Способ наблюдения стереоизображений с объединенным предъявлением ракурсов и устройство для его реализации

Способ наблюдения стереоизображений с объединенным предъявлением ракурсов и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технике наблюдения объемных изображений, точнее к стереоскопической видеотехнике, и может быть использовано для создания стереоскопических телевизоров и мониторов с наблюдением стереоизображения при помощи пассивных (некоммутируемых) стереоочков.

Известен способ [1] наблюдения стереоизображений с попеременным предъявлением ракурсов, заключающийся в том, что с помощью управляемого оптического генератора изображений (дисплея), выполненного в виде одноканальной электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), формируют световой поток изображений левого и правого ракурсов отображаемой трехмерной сцены с временной задержкой между кадрами изображений двух ракурсов, равной времени Т_F формирования одного кадра изображения, с помощью покадрово управляемого поляризатора осуществляют поляризационную модуляцию светового потока с представлением кадров изображений левого и правого ракурсов во взаимно ортогональных состояниях поляризации и осуществляют выделение изображений левого и правого ракурсов в левом и правом окнах наблюдения соответственно с помощью первого и второго анализаторов поляризации со взаимно ортогональными поляризационными характеристиками. Попеременное предъявление изображений левого и правого ракурсов обеспечивается попеременной подачей сигналов левого и правого ракурсов на вход одного и того же информационного канала ЭЛТ. В левый и правый глаза наблюдателя, расположенные за левым и правым окнами наблюдения, попадают изображения левого и правого ракурсов трехмерной сцены, в результате наблюдатель воспринимает объемное изображение сцены.

Реализация известного способа с попеременным предъявлением ракурсов возможна только с помощью таких управляемых генераторов изображений (дисплеев), в которых обеспечивается полное затухание светового потока изображения предыдущего (например, левого) ракурса к тому времени, когда начинает генерироваться световой поток изображения последующего (правого) ракурса. Такому условию из современных дисплеев удовлетворяет только ЭЛТ в силу импульсного характера излучения люминофора, характерное время затухания (релаксации) светового излучения которого около двух-трех миллисекунд. Наиболее распространенные современные типы современных дисплеев - жидкокристаллические и плазменные - этому условию не удовлетворяют.

Наблюдение стереоизображений должно характеризоваться малозаметностью или отсутствием мерцаний, чтобы избежать утомляемости зрения, что выполнимо только при условии, если частота F_набл поступления изображений в соответствующий глаз наблюдателя будет не менее 50 Гц, а лучше всего - не менее 100 Гц, поскольку только в этом случае мерцания не будут заметны при произвольной длительности наблюдения для любых внешних условий наблюдения, включая наличие яркого солнечного света в окружающей обстановке. В известном способе общая частота кадров F_кадр в два раза чаще требуемой частоты F_набл, поэтому последняя должна быть не меньше 200 Гц для отсутствия мерцаний. Однако, во-первых, такое высокое значение кадровой частоты при достаточно информативном изображении (с числом разрешаемых элементов 1024×768 или 1280×1024 и более) ведет к ухудшению качества (размытию) изображения вследствие дисперсии сигнала на комплексном импедансе линии связи в случае использования стандартных (не высокочастотных) линий связи, поскольку полоса частот информационного канала ЭЛТ составляет в этом случае около 200 МГц. Во-вторых, при частоте F_кадр=200 Гц соответствующее время кадра Т_F составляет всего 5 мс, и в таком случае время послесвечения люминофора величиной τ_люм=3 мс соответствует 20% от величины времени кадра (τ_люм=3 мс минус временной промежуток величиной 1 мс между кадрами), т.е. на 20% площади кадра в конце его развертки внизу экрана на фоне каждого ракурса будет наблюдаться ложное (ghost) изображение другого ракурса, что также ведет к ухудшению качества стереоизображения.

