MX2010005900A - Anteojos vision estereoscopica y periferica 3d con tecnologias secuencial (pantalla electronica) o paralela (filtros polarizados) y deteccion de movimiento y uso de realidad aumentada. - Google Patents

Abstract

Son anteojos o gafas, que por medio de pantallas, lentes, cristal líquido y micro lentes y tecnología 3DTV y camaras, el usuario tenga total mente una visión en 3D y periférica completa y pueda percibir imágenes con profundidad, pudiendo trabajar en un ambiente virtual donde la pantalla pueda cubrir los 360 grados a su alrededor, pudiendo interactuar con el mundo que lo rodea en 3d sin quitarse la gafas, haciendo que por medio de unos censores detecten el movimiento de su cabeza, el usuario pueda percibir a través de los lentes la visión tal y como la percibe en la vida real, permitiéndole percibir principalmente dos aspectos. La capacidad de profundidad, la cual le permite a las personas, juzgar la distancia que existe entre todo lo que le rodea a través de su visión, eso quiere decir que con la simple vista, su cerebro sea capaz juzgar y de conocer la distancia de todo lo que le rodea, sin importar si mueve los ojos o la cabeza alrededor. La segunda característica, que a diferencia de tecnologías anteriores, no está limitada por la visión de túnel, de hecho es todo lo contrario el usuario ya no percibe los bordes de la pantalla ya que los anteojos sobrepasan el área visible de los ojos, haciendo que los ojos no puedan percibir los bordes de la pantalla.

Description

Anteojos visión estereoscópica y periférica 3D con tecnologías secuencial (pantalla electrónica) o paralela (filtros polarizados) y detección de movimiento y uso de realidad aumentada Antecedentes de la invención Ya poseo el tramite de una patente anterior con nombre de ( Anteojos visión estereoscópica y periférica 3D, numero de patente Mx/a/2003/008484, del 7 agosto del 2009) muy parecida a esta pero con claras e importantes diferencias, puesto que la patente crea una nueva tecnología para resolver el mismo problema ya conocido la información de la introducción es casi la misma pero las tecnologías son diferentes.

Visión estereoscópica o conocida popularmente como visión en 3D, la capacidad estereoscópica es la que todos seres vivos utilizan para juzgar las distancias, en base a dos imágenes distintas, lo anterior quiere decir que tanto los insectos, animales y seres humanos tenemos visión estereoscópica, en este caso hablaremos solo de las personas, Los seres humanos poseemos 2 ojos para proporcionarnos la visión estereoscópica, la visión estereoscópica se logra debido a que los ojos se encuentran separados por 63 milímetros (distancia media entre los seres humanos) los ojos obtienen imágenes ligeramente diferentes, el cerebro, interpreta las diferencias entre las imágenes, como distancias, y nos da información de la profundidad.

Lo que ya se conoce de los gafas de realidad virtual Se considera un gafas de visión estereoscópica a los que son utilizados en la realidad virtual, son gafas que muestran imágenes generadas por computadora que simulan un entorno del mundo y que permite interactuar a las personas de una forma natural y transparente, haciéndolas sentir como si estuvieran en otro lugar.

Las gafas de realidad virtual utilizan, unas pequeñas pantallas, una para cada ojo, pero debido a que los ojos no pueden ver claramente objetos desde muy cerca, las pantallas son alejadas, del ojos para que en medio, puedan ser colocadas lentes de aumento, que permitan ver las pantallas desde muy cerca y debido a que cada persona poseen bioptria diferentes, las gafas de realidad virtual deben poseer sistemas de ajuste para cada persona, para ajustarse a la vista del usuario, aumentando la distancia entre el ojo y la pantalla, debido a que la pantalla esta alejada de los ojos, se produce una visión en túnel. La visión en túnel se experimenta cuando la visión periférica o lateral se ve obstruida, dejando sólo una pequeña ventana de visión central. El campo de visión puede asemejarse al que observamos mirando a través de un tubo de papel sanitario o atreves de unos binoculares, además que obliga que solo se pueda ver en una sola dirección.

Las gafas de realidad virtual utilizan sensores para detectar la orientación de la cabeza, esto sirve para saber donde es arriba y donde es abajo, eso les permite detectar la inclinación de la cabeza pero no detecta los movimientos laterales ni verticales.

Lo que ya se conoce de la tecnología 3DTV o ¡magens estereoscópicas de tecnologías, Secuencial (pantalla electonica) o paralela (filtros polarizados) En la actualidad se esta desarrollando nueva tecnología 3D conocida por el publico como Televisiones 3D. La televisión 3D (o 3D TV) es aquella pantalla LCD o plasma que permite al espectador percibir la sensación de profundidad.

