CN101813827A - 一种红外线主动快门式3d眼镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算机周边和立体电视等3D设备应用领域，尤其涉及一种红外线主动快门式3D眼镜系统，该3D眼镜系统由红外线同步信号编码发射器和3D眼镜组成。其有益效果是：1)、解决了红外线立体眼镜和电视机遥控器相互间的窜扰问题；2)、解决了相同立体设备在同一环境中可以同时使用而不窜扰的问题；3)、可以实现设备码的随时更新；4)、实现在立体电视与3D眼镜间的红外线同步信号短暂丢失后立体眼镜仍能稳定的和立体电视保持同步，提高了3D眼镜的工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机周边和立体电视等3D设备应用领域，尤其涉及一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其通过帧序时分方式实现3D显示时，将显示设备的同步信号通过特殊调制的红外线，发射传输到观看者佩戴的快门眼镜上，使左右镜片的开关与显示屏的帧序立体图像保持同步，从而使人产生立体视觉效果的一种3D眼镜系统。
背景技术
随着数字视频技术的不断发展，立体电影和立体电视也将逐步进入市场。特别是随着液晶材料响应速度的提高，目前液晶显示器已经可以实现120Hz甚至更高的刷新频率，这样原来帧序时分制立体图像由于频率太低左右光阀眼镜片切换造成的闪烁感将彻底解决，所以帧序时分制立体电影和立体电视也必将会越来越普及。但是传统的红外线光阀眼镜由于一般都采用被动同步接收的方式，如果信号稍有干扰特别是红外线遥控器的使用，就会造成同步信号紊乱或者中断，使得镜片闪烁，影响观看效果。同时传统红外线3D眼镜的红外线发射器由于采用一般的红外线连续同步发射方式，也会干扰电视机遥控器的使用，造成遥控不灵或者出错。所以如何提高3D立体眼镜的工作稳定性和灵敏度，同时又不影响电视机遥控功能，就成为提升3D立体观看效果和使用便利性的一个亟待解决的瓶颈问题。总的来说以下几个问题还没有得到很好的方法解决，
一.如何使3D眼镜不受电视机遥控器的干扰？
二.如何使电视机不受3D眼镜红外线发射器的影响？
三.如何实现在立体电视与3D眼镜间的红外线同步信号短暂丢失后立体眼镜仍能稳定的和立体电视保持同步？
基于上述现有3D立体眼镜的不足之处，本发明人为了解决上述问题，研制了本发明“一种红外线主动快门式3D眼镜系统”。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种红外线主动快门式3D眼镜系统，实现被动与主动相结合的双模式工作，提高3D眼镜的工作稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种红外线主动快门式3D眼镜系统由红外线同步信号编码发射器和3D眼镜组成。
所述的红外线同步信号编码发射器由光电耦合输入电路、MCU微处理器和红外线发射电路组成。
所述的光电耦合输入电路将输入的立体电视或其它立体播放设备输出的同步信号通过光电耦合器转换成相应的电压信号，输入到MCU的检测端。
所述的MCU微处理器根据光电耦合电路输入的同步信号，按一定的格式对同步信号进行数字编码，并进行载波调制，然后输出至红外线发射电路，实现了同步信号的数字编码化传送。
所述的MCU微处理器对同步信号的数字编码时序处理方法是：在同步信号的下降沿和上升沿进行数字化编码，然后对上述编码进行载波调制后驱动红外线发光管发射红外线同步信号；数字编码的码流数据结构由用于启动快门眼镜同步信号接收电路的起导码、用于标识立体显示屏与快门眼镜配对的设备码和用于区分同步信号的上升沿和下降沿的属性码组成；起导码由1个4P脉宽的启动脉冲+1个2P脉宽的空白间隔码+1个1P脉宽的引导脉冲组成；设备码由每bit都为3P脉宽的共8个bit组成，用于区分不同的设备，以便在同一环境下可以实现一台立体显示器配合多个相同设备码的眼镜同时使用；属性码由1个bit组成。