Известен способ [2] наблюдения стереоизображений с объединенным предъявлением ракурсов, заключающийся в том, что формируют световой поток изображений левого и правого ракурсов отображаемой трехмерной сцены с помощью управляемого оптического генератора в виде двухлучевой электронно-лучевой трубки ЭЛТ) с временной задержкой Δt между формированием mn-х элементов изображения левого и правого ракурсов, равной времени τ_люм релаксации люминофора ЭЛТ, с помощью построчно управляемого поляризатора осуществляют поляризационную модуляцию светового потока со взаимно ортогональным представлением mn-х элементов изображений левого и правого ракурсов в соответствующем состоянии поляризации светового потока и преобразуют поляризационную модуляцию светового потока в модуляцию его интенсивности параллельно в левом и правом окнах наблюдения с помощью находящихся в них первого и второго пассивных анализаторов поляризации со взаимно ортогональными поляризационными характеристиками (конкретно, в виде скрещенных линейных поляризаторов).

Известно устройство [2] для наблюдения стереоскопических изображений с объединенным предъявлением ракурсов, содержащее источник стереовидеосигнала и последовательно оптически связанные электрически управляемый формирователь изображения в виде ЭЛТ, электрически управляемый поляризатор с построчной адресацией в виде построчно адресуемого жидкокристаллического (ЖК) оптического модулятора и пассивные стереоочки с первым и вторым окнами наблюдения, снабженными первым и вторым анализаторами поляризации со взаимно ортогональными поляризационными характеристиками в виде первого и второго скрещенных линейных поляризаторов, при этом выход источника стереовидеосигнала подключен к электрическим входам электрически управляемого формирователя изображения и электрически управляемого поляризатора.

Когда в момент времени t₁ в mn-м элементе поперечного сечения светового потока, исходящего от экрана ЭЛТ, воспроизводится mn-й элемент одного (например, левого) ракурса, то соответствующая n-я строка управляемого поляризатора реализует первое поляризационное состояние проходящего светового потока (для определенности, первое направление линейной поляризации), а когда в mn-м элементе поперечного сечения светового потока в момент времени t₂ (Δt=t₂-t₁) воспроизводится mn-й элемент другого (правого) ракурса, то n-я строка управляемого поляризатора реализует второе (ортогональное первому) поляризационное состояние проходящего светового потока (линейную поляризацию во втором направлении, ортогональном первому направлению). Взаимная ортогональность оптических характеристик первого и второго анализаторов поляризации обеспечивает требуемую сепарацию (раздельное наблюдение левым и правым глазами) изображений левого и правого ракурсов.

В известном способе и устройстве [2] в силу наличия двух информационных каналов в ЭЛТ изображения обоих ракурсов воспроизводятся практически в одном и том же кадре (с объединенным представлением ракурсов), поэтому частота F_набл наблюдения стереоизображения равна общей частоте F_кадр кадров, т.е. при 100 Гц частоте кадров таковой будет и частота F_набл поступления изображений каждого ракурса в соответствующий глаз наблюдателя. В этом случае требуемая полоса частот информационного канала связи в два раза меньше (меньше размытость изображения вследствие дисперсии) и в два раза меньшую площадь (только 10%) кадра будет занимать ложное изображение по сравнению с известным способом [1] с попеременным предъявлением ракурсов..

Известные способ и устройство [2] характеризуются следующими недостатками. Хотя наличие двух параллельных электронных каналов в ЭЛТ и ведет в целом к практически объединенному представлению кадров изображений двух ракурсов на одном экране, но локальное воспроизведение в световом потоке изображения соответствующих mn-х элементов двух ракурсов является все же последовательным со взаимной задержкой Δt, т.е. в mn-м элементе поперечного сечения светового потока последовательно воспроизводится сначала mn-й элемент левого ракурса, затем правого с задержкой Δt между ними. Поэтому предпосылки к локальному мерцанию стереоизображения здесь принципиально неустранимы вследствие локальной разницы во времени в несколько миллисекунд между появлением (генерацией) световых потоков, соответствующих mn-м элементам разных ракурсов, и мерцания могут проявиться, например, при таких условиях, как наблюдение очень ярких объектов на темном фоне, поскольку при малой интегральной интенсивности светового потока по полю изображения чувствительность глаз возрастает на несколько порядков, при этом резко возрастает чувствительность именно тех зрительных рецепторов глаз ("палочек"), которые ответственны за выявление движущихся объектов, т.е. особенно чувствительны к изменениям интенсивности светового потока по сравнению с другими рецепторами ("колбочками"), которые преимущественно работают при средних уровнях светового потока.

Целью изобретения является улучшение качества стереоизображения за счет ликвидации мерцаний для любых условий наблюдения.

