CN102073140B - 一种立体眼镜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体眼镜及其控制方法，所述立体眼镜包括：信号接收单元，用于接收同步信号；左右LCD镜片，用于观看立体图像；以及中央控制单元，用于根据所述信号接收单元所接收的同步信号，对信号接收单元以及左右LCD镜片进行控制，其中，所述中央控制单元包括：同步控制单元，用于根据所述信号接收单元所接收的同步信号控制所述立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合；功率控制单元，用于监测同步信号，并根据监测结果对所述立体眼镜的部分和/或所有单元的供电进行动态控制，其中，在超过预定阈值的时间段内没有监测到同步信号时，所述功率控制单元停止对所述立体眼镜的部分和/或所有单元供电。本发明能够较好的实现立体眼睛的同步性和低功耗控制。

Description

一种立体眼镜及其控制方法

技术领域

本发明涉及视频显示技术领域，具体地说，涉及一种立体眼镜及其控制方法。

背景技术

人眼在观看立体景物时，通常左眼只能看到左眼的景物，而右眼只能看到右眼的景物。但是，由于左右两眼有间距，造成两眼的视角之间存在细微的差别，而这种差别可以导致两眼各自所看到的景物之间存在一点点的位移。当双眼所观看到的图像传送到人脑时，人脑很巧妙地将两眼的图像融合，从而在人脑中产生出有空间感的立体视觉效果。因此，人眼能够看到立体的景物。

然而，当观看计算机屏幕上的景物时，计算机屏幕上的景物是平面图像，而不是立体图像。在这种情况下，左、右眼所观看的图像之间不存在位移，从而不能产生立体视觉。这时，可以通过佩戴3D立体眼镜，利用3D立体眼镜来产生上述视角差，从而使得计算机屏幕上的平面景物表现出立体视觉效果。

现有技术中的立体眼镜很多是利用镜片的反射和折射原理，使得视频图像在到达人的左、右眼时存在一个空间上的位移，由此产生视差，从而使普通视频在人脑中产生出立体视觉效果。如在专利文献1(CN2888469)中，公开了一种采用半透明半反射镜片与平面镜相配合结构的视频临境眼镜，包括镜框，镜框中间固定有与其成45度的平面镜和半透明半反射镜片，平面镜与半透明半反射镜片互成90度，镜框上半透明半反射镜片的反射面一侧设置有与半透明半反射镜片平行的平面镜，且镜框上与半透明半反射镜片互成90度的平面镜的反射面一侧设置有与该平面镜平行的平面镜。

在专利文献2(CN201203709)中，公开了一种利用凸镜投影实现立体成像的三维立体眼镜，其中显示模块包括底座，成对设置的前盖对称地设置在底座前端面的两端，成对设置的后盖对称地设置在底座后端面的两端，前盖和底座间从前向后依次设有适配的两个凸镜，后盖(36)和底座间设有LCD模块，底座后端面的中部设有电路板，电路板和LCD模块通过数据线连接。

然而，在上述专利文献中所公开的利用镜片的反射和折射原理实现的立体眼镜中，结构复杂且不易维护。而且，与实际视频的同步性差，从而导致最后显示的视频图像质量差。

在专利文献3(CN201348682)中还公开了一种采用用于控制左、右液晶镜片的开关来交替显示视频图像的立体眼镜。如图1所示，该立体眼镜包括一眼镜框本体，眼镜框本体内设置有电源，电源经电路与同步信号处理模块连接，同步信号处理模块经电路与控制模块连接，另外还设置有一感应开关，串接于电源与同步信号处理模块之间，通过人体与该感应开关的接触与否来控制***是否进行同步处理工作。但是，专利文献3的立体眼镜只有由感应开关所确定的工作和关机两种状态。而且，在工作状态下的电源消耗持续维持最大状态。由此可见，这种立体眼镜的功耗比较高。

