ОЧКИ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ЦВЕТНЫХ СТЕРЕОТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2002 года по МПК G02C1/00 G02B27/26 

Изобретение относится к воспроизведению видеоинформации в трехмерной форме, а именно к области телевидения, и предназначено для наблюдения цветных стереоизображений с экранов цветных телевизоров, мониторов, дисплеев, компьютеров и так далее.

Известны очки для наблюдения стереотелевизионных изображений (см. патент РФ 1836648), содержащие разные цветные светофильтры (анаглифы), установленные перед левым и правым глазами наблюдателя, при этом каждый цветной светофильтр блокирует изображение, которое предназначено для другого глаза, но пропускает изображение, которое должен видеть соответствующий глаз. При этом наблюдатель будет воспринимать трехмерное (объемное) изображение.

Известны также очки для наблюдения цветных стереотелевизионных изображений (см. авт. свид. СССР 1769176), содержащие оправу, сепарирующие цветные фильтры (анаглифы) с заданной характеристикой спектрального пропускания, корректирующие фильтры, выполненные в виде фильтра с регулируемым пропусканием. Причем каждый корректирующий фильтр выполнен в виде двух установленных друг за другом поляризаторов, один из которых неподвижный, а другой выполнен с возможностью вращения вокруг оптической оси. Данное решение выбрано в качестве прототипа.

В обоих известных патенте и авторском свидетельстве спектральные характеристики сепарирующих фильтров обеспечивают разделение светового потока левого и правого изображений стереопары по спектральному признаку, что создает возможность раздельного наблюдения этих изображений стереопары левым и правым глазом наблюдателя. При этом возможность наблюдения цветного телевизионного изображения основана на эффекте бинокулярного смешения цветов, под которым понимается формирование в сознании наблюдателя промежуточного цвета, соответствующего реальным цветам сетчаток левого и правого глаз.

Основные недостатки известных очков с цветными фильтрами заключаются в бинокулярном смешении цветов или известном эффекте борьбы полей зрения (БПЗ), который приводит к быстрой утомляемости оператора, неполноценному цветовоспроизведению и, вследствие этого, пониженному качеству получаемого стереоэффекта. Эффект БПЗ вызывается за счет существования бинокулярной разности цветов и яркостей левого и правого изображений стереопары. Кроме того, имеет место различная чувствительность левого и правого глаза к яркостям цветов бинокулярно смешиваемых излучений, так как один из двух глаз наблюдателя обычно является "ведущим", что также приводит к эффекту БПЗ. Имеет место также частичное взаимное перекрытие спектральных характеристик сепарирующих фильтров очков, что ведет к ухудшению сепарации изображения стереопары на некоторых цветах и к ухудшению стереоэффекта.

Устранение указанных недостатков требует индивидуального подбора спектральных характеристик сепарирующих фильтров очков для каждого глаза наблюдателя в зависимости от передаваемого сюжета.

Таким образом, известные типы очков для наблюдения цветных телевизионных стереоизображений не обеспечивают высококачественного наблюдения стереоскопического цветного телевизионного изображения.

Задачей заявляемого технического решения является повышение качества цветного стереотелевизионного изображения, получаемого в вещательном телевизионном стандарте за счет исключения заметных мерцаний стереоизображения с помощью простых и доступных средств.

Это достигается тем, что предлагаемые очки для наблюдения цветных стереотелевизионных изображений, содержащие средства для их удержания на лице наблюдателя, первый и второй окуляры, каждый из которых выполнен в виде светофильтров, отличаются тем, что каждый из светофильтров содержит, по крайней мере, один жидкокристаллический элемент, один нейтральный поляризатор и один цветной поляризатор, причем жидкокристаллический элемент расположен между установленными друг за другом нейтральным и цветным поляризаторами.

Представленные чертежи поясняют суть предлагаемого технического решения.