Поставленная цель достигается в способе тем, что формируют световой поток изображений левого и правого ракурсов с помощью оптического генератора или оптического модулятора, с помощью управляемого поляризатора модулируют поляризацию светового потока с получением раздельного представления сигналов изображений левого и правого ракурсов в двух взаимно ортогональных состояниях поляризационной модуляции и выделяют в левом и правом окнах наблюдения сигналы изображения левого и правого ракурсов с помощью соответственно первого и второго анализаторов поляризации со взаимно ортогональными поляризационными характеристиками, в каждый момент времени для mn-го элемента поперечного сечения светового потока величину его интенсивности J^mn модулируют прямо пропорционально сумме величин и интегральных яркостей mn-х элементов изображений левого и правого ракурсов, осуществляют поляризационную модуляцию mn-го элемента светового потока в форме эллиптической поляризационной модуляции в соответствии с обратными тригонометрическими функциями вида arctg или arcctg от отношения сигналов и либо вида arccos от отношения линейных комбинаций и , где и - сигналы, квадратичные значения амплитуд которых соответствуют величинам и интегральной яркости mn-х элементов изображений соответственно левого и правого ракурсов, и выделяют в левом и правом окнах наблюдения составляющие светового потока, соответствующие первому и второму граничным значениям параметров эллиптической поляризационной модуляции, где m=1, 2, ..., М, n=1, 2, ..., N, a M×N - полное число элементов в изображении каждого из ракурсов.

Поставленная цель в устройстве, содержащем источник стереовидеосигнала, электронный функциональный блок и последовательно оптически связанные электрически управляемый формирователь изображения, электрически управляемый поляризатор и пассивные стереоочки с первым и вторым окнами наблюдения, снабженными соответственно первым и вторым анализаторами поляризации со взаимно ортогональными поляризационными характеристиками, при этом выход источника стереовидеосигнала подключен к электрическим входам электрически управляемого формирователя изображения и электронного функционального блока, выход которого подключен к электрическому входу электрически управляемого поляризатора, достигается тем, что электрически управляемый поляризатор выполнен в виде электрически управляемого формирователя эллиптической поляризации света, оптический выход mn-го элемента электрически управляемого формирователя изображения связан с оптическим входом mn-го элемента электрически управляемого формирователя эллиптической поляризации света, а первый и второй анализаторы поляризации выполнены соответственно в виде первого и второго циркулярных или линейных поляризаторов, при этом коэффициент пропускания по интенсивности света для mn-го элемента управляемого формирователя изображения определен выражением , где с - константа.

Элементы (пиксели) изображения в способе и устройстве могут образовывать мозаику любой геометрической конфигурации, для простоты без потери общности рассматривается прямоугольная матрица из М столбцов и N строк, где mn-й элемент находится на пересечении m-го столбца и n-й строки матрицы.

Для разделения изображений ракурсов используется эллиптическая поляризационная модуляция общего светового потока с помощью управляемого поляризатора. Принцип разделения ракурсов аналогичен, в частности, преобразованию данных из полярной системы координат в декартову, когда модуль (длина) вектора полярной системы координат физически представлен величиной интенсивности светового потока, аргумент указанного вектора (угол его наклона) - угловыми (фазовыми) характеристиками параметров поляризации светового потока, а две координатные оси декартовой системы соответствуют двум взаимно ортогональным состояниям поляризации светового потока.

Ликвидация мерцаний стереоизображения обусловлена тем, что в каждой паре mn-е элементы обоих ракурсов одновременно (синхронно) формируются в mn-м элементе поперечного сечения светового потока, и поскольку нет никакой взаимной временной задержки в наблюдении mn-х элементов левого и правого ракурсов, не может возникнуть временная разница в яркостях (являющаяся причиной мерцаний) поступающих в глаза световых потоков, т.е. каждая пара mn-х элементов сетчаток двух глаз наблюдателя в каждый момент времени параллельно воспринимает световые потоки обоих ракурсов аналогично наблюдению обычного моноскопического изображения обоими глазами.

Дополнительным достоинством первого частного варианта способа и устройства для его реализации является однородность используемых оптических компонентов (работающих с линейной поляризацией).