因此，需要一种同步效果好且功耗低的立体眼镜及其控制方法。

发明内容

鉴于上述问题，提供一种新的立体眼镜及其控制方法，利用该新的立体眼镜及其控制方法，可以根据在特定时间段内是否监测到同步信号，对所述立体眼镜的部分和/或所有单元的供电进行动态控制，当在特定时间段内没有监测到同步信号时，所述功率控制单元使得对所述立体眼镜中的部分和/或所有单元停止供电。此外，在所接收的同步信号质量差时，所述同步控制单元产生同步信号，并利用所产生的同步信号对所述立体成像单元进行控制，以利用所产生的同步信号来控制所述立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合。由此，可以实现同步效果好且功耗低。

根据本发明的一个方面，提供了一种立体眼镜，包括：

信号接收单元，用于接收同步信号；

左右LCD镜片，用于观看立体图像；以及

中央控制单元，用于根据所述信号接收单元所接收的同步信号，对信号接收单元以及左右LCD镜片进行控制，其中，所述中央控制单元包括：

同步控制单元，用于根据所述信号接收单元所接收的同步信号控制所述立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合；

功率控制单元，用于监测同步信号，并根据监测结果对所述立体眼镜的部分和/或所有单元的供电进行动态控制，

其中，在超过预定阈值的时间段内没有监测到同步信号时，所述功率控制单元停止对所述立体眼镜的部分和/或所有单元供电。

根据本发明的另一方面，提供了一种立体眼镜的控制方法，包括：

对用于控制立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合的同步信号进行监测；

在超过预定阈值的时间段内没有监测到所述同步信号时，分别对所述立体眼镜中的部分和/或所有单元停止供电。

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其他目的及结果将更加明白及易于理解。

附图说明

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，其中：

图1是例示一种现有立体眼镜的电路的方框图；

图2是根据本发明的立体眼镜的方框示意图；

图3是表示电视端发送的同步信号的波形图；

图4是表示本发明第二实施例的方框示意图；

图5是表示本发明的立体眼镜的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

第一实施例

图2是根据本发明的实施例的立体眼镜200的方框示意图。如图2所示，根据本发明的立体眼镜200包括信号接收单元210和中央控制单元220以及左右LCD镜片230，其中，所述中央控制单元220还包括同步控制单元240和功率控制单元250。

所述信号接收单元210用于接收同步信号。具体地，所述信号接收单元210可以包括红外接收器(IR RCV)212，用于接收同步信号，例如电视端发射的经过调制后的同步信号；以及信号解调器214，用于对所接收的经过调制后的同步信号进行解调，以获得解调后的同步信号。此外，所述信号接收单元210还可以包括FM接收器216，用于同步接收电视伴音的音频信号。

所述同步控制单元240与所述信号接收单元210相连，用于根据所述信号接收单元210所接收的同步信号，控制所述立体眼镜的左右LCD镜片230交替地打开和闭合。此外，所述同步控制单元240还可以包括信号质量检测单元242，用于检测所接收的信号的质量。当所述信号质量检测单元242检测出所接收的同步信号质量差时，所述同步控制单元240产生同步信号，并利用所产生的同步信号控制所述立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合，从而使得通过LCD显示的3D画面无重影、无闪烁，以达到与3D图像同步时相同的视觉效果。

所述同步控制单元240可以包括升压器244，用于将所述信号输出单元的驱动电压升高至所需要的电压，例如利用DC-DC转换器将液晶镜片的开关电压(LCD驱动电压)提高到10V。此外，所述同步控制单元240还可以包括镜片切换控制单元246，用于根据所接收的同步控制信号，控制所述立体眼镜的左右LCD镜片230交替地打开和闭合。

另外，在立体眼镜启动的初始化阶段，信号质量检测单元242还能够自动扫描无线信道，主动避开已被占用的频道和信道质量太差的信道。此外，在工作过程中，当信道质量变差后，信号质量检测单元242还可以主动切换空闲信道或者信道质量好的信道，提高立体眼镜对于信号选择的智能性。

