A (en) * 1979-04-13 1981-12-22 Taito America Corporation Creation of multiplanular images
WO1983002169A1 (en) * 1981-12-07 1983-06-23 Anthony Charles Rackham Stereoscopic pictures
RU2201610C2 (en) * 2001-06-07 2003-03-27 Институт автоматики и электрометрии СО РАН Multifocal stereo display
US8692738B2 (en) * 2011-06-10 2014-04-08 Disney Enterprises, Inc. Advanced Pepper's ghost projection system with a multiview and multiplanar display

Also Published As

Publication number Publication date
RU2609285C9 (en) 2017-05-17
RU2609285C1 (en) 2017-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7102382B2 (en) Wearable 3D Augmented Reality Display
Rolland et al. Multifocal planes head-mounted displays
JP7094266B2 (en) Single-depth tracking-accommodation-binocular accommodation solution
Johnson et al. Dynamic lens and monovision 3D displays to improve viewer comfort
JP7078540B2 (en) Image creation device, image creation method, image creation program, spectacle lens design method and spectacle lens manufacturing method
Hu et al. High-resolution optical see-through multi-focal-plane head-mounted display using freeform optics
JP7185331B2 (en) How to render light field images for integral imaging light field displays
US9191659B2 (en) Collimated stereo display system
US20140002587A1 (en) Wide field-of-view stereo vision platform with dynamic control of immersive or heads-up display operation
CN109445107B (en) Augmented reality display device capable of monocular stereoscopic display and display method thereof
EP3067730A1 (en) 3d video microscope device
CA2857691A1 (en) Wide field-of-view 3d stereo vision platform with dynamic control of immersive or heads-up display operation
WO2012175939A1 (en) Apparatus and method for displaying images
JP2020514811A (en) Head-mounted light field display using integral imaging and waveguide prism
WO2020008804A1 (en) Stereoscopic glasses, method for designing spectacle lens used in same, and method for observing stereoscopic image
JP2020514810A (en) Free-form surface prism and head-mounted display with magnified field of view
JP6577421B2 (en) Display device
Hua Past and future of wearable augmented reality displays and their applications
RU2609285C1 (en) Method of forming a multiplane image and a multifocal stereoscopic display
Zhang Design of Head mounted displays
JP2017098596A (en) Image generating method and image generating apparatus
EP2408217A2 (en) Method of virtual 3d image presentation and apparatus for virtual 3d image presentation
Hua et al. Near-eye displays: state-of-the-art and emerging technologies
US20060152580A1 (en) Auto-stereoscopic volumetric imaging system and method
Hua Advances in Head‐Mounted Light‐Field Displays for Virtual and Augmented Reality

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15907895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15907895

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1