Дополнительным достоинством второго, четвертого частных вариантов способа и второго, четвертого и пятого частных вариантов устройства является инвариантность степени сепарации ракурсов к углу поворота пассивных стереоочков (окон наблюдения) относительно светового потока изображения вследствие использования (для сепарации ракурсов) циркулярной поляризации и циркулярных поляризаторов с двумя противоположными направлениями вращения, что обеспечивает свободу наклонов головы наблюдателя при восприятии стереоизображения.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-16.

Фиг.1, 2 - пояснение к способу наблюдения стереоскопических изображений с объединенным предъявлением ракурсов.

Фиг.3-5 - иллюстрации к первому частному варианту способа и устройства с ротатором направления линейной поляризации и с анализаторами поляризации в виде линейных поляризаторов.

Фиг.6-9 - иллюстрации ко второму частному варианту способа и устройства с электрически управляемым формирователем эллиптической поляризации в виде ротатора линейной поляризации и пассивной двупреломляющей оптической пластины и с анализаторами поляризации в виде циркулярных поляризаторов.

Фиг.10, 11 - иллюстрации к третьему и четвертому частным вариантам способа и устройства с электрически управляемым формирователем эллиптической поляризации в виде электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины и с анализаторами поляризации в виде циркулярных или линейных поляризаторов.

Фиг.12, 13 - иллюстрации к пятому частному варианту выполнения устройства с электрически управляемым формирователем эллиптической поляризации в виде двух электрически управляемых двупреломляющих оптических пластин и с анализаторами поляризации в виде циркулярных поляризаторов.

Фиг.14-16 - иллюстрации к конкретным примерам выполнения mn-х элементов электрически управляемых двупреломляющих оптических пластин на основе ЖК слоев с различными электрооптическими эффектами.

Способ наблюдения стереоскопических изображений с объединенным предъявлением ракурсов (фиг.1) заключается в том, что с помощью управляемого оптического генератора (оптического модулятора) 1 формируют световой поток 2, интенсивность которого в произвольном mn-м элементе поперечного сечения светового потока 2 в каждый момент времени определяется суммой величин интегральных яркостей mn-х элементов изображений левого и правого ракурсов

с помощью управляемого поляризатора 3 осуществляют эллиптическую поляризационную модуляцию светового потока 2 в соответствии с обратными тригонометрическими функциями arctg или arcctg от отношения сигналов и либо arccos или arcsin от отношения линейных комбинаций и , где и - сигналы, квадраты амплитуд которых соответствуют величинам и интегральной яркости mn-х элементов изображений соответственно левого и правого ракурсов, при этом первому и второму граничным значениям параметров эллиптической поляризационной модуляции соответствуют первое и второе взаимно ортогональные поляризационные состояния светового потока, в соответствии с первым из которых выделяют в левом окне W_L наблюдения первую составляющую светового потока, пропорциональную (с помощью первого анализатора эллиптической поляризации), а в соответствии со вторым из которых в правом окне W_R выделяют вторую составляющую светового потока, пропорциональную (с помощью второго анализатора эллиптической поляризации), где m=1, 2, ..., М, n=1, 2, ..., N, a M×N - полное число элементов (пикселей) в изображении каждого из ракурсов.

Левый V_L и правый V_R глаза наблюдателя расположены соответственно за левым W_L и правым W_R окнами наблюдения и воспринимают результирующие световые потоки и , соответствующие изображениям mn-х элементов левого и правого ракурсов отображаемой трехмерной сцены. Квадраты амплитуд сигналов и соответствуют величинам и интегральной яркости mn-х элементов изображений левого и правого ракурсов

где с' - константа пропорциональности. Сигналы и получают, например, посредством фотоэлектрической регистрации (фиг.2) соответственно интегральной яркости mn-го элемента левого ракурса и интегральной яркости mn-го элемента правого ракурса , которые регистрируются соответствующими фоточувствительными элементами в апертурах двух видеокамер 6 и 7, установленных в двух разных точках наблюдения единого объекта 8 трехмерной сцены. В целом каждое из полных изображений (9 для левого ракурса и 10 для правого ракурса) содержат по М×N элементов, из которых для общности рассмотрения выбрана произвольная пара соответствующих друг другу mn-х элементов изображений обоих ракурсов. Под интегральной яркостью B^mn mn-го элемента изображения каждого ракурса понимается результат интегрирования величины дифференциальной яркости (величины светового потока, приходящегося на единичный телесный угол, размерность Вт/стерадиан·м²) mn-го элемента изображения по всему телесному углу фоторегистрации (наблюдения), поэтому величина B^mn имеет размерность светового потока (Вт/м²). Величина B^mn определяет полную величину интенсивности света, исходящего от mn-го элемента каждого ракурса стереоизображения и попадающего на nm-й элемент сетчатки соответствующего глаза наблюдателя, поскольку хрусталик-объектив каждого глаза обеспечивает указанное интегрирование дифференциальной яркости mn-го элемента изображения ракурса по всему телесному углу наблюдения и фокусировку полученного интегрального светового потока на mn-м элементе сетчатки глаза.