所述左右LCD镜片230与所述同步控制单元240相连，用于通过交替控制所述立体眼镜的左右LCD镜片的打开和闭合，观看立体图像。通常，所述立体眼镜的左右LCD镜片是LCD镜片。

具体地，所述同步控制单元240根据来自信号接收单元210的同步信号，同步控制立体眼镜的LCD镜片的模拟开关，使得左、右液晶镜片的打开和闭合的交替切换频率与视频源图场的交错显示频率一致，从而使得在人们戴上立体眼镜后能够观看到立体图像。

在本发明中，在对左右LCD镜片交替地打开和闭合进行控制时，所选用的模拟开关是三通道单刀双掷模拟开关。此开关的打开时间是100ns，关闭时间仅为40ns，从而可以快速地控制左右LCD镜片的打开和闭合，由此使得3D立体成像更加流畅。此外，所选用的模拟开关也可以采用常规的三个分离晶体管和FET(场效应晶体管)的组合来实现。

下面以一个例子来说明如何进行同步和切换。

例如，电视端所发射的信号60Hz同步信号，经过红外线调制后，发送给眼镜。在信号接收单元210的红外接收器(IR RCV)11接收到电视端所发射的信号后，进行解调后得到60Hz的同步信号。图3示出了电视端发射的同步信号的波形图。如图3所示，在一个周期内，高电平的持续时间为16.4ms，低电平的持续时间约为0.2ms。立体眼镜的同步控制单元240根据所获得的信号(即，IR同步信号)，控制立体眼镜的左右LCD镜片L、R交替地打开和闭合，从而使得所述立体眼镜的左右LCD镜片的交替打开和闭合的切换频率与所接收的同步信号同步。根据立体图像的成像方式，对于第一个信号，通常需要左同步，也就是要求在开始时左侧的LCD镜片先关闭，右侧的LCD镜片打开；然后再关闭右侧的LCD镜片，同时打开左侧的LCD镜片，依次交替显示单图场和偶图场，从而使得在通过立体眼镜观看时能够观看到立体图像。

所述立体眼镜200还包括音频输出装置260和LED指示灯262，用于实现视频及音频信号的最终输出以及指示信号的显示。

其中，所述音频输出装置260为附加有功放的耳机。

所述功率控制单元250与所述信号接收单元210、所述同步控制单元240以及所述音频输出单元260相连，用于监测同步信号，并根据监测结果对所述信号接收单元、同步控制单元以及音频输出装置的供电进行动态控制，其中，当在所述特定时间段内没有监测到同步信号时，所述功率控制单元250使得对所述立体眼镜中的部分和/或所有单元停止供电。

所述功率控制单元250可以包括信号监测单元252。所述信号监测单元252用于监测在特定时间段内是否存在同步信号。例如，如果在超过1s的时间内没有监测到同步信号，则功率控制单元(例如MCU控制单元)停止对升压器244供电。如果在超过6s的时间内没有监测到同步信号，则停止对IR RCV(红外接收器)212供电。如果在超过30s的时间内没有监测到同步信号，则停止对整个立体眼镜供电。当然，如果在30s之内接收到有效信号，则功率控制单元(例如，MCU控制单元)会及时恢复对IR RCV 212和升压器244供电，从而保证立体眼镜的正常工作。在整个***关机后，信号监测单元也停止对同步信号的监测，此时，即使存在同步信号传输，功率控制单元也不会工作。在这种情况下，所述立体眼镜还可以包括手动按键(例如，开关按键)(未示出)，用于手动地开启立体眼镜。此外，在存在音频信号输入的情况下，所述信号监测单元还可以监测音频信号。对于电视伴音音频信号，如果信号监测单元长时间没有监测到电视伴音信号，则自动关闭FM发射，进入FM的待机模式。在存在电视伴音时，功率控制单元打开FM功能，进入FM的工作模式。

