WO2011016705A1 - Anteojos visión estereoscópica y periférica 3d - Google Patents

Anteojos visión estereoscópica y periférica 3d Download PDF

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Deisler Rigoberto De Leon Vargas
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Deisler Rigoberto De Leon Vargas
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Definitions

  • helmet stereoscopic vision to those who are used in virtual reality, are helmets that show computer generated images that simulate an environment of the world and that allows people to interact in a natural and transparent, making them feel as if they were somewhere else. This is achieved through stereoscopic vision or popularly known as 3D vision, stereoscopic capacity is Ia that all living beings use to judge the distances of everything that surrounds us based on two different images, the former means that both insects, animals and humans have stereoscopic vision, in this case we will talk specifically about human beings.
  • liquid crystal allows the passage of the light functioning as a lens, being affected by an electric current, its structure is recombined, deforming the lens allowing light to focus differently, which makes it work as a bifocal lens, making it able to focus from far and near.
  • 3D television or 3D TV
  • LCD or plasma screen that allows the viewer to perceive the sensation of depth without the need to use special glasses. This effect is achieved thanks to micro lenses or mirrors placed in each pixel that allow to send a slightly different image to each eye.
  • a layer with a matrix of transparent and cylindrical lenses are fixed on the screen. While with one eye we perceive a part of the screen, with the other, which observes from a different angle, we will observe another part directed towards the other eye.
  • Virtual reality headsets use a small screen, one for each eye, but because the eyes can not clearly see objects from close up, the screens are far from the eyes so that in the middle, lenses can be placed, allowing see the screens from very close and because each person has different bioptria, the virtual reality helmets must have adjustment systems for each person, to adjust to the user's view, increasing the distance between the eye and the screen, because the screen it is far from the eyes, a tunnel vision occurs. Tunnel vision is experienced when the peripheral or lateral vision is obstructed, leaving only a small central vision window.
  • the field of vision can be similar to the one we observe by looking through a toilet paper tube or through binoculars, which also means that it can only be seen in only one direction.
  • the virtual reality helmets use sensors to detect the orientation of the head, this serves to know where it is above and where it is below, that allows them to detect the inclination of the head but does not detect lateral or vertical movements. Description of the invention
  • the 3D vision technology uses micro lenses (8) as shown in Figure 4 Ia which through the refraction of the light makes it possible to see a different pixel (9) with the left eye (IO) to the right eye (11) with the goal of getting two different images to the brain, with which of the sensation of depth; using this same concept, the screen is curved around the vision of the spectator as shown in figure 5, the pixels (9) are placed around the vision together with the micro lenses (8) and a magnifying lens is also placed (18) liquid crystal to allow the eyes to see the pixels closely, because the nose (12) is in the middle of the eyes it may not be necessary to create two images of the width of the whole vision as shown in Figure 6 can be show an image for the left eye (13) (area more ocuras in the drawing) and the other one for the right eye (14) what it does reduce Ia number of pixels that have to be placed double for each micro lens, that means that double pixels (15) can be used only in the area of vision and simple pixels in peripheral vision (16,17).
  • Figure 7 shows the invention (19) being placed at eye level on a person (20), unlike Figure 8 that only shows the head of a person (20) without the helmet.
  • Figure 9 shows the device split to half being used by a person (20) to show the arrangement of the lens (22) of liquid crystal (21) and the screen (23) OLED with a layer formed by micro lenses, Lenses are not only curved horizontally around the head Figure 11, 12, but also vertically around the eye and the user's vision Figure 9, allowing the user not only to move the eyes left and right but also, up and down, without having to move the head.
  • the liquid crystal (21) Because the eyes have the lens that can contract, allowing the eyes to see from far and close up to 12 cm, to counteract this the liquid crystal (21) by means of an electrical charge distorts the light that passes through it making it focus closely on something that the eye focuses from afar, causing the user to focus when viewing to see from afar, the liquid crystal is responsible for making the necessary adjustment to continue to see up close making the eye believe that the object is moving away.
  • the invention as with virtual reality helmets requires censors to determine the movements inclination and orientation of the head for this account with sensors such as gyroscopes and transmitting diodes of infrared light Ia which by means of cameras can detect very subtle movements of the head both inclinations of the head and movements of the person within an area as shown in Figure 15
  • this technology is very similar to the technology used by the video game console Wii by Nintendo and by the Natal project of the Xbox of Microsoft that can determine the position of the user and where it is in a certain area but the difference is that neither Microsoft nor Nintendo focuses on the movement and rotation of the head and detect where it is looking.
  • the invention would not only allow the user to see to the front in a way like the previous virtual reality helmets did, but would also allow to see stereoscopically around the whole visual field, without losing the peripheral capacity. And this with the aim of not perceiving a frame of the screen around the view.
  • the air may be induced by a small fan placed inside the ventilator.
  • Figures 13 and 14 show the device without being used by a person.
  • the computer would be responsible for generating the images to generate a 3D environment, the computer would send the images of the right eye and from the left eye to the device, the slight differences would be taken by the brain as depth, the computer could be seeing through a camera the user to detect the infrared of the diodes, of the device, detect the small movements of the head and the address where the user is viewing, and based on that, the computer could generate the images in relation to the place where the user is viewing.

