RU2488150C1 - Multi-standard liquid crystal stereoscopic glasses - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: each of the optical liquid crystal shutters of stereoscopic glasses is provided with a non-polaroid liquid crystal polarisation converter which, in case of light flux of an image with different directions of the linear polarisation vector, changes its direction to match the direction of the axis of the input polariser of the optical liquid crystal shutter. Versions of the non-polaroid achromatic liquid crystal polarisation converter are helically coiled nematic liquid crystal structures or combinations of quarter-wave plates with phase-shift liquid crystal structures.

EFFECT: high value of optical transmission of light flux of an image regardless of its polarisation state.

6 cl, 13 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области трехмерных (3D) дисплеев, точнее, к стереоскопическим дисплеям, и может быть использовано для создания универсальных жидкокристаллических стереоочков, работающих с различными стандартами сигнала синхронизации при обеспечении высокого значения оптического пропускания светового потока изображения вне зависимости от состояния его поляризации.The invention relates to the field of three-dimensional (3D) displays, more specifically, to stereoscopic displays, and can be used to create universal liquid crystal stereo glasses that work with different standards of the synchronization signal while ensuring a high value of optical transmittance of the light flux of the image regardless of its polarization state.

Уровень техникиState of the art

Известны активные жидкокристаллические (ЖК) стереоочки [1], содержащие два оптических ЖК затвора, электронный контроллер, декодер синхросигнала и источник синхросигнала, при этом выход декодера синхросигнала соединен с входом электронного контроллера, первый и второй выходы которого соединены с электрическими входами первого и второго оптических затворов, вход декодера синхросигнала сопряжен с выходом канала кодированного синхросигнала, оптический вход стереочков образован входными оптическими апертурами двух ЖК оптических затворов, при этом направление осей поляризации входных линейных поляризаторов фиксировано.Known active liquid crystal (LCD) stereo glasses [1], containing two optical LCD shutters, an electronic controller, a clock decoder and a clock source, while the output of the clock decoder is connected to the input of an electronic controller, the first and second outputs of which are connected to the electrical inputs of the first and second optical shutters, the input of the decoder of the clock signal is coupled to the output of the channel of the encoded clock signal, the optical input of stereo glasses is formed by the input optical apertures of two LCD optical shutters , The direction of polarization axis of linear polarizer fixed input.

Оптические ЖК затворы стереоочков попеременно переключаются между состояниями «открыто» и «закрыто» под действием управляющих сигналов электронного контроллера, который воспринимает выходной сигнал декодера синхросигнала, обрабатывающего кодированный синхросигнал. Кодированный синхросигнал несет информацию о моментах взаимной смены изображений двух (левого и правого) ракурсов 3D сцены на экране 3D дисплея.Optical LCD shutters of stereo glasses alternately switch between “open” and “closed” states under the action of control signals of an electronic controller that receives the output signal of a clock decoder that processes the encoded clock signal. The encoded clock carries information about the moments of mutual change of images of two (left and right) angles of a 3D scene on a 3D display screen.

Известные активные стереоочки характеризуются недостаточными функциональными возможностями из-за невозможности их работы с синхросигналами, кодированными по различным стандартам.Known active stereo glasses are characterized by insufficient functionality due to the impossibility of their work with clock signals encoded by various standards.

Известны активные мультистандартные (мультипротокольные) ЖК стереоочки [2], содержащие два оптических ЖК затвора, электронный контроллер, мультистандартный декодер синхросигнала, при этом выход мультистандартного декодера синхросигнала соединен с входом электронного контроллера, первый и второй выходы которого соединены с электрическими входами первого и второго оптических затворов, вход мультистандартного декодера синхросигнала сопряжен с выходом канала кодированного синхросигнала, оптический вход стереочков образован входными оптическими апертурами обоих оптических ЖК затворов, при этом направление осей поляризации входных линейные поляризаторов оптических ЖК затворов фиксировано.Active multi-standard (multi-protocol) LCD stereo glasses [2] are known, containing two optical LCD shutters, an electronic controller, a multi-standard clock decoder, and the output of the multi-standard clock decoder is connected to the input of the electronic controller, the first and second outputs of which are connected to the electrical inputs of the first and second optical shutters, the input of a multi-standard clock decoder is paired with the channel output of the encoded clock signal, the optical input of the stereo is formed by the input pticheskimi apertures both LCD optical shutters, wherein the direction of polarization axes of the linear polarizers input LCD optical shutters is fixed.