功率控制单元250根据信号监测单元252的监测结果，对立体眼镜200的部分和/或全部单元进行供电控制，从而在合理的等待时间内尽可能地降低立体眼镜的功率消耗，实现了本发明的低功耗控制。实验证明，本发明的立体眼镜的平均电流消耗仅为1.7mA左右，可以保证连续观看45小时电视而不需要更换电池，从而大大节省了功率，降低了立体眼镜的后期使用成本。

这里要说明的是，虽然所述同步控制单元240和功率控制单元250在图2中被示出为集成在中央控制单元220中，但是所述同步控制单元240和功率控制单元250可以作为独立元件分离地实现。

此外，尽管所述信号监测单元252和信号质量检测单元242在图2中被示出为分别包括在功率控制单元250和同步控制单元240中，但是所述信号监测单元252和信号质量检测单元242也可以分别设置在功率控制单元250和同步控制单元240的外部，并经由有线或无线的方式与功率控制单元250和同步控制单元240耦合。

同样，所述升压器244和镜片切换控制单元246也可以设置在同步控制单元240的外部。

此外，所述立体眼镜200还可以包括电源管理单元270，其与中央控制单元220相连。所述电源管理单元270包括低电检测器272、充电控制器274、电源276和稳压器278。

其中，低电检测器272用于检测电源的电压是否足够支持立体眼镜的运作。如果电量过低，则产生低电报警，触发充电控制器对电源进行充电。

充电控制器274用于响应低电检测器的低电报警而为电源充电，并在充电完毕后自动断开充电电路。该充电控制器上设置有用于外接充电的USB接口。

电源276可以是锂电池，也可以是外部电源。

稳压器278用于对电源的输出电压进行调节，以输出给MCU控制单元。在本实施例中，采用LDO(低压差线性稳压器)作为调节输出电压的稳压器，LDO噪音低、静态电流小，需要的外接元件也少，适于立体眼镜使用。

此外，所述低电检测器272和充电控制器274也可以设置在中央控制单元220中。

以上是对根据本发明的第一实施例的立体眼镜进行了描述。应该注意的是，还可以在不背离本发明的基础上，对第一实施例进行各种变型和修改。

第二实施例

图4是本发明第二实施例的结构的方框示意图。如图4所示，与第一实施例不同的是，所述立体眼镜200还包括信道记录及预测单元280，用于在监测到同步信号和/或音频信号后，记录当前同步信号和/或音频信号的信道，以便在信号变化后调整信道或者重新扫描信道时，根据当前记录的信道信息自动预测可能的有效、优质信道，进行小范围的信道调整或者扫描。

如果在工作过程中3D同步信号因为某种原因被中断，信道记录及预测单元280根据之前的控制记录自动预测3D同步时间。同样，如果工作过程中电视伴音频道同步信号中断，信道记录及预测单元280也会根据之前的控制记录自动地预测频道号，缩短IR RCV和FM的搜索时间，从而不仅能提高立体眼镜在音频、视频上的连续性，同时也在一定程度上减少了电源的消耗。

与第一实施例相比，本实施例缩短了信号扫描的时间，从而进一步降低了立体眼镜的功耗。

图5是例示根据本发明的立体眼镜的控制方法的流程示意图。如图5所示，首先，对立体眼镜进行上电并进行初始化，流程进行到步骤S510。

在步骤S510，监测是否存在同步信号。

如果没有监测到同步信号，则流程进行到步骤S520。在步骤S520，在根据没有监测到同步信号的持续时间是否大于预定阈值，确定是对立体眼镜的部分单元停止供电，还是对立体眼镜的所有单元停止供电。这里，所述预定阈值例如为1秒、6秒或30秒。具体地，如果没有监测到同步信号，则可以利用计时器对没有监测到同步信号的持续时间进行计时。如果没有监测到同步信号的持续时间超过1秒，则停止对升压器244供电。如果没有监测到同步信号的持续时间超过6秒，则停止对信号接收单元210中的红外接收器212供电。如果没有监测到同步信号的持续时间超过6秒，则停止对整个立体眼镜供电。

