ЭЛЕКТРОННО-УПРАВЛЯЕМЫЕ 3Д-ОЧКИ Российский патент 2011 года по МПК G02B27/22 

Изобретение относится к аппаратным устройствам персонального компьютера /ПК/ и может быть использовано при формировании трехмерных изображений.

Прототипом приняты 3Д-очки [1 с.558-567], содержащие корпус, ЖK-линзы, используемые с электронно-управляемыми затворами /фильтрами/, в левом и правом стекле 3Д-очков. Стекла 3Д-очков выполнены по технологии ЖК-ячеек просветного типа, которыми управляют сигналы с видеоадаптера, прозрачность стекол изменяется синхронно со сменой изображения кадров стереопары на экране монитора ПК [1 c.559]. 3Д-очки подсоединяются к видеоадаптеру ПК при помощи гибкого соединительного провода через специальный внешний или интегрированный на плату видеоадаптера контроллер. Вместо соединительного провода для передачи команд от контроллера к очкам применяется ИК-передатчик, а очки оборудуются встроенным миниатюрным ИК-приемником. На мониторе ПК последовательно отображаются левый и правый кадры стереопары, одновременно с ними стекла 3Д-очков поочередно теряют прозрачность. В результате каждый глаз видит свой кадр стереопары, что позволяет получить стереоэффект. Недостатки прототипа: низкая прозрачность стекол из-за использования в них ЖК-ячеек, время отклика ЖК-ячеек, которое в лучшем случае 5 мс, препятствует повышению частоты кадров, при частоте кадров 100 Гц половина длительности периода кадра приходится на время отклика, что еще снизит прозрачность стекол для зрения зрителя.

Цель изобретения - увеличить прозрачность стекол очков для зрения и уменьшить время отклика электронно-управляемых затворов.

Техническими результатами являются повышение прозрачности стекол 3Д-очков в открытом состоянии и уменьшение времени отклика электронно-управляемых затворов.

Сущность изобретения в том, что в 3Д-очки вводится блок импульсных усилителей, а в каждый электронно-управляемый затвор вводится соответствующее число пьезоэлектрических преобразователей.

Электронно-управляемые 3Д-очки показаны на фиг.1, электронно-управляемый затвор - на фиг.2, блок импульсных усилителей - на фиг.3.

Электронно-управляемые 3Д-очки /фиг.1/ включают корпус 1, левое 2 и правое 3 стекла, каждое из которых выполнено внутри полым и содержит внутри электронно-управляемый затвор 4, включает ИК-приемник 5 и блок 6 импульсных усилителей, размещенные на корпусе 3Д-очков. Электронно-управляемый затвор 4 каждый содержит четыре пьезоэлектрических преобразователя 7-10. Исходное состояние электронно-управляемых затворов 4 в левом стекле закрытое, в правом стекле открытое. Прозрачное поле в стекле в открытом состоянии /фиг.2/ 18 мм×7 мм, которое с расстояния в 1 метр позволяет видеть с запасом экран в 22" /56 см/, большее поле при этом расстоянии уже избыточно. Принцип действия 3Д-очков: на мониторе последовательно друг за другом отображаются левый и правый кадры стереопары, синхронно с ними стекла очков поочередно теряют прозрачность /правый затем левый/, синхронность прозрачности соответствующего стекла и появление на экране соответствующего ему кадра стереопары задается синхроимпульсами с контроллера видеоадаптера [1, с.560].

Подключение 3Д-очков к контроллеру выполняется при помощи инфракрасного приемопередатчика. ИК-приемник 5 /фиг.1/ принимает команды от ИК-передатчика, подключенного к контроллеру [1, с. 563]. Управляющие сигналы с выхода ИК-приемника 5 поступают последовательно в блок 6 импульсных усилителей, включающий две последовательно соединенные /фиг.3/ схемы формирования импульсов 12 и 13. Каждая схема формирования импульсов для получения на выходе двух идентичных управляющих импульсов с фазовым сдвигом между ними в 180° имеет на выходе фазоинверсный каскад [2, с.80]. С выходов первой схемы 12 /фиг.3/ выдаются параллельно два управляющих импульса: первый U₁ положительной полярности и второй U₂ отрицательной полярности, амплитуды обоих равны по абсолютной величине и соответствуют рабочему напряжению срабатывания пьезопреобразователя, по длительности оба импульса равны длительности левого кадра стереопары. Вторая схема 13 формирования импульсов идентична первой и формирует тоже два управляющих импульса U₁, U₂ по заднему фронту поступающего в нее импульса U₁ с первой схемы 12 формирования импульсов /фиг.3/. Управляющие импульсы с первой схемы 12 поступают синхронно на первые и вторые управляющие входы электронно-управляемого затвора 4 левого стекла 2 /фиг.1/. Управляющие импульсы U₂, U₂ со второй схемы 13 поступают соответственно на первые и вторые управляющие входы электронно-управляемого затвора 4 правого стекла 3 /фиг.1/. Электронно-управляемый затвор 4 вмонтирован в полую часть каждого стекла очков и включает 7-10 идентичных по форме и размерам пьезоэлектрических преобразователя /фиг.2/, исполнительной частью каждого пьезопреобразователя является биморфный трубчатый пьезоэлемент, работающий на кручение [3, с.27], отличающийся высокой чувствительностью, прочностью и надежностью. К исполнительной части пьезоэлектрического преобразователя прикреплена прямоугольной формы светонепроницаемая мелкоячеистая сетка 11, ширина ее 4 мм, длина 7 мм. С поступлением на электроды левых пьезоэлектрических 7-10 управляющих импульсов U₁, U₂ трубчатые пьезоэлементы при кручении выполняют синхронно повороты четырех светонепроницаемых сеток 11 на 90° и открывают поле зрения левого стекла, зритель левым глазом видит изображение левого кадра стереопары. По окончании длительности управляющих импульсов светонепроницаемые сетки 11 в левом стекле возвращаются в исходное /закрытое/ состояние, а на электроды пьезоэлектрических преобразователей в правом электронно-управляемом затворе 4 правого стекла поступают управляющие импульсы U₁ и U₂ со второй схемы 13 формирования импульсов: в правом стекле открывается поле зрения, зритель правым глазом видит правый кадр стереопары. Время отклика электронно-управляемых затворов 4 на частотах кадровой развертки практически равно нулю.