Existen dos tipos tecnologías principales para la imágenes en 3d las que requieren gafas y las que no, para propósitos de esta patente explicare claramente cuales son estas tecnologías para evitar posibles malas interpretaciones.

Tipo A: Tecnología sin gafas La tecnología de imágenes en 3d se consigue gracias a unos micro lentes llamados "lenticular" colocados en cada píxel que permiten enviar una imagen ligeramente diferente a cada ojo. Una capa con una matriz de micro lentes están fijadas sobre la pantalla. Mientras que con un ojo percibimos una parte de la pantalla, con el otro, que observa desde un ángulo diferente, observaremos otra parte dirigida hacia el otro ojo.

Tipo B: Tecnología con gafas La forma en que funciona esta tecnología 3D, es haciendo que la pantalla muestren la imagen que corresponde al ojo izquierdo mientras el espectador utiliza unas gafas que bloquean el paso de la luz al ojo derecho y viceversa la pantalla muestra la imagen que corresponde al ojo derecho mientras las gafas bloquea la luz al ojo izquierdo, esta acción se realiza muy rápidamente, mas 60 veces en un segundo, y gracias a la persistencia de la visión de los seres humanos, que consiste en la capacidad teórica del ojo (o la retina) de guardar la última imagen que le llega, haciendo que un objeto sea percibido incluso cuando esté ya no esta. El espectador no logra notar que la vista a sido bloqueada, pero requiere que las sincronizadas por un cable o por una comunicación vía inalámbrica o infrarroja. Logrando así que los dos ojos perciban imágenes distintas, haciendo que el cerebro, interpreta las diferencias entre las imágenes como distancias, y nos de información de la profundidad.

Esta tecnología se puede utilizar satisfactoriamente con pantallas del tipo LCD, Plasma, LED y OLED siempre y cuando superen 120hz en la actualidad ya existen pantallas que alcanzan los 600hz, la velocidad en hz, se puede entender como la capacidad de la pantalla para cambiar, a una nueva imagen.

Las tecnologías que requieren gafas se dividen en 2 Tecnología 1 : Secuencial (pantalla electrónica por bloqueo electrónico) Tecnología 2: Paralela (filtros polarizados) Lo que ya se conoce tecnología estereoscópica Paralela (filtros polarizados) El espectador puede ver una pantalla común sea LCD, Plasma, LED y OLED, a la que se coloca unos filtros a la altura de los píxeles, estos filtros les llama "filtro polarizados" o "filtro polarizador" pueden ser pasivos (lentes comunes) o lentes activos (cristal liquido) el cual permite el paso de la luz, en una determinada amplitud de onda, los filtros son lentes que permite el paso de las luz en una determinada amplitud de onda y bloquean toda la luz restante que no cumpla con la amplitud de onda que se desea conocido como "polarización electro magnética". Lo anterior quiere decir que si se coloca un filtro polarizado a 45 grados sobre otro a -45 grados, lo que provocaría es impedir el paso de las luz bloqueándolo por completo.

El uso que se le da a esta tecnología es utilizada normalmente en los cines por que permite enviar ambas imanes al mismo tiempo a las gafas, lo que hacen las gafas es permitir el paso de la luz especifica para el ojo derecho y bloqueando la luz para el ojo izquierdo y vise versa, haciendo visible la luz especifica para el ojo izquierdo y bloqueando la luz para el ojo derecho, permitiéndole así que las imágenes se diferencien y mostrando una imagen especifica al ojo derecho e izquierdo.

Lo que ya se conoce de la realidad aumentada La realidad aumentada es una tecnología que mezcla las imágenes de la realidad y a esta le añade lo virtual, para esto se apoya generalmente imágenes tomadas en tiempo real (en vivo) , las cuales una computadora agrega elementos como texto e imágenes 3D, para esto software se basa en marcadores, los marcadores básicamente cualquier símbolos que proporcione orientación geométrica que el software interpreta y adecúa la imagen 3D correspondiente a la orientación del marcador, esto se logra con un algoritmo y tomando como base que la forma del marcador ya se conoce y el que el tamaño del marcado es constantes, la computadora realiza los cálculos necesarios para la orientación del la imagen 3D y la sobrepone sobre la forma del marcador, y todo esto ocurriendo en tiempo real.