所述的设备码重置的通讯协议为：规定一个固定设备码为设置标识码，当需进行设备码重新设置时，红外线同步信号编码发射器第一个同步沿先发送一个设置标识码，接着在下一个同步沿发送更新的设备码，3D眼镜在接收到第一个同步沿发送过来的设置标识码后，将接下来的一个同步沿发送过来的新的设备码保存下来，从而实现了和立体显示设备同步更新了设备码。
所述的3D眼镜由眼镜框架、快门LCD眼镜片、接收控制电路和电源等组成。
所述的3D眼镜在眼镜框架上设有左右各一片快门LCD眼镜片，并在眼镜框架上设有红外线接收窗口，左右各设有可供佩戴的眼镜腿以及用于放置电路板和电池的内腔体。
所述的接收控制电路由红外线接收解调电路、同步信号解码器、参数识别与存储模块、数字锁相环频率发生与相位控制模块、LCD时序发生模块、LCD驱动电路组成，红外线接收解调电路将红外线传感器接收到的微弱电信号进行放大并解调还原出数字编码的同步信号，送入同步信号解码器；同步信号解码器按照红外线同步信号编码发射器对同步信号的编码方式解码出同步信号的上升沿或下降沿信号，送给参数识别与存储模块；参数识别与存储模块根据同步信号上升沿和下降沿的周期测量出同步信号的频率及相位值并将其保存至同步参数存储器中，以便在丢失信号时按存储值主动的异步运行；数字锁相环频率发生与相位控制模块根据同步参数存储器中的参数结合LCD的延时特征，主动发生出与立体电视等立体显示屏帧序立体图像的频率和相位一致的波形控制信号，传送给LCD时序发生模块；LCD时序发生模块根据快门LCD的时间和电压特性产生出合适的时序波形，送给快门LCD驱动电路，从而实现快门LCD的开闭与立体显示屏的帧序时分立体图像保持同步的开启和关闭，使人的左右眼看到图像分别和立体图像的左右帧图像同步，使人产生立体感。
本发明一种红外线主动快门式3D眼镜系统的有益效果是：
1)、解决了红外线立体眼镜和电视机遥控器相互间的窜扰问题；
2)、解决了相同立体设备在同一环境中可以同时使用而不窜扰的问题；
3)、可以实现设备码的随时更新；
4)、实现在立体电视与3D眼镜间的红外线同步信号短暂丢失后立体眼镜仍能稳定的和立体电视保持同步，提高了3D眼镜的工作稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的发射器功能框图；
图2是MCU微处理器对同步信号的数字编码时序图；
图3是数字编码的码流数据结构示意图；
图4是设备码重置的通讯协议示意图；
图5是本发明的整体结构示意图；
图6是接收控制电路功能框图。
具体实施方式
本发明是这样实施的：
在图1至图6中，一种红外线主动快门式3D眼镜系统，由红外线同步信号编码发射器和3D眼镜组成。红外线同步信号编码发射器功能框图如图1所示。所述的红外线同步信号编码发射器由光电耦合输入电路，MCU微处理器和红外线发射电路组成。所述的光电耦合输入电路将输入的立体电视或其它立体播放设备输出的同步信号通过光电耦合器转换成相应的电压信号，输入到MCU的检测端。这样的好处是将外部设备和红外线同步信号编码发射器在电路上完全隔离，避免静电高压干扰及其它电磁干扰，提高了工作的稳定性和可靠性。所述的MCU微处理器根据光电耦合电路输入的同步信号，按一定的格式对同步信号进行数字编码，并进行载波调制，然后输出至红外线发射电路，实现了同步信号的数字编码化传送。
MCU微处理器对同步信号的数字编码时序如图2所示。在同步信号的下降沿和上升沿进行数字化编码，然后对上述编码进行载波调制后驱动红外线发光管发射红外线同步信号。由于采用了数字化编码，载波频率可以是一般遥控器采用的38KHz或者其他频率，也不会受到遥控器的干扰。
数字编码的码流数据结构如图3所示，由起导码+设备码组成+属性码。
