DE2111067B2

DE2111067B2 - Stereo image viewer for TV pictures - has liq. crystals controlling light passing to eyes alternately

Info

Publication number: DE2111067B2
Application number: DE2111067A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. 7900 Ulm Schiekel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-03-09
Filing date: 1971-03-09
Publication date: 1979-04-05
Also published as: AU3913172A; AU457112B2; DE2111067C3; DE2111067A1

Abstract

Stereoimage viewer, esp. for TV pictures, employs light switches to render a medium between two pairs of electrodes transparent or non-transparent by application of a switching voltage, so that the light reaches the user's eyes alternately. The medium between the electrodes is a nematic liquid crystal layer. Pref. the liquid crystal layer is located between two glass plates (2, 3) provided with transparent electrodes (4, 5). The ends of the liq. crystal space are sealed by a ring (6), retained at one end by a holder (9) and having electrode connections to terminals (8) at the other.

Description

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Zur Erzeugung eines Stereobildes sind bekanntlich zwei Bildauszüge erforderlich, die dem linken und rechten Auge zugeordnet sind und durch die beiden Augen getrennt wahrgenommen werden müssen. Beim Fernsehen sind senderseitig im Augenabstand nebeneinander zwei Aufnahmeröhren vorgesehen, die die Bildsignale für diese beiden Auszüge liefern. Dabei ist es bekannt (DD-PS 28 975), die den beiden Bildauszügen zugeordnete Signale von Halbbild zu Halbbild abwechselnd zu übertragen, so daß sie auf dem Bildschirm des Empfängers zeitlich nacheinander wiedergegeben werden. Für die Betrachtung des Bildes ist dann ein Mittel. z. B. eine Brille, erforderlich, das jeweils das eine oder andere Auge des Beobachters abdeckt, so daß zeitlich abwechselnd nur das linke oder rechte Auge jeweils die ihm zugeordneten Bildauszüge wahrnimmtTo generate a stereo image, two image extracts are known to be required, the left and are assigned to the right eye and must be perceived separately by the two eyes. At the Television are provided on the transmitter side next to each other at eye distance, two recording tubes that the Deliver image signals for these two extracts. It is known (DD-PS 28 975) that the two image extracts assigned signals to be transmitted alternately from field to field, so that they are displayed on the screen of the Can be played back one after the other. There is then a means for viewing the image. z. B. glasses, required, each covering one or the other eye of the observer, so that in time alternately only the left or right eye perceives the image excerpts assigned to it

Es ist bekannt, für den Betrachter eine Brille vorzusehen, deren beide Brillengläser durch eine mechanische Blende abwechselnd verdeckt werden. Diese konstruktive Lösung ist jedoch verhältnismäßig aufwandreich und verursacht Störgeräusche. Es ist auch bekannt (bekanntgemachte Deutsche Patentanmeldung L 3 442), anstelle der mechanischen Blende elektrisch steuerbare Lichtfilter, z. B. Kerrzellen, vorzusehen, die durch eine dem Fernsehempfänger entnommene Schaltspannung gesteuert werden. Diese Lösungen sind ebenfalls noch verhältnismäßig aufwandreich und erfordern teilweise für die Steuerung verhältnismäßig hohe Spannungen.It is known to wear glasses for the viewer to be provided, the two lenses of which are alternately covered by a mechanical shutter. However, this constructive solution is relatively complex and causes noise. It is also known (published German patent application L 3 442), instead of the mechanical shutter electrically controllable light filters, e.g. B. Kerr cells to provide the can be controlled by a switching voltage taken from the television receiver. These solutions are also still relatively time-consuming and sometimes require a relatively high level of control high voltages.

Aus der DE-PS 4 47 364 ist ein lichtelektrisches Relais bekannt, das aus einer Flüssigkeit besteht, welche unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes doppelbrechend wirkt, und bei dem ohne Vorhandensein eines Steuerfeldes kein Licht durch die Anordnung hindurchtritt. Auf diese Weise kann ein Lichtstrahl durch eine elektrisch steuerbare Anordnung in seiner Intensität verändert werden.From DE-PS 4 47 364 a photoelectric relay is known which consists of a liquid which is below the influence of an electric field acts birefringent, and in the absence of one Control field no light passes through the arrangement. In this way a ray of light can pass through a electrically controllable arrangement can be changed in its intensity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Stereosystem der beschriebenen Art, bei der die den beiden Augen zugeordneten Bildinformationen zeitlich nacheinander dargestellt werden, ein vereinfachtes Mittel für die Betrachtung zu schaffen.The invention is based on the object for a stereo system of the type described, in which the Image information assigned to both eyes are displayed one after the other, a simplified one To create means for viewing.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the invention specified in claim 1. Further training of the Invention are specified in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Lösung erfordert konstruktiv einen geringeren Aufwand. Bei der Anwendung der Erfindung in einer Brille lassen sich die erforderlichen Bauteile verhältnismäßig klein und leicht ausführen. Die zur Steuerung erforderliche Spannung braucht nur einen Wert in der Größenordnung von 20—30 Volt zu haben, der sich leicht mit einer Batterie erzeugten läßt und ungefährlich ist. Auch die zur Steuerung notwendige Leistung ist mit einigen μW/cm² gering.The solution according to the invention requires less effort in terms of construction. When the invention is used in spectacles, the required components can be made relatively small and light. The voltage required for control need only have a value in the order of magnitude of 20-30 volts, which can be easily generated with a battery and is harmless. The power required for control is also low ^{at a few μW / cm 2.}