要说明的是，在停止对立体眼镜的部分单元的供电后，例如，在停止对升压器244和红外接收器212供电后，如果监测到具有同步信号，则可以恢复对停止供电的部分单元的供电。而在对整个***停止供电后，需要手动按键才能开启立体眼镜，并进行初始化。

要说明的是，这里所述的时间1秒、6秒和30秒仅仅是例示性的，还可以采用其它合适值。此外，判断持续时间的长短，可以利用计时器或者其它合适的技术实现。

如果监测到存在同步信号，则流程进行到步骤S530。在步骤S530，通过信号接收单元210接收同步信号。这里要说明的是，如果在监测到存在同步信号时，所述立体眼镜的部分单元已经被停止供电，则需要重新启动该部分单元。

在接收到同步信号后，流程进行到步骤S540。在步骤S540，根据所述信号接收单元所接收的同步信号，控制所述立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合。然后，流程进行到步骤S550。

在步骤S550中，在接收到同步控制信号后，通过交替地打开和闭合所述立体眼镜的左右LCD镜片，以观看立体图像。

在监测是否存在同步信号的步骤S510之前，还可以包括用于扫描无线信道的步骤，例如以0.4ms为扫描周期，自主扫描无线信道，并且主动避开已被占用的信道和信道质量太差的信道。

此外，在步骤S510中监测到存在同步信号后，还可以检测该视频信号的质量。在所接收的同步信号质量差时，所述同步控制单元产生同步信号，并利用所产生的同步信号控制所述立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合。

另外，在该方法的另一优选实施例中，还增加了对于电视伴音FM信号的监测、接收和质量检测，其过程类似于同步信号的处理方式。首先，在开机初始化后自主扫描FM频道，监测是否存在FM音频信号，如果在超过特定时间段(如5s)内没有监测到FM音频信号，则关闭FM发射，进入FM的待机模式。否则，进行FM音频信号的接收和处理。

同样，在监测到FM音频信号后，也可以对FM音频信号质量进行检测。当信号质量为差时，主动切换空闲频道或者频道质量好的信道，以保证电视伴音的音频效果。

此外，在步骤S510中监测到同步信号和/或音频信号后，所述立体眼镜的信道记录及预测单元280自动记录当前同步信号和/或音频信号的信道，以便在信号变化后调整信道或者重新扫描信道时，根据当前记录的信道信息自动预测可能的有效、优质信道，进行小范围的信道调整或者扫描，从而节省调整或者扫描信道的时间，加快调整或扫描的速度，进而提高立体眼镜的抗干扰能力。

通过本方法控制的立体眼镜，在开机后以固定时间为周期持续扫描待接收的信号，在信号中断、信号恢复或者信号质量变差时，能够动态调整立体眼镜的相应单元的工作状态，从而实现对立体眼镜的动态功耗控制，由此尽可能地降低立体眼镜的功耗。

在本发明中，通过信号质量检测，根据同步信号质量对立体眼镜各个单元的供电进行动态控制，从而延长了立体眼镜的工作时间。

在本发明中，利用DC-DC转换器将液晶镜片的开关电压(LCD驱动电压)提高到10V，同时在保证其视频效果的前提下，采用交流控制液晶镜片的方式，能够有效提高液晶镜片在长时间开关情况下的稳定性，使镜片的可靠性和使用寿命得到提升。

与常规的三个分离晶体管和FET(场效应晶体管)控制方式不同，在本发明中，在控制左、右镜片的交替打开和闭合时，采用三通道单刀双掷模拟开关。此开关的打开时间是100ns，关闭时间仅40ns，从而可以快速地控制左右LCD镜片的交替打开和闭合，由此使得3D立体成像更加流畅。另一方面，使用模拟开关的功耗远远低于使用分离器件(分离晶体管、FET)的功耗，从而有利于立体眼镜整体的功耗控制。