Известные мультистандартные стереоочки работают с синхросигналами различных стандартов (протоколов). Однако данные стереоочки обеспечивают высокое значение оптического пропускания (отсутствие существенных энергетических потерь в световом потоке изображения) только при наблюдении стереоизображений с помощью 3D дисплеев определенного вида, световой поток изображения которых либо неполяризован (стохастически поляризован) либо линейно поляризован в направлении, совпадающим с направлением осей поляризации входных линейных поляризаторов оптических ЖК затворов стереоочков. Световые потоки современных ЖК 3D дисплеев характеризуются различными направлениями линейной поляризации. Если световой поток изображения 3D дисплея имеет несоответствующее направление линейной поляризации, то возникают существенные потери энергии светового потока изображения; например, при угловом рассогласовании в 45 градусов между осью линейного поляризатора и вектором линейной поляризации света величина оптического пропускания ЖК затворов стереоочков (яркость наблюдаемого стереоизображения) снижается почти в полтора раза.Well-known multi-standard stereo glasses work with sync signals of various standards (protocols). However, these stereo glasses provide a high value of optical transmittance (the absence of significant energy losses in the luminous flux of the image) only when observing stereo images using 3D displays of a certain type, the luminous flux of which is either non-polarized (stochastically polarized) or linearly polarized in the direction coinciding with the direction of the polarization axes input linear polarizers of optical LCD shutters of stereo glasses. The light fluxes of modern LCD 3D displays are characterized by different directions of linear polarization. If the luminous flux of the image of the 3D display has an inappropriate direction of linear polarization, then significant energy losses of the luminous flux of the image occur; for example, with an angular mismatch of 45 degrees between the axis of the linear polarizer and the vector of linear polarization of light, the optical transmittance of the LCD shutters of the stereo glasses (the brightness of the observed stereo image) decreases by almost half.

Следовательно, недостатком известных мультистандартных стереоочков является существенное снижение величины оптического пропускания при использовании 3D дисплеев с различными поляризационными свойствами светового потока изображения.Therefore, a disadvantage of the known multi-standard stereo glasses is a significant reduction in the optical transmittance when using 3D displays with different polarization properties of the luminous flux of the image.

Снижение яркости наблюдаемого изображения особенно ощутимо при работе активных очков с компьютерным ЖК монитором, отображающим 3D сцены, генерируемые видеокартами nVidia в компьютерных играх под управлением стереодрайвера nVidia, поскольку в этом случае, согласно протоколу работы стереоочков [3], при кадровой частоте 100-120 Гц каждый оптический ЖК затвор открыт в течение всего 2 мс (в 4-5 раз меньшее время по сравнению с телевизионным вариантом, где при 100 Гц кадровой частоте каждый ЖК затвор открыт соответственно в течение 10 мс).The decrease in brightness of the observed image is especially noticeable when active glasses work with a computer LCD monitor that displays 3D scenes generated by nVidia video cards in computer games running the nVidia stereo driver, because in this case, according to the stereo glasses operation protocol [3], at a frame frequency of 100-120 Hz each optical LCD shutter is open for only 2 ms (4-5 times shorter time compared to the television version, where at 100 Hz frame frequency each LCD shutter is open respectively for 10 ms).