Работа 3Д-очков.

С приходом в ИК-приемник 5 сигнала начала периода левого кадра первая схема 12 формирования импульсов формирует и выдает параллельно два управляющих импульса U₁, U₂, поступающих синхронно на первый и второй входы пьезоэлектрических преобразователей 7-10 в электронно-управляемом затворе 4 левого стекла, светонепроницаемые сетки 11 поворачиваются на 90° и открывают поле зрения в левом стекле 2. Левый глаз зрителя видит левый кадр стереопары. Первый импульс U₁ также поступает на вход второй схемы 13 формирования импульсов, которая по заднему фронту этого импульса формирует и выдает параллельно два управляющих импульса U₁, U₂ на первые и вторые входы пьезоэлектрических преобразователей 7-10 в электронно-управляемом затворе 4 правого стекла, светонепроницаемые сетки 11 поворачиваются на 90°, открывают поле зрения в правом стекле, правый глаз зрителя видит правый кадр стереопары. Каждый глаз видит свой кадр, в результате получается стереоэффект. Введенные электронно-управляемые затворы создают полную прозрачность стекол в 3Д-очках в открытом состоянии и не ограничивают увеличение частоты кадровой развертки.

Использованные источники

1. Колесниченко О.В, Шишигин И.В. Аппаратные средства PC, 5-е изд-е, СПб., 2004, с.558-567.

2. В.Ф.Баркан, В.К.Жданов. Усилительная и импульсная техника. М., 1981, с.80.

3. А.Ф.Плонский, В.И.Теаро. Пьезоэлектроника. М., 1979, с.26, 27.

4. И.В.Фридлянд, В.Г.Сошников. Системы автоматического регулирования в устройствах видеозаписи. М., 1988, с.115-122.

Изобретение может быть использовано при формировании трехмерных изображений. Очки содержат корпус, левое и правое стекла, первый и второй электронно-управляемые затворы и ИК-приемник, расположенный на корпусе очков. Левое и правое стекла выполнены полыми, внутри них размещены соответственно первый и второй электронно-управляемые затворы. Каждый из затворов включает четыре идентичных пьезоэлектрических преобразователя, каждый из которых включает биморфный трубчатый пьезоэлемент. К пьезоэлементу прикреплена прямоугольной формы светонепроницаемая мелкоячеистая сетка. Блок импульсных усилителей включает две последовательно соединенные схемы формирования импульсов, подключен к выходу ИК-приемника и размещен на корпусе 3Д-очков. Первый и второй выходы первой схемы формирования импульсов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам пьезоэлектрических преобразователей в первом электронно-управляемом затворе. Первый и второй выходы второй схемы формирования импульсов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам пьезоэлектрических преобразователей во втором электронно-управляемом затворе. Технический результат - повышение прозрачности стекол 3Д-очков и уменьшение времени отклика электронно-управляемых затворов. 3 ил.

Электронно-управляемые 3Д-очки, содержащие корпус, левое и правое стекла, первый и второй электронно-управляемые затворы и ИК-приемник, расположенный на корпусе очков, отличающиеся тем, что левое и правое стекла выполнены полыми, внутри которых размещены соответственно первый и второй электронно-управляемые затворы, каждый из которых включает четыре идентичных пьезоэлектрических преобразователей, каждый из которых включает биморфный трубчатый пьезоэлемент, к которому прикреплена прямоугольной формы светонепроницаемая мелкоячеистая сетка, и введен блок импульсных усилителей, включающий две последовательно соединенные схемы формирования импульсов, вход блока импульсных усилителей подключен к выходу ИК-приемника и размещен на корпусе 3Д-очков, первый и второй выходы первой схемы формирования импульсов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам пьезоэлектрических преобразователей в первом электронно-управляемом затворе, первый и второй выходы второй схемы формирования импульсов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам пьезоэлектрических преобразователей во втором электронно-управляемом затворе.