Lo que ya se conoce del cristal líquido El cristal liquido permite el paso de la luz funcionando como un lente, al ser afectados por una corriente eléctrica, se recombina su estructura deformando el lente permitiendo que luz se enfoque diferente, lo cual hace que funcione como lente bifocal, haciendo que se pueda enfocar de lejos y de cerca aplicando cargas eléctricas.

Lo que ya se conoce de las pantallas de cuarzo El cuarzo permite el paso de la luz funcionando como un vidrio común, al ser afectados por una corriente eléctrica, se recombina su estructura y bloquea el paso de la luz Lo que ya se conoce de los censores de electromagnetismo o censores de radio frecuencia Los censores de electromagnetismo o censores de radio frecuencia pueden detectar la intensidad de una señal a poco distancia dependiendo de intensidad de la señal que se produzca Descripción de la invención Basándome en la tecnología de la televisión TV3D que utiliza gafas junto con la tecnología de pantallas (LCD, Plasma, LED y OLED) y junto a lentes de cristal liquido de forma curva, filtros polarizados, espejos y lentes lenticulares, con esto crear un nuevo tipo de lentes de realidad virtual. Para propósitos de esta patente me referiré a la invención como visor 3D Descripción de visión de los seres humanos, en la figura 1 se muestra desde arriba de la cabeza de una persona, la cual muestra el campo de visión del ojo izquierdo (1) y del ojo derecho(2), viendo dos cajas, una junto a la otra, debido a que los ojos se encuentran separados, las imágenes percibidas por los ojos son diferentes como muestra la figura 2, las diferencias(3) en las imágenes son percibidas por el cerebro como profundidad(4) la unión de ambas áreas de imágenes como muestra la figura 3 desde arriba de la cabeza es percibida como visión (5) las partes (6,7) que no son percibidas con ambos ojos se llama visión periférica, la visión periférica es especialmente útil para conducir, por que nos amplia el ancho de visión permitiéndonos ver todo lo que se encuentra alrededor sin que nos centremos en ello.

La tecnología de visión 3D como muestra la figura 4 vista desde arriba de la cabeza de un espectador viendo hacia una pantalla(9), utilizado gafas(8) En el caso de la tecnología secuencial, la figura 5 muestra como las gafas permiten ver la ¡magen(lO) por el ojo izquierdo(ll), bloqueando la vista al ojo derecho(12), mientras la figura 6 muestra como las gafas permiten ver la imagen por el ojo derecho(12), bloqueando la vista al ojo izquierdo(ll), claro esta para lograr esto deber haber comunicación entre las gafas(8) y la pantalla(9) para determinar en que momento se muestra la imagen que corresponde al ojo derecho(12) y al ojo izquierdo(ll).

En el caso de la tecnología paralela, la figura 7 los píxeles horizontales son alterados a través del filtro polarizado siendo visibles siempre por el ojo izquierdo y bloqueado la luz por el ojo derecho y viceversa como muestra la figura 8 donde los píxeles horizontales siendo visibles siempre por el ojo derecho y bloqueando la luz por el ojo izquierdo. Como muestra la figura 8 y 9 los filtros de polarizado pueden ser cristal liquido, que al aplicarles una carga eléctrica pueden cambiar su polarización rápidamente, permitiéndole a la pantalla enviar la imagen polarizada al mismo tiempo. la figura 10 a un espectador viendo una pantalla la cual se encuentra cuerva , alrededor de la visión los píxeles de la pantalla(9) se colocan alrededor de la visión junto con los filtro (13,14) polarizado para el método paralelo o se utilizan pantallas de cuarzo electrónica(14) para el método secuencial, además debido a que la visión se vuelven borrosa, Debido a que los ojos poseen el cristalino, que puede contraerse, permitiéndole a los ojos ver de lejos y de cerca hasta 12 cms, para contrarrestar esto el cristal liquido (16) por medio de una carga eléctrica distorsiona la luz que la atraviesa haciendo que se enfoque de cerca algo que el ojo enfoca de lejos, haciendo que usuario cuando enfoque la vista para ver de lejos, el cristal liquido se encargue de hacer el ajuste necesario para seguir viendo de cerca, haciéndole cree al ojo que el objeto se encuentra alejando.

En la figura 11, 13 muestra la invención (17) siendo colocada a la altura de los ojos sobre una persona (18), a diferencia de la figura 12, 14 que solo muestra la cabeza de una persona (18) de frente y de perfil.

La Figura 15 muestra el dispositivo partido a la mitad, siendo utilizado por una persona(18), para mostrar la disposición de las distintas partes como: los pantalla de cuarzo y/o lentes polarizados(13), de cristal liquido(15) y la pantalla(9), los lentes se encuentran no solo curvos de manera horizontal al rededor de la cabeza, sino también de manera vertical alrededor de la visión como muestra la Figura 16 permitiéndole al usuario no solo mover los ojos a la izquierda y derecha, sino también, hacia arriba y hacia abajo, sin tener que mover la cabeza.