Условия (1) и (2) выполняются во всех частных вариантах способа.

В первом частном варианте способа эллиптическую поляризационную модуляцию светового потока в mn-м элементе поперечного сечения светового потока осуществляют в два этапа, на первом из которых осуществляют линейную поляризацию, на втором этапе изменяют угол ϕ^mn направления линейной поляризации по формуле

в угловых границах, соответствующих одному квадранту декартовой системы координат (x, у), и выделяют в левом и правом окнах наблюдения составляющие светового потока с направлениями линейной поляризации соответственно вдоль осей x и у декартовой системы координат.

Во втором частном варианте способа эллиптическую поляризационную модуляцию светового потока в mn-м элементе поперечного сечения светового потока осуществляют в три этапа, на первом из которых осуществляют линейную поляризацию, на втором этапе изменяют угол ϕ^mn направления линейной поляризации в соответствии с формулой (3) в угловых границах, соответствующих одному квадранту декартовой системы координат (x, у), на третьем этапе линейную поляризацию с первым и вторым граничными направлениями, параллельными координатным осям x и у соответственно, преобразуют в циркулярную поляризацию с первым и вторым направлениями вращения соответственно и выделяют в левом и правом окнах наблюдения составляющие светового потока с циркулярной поляризацией с первым и вторым направлениями вращения соответственно.

В третьем частном варианте способа эллиптическую поляризационную модуляцию светового потока в mn-м элементе поперечного сечения светового потока осуществляют в два последовательных этапа, на первом из которых осуществляют линейную поляризацию по направлению у=x декартовой системы координат, на втором этапе осуществляют фазовый сдвиг величиной Δδ^mn между компонентами и электрического вектора световой волны в соответствии с формулой

при этом для случая граничных величин Δδ^mn=[k₂π/2, (±2k₂+1)π/2], где k₂ - целое нечетное число, выделяют в левом и правом окнах наблюдения составляющие светового потока с циркулярной поляризацией с первым и вторым направлениями вращения соответственно, а для случая Δδ^mn=[k₃π, (±k₃+1)π], где k₃ - 0 или целое четное число - составляющие с линейной поляризацией с направлениями у=х и у=-х соответственно.

Устройство для реализации способа (фиг.3) содержит источник 11 стереовидеосигнала, электронный функциональный блок 12 и последовательно оптически связанные электрически управляемый матрично-адресуемый формирователь 13 изображения, электрически управляемый матрично-адресуемый формирователь 14 эллиптической поляризации света и пассивные стереоочки 15 с левым W_L и правым W_R окнами наблюдения, снабженными первым 16 и вторым 17 анализаторами поляризации со взаимно ортогональными поляризационными характеристиками, при этом выход источника 11 стереовидеосигнала подключен к электрическим входам электрически управляемого формирователя 14 изображения и электронного функционального блока 12, выход которого подключен к электрическому входу электрически управляемого формирователя 14 эллиптической поляризации, причем оптический оптический выход mn-го элемента электрически управляемого формирователя изображения 13 связан с оптическим входом mn-го элемента электрически управляемого формирователя эллиптической поляризации света 14, при этом коэффициент пропускания по интенсивности света для mn-го элемента управляемого формирователя изображения определен выражением

Во первом частном варианте устройства (фиг.3-5) электрически управляемый формирователь эллиптической поляризации света выполнен в виде последовательно оптически связанных линейного поляризатора 18 и электрически управляемого ротатора 19 направления линейной поляризации, первый 4 и второй 5 пассивные анализаторы эллиптической поляризации выполнены в виде скрещенных линейных поляризаторов 20 и 21, направление поляризации первого и второго из которых параллельны соответственно первому и второму граничным рабочим направлениям 22 и 23 оси поляризации электрически управляемого ротатора 19 направления линейной поляризации, при этом электрический вход последнего является электрическим входом электрически управляемого формирователя 14 эллиптической поляризации света, а передаточная функция электронного функционального блока для mn-го элемента электрически управляемого ротатора 19 направления линейной поляризации определена выражением

Жирными стрелками на обозначениях линейных поляризаторов 18, 20, 21 показано направление линейной поляризации.