На фиг. 1 показана конструкция очков для наблюдения цветных стереотелевизионных изображений;
на фиг.2 - схема соединения элементов управления очками, где
Н - синхроимпульсы строчной частоты;
V - синхроимпульсы кадровой частоты;
Rэ, Gэ, Вэ - эклипсные стереовидеоимпульсы;
на фиг.3 - блок-диаграмма светофильтров с ортогональным цветным поляризатором;
на фиг.4 - структурная схема ячейки жидкокристаллического элемента, где
А - выключенное состояние (зеленый цвет ячейки);
Б - включенное состояние (пурпурный цвет ячейки);
на фиг.5 - выходной спектр светофильтра с ортогональным цветным поляризатором;
на фиг.6 - осциллограммы управления жидкокристаллическими элементами очков.

Устройство содержит оправу 22, дужки 23 и 24, первый и второй окуляры 32 и 33 соответственно, каждый из которых выполнен в виде светофильтров. Светофильтр представляет собой жидкокристаллический элемент 42 и 43, нейтральный поляризатор 52 и 53 и цветной поляризатор 62 и 63. При этом жидкокристаллический элемент 42 и 43 расположен между установленными друг за другом нейтральным 52, 53 и цветным 62, 63 поляризаторами. Входы каждого жидкокристаллического элемента 42 и 43 соединены с соответствующими выходами блока 72 управления (фиг.2), на вход которого подан сигнал кадровой синхронизации. На цветной монитор 82 подаются видеосигналы Rэ, Gэ, Вэ.

Очки для наблюдения цветных стереотелевизионных изображений функционируют следующим образом.

Левый и правый жидкокристаллические элементы 42 и 43 очков работают синхронно и противофазно, т. е. когда левый элемент 42 зеленого цвета Gл, правый 43 пурпурного цвета RпВп и наоборот. При этом просмотр телевизионных стереоизображений возможен каждое поле (четное Т1 и нечетное Т2), поскольку жидкокристаллические элементы 42 и 43 очков меняют свой цвет синхронно с предъявляемыми на экране цветоделенными изображениями стереопары. Это можно пояснить при помощи соотношения (G<-->RB)лп-(Gл, RпBп)T1:(RлВл, Gп)T2, где знак "<-->" означает соответствие цветов левого и правого светофильтров 32 и 33 очков цветам цветоделенных изображений стереопары, а индексы "Т1" и "Т2" обозначают первое и второе поля телевизионного кадра. Для переключения цветов в жидкокристаллических элементах 42, 43 можно использовать различные эффекты жидких кристаллов: управляемое полем двулучепреломление, эффект "гость - хозяин", "твист - эффект" и п - ячейку с ортогональными цветными поляризаторами. На представленной на фиг.3 блок-диаграмме светофильтров 32 и 33, основанных на "твист - эффекте" с ортогональным цветным поляризатором 62, 63, светофильтр переключается из зеленого цвета G в пурпурный цвет RB (G-->RB). B нейтральном поляризаторе 52, 53 цветоделенные RGB световые потоки приобретают вертикальную линейную поляризацию. После жидкокристаллического элемента 42, 43 поляризация RGB может быть вертикальной, если жидкокристаллический элемент 42, 43 включен, или горизонтальной, если жидкокристаллический элемент выключен, что зависит от состояния жидкокристаллического элемента 42, 43. Цветной поляризатор 62, 63 имеет два ортогональных направления поляризации: горизонтальное для основного зеленого цвета G и вертикальное для дополнительного пурпурного цвета RB. При этом вертикальное направление поляризации цветного поляризатора 62, 63 должно соответствовать вертикальному направлению поляризации нейтрального поляризатора 52 и 53.