La Figura 17 muestra el dispositivo siendo vista desde arriba, por una persona.

La Figura 18 muestra el dispositivo siendo vista desde arriba.

La Figura 19 muestra el dispositivo siendo vista desde perspectiva.

La Figura 20 muestra el dispositivo siendo vista desde atrás.

Existe otra forma del visor 3D, esta forma reduciría la cantidad de elementos a utilizar, esto se logra aumentando la distancia entre los ojos y la pantalla por medio de un espejo(31) y la pantalla y además dejar es espacio se puede utilizar para los antejos(40). La Figura 28,29,30, 31 muestra la otra forma de visor 3D siendo utilizadas por el usuario, las figuras 32,33,34 muestra el dispositivo sin ser utilizado, esta otra forma, utiliza un espejo con la forma curva o parábola para orientar(42,43,44) la imagen de la pantalla(33) hacia los ojos(41), y por medio de lentes(32) lenticulares proporcionan la capacidad estereoscópica, con el espacio adicional entre la pantalla y los ojos se evita utilizar lentes de aumento para ver objetos de cerca, y además el espacio adicional, proporciona lugar para los anteojos(40) tal y como muestra la figura 36.

El invento no solo permitiría al usuario, ver hacia el frente como lo hacen lentes de realidad virtual, sino también permitiría ver de manera estereoscópica alrededor de todo el campo visual, sin perder la capacidad periférica. Y esto con el objetivo de que la persona no perciba el marco de la pantalla.

Detección del movimiento El invento al igual que con los gafas de realidad virtual, utilizan censores que determinan los movimientos inclinación y de orientación de la cabeza para esto cuenta con censores como giroscopios y también diodos trasmisores de luz infrarroja, con los cuales por medio de cámaras pueden detectar movimientos muy sutiles de la cabeza tanto inclinaciones de la cabeza como movimientos de la persona dentro de un área como muestra la figura 21,22, pero además cómo muestra la figura 18, cuenta con múltiples cámaras(21,22,23,24,25,26,27,28) de video integrada alrededor de los las visor 3d las cuales por medio de la tecnología de realidad aumentada permiten la detección de movimientos mas sutiles que los proporcionados por los giroscopios o los sistemas de infrarrojo.

A diferencia de los sistemas tradicionales de realidad aumentada donde solo se utiliza una única cámara como punto de referencia, y que el marcador se puede perder de vista, debido al movimiento de la cámara y que obliga a que se utilice un marcador como referencia, para determinar el tamaño y la posición de lo que se esta viendo, este invento como muestra la figura 18 pude utilizar múltiples cámaras(21,22,23,24,25,26,27,28) , las cuales les permiten tomar las imágenes alrededor y permitiéndole al software orientarse y generar imágenes en 3D de un ambiente virtual como muestra la figura 25,26,27 haciendo por ejemplo, que cuando una persona mueva la cabeza la izquierda figura 26, las imágenes que se muestran en las visor 3D coincidan perfectamente con el movimiento a la izquierda de la cabeza y viceversa, cuando una persona mueva la cabeza a la derecha como muestra la figura 27, las imágenes que se muestran en las Visor 3D coincidan perfectamente con el movimiento a la derecha de la cabeza y a diferencia de los sistemas tradicionales donde se requiere no perder de vista el marcador especifico como punto de referencia para que el sistema del software calcule la orientación, en este invento utiliza todos los objetos a su alrededor como si fuesen marcadores los cuales le proporcionan la orientación.

Este invento como muestra la figura 22, posee cámaras orientadas en la posición de los ojos(29,30), permitiéndole no solo percibir sus alrededores, sino que también permitiría ver las imágenes por parte del espectador en 3D, esto debido a que las imágenes son obtenidas para el ojo izquierdo figura 23 y para el ojo derecho figura 24 Existe otra capacidad de detección de movimiento en este dispositivo utilizando un segundo dispositivo, normalmente los censores(46,47,48) de electromagnetismo o de frecuencias pueden detectar la intensidad de una señal(45), utilizando como base al menos 2 puntos de referencia(46,47,48) se puede hacer la triangulación de la frecuencia, este caso como muestra la figura 37,38,39 la cabeza se mueve hacia la izquierda Figura 37 lo cual indica que censor 47 detecta un aumento de la señal ya que estaría mas cerca de la fuente(45), lo que aria le indicaría al sistema un giro a la izquierda y vise si se moviera la cabeza hacia la derecha figura 39, el censor 46 detectaría un aumento de la señal y el censor 47 una disminución de la señal, indicándole al sistema que se a movido la cabeza hacia la izquierda.