Die Erfindung kann grundsätzlich an jeder Stelle zwischen dem Bild, z. B. dem Bildschirm, und den beiden Augen des Betrachters eingesetzt werden. Vorzugsweise wird sie in Form einer von dem Betrachter zu tragenden Brille realisiert Die Erfindung ist auch auf der Aufnahmeseite anwendbar, bei der die Objektivöffnungen der beiden im Augenabstand voneinander angeordneten Aufnahmeröhren abwechselnd auf- und zugeblendet werden.The invention can in principle at any point between the image, e.g. B. the screen, and the two Eyes of the beholder are used. Preferably, it is given in the form of a copy by the viewer realized wearing glasses The invention can also be used on the recording side, in which the lens openings of the two tubes arranged at eye distance from each other alternately fades in and out will.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing. In it shows

F i g. 1 den prinzipiellen Aufbau der Erfindung,F i g. 1 the basic structure of the invention,

F i g. 2,3 die Wirkungsweise,F i g. 2.3 the mode of action,

F i g. 4 das Prinzip der Steuerung einer erfindungsgemäßen Brille undF i g. 4 shows the principle of the control of glasses according to the invention and

Fig.5 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung.Fig. 5 curves to explain the mode of operation the invention.

F i g. 1 zeigt ein Brillenglas 1, das aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Glasscheiben 2, 3 besteht, die an ihrer Innenseite mit elektrisch leitenden, jedoch durchsichtigen Belägen 4,5 versehen sind. Diese Beläge bestehen z. B. aus einer Gold- oder SN 02-Schicht. Durch einen Distanzring 6 werden die beiden Glasscheiben in einem definierten Abstand von etwa 20 μηι gehalten. In dem durch die Glasscheiben 2,3 und den Ring 6 gebildeten Zwischenraum 7 befindet sich ein nematischer Flüssigkristall. Die Beläge 4,5 bilden einenF i g. 1 shows a spectacle lens 1, which consists of two glass panes 2, 3 arranged at a distance from one another, which are provided on their inside with electrically conductive, but transparent coverings 4,5. These rubbers exist z. B. from a gold or SN 02 layer. Through a spacer ring 6, the two Glass panes held at a defined distance of about 20 μm. In the through the glass panes 2,3 and The space 7 formed in the ring 6 is a nematic liquid crystal. The coverings 4.5 form a

.Plattenkondensator, an den Ober Klemmen 8 eine Spannung angelegt werden kann. Die ganze Anordnung ist in einer Halterung 9 eingefaßt, die z. B. mit dem Bügel einer Brille verbunden ist Zwei derartige Einheiten 1 bilden die vom Betrachter zu tragende Brille..Plate capacitor, at the upper terminals 8 a Voltage can be applied. The whole arrangement is enclosed in a holder 9 which, for. B. with the bracket a pair of glasses is connected. Two such units 1 form the glasses to be worn by the viewer.

Gemäß F i g. 2 ist an die Klemmen 8 der Einrichtung 1 gemäß Fig. 1 eine Batterie 10 mit einer Spannung von etwa 30VoIt Ober einen Schalter 11 angeschlossen. Wenn der Schalter 11 geöffnet ist und somit an den als Elektroden wirkenden Belägen 4, 5 keine Spannung liegt, dringt ein Lichtstrahl 12 praktisch unbeeinflußt durch die Einrichtung 1 hindurch. Dieses ist eine bekannte Eigenschaft nematischer Flüssigkristalle.According to FIG. 2 is to the terminals 8 of the device 1 according to FIG. 1, a battery 10 with a voltage of about 30VoIt connected via a switch 11. When the switch 11 is open and thus to the as Electrode-acting coatings 4, 5 are no voltage, a light beam 12 penetrates practically unaffected through the device 1. This is a well known property of nematic liquid crystals.