Ячейка жидкокристаллического элемента 42 и 43, структурная схема которой представлена на фиг. 4, состоит из двух стеклянных пластин, между которыми помещен жидкий кристалл. Тонкое проводящее прозрачное покрытие, например окись олова, на внутренней поверхности стекла создает однородное электрическое поле внутри ячейки. Распорки из полимеров позволяют установить толщину активной зоны 1-20 мкм. К каждой пластине крепится вывод для управления ячейкой. "Твист - эффект" в жидкокристаллической ячейке реализуется однонаправленным натиранием поверхностей пластин во взаимно перпендикулярных направлениях и введением нематического жидкого кристалла с положительной анизотропией. Так как молекулы жидкого кристалла между пластинами оказываются закрученными на угол π/2, то происходит поворот направления поляризации линейно поляризованного света, проходящего через ячейку. Если к электродам приложить напряжение, то укладка молекул жидкого кристалла станет гомеотропной и ориентированной перпендикулярно пластинам, поэтому поляризация проходящего света сохранится. Если плоскости поляризации цветоделенных RGB световых потоков, проходящих сквозь поляризатор, совпадают с ним, то свет проходит, если ортогональны - не проходит.

Выходной спектр светофильтра с ортогональным цветным поляризатором приведен на фиг.5. Цвет светофильтра 32, 33 определяется управляющим сигналом, который подают на жидкокристаллический элемент 42 и 43. При этом цвет селективных ортогональных поляризаторов согласуется со спектральными характеристиками люминофоров кинескопов. Это необходимо для того, чтобы не было искажений цветопередачи при наблюдении цветных стереоизображений и осуществлялась хорошая сепарация изображений стереопары. Для удовлетворительной работы системы необходимо, чтобы быстродействие жидкокристаллических ячеек укладывалось во временные требования телевизионного вещательного стандарта сигнала. Известно, что времена включения и выключения жидкокристаллических ячеек могут быть разными, поэтому некоторые кристаллы могут не подходить по быстродействию. Так, например, для рабочей частоты монитора 82, равной 50-60 Гц, время включения / выключения жидкокристаллических ячеек должно быть не более 0,5-2 мс. Верхняя осциллограмма (фиг.6) показывает форму кадрового гасящего синхросигнала телевизионной системы, где Т1 и Т2 - длительность нечетного и четного телевизионных полей, а длительность импульса кадрового гасящего импульса составляет ~ 1,6 мс. На средней осциллограмме приведен управляющий сигнал жидкокристаллического элемента 42, 43. Обычно частота его заполнения составляет единицы кГц, а размах - 10-30 В. На нижней осциллограмме показан электрооптический отклик жидкокристаллической ячейки, где RB - пурпурный цвет, a G - зеленый цвет.

Апробация макета указанного устройства показала высокое качество получаемого цветного стереотелевизионного изображения.

Изобретение относится к воспроизведению видеоинформации в трехмерной форме, а именно к области телевидения, и предназначено для наблюдения стереоизображений с экранов цветных телевизоров, мониторов, дисплеев, компьютеров и т. д. Изобретение содержит первый и второй окуляры, каждый из которых выполнен в виде светофильтров. Каждый из светофильтров содержит, по крайней мере, один цветной поляризатор, причем жидкокристаллический элемент расположен между установленными друг за другом нейтральным и цветным поляризаторами. Технический результат изобретения - повышение качества цветного стереотелевизионного изображения, получаемого в вещательном телевизионном стандарте, за счет исключения мерцаний с помощью простых и доступных средств. 2 з. п.ф-лы, 6 ил.

1. Очки для наблюдения цветных стереотелевизионных изображений, содержащие средства для их удержания на лице наблюдателя, первый и второй окуляры, каждый из которых выполнен в виде светофильтров, отличающиеся тем, что каждый из светофильтров содержит, по крайней мере, один жидкокристаллический элемент, один нейтральный поляризатор и один цветной поляризатор, причем жидкокристаллический элемент расположен между установленными друг за другом нейтральным и цветным поляризаторами, при этом нейтральный поляризатор имеет вертикальное направление поляризации, а цветной поляризатор - два ортогональных направления поляризации. 2. Очки по п. 1, отличающиеся тем, что вертикальное направление цветного поляризатора соответствует вертикальному направлению нейтрального поляризатора. 3. Очки по пп. 1 и 2, отличающиеся тем, что входы каждого жидкокристаллического элемента соединены с соответствующими выходами блока управления, на вход которого подан сигнал кадровой синхронизации.