Utilización del dispositivo Tan solo se debe colocarse el dispositivo a la altura de ojos como si fuesen anteojos, la computadora se encargaría de generar las imágenes en base a las imágenes obtenidas de los cámaras, para generar un ambiente 3D, y enviaría imágenes 3d al dispositivo, las ligeras diferencias serian tomadas por el cerebro como profundidad, el software de realidad aumentada, detectaría los pequeños movimientos de la cabeza y la dirección a donde está viendo el usuario, y en base a eso, la computadora podría generar las imágenes con relación al lugar donde este viendo el usuario. Lo cual el usuario podría moverse dentro de cualquier área, lo anterior quiere decir que el usuario podría mover su cabeza hacia cualquier dirección y la computadora generaría las imágenes que concuerden con el movimiento de la cabeza, logrando así ver imágenes como las vería en mundo real.

Debido a que la traspiración es una acción natural del cuerpo y es posible que inclusive la misma respiración nuble los lentes, con lo que cuenta con ventilación como muestra la figura 16 la cual muestra el dispositivo partido a la mitad donde se ven los audífonos (19) y las ventilas para el aire (20), el aire podrá ser inducido por un pequeño ventilador colocado en el interior de la ventila.

Claims (9)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito mi invención como antecede, considero una novedad y reclamo de mi invención del visor 3D de pantalla estereoscópica y periférica que se caracterizan por utilizar tecnología 3DTV y lentes de cristal liquido bifocales para generar imágenes con profundidad.

1) Se caracteriza por que las gafas utilizan pantallas de tecnología 3DTV. Pueda ser esta tecnología secuencial (pantalla electrónica) o paralela(filtros polarizados) o tecnología de lentes "lenticular"

2) Se caracteriza por que las gafas de 3d de visión estereoscópica y periférica incorpora cámaras

3) Se caracteriza por que las gafas utilizan las cámaras incorporadas para tecnología de realidad aumentada.

4) Se caracteriza por que las gafas utilizan las cámaras incorporadas para tecnología de realidad aumentada, para orientar con precisión basándose en las imágenes que lo rodean.

5) Se caracteriza por que la pantalla, o pantalla 3DTV, esta curveada alrededor de la cabeza de manera horizontal y de manera vertical, alrededor de la visión de los ojos, abarcando la visión y la visión periférica, junto con los lentes y lentes de cristal liquido que permitan enfocar a los ojos imágenes desde cerca.

6) Los lentes de cristal líquido actúan como lentes bifocales, permitiéndole a los ojos enfocar imágenes desde lejos o de cerca, dependiendo de las bioctria del usuario y la imagen que se desee presentar al usuario

7) Este dispositivo se caracteriza por utilizar ventilación para evitar que se empañe la pantalla

8) Detección de movimiento por un medio de censor de electromagnetismo o de radio frecuencia que utiliza la señal para determinar la dirección o orientación del usuario

9) utilizar un espejo en curvo de en forma parábola para presentar la imagen a los ojos del usuario. RESUM EN Son anteojos o gafas, que por medio de pantallas, lentes, cristal líquido y micro lentes y tecnología 3DTV y cámaras, el usuario tenga total mente una visión en 3D y periférica completa y pueda percibir imágenes con profundidad, pudiendo trabajar en un ambiente virtual donde la pantalla pueda cubrir los 360 grados a su alrededor, pudiendo interactuar con el mundo que lo rodea en 3d sin quitarse la gafas, haciendo que por medio de unos censores detecten el movimiento de su cabeza, el usuario pueda percibir a través de los lentes la visión tal y como la percibe en la vida real, permitiéndole percibir principalmente dos aspectos. La capacidad de profundidad, la cual le permite a las personas, juzgar la distancia que existe entre todo lo que le rodea a través de su visión, eso quiere decir que con la simple vista, su cerebro sea capaz juzgar y de conocer la distancia de todo lo que le rodea, sin importar si mueve los ojos o la cabeza alrededor. La segunda característica, que a diferencia de tecnologías anteriores, no está limitada por la visión de túnel, de hecho es todo lo contrario el usuario ya no percibe los bordes de la pantalla ya que los anteojos sobrepasan el área visible de los ojos, haciendo que los ojos no puedan percibir los bordes de la pantalla