起导码：用于启动快门眼镜同步信号接收电路，由1个4P脉宽的启动脉冲+1个2P脉宽的空白间隔码+1个1P脉宽的引导脉冲组成。
设备码：由每bit都为3P脉宽的共8个bit组成。用于标识立体显示屏与快门眼镜的配对，以区分不同的设备，以便在同一环境下可以实现一台立体显示器配合多个相同设备码的眼镜同时使用。保证了邻近的不同设备码相同设备间互不干扰的工作，比如在游戏厅中相同的几台立体游戏机可以同时工作但不相互干扰。
属性码：用于区分同步信号的上升沿和下降沿，由1个bit组成。
为了使不同设备码的同步信号编码长度保持相同，从而不影响快门眼镜的同步相位，单个bit位的编码采用占空互补法，即每个bit位采用等宽但占空比互补的方式来区分bit0和bit1。Bit0和Bit1的逻辑状态区分具体为：起导码中最后的引导脉冲过后，当出现间隔2P的空白码+1P脉宽时，即表示为Bit0；反之当出现间隔1P的空白码+2P脉宽的时，即表示为Bit1；
从图3可知，整个编码信号的宽度为34P。为了不干扰普通遥控器的使用，必须使34P＜9Ms(遥控器的起导码宽度)，所以1个基准脉宽(1P)必须小于0.26mS。
设备码重置的通讯协议如图4所示。为了在设备出厂后可以重新自动配对设置立体显示器和3D眼镜的设备码，采用如图4的通讯协议：规定一个固定设备码为设置标识码(例如0x00)，当需进行设备码重新设置时，红外线同步信号编码发射器第一个同步沿先发送一个设置标识码(0x00)，接着在下一个同步沿发送更新的设备码。3D眼镜在接收到第一个同步沿发送过来的设置标识码(0x00)后，将接下来的一个同步沿发送过来的新的设备码保存下来，从而实现了和立体显示设备同步更新了设备码。
所述的3D眼镜如图5所示：由眼镜框架，快门LCD眼镜片，接收控制电路和电源等组成。
所述的3D眼镜在眼镜框架上设有左右各一片快门LCD眼镜片，并在框架上设有红外线接收窗口，左右各设有可供佩戴的眼镜腿，及用于放置电路板及电池的内腔体。
所述的接收控制电路功能框图如图6所示：由红外线接收解调电路，同步信号解码器，参数识别与存储模块，数字锁相环频率发生与相位控制模块，LCD时序发生模块，LCD驱动电路组成。
红外线接收解调电路将红外线传感器接收到的微弱电信号进行放大并解调还原出数字编码的同步信号，送入同步信号解码器。同步信号解码器按照红外线同步信号编码发射器对同步信号的编码方式解码出同步信号的上升沿或下降沿信号，送给参数识别与存储模块。参数识别与存储模块根据同步信号上升沿和下降沿的周期测量出同步信号的频率及相位值并将其保存至同步参数存储器中，以便在丢失信号时按存储值主动的异步运行。数字锁相环频率发生与相位控制模块根据同步参数存储器中的参数结合LCD的延时特征，主动发生出与立体电视等立体显示屏帧序立体图像的频率和相位一致的波形控制信号，传送给LCD时序发生模块。LCD时序发生模块根据快门LCD的时间和电压特性产生出合适的时序波形，送给快门LCD驱动电路，从而实现快门LCD的开闭与立体显示屏的帧序时分立体图像保持同步的开启和关闭，使人的左右眼看到图像分别和立体图像的左右帧图像同步，因而使人产生立体感。同时通过采用此方法后，即使短暂的丢失红外线同步信号编码发射器的同步信号，眼镜仍旧能够正常的同步工作，不会发生不同步或者闪烁的现象。
以上所述，仅是本发明一种红外线主动快门式3D眼镜系统的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于：该3D眼镜系统由红外线同步信号编码发射器和3D眼镜组成。
2.根据权利要求1所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于：所述的红外线同步信号编码发射器由光电耦合输入电路、MCU微处理器和红外线发射电路组成。