在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是用于例示本发明，本发明的保护范围应该由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种立体眼镜，包括:

信号接收单元，用于接收同步信号；

左右LCD镜片，用于观看立体图像；以及

中央控制单元，用于根据所述信号接收单元所接收的同步信号，对信号接收单元以及左右LCD镜片进行控制，

其中，所述中央控制单元包括：

同步控制单元，用于根据所述信号接收单元所接收的同步信号控制所述立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合；

功率控制单元，用于监测同步信号，并根据监测结果对所述立体眼镜的部分或所有单元的供电进行动态控制，

其中，在超过预定阈值的时间段内没有监测到同步信号时，所述功率控制单元停止对所述立体眼镜的部分或所有单元供电，

其特征在于:所述立体眼镜还包括信号监测单元，用于在所述信号接收单元接收同步信号之前，对同步信号进行监测；

所述立体眼镜还包括信号质量检测单元，用于检测所接收的同步信号的质量，其中，在所接收的同步信号质量差时，所述同步控制单元产生同步信号，并利用所产生的同步信号来控制所述左右LCD镜片交替地打开和闭合；

所述同步控制单元包括：镜片驱动单元，用于根据所接收或所产生的同步信号，控制所述左右LCD镜片交替地打开和闭合；以及升压器，用于将所述镜片驱动单元的驱动电压升高至所需要的电压。

2.如权利要求1所述的立体眼镜，其中，所述预定阈值是一个或多个阈值，其中当所述预定阈值是多个阈值时，所述功率控制单元根据不同的阈值，停止对所述立体眼镜中的相应单元供电。

3.如权利要求1所述的立体眼镜，其中，所述镜片驱动单元是三通道单刀双掷开关。

4.如权利要求1或2所述的立体眼镜，其中，所述信号接收单元还可以接收音频信号；并且所述立体眼镜还包括音频输出装置，用于输出所接收的音频信号。

5.如权利要求4所述的立体眼镜，其中，所述音频输出装置为耳机。

6.如权利要求4所述的立体眼镜，还包括信道记录及预测单元，用于在监测到同步信号和/或音频信号后，记录当前同步信号和/或音频信号的信道；以及在信号变化后调整或者重新扫描信道时，根据当前记录的信道信息预测目标信道。

7.如权利要求1所述的立体眼镜，还包括信道记录及预测单元，用于在监测到同步信号和/或音频信号后，记录当前同步信号和/或音频信号的信道；以及在信号变化后调整或者重新扫描信道时，根据当前记录的信道信息预测目标信道。

8.一种立体眼镜的控制方法，包括:

对用于控制立体眼镜的左右LCD镜片交替地打开和闭合的同步信号进行监测；

在超过预定阈值的时间段内没有监测到所述同步信号时，分别对所述立体眼镜中的部分或所有单元停止供电，

其特征在于:对所述立体眼镜中的部分或所有单元停止供电的步骤包括：当没有监测到所述同步信号时，启动计时器进行计时；当所述计时器的计时超过预定阈值时，对所述立体眼镜中的部分或所有单元停止供电；

当监测到所述同步信号时，还包括：接收所述同步信号；根据所述接收的同步信号控制所述左右LCD镜片交替地打开和闭合；

所述控制方法还包括检测所接收的同步信号的质量，其中，在所接收的同步信号质量差时产生同步信号，并利用所产生的同步信号控制所述左右LCD镜片交替地打开和闭合。

9.如权利要求8所述的控制方法，其中，所述预定阈值是一个或多个阈值，其中当所述预定阈值是多个阈值时，根据不同的阈值，对所述立体眼镜中的相应单元停止供电。

10.如权利要求8所述的控制方法，其中，控制所述左右LCD镜片的打开和闭合的步骤还包括：

将所述左右LCD镜片所需的驱动电压升高至所需要的电压。