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Abstract

Son anteojos o gafas, que por medio de pantallas, lentes, cristal líquido y micro lentes, el usuario tenga total mente una visión periférica completa y pueda percibir Ia profundidad, sin que el usuario vea los bordes de Ia pantalla sobre toda Ia visión del usuario, haciendo que por medio de unos censores, el usuario pueda percibir a través de los lentes Ia visión tal y como Ia percibe en Ia vida real, permitiéndole percibir principalmente dos aspectos. La capacidad de profundidad, Ia cual Ie permite a las personas, determinar Ia distancia que existe entre todo Io que Ie rodea a través de su visión, eso quiere decir que con Ia simple vista, su cerebro sea capaz juzgar y de conocer Ia distancia de todo Io que Ie rodea, sin importar si mueve los ojos o Ia cabeza alrededor. La segunda característica, que a diferencia de tecnologías anteriores, no está limitada por Ia visión de túnel, de hecho es todo Io contrario el usuario ya no percibe los bordes de Ia pantalla ya que los anteojos sobrepasan el área visible de los ojos, haciendo que los ojos no puedan percibir los bordes de Ia pantalla

Description

ANTEOJOS VISIÓN ESTEREOSCÓPICA Y PERIFÉRICA 3D Antecedentes de Ia invención
Se considera un casco de visión estereoscópica a los que son utilizados en Ia realidad virtual, son cascos 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. Esto se logra a través de Ia visión estereoscópica o conocida popularmente como visión en 3D, Ia capacidad estereoscópica es Ia que todos seres vivos utilizan para juzgar Ia distancias de todo Io que nos rodea en base a dos imágenes diferentes, Io anterior quiere decir que tanto los insectos, animales y seres humanos tenemos visión estereoscópica, en este caso hablaremos específicamente de los seres humanos.
Los seres humanos poseemos 2 ojos para proporcionarnos Ia visión estereoscópica, Ia 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 como distancias, y nos da información de Ia profundidad. Lo que ya se conoce del cristal líquido El cristal liquido permite el paso de Ia 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, Io cual hace que funcione como lente bifocal, haciendo que se pueda enfocar de lejos y de cerca.
Lo que ya se conoce de Ia tecnología estereoscópica
En Ia 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 Ia sensación de profundidad sin Ia necesidad de utilizar gafas especiales. Este efecto se consigue gracias a unos micro lentes o espejos colocados en cada píxel que permiten enviar una imagen ligeramente diferente a cada ojo. Una capa con una matriz de lentes transparentes y cilindricas están fijadas sobre Ia pantalla. Mientras que con un ojo percibimos una parte de Ia pantalla, con el otro, que observa desde un ángulo diferente, observaremos otra parte dirigida hacia el otro ojo.
Lo que ya se conoce de los cascos de realidad virtual
Los cascos 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, que permitan ver las pantallas desde muy cerca y debido a que cada persona poseen bioptria diferentes, los cascos de realidad virtual deben poseer sistemas de ajuste para cada persona, para ajustarse a Ia vista del usuario, aumentando Ia distancia entre el ojo y Ia pantalla, debido a que Ia pantalla esta alejada de los ojos, se produce una visión en túnel. La visión en túnel se experimenta cuando Ia 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.
Los cascos de realidad virtual utilizan sensores para detectar Ia orientación de Ia cabeza, esto sirve para saber donde es arriba y donde es abajo, eso les permite detectar Ia inclinación de Ia cabeza pero no detecta los movimientos laterales ni verticales. Descripción de Ia invención
Basándome en Ia tecnología de Ia televisión 3D que utiliza micro lentes junto con Ia tecnología de pantallas OLED (delgada y liviana) y junto a lentes de cristal liquido de forma curva y con esto crear un nuevo tipo de lentes de realidad virtual. Descripción de visión de los seres humanos, en Ia figura 1 se muestra desde arriba de Ia cabeza de una persona, cual muestra el campo de visión del ojo izquierdo (1) y del ojo derecho(2), viendo dos cajas, una junto a Ia otra, debido a que los ojos se encuentran separados, las imágenes percibidas por los ojos son diferentes como muestra Ia figura 2, las diferencias(3) en las imágenes son percibidas por el cerebro como profundidad(4)la unión de ambas imágenes es percibida como visión (5) como muestra Ia figura 3 Ia partes (6,7) que no son percibidas con ambos ojos se llama visión periférica, Ia visión periférica es especialmente útil para conducir por que nos amplia el ancho de visión permitiéndonos ver todo Io que se encuentra alrededor sin que nos centremos en ello. La tecnología de visión 3D utiliza micro lentes(8) como muestra Ia figura 4 Ia cual