Gemäß F i g. 3 ist der Schalter 11 geschlossen, so daß an den Elektroden der Einrichtung 1 die Spannung von 30VoIt wirksam wird. Die nematische Flüssigkristallschicht hat die Eigenschaft, daß aufgrund des nun zwischen den Belägen 4, 5 wirksamen elektrischen Feldes der eindringende Lichtstrahl 12 eine starke, durch die Pfeile 13 angedeutete Dispersion erfährt Für den Betrachter bedeutet dies, daß die Einrichtung 1 milchig weiß wirkt und der Betrachter einen Gegenstand nicht mehr erkennen kann. In diesem Zustand ist die als Lichtschalter wirkende Einrichtung 1 also gesperrt. Durch entsprechende Steuerung des Schalters 11 in den beiden Brillengläsern wird also erreicht, daß wechselweise nur das linke oder das rechte Auge den Bildschirm wahrnimmtAccording to FIG. 3, the switch 11 is closed, so that at the electrodes of the device 1 the voltage of 30VoIt becomes effective. The nematic liquid crystal layer has the property that due to the now between the pads 4, 5 effective electrical In the field, the penetrating light beam 12 experiences a strong dispersion, indicated by the arrows 13 to the viewer this means that the device 1 appears milky white and the viewer an object can no longer recognize. The device 1 acting as a light switch is in this state locked. By appropriate control of the switch 11 in the two lenses it is achieved that alternately only the left or the right eye perceives the screen

In F i g. 4 ist die Batterie 10 über die beiden Schalter 11 und 11' an zwei eine Brille bildende Einrichtungen 1 und 1' angeschlossen. Die Schalter 11 und 11' werden über Klemmen a und b durch zwei gegenphasige Schaltspannungen 14, 15 derart gesteuert, daß z. B. während der Dauer eines Bildes des Fernsehsignals (40 ms) nur das dem linken Auge und während der Dauer des nächsten Bildes nur das dem rechten Auge zugeordnete Brillenglas 1 lichtdurchlässig ist. Wenn dann die beiden Bildauszüge von Bild zu Bild abwechselnd übertragen werden, nimmt das linke Auge nur die von der linken Aufnahmeröhre aufgenommene Bildinformation und das rechte Auge nur die von der rechten Aufnahmeröhre aufgenommene Bildinformation wahr, wodurch ein Stereoeindruck entsteht.In Fig. 4, the battery 10 is connected via the two switches 11 and 11 'to two devices 1 and 1' forming glasses. The switches 11 and 11 'are controlled via terminals a and b by two antiphase switching voltages 14, 15 such that, for. B. during the duration of a picture of the television signal (40 ms) only the left eye and during the duration of the next picture only the lens 1 assigned to the right eye is transparent. If the two image extracts are then transmitted alternately from image to image, the left eye only perceives the image information recorded by the left pick-up tube and the right eye only perceives the image information picked up by the right pick-up tube, which creates a stereo impression.

In F i g. 5 ist der Einfluß der angelegten Spannung auf die lichtsperrende Wirkung der Einrichtung 1 dargestellt, und zwar die Wirkung der Lichtsperrung in Abhängigkeit vom Tastverhältnis einer angelegten Impulsfolge. Bei großem Tastverhältnis t\lt₂, also kurzer Dauer eines angelegten Impulses 16, ist das Brillenglas klar und durchsichtig. Der durch die Einrichtung fließende Strom / hat den in Fig.5c dargestellten Verlauf. Der Strom / klingt so schnell wieder ab, daß keine lichtsperrende Wirkung eintritt Bei kleinerem Tastverhältnis UIh, d.h. längerem Impuls 16, trifft schließlich bei t\lt₂ von 1—2 eine Iicbtsperning auf, wodurch das Brillenglas undurchsichtig wird. Der Strom /hat dann den in Fig.5d dargestellten Verlauf. Durch die Trägheit des elektronischen Lichtschalters sinkt der Strom i nicht mehr nennenswert ab, so daß das Brillenglas ständig undurchsichtig erscheint Bei einer Umschaltung zwischen t\lt2 = 1 und fi/fe = 7 kann also eine abwechselnde völlige Durchsichtigkeit und eine völlige Undurchsichtigkeit erreicht werden. Durch das Tastverhältnis t\lh läßt sich gemäß Fig.5a auch das Maß der Durchsichtigkeit für jedes Brillenglas getrennt einstellen. Dieses kann zweckmäßig sein, wenn z. B. die Empfindlichkeit der beiden Augen des Betrachters unterschiedlich ist Dann kann die Helligkeit des durch das jeweilige Brillenglas gehenden Lichtes durch das Tastverhältnis entsprechend dem subjektiven Empfinden so variiert werden, daß ein subjektiv optimal plastischer Bildeindruck entstehtIn Fig. 5 shows the influence of the applied voltage on the light blocking effect of the device 1, namely the effect of the light blocking as a function of the duty cycle of an applied pulse train. With a large pulse duty factor t \ lt ₂ , i.e. a short duration of an applied pulse 16, the spectacle lens is clear and transparent. The current / flowing through the device has the course shown in FIG. 5c. The current / decays so quickly that there is no light blocking effect. With a smaller pulse duty factor UIh, ie longer pulse 16, an Iicbtsperning finally occurs at t \ lt ₂ of 1-2, which makes the spectacle lens opaque. The current / then has the course shown in Figure 5d. Due to the inertia of the electronic light switch, the current i no longer drops significantly, so that the spectacle lens constantly appears opaque.When switching between t \ lt2 = 1 and fi / fe = 7, alternating complete transparency and complete opacity can be achieved. By means of the pulse duty factor t \ lh , according to FIG. 5a, the degree of transparency can also be set separately for each spectacle lens. This can be useful if, for. B. the sensitivity of the two eyes of the viewer is different Then the brightness of the light passing through the respective lens can be varied by the duty cycle according to the subjective perception so that a subjectively optimally three-dimensional image impression is created