3.根据权利要求2所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于所述的光电耦合输入电路将输入的立体电视或其它立体播放设备输出的同步信号通过光电耦合器转换成相应的电压信号，输入到MCU的检测端。
4.根据权利要求3所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于所述的MCU微处理器根据光电耦合电路输入的同步信号，按一定的格式对同步信号进行数字编码，并进行载波调制，然后输出至红外线发射电路，实现了同步信号的数字编码化传送。
5.根据权利要求4所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于所述的MCU微处理器对同步信号的数字编码时序处理方法是：在同步信号的下降沿和上升沿进行数字化编码，然后对上述编码进行载波调制后驱动红外线发光管发射红外线同步信号；数字编码的码流数据结构由用于启动快门眼镜同步信号接收电路的起导码、用于标识立体显示屏与快门眼镜配对的设备码和用于区分同步信号的上升沿和下降沿的属性码组成；起导码由1个4P脉宽的启动脉冲+1个2P脉宽的空白间隔码+1个1P脉宽的引导脉冲组成；设备码由每bit都为3P脉宽的共8个bit组成，用于区分不同的设备，以便在同一环境下可以实现一台立体显示器配合多个相同设备码的眼镜同时使用；属性码由1个bit组成。
6.根据权利要求5所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于所述的设备码重置的通讯协议为：规定一个固定设备码为设置标识码，当需进行设备码重新设置时，红外线同步信号编码发射器第一个同步沿先发送一个设置标识码，接着在下一个同步沿发送更新的设备码，3D眼镜在接收到第一个同步沿发送过来的设置标识码后，将接下来的一个同步沿发送过来的新的设备码保存下来，从而实现了和立体显示设备同步更新了设备码。
7.根据权利要求1所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于所述的3D眼镜由眼镜框架、快门LCD眼镜片、接收控制电路和电源等组成。
8.根据权利要求7所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于所述的3D眼镜在眼镜框架上设有左右各一片快门LCD眼镜片，并在眼镜框架上设有红外线接收窗口，左右各设有可供佩戴的眼镜腿以及用于放置电路板和电池的内腔体。
9.根据权利要求7所述的一种红外线主动快门式3D眼镜系统，其特征在于所述的接收控制电路由红外线接收解调电路、同步信号解码器、参数识别与存储模块、数字锁相环频率发生与相位控制模块、LCD时序发生模块、LCD驱动电路组成，红外线接收解调电路将红外线传感器接收到的微弱电信号进行放大并解调还原出数字编码的同步信号，送入同步信号解码器；同步信号解码器按照红外线同步信号编码发射器对同步信号的编码方式解码出同步信号的上升沿或下降沿信号，送给参数识别与存储模块；参数识别与存储模块根据同步信号上升沿和下降沿的周期测量出同步信号的频率及相位值并将其保存至同步参数存储器中，以便在丢失信号时按存储值主动的异步运行；数字锁相环频率发生与相位控制模块根据同步参数存储器中的参数结合LCD的延时特征，主动发生出与立体电视等立体显示屏帧序立体图像的频率和相位一致的波形控制信号，传送给LCD时序发生模块；LCD时序发生模块根据快门LCD的时间和电压特性产生出合适的时序波形，送给快门LCD驱动电路，从而实现快门LCD的开闭与立体显示屏的帧序时分立体图像保持同步的开启和关闭，使人的左右眼看到图像分别和立体图像的左右帧图像同步，使人产生立体感。
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