por medio de Ia refracción de Ia luz hace que pueda ver un píxel(9) diferente con el ojo izquierdo(IO) al ojo derecho (11 ) con el objetivo de hacerle llegar dos imágenes diferentes al cerebro, con Io cual de Ia sensación de profundidad; utilizando este mismo concepto se curva Ia pantalla alrededor de Ia visión del espectador como muestra Ia figura 5, los píxeles(9) se colocan alrededor de Ia visión junto con los micro lentes(8) y además se coloca un lentes de aumento(18) de cristal liquido para permitirle a los ojos poder ver los píxeles de cerca, debido a que Ia nariz(12) se encuentra en medio de los ojos puede ser no necesario crear dos imágenes del ancho de toda Ia visión como muestra Ia figura 6 se puede mostrar una imagen para el ojo izquierdo(13) (área mas ocuras en el dibujo) y Ia otra para el ojo derecho(14) Io que hace reduzca Ia cantidad de píxeles que se tienen que colocar dobles por cada micro lente, eso significa que puede se utilizados píxeles dobles(15) solo en Ia zona de Ia visión y píxeles simples en Ia visión periférica (16,17).
En Ia figura 7 muestra Ia invención (19) siendo colocada a Ia altura de los ojos sobre una persona (20), a diferencia de Ia figura 8 que solo se muestra Ia cabeza de una persona (20) sin el casco.
La Figura 9 muestra el dispositivo partido a Ia mitad siendo utilizado por una persona(20) para mostrar Ia disposición de los lente(22) de cristal liquido(21 ) y Ia pantalla(23) OLED con una capa formada por micro lentes, los lentes se encuentran no solo curvos de manera horizontal al rededor de Ia cabeza Figura 11 , 12 , sino también de manera vertical alrededor del ojo y de Ia visión del usuario Figura 9, permitiéndole al usuario no solo mover los ojos a Ia izquierda y derecha sino también, hacia arriba y hacia abajo, sin tener que mover Ia cabeza. 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 (21) por medio de una carga eléctrica distorsiona Ia luz que Ia atraviesa haciendo que se enfoque de cerca algo que el ojo enfoca de lejos, haciendo que usuario cuando enfoque Ia 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.
El invento al igual que con los cascos de realidad virtual requiere de censores que determinen Ia los movimientos inclinación y de orientación de Ia cabeza para esto cuenta con censores como giroscopios y diodos trasmisores de luz infrarroja Ia cuales por medio de cámaras pueden detectar movimientos muy sutiles de Ia cabeza tanto inclinaciones de Ia cabeza como movimientos de Ia persona dentro de un área como muestra Ia figura 15 esta tecnología es muy parecida a Ia tecnología utilizada por Ia consola de video juegos Wii de nintendo y por el proyecto Natal de Ia Xbox de microsoft que pueden determinar Ia posición del usuario y donde este se encuentra en área determinada pero Ia diferencia radica en que ni Microsoft ni nintendo se enfocan al movimiento y giro de Ia cabeza y detectar hacia donde esta viendo.
El invento no solo permitiría al usuario, ver hacia el frente de manera como Io hacían los anteriores cascos de realidad virtual, sino también permitiría ver de manera estereoscópica alrededor de todo el campo visual, sin perder Ia capacidad periférica. Y esto con el objetivo de no perciba alrededor de Ia vista un marco de Ia pantalla.
Debido a que Ia traspiración es una acción natural del cuerpo y es posible que inclusive Ia misma respiración nuble los lentes, con Io que cuenta con ventilación como muestra Ia figura 10 Ia cual muestra el dispositivo partido a Ia mitad donde se ven los audífonos (24) y las ventilas para el aire (25), el aire podrá ser inducido por un pequeño ventilador colocado en el interior de Ia ventila.
La figura 13 y 14 muestran el dispositivo sin ser utilizados por una persona.
La forma en que funciona el dispositivo es simple el usuario tan solo debe colocarse el dispositivo a Ia altura de ojos como si fusen anteojos, Ia computadora se encargaría de generar las imágenes para generar un ambiente 3D, Ia computadora enviaría las imágenes del ojo derecho y del ojo izquierda al dispositivo, las ligeras diferencias serian tomadas por el cerebro como profundidad, Ia computadora podría estar viendo a través de una cámara al usuario para que detecte el infrarrojo de los diodos, del dispositivo, detectaría los pequeños movimientos de Ia cabeza y Ia dirección a donde está viendo el usuario, y en base a eso, Ia computadora podría generar las imágenes con relación al lugar donde está viendo el usuario. Lo cual el usuario podría moverse dentro de área determinada siempre cuando pueda ser detectada dentro del campo visual de Ia cámara, Io anterior quiere decir que el usuario podría mover su cabeza hacia cualquier dirección y Ia computadora generaría las imágenes que concuerden con el movimiento de Ia cabeza, logrando así ver imágenes como las vería en mundo real.