Da das gesteuerte Element eine in Fig.5c bereits angedeutete Trägheit besitzt d. h. erst kurze Zeit nach Wegfall der angelegten Spannung wieder durchsichtig wird, kann es zweckmäßig sein, die Dauer der angelegten Spannung kurzer zu bemessen, als es der Darstellungszeit des jeweils zu sperrenden Bildes entspricht Die Schaltspannung kann in einem mit der Brille zusammengebauten, durch eine Batterie gespeisten Generator erzeugt werden, der über einen vom Fernsehempfänger drahtlos gespeisten Empfänger auf die jeweilige Frequenz, z. B. die Bildfrequenz, des Empfängers, synchronisiert ist. Die Brillengläser (2,3 in Fig. 1) können geschliffene, zusätzlich zum Ausgleich von Augenfehlern dienende Gläser sein. Die Brille kann auch mit einer Hörhilfe zusammengebaut sein. Der in die Brille eingebaute drahtlose Empfänger kann auch so ausgebildet sein, daß er auch das zum Bild gehörende Tonsignal empfängt und über einen elektro/akustischen Wandler den Ohren des Betrachters zuführt Die nematische Flüssigkeit kann zur Erzielung besonderer Effekte eingefärbt sein. Die flüssigkeitskristalline Substanz kann z. B. vom Typ Methoxydbenzol-Butylanilinsein. Since the controlled element is already one in Fig.5c has indicated inertia d. H. transparent again only a short time after the applied voltage has ceased it may be useful to make the duration of the applied voltage shorter than the The display time of the respective image to be blocked corresponds to. The switching voltage can be combined with the Glasses assembled, powered by a battery, generated by a generator TV receiver wirelessly powered receiver on the respective frequency, z. B. the frame rate, des Receiver, is synchronized. The spectacle lenses (2,3 in Fig. 1) can be ground, in addition to compensating be glasses that serve to prevent eye defects. The glasses can also be assembled with a hearing aid. The in The wireless receiver built into the glasses can also be designed so that it also includes the image belonging to the image Receives a sound signal and feeds it to the viewer's ears via an electro / acoustic converter nematic liquid can be colored to achieve special effects. The liquid crystalline Substance can e.g. B. of the methoxydbenzene-butylaniline type.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Paterite claims:

1. A device for viewing a stereo image, which alternately contains the image information assigned to the left and the right eye of the observer, with light switches arranged between the image and the eyes of the observer, each of which contains a medium arranged between two electrodes, which is controlled by a w transparent electrodes applied to the switching voltage and is opaque controllable, characterized in that as a nematic liquid crystal layer is used in the transparency controllable medium.

2. Device according to claim 1, characterized in that That is, they each have two panes of glass arranged parallel to one another at a distance from one another (2, 3) contains, which are each provided with a transparent electrode (4, 5), and that the Liquid crystal substance is located in the space (7) formed between the glass panes

3. Device according to claim 2, characterized in that the distance is of the order of magnitude of 20 μπι is

4. Device according to claim 2, characterized in that the electrodes (4, 5) made of conductive, consist of transparent layers which are applied to the surfaces of the intermediate space (7) Glass panes (2,3) are applied.

5. Device according to claim 4, characterized in that the conductive layers (2,3) made of Sn O2 or aluminum coverings.

6. Device according to claim 1, characterized in that the nematic liquid is colored is.

7. Device according to claim 1, characterized in that the transparency of the two Media assigned to eyes is individually adjustable.

8. Device according to claim 1, characterized in that the duration of the medium is opaque controlling switching voltage is shorter than the display time of the respective medium invisibly controlled image (e.g. 70%).

9. Device according to claim 8, characterized in that the duration of the switching voltage for the the media associated with both eyes is adjustable.

10. Device according to claim 1, characterized in that the two associated with the eyes Media are assembled into glasses.