Во втором частном варианте устройства (фиг.6-9) электрически управляемый формирователь 14 эллиптической поляризации света выполнен в виде последовательно оптически связанных линейного поляризатора 24, электрически управляемого ротатора 25 направления линейной поляризации и пассивной двупреломляющей оптической пластины 26 с фазовым сдвигом величиной k₁ π/2 между обыкновенным и необыкновенным лучами и с одним из главных направлений, направленным по биссектрисе угла между двумя взаимно ортогональными граничными рабочими направлениями для управляемого ротатора 25 направления линейной поляризации, первый анализатор 27 циркулярной поляризации выполнен в виде последовательно оптически связанных пассивной двупреломляющей оптической пластины 28 с фазовым сдвигом величиной k₁π/2 и линейного поляризатора 29, второй пассивный анализатор 30 циркулярной поляризации выполнен в виде последовательно оптически связанных пассивной двупреломляющей оптической пластины 31 с фазовым сдвигом величиной k₁ π/2 и линейного поляризатора 32, при этом одноименные главные направления пассивных двупреломляющих оптических пластин 28 и 31 параллельны между собой, направления поляризации линейных поляризаторов 29 и 32 взаимно ортогональны и направлены по биссектрисам углов между главными направлениями обоих пассивных двупреломляющих оптических пластин 28, 31, причем передаточная функция электронного функционального блока 12 для mn-го элемента электрически управляемого ротатора 25 направления линейной поляризации определена выражением (7), где π - фазовый сдвиг в радианах на длине волны светового потока, k₁ - целое нечетное число.

Главными направлениями двупреломляющей оптической пластины являются направления ее первой и второй оптических осей соответственно. Для случая одноосной двупреломляющей оптической пластины одно главное направление соответствует направлению ее оптической оси, а второе главное направление ортогонально направлению оптической оси. Одноименным главным направлениям соответствуют одноименные оптические оси.

В третьем частном варианте устройства (фиг.10, 11) электрически управляемый формирователь 14 эллиптической поляризации света выполнен в виде последовательно оптически связанных линейного поляризатора 33 и электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины 34 с величиной Δδ^mn фазового сдвига, имеющей возможность изменения в пределах между значениями k₃π и (±k₃+1)π, где k₃ - 0 или целое четное число, при этом направление поляризации линейного поляризатора 31 совпадает с биссектрисой между двумя главными направлениями электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины 34, первый анализатор 4 эллиптической поляризации выполнен в виде линейного поляризатора 35, второй анализатор 5 эллиптической поляризации выполнен в виде линейного поляризатора 36, при этом направления поляризации линейных поляризаторов 35 и 36 взаимно ортогональны и направлены по биссектрисам углов между главными направлениями электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины 34, причем передаточная функция электронного функционального блока 12, соответствующая mn-му элементу электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины 34, определена выражением

В четвертом частном варианте устройства (фиг.10, 11) электрически управляемый формирователь эллиптической поляризации 14 света выполнен в виде последовательно оптически связанных линейного поляризатора 33 и электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины 34 с величиной Δδ^mn фазового сдвига, имеющей возможность изменения в пределах между значениями k₂ π/2 и (±2k₂+1)π/2, где k₂ - целое нечетное число, при этом направление поляризации линейного поляризатора 33 совпадает с биссектрисой между двумя главными направлениями электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины 34, первый анализатор 4 эллиптической поляризации выполнен в виде циркулярного анализатора 27 с первым направлением вращения, второй анализатор эллиптической поляризации 5 выполнен в виде циркулярного анализатора 30 со вторым направлением вращения, а передаточная функция электронного блока, соответствующая mn-му элементу электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины, определена выражением (8).