Claims

REIVINDICACIONES
1 ) Se caracteriza por qué pantalla se encuentra a Ia altura de los ojos. 2)Se caracteriza por que Ia pantalla, permite percibir Ia profundidad.
3)Se caracteriza por que Ia pantalla, se encuentra muy cerca de los ojos, Ia cual Ie permite por medio de lentes de aumento, ver enfocadas las Ia imágenes que se encuentran muy cerca.
4) Se caracteriza por que utiliza lentes de cristal liquido, permitiéndole enfocar o ver de cerca y lejos las imágenes.
5)Se caracteriza por que tiene giroscopios, que determinan Ia orientación de Ia cabeza.
6)Se caracteriza por que Ia información de Ia orientación de Ia cabeza es enviada a Ia computadora
7)Se caracteriza por que Ia información que posee Ia computadora es utilizado para generar las imágenes adecuadas a Ia orientación de Ia cabeza.
8) Se caracteriza por estar sujeta a Ia cabeza, de manera que cuando el usuario gire Ia cabeza, Ia pantalla, se encuentre siempre sobre el área de sus ojos.
9)Se caracteriza por que al mover Ia cabeza, las imágenes se relacionan al movimiento de Ia cabeza, generando imágenes que se igualen al movimiento y orientación de Ia cabeza.
10) Se caracteriza el área de Ia pantalla abarca todo el área del ojos y Ia sobrepase, para que el marco de Ia pantalla no sea visto por parte del usuario, al estar en uso.
11 ) Se caracteriza por que utiliza tecnología 3DTV, de micro lentes (lenticular), para presentar imágenes diferentes a cada ojo.
12) Se caracteriza por utilizar ventilación para evitar que se empañe Ia pantalla. 13) Se caracteriza por incorporar audífonos.
14) Se caracteriza por que Ia pantalla se encuentra curveada de manera horizontal alrededor de Ia visión de usuario, abarcando su vista, y también visión periférica.
15)Se caracteriza por que Ia pantalla se encuentra curveada de manera vertical abarcando Ia visión del usuario, a ver hacia arriba y hacia abajo.
16) Se caracteriza por que los lentes pueden estar curveadas de manera horizontal y vertical alrededor de Ia visión de usuario, abarcando Ia vista, y también su visión periférica.
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EP3204824A4 (en) * 2014-10-07 2018-06-20 Nokia Technologies Oy Camera devices with a large field of view for stereo imaging

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