В пятом частном варианте устройства (фиг.12, 13) электрически управляемый формирователь 14 эллиптической поляризации выполнен в виде последовательно оптически связанных линейного поляризатора 35, первого и второго примыкающих друг к другу электрически управляемых матрично-адресуемых оптических модуляторов, первый из них содержит первый нематический ЖК слой 36 с электрооптическим эффектом управляемого двупреломления (расположенный между первой и второй прозрачными диэлектрическими пластинами, на внутренних сторонах которых находятся первая и вторая группы прозрачных электродов, образующих соответственно М столбцов и N строк матрицы - строки и столбцы матрицы не показаны на чертеже), а второй из них содержит второй нематический ЖК слой 37 с электрооптическим эффектом управляемого двулучепреломления [3] (расположенный между третьей и четвертой прозрачными диэлектрическими пластинами, на внутренних сторонах которых находятся третья и четвертая группы прозрачных электродов, образующих соответственно М столбцов и N строк матрицы, при этом одноименные главные направления первого 36 и второго 37 нематических ЖК слоев взаимно ортогональны, электронный функциональный блок 12 содержит компенсатор 38 нелинейности, ограничитель 39 уровня и пороговый элемент 40, причем вход компенсатора 38 нелинейности является входом электронного функционального блока 12, выход компенсатора 38 нелинейности соединен со входами ограничителя 39 уровня и порогового элемента 40, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами электронного блока 12, которые соединены с электрическими входами соответственно первого и второго электрически управляемых матрично-адресуемых оптических модуляторов, при этом величина ограничения уровня напряжения для ограничителя 39 уровня равна величине порогового напряжения для порогового элемента 40, а передаточная функция компенсатора 38 нелинейности является обратной функцией по отношению к кривой нелинейности передаточной функции Δδ^mn(U_упр) для каждого из двух электрически управляемых матрично-адресуемых оптических модуляторов, где Δδ^mn - величина фазового сдвига между обыкновенным и необыкновенным лучами в каждом из двух ЖК слоев 36, 37, U_упр - среднеквадратичное значение амплитуды электрического напряжения управления.

Пример конкретного выполнения ротатора 25 линейной поляризации в первом или втором частных вариантах устройства (фиг.14): в виде электрически управляемого матрично-адресуемого оптического модулятора с нематическим ЖК слоем 41, характеризующимся электрооптическим Т-эффектом (twist-effect) [3], причем ЖК слой расположен между двумя прозрачными диэлектрическими пластинами, на внутренних сторонах которых находятся первая и вторая группы прозрачных электродов 42 и 43, образующих соответственно М столбцов и N строк матрицы (на чертеже показаны штриховкой области прозрачных электродов, примыкающие к ЖК слоям в областях mn-х элементов матриц). Электрооптический Т-эффект является частным случаем электрически управляемой оптической активности (изменение угла ϕ поворота направления линейной поляризации при выходе из ЖК слоя равно углу закрутки молекул в ЖК слое). При минимальном значении рабочего напряжения оптическая активность максимальна (угол поворота направления поляризации на выходе составляет 90°), а при максимальном значении угол поворота направления линейной поляризации равен 0.

Примеры конкретного выполнения электрически управляемой двупреломляющей оптической пластины 34, 35, 36 в третьем, четвертом и пятом частных вариантах устройства (фиг.15) соответствуют частным случаям эффекта электрически управляемого двупреломления в ЖК слоях: в виде электрически управляемого матрично-адресуемого оптического модулятора с нематическим ЖК слоем 44, характеризующимся электрооптическим S-эффектом или В-эффектом (splay-effect или bend-effect) [3], причем ЖК слой расположен между первой и второй прозрачными диэлектрическими пластинами, на внутренних сторонах которых находятся первая и вторая группы прозрачных электродов 42 и 43, образующих соответственно М столбцов и N строк матрицы. Величины фазового сдвига и (соответствующие третьему частному варианту устройства) соответствуют двум значениям управляющего напряжения, которым отвечают два разных угла наклона директора коллектива взаимно параллельных ЖК молекул.

Пример конкретного выполнения первого и второго ЖК слоев в пятом варианте устройства (фиг.16): в виде первой 47 и второй 48 ЖК структур на основе π-структуры (π-cell)