Решаемой задачей в изобретении является обеспечение полной универсальности мультистандартных стереоочков за счет достижения максимального оптического пропускания оптических затворов при работе с различными современными 3D дисплеями независимо от поляризационных свойств формируемых ими светового потоков изображений.The problem to be solved in the invention is to ensure the full versatility of multi-standard stereo glasses by achieving maximum optical transmission of optical shutters when working with various modern 3D displays, regardless of the polarization properties of the luminous fluxes of the images formed by them.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Поставленная задача решается в мультистандартных ЖК стереоочках, содержащих два оптических ЖК затвора, электронный контроллер и мультистандартный декодер синхросигналов, выход которого соединен с входом электронного контроллера, первый и второй выходы которого подключены к электрическим входам первого и второго оптических ЖК затворов, а вход мультистандартного декодера синхросигналов сопряжен с выходом канала синхронизации, тем, что каждый из двух оптических ЖК затворов выполнен в виде последовательно оптически связанных бесполяроидного ЖК преобразователя поляризации и затворной ЖК ячейки, которая снабжена входным и выходным поляризаторами, в устройство дополнительно введен источник напряжения смещения, снабженный переключателем напряжения, подключенным к управляющему входу источника напряжения смещения, при этом первый и второй выходы источника напряжения смещения подключены к электрическим входам первого и второго бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации, электрические входы первой и второй затворных ЖК ячеек являются электрическими входами первого и второго оптических ЖК затворов, а входные апертуры двух бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации образуют оптический вход стереоочков.The problem is solved in multi-standard LCD stereo glasses containing two optical LCD shutters, an electronic controller and a multi-standard clock decoder, the output of which is connected to the input of an electronic controller, the first and second outputs of which are connected to the electrical inputs of the first and second optical LCD shutters, and the input of a multi-standard clock decoder coupled to the output of the synchronization channel, in that each of the two optical LCD shutters is made in the form of sequentially optically coupled non-polar An identical LCD polarization converter and a gate LCD cell, which is equipped with input and output polarizers, the bias voltage source is additionally introduced into the device, equipped with a voltage switch connected to the control input of the bias voltage source, while the first and second bias voltage source outputs are connected to the electrical inputs of the first and the second non-polaroid LCD polarization converters, the electrical inputs of the first and second gate LCD cells are the electrical inputs of the first first and second LCD optical shutters, and the input aperture bespolyaroidnyh LCD two polarization converters form an optical input stereo glasses.

Состояние поляризации входного линейно-поляризованного светового потока изображения каждый бесполяроидный ЖК преобразователь поляризации изменяет так, что линейная поляризация выходного света совпадает с направлением поляризации входного поляризатора затворной ЖК ячейки. На состояние поляризации неполяризованного (стохастически поляризованного) светового потока бесполяроидный ЖК преобразователь поляризации не действует за счет возможности его электрического отключения (отключения его свойства влиять на состояние поляризации проходящего светового потока).Each non-polaroid LCD polarization converter changes the polarization state of the input linearly polarized light flux of the image so that the linear polarization of the output light coincides with the direction of polarization of the input polarizer of the gate LCD cell. A non-polaroid LC polarization converter does not affect the polarization state of an unpolarized (stochastically polarized) light flux due to the possibility of its electrical shutdown (turning off its properties to affect the polarization state of the transmitted light flux).

В одном предпочтительном варианте выполнения устройства каждый бесполяроидный ЖК преобразователь поляризации выполнен на нематической ЖК (НЖК) структуре с спиральной закруткой ЖК молекул в общем случае на угол ±α₀·k, где α₀ - угол наклона линейной поляризации светового потока изображения на оптических входах бесполяроидных ЖК ячеек, k=0, 1, 2, ….In one preferred embodiment of the device, each non-polaroid LC polarization converter is made on a nematic LCD (NLC) structure with a spiral twist of the LC molecules in the general case by an angle ± α ₀ · k, where α ₀ is the angle of inclination of the linear polarization of the light flux of the image at the optical inputs of non-polar LCD cells, k = 0, 1, 2, ....

В другом предпочтительном варианте изобретения каждый бесполяроидный ЖК преобразователь поляризации выполнен в виде последовательно оптически связанных первой двупреломляющей пластинки с фазовой задержкой π/2±πn, где n=0, 1, 2, …, по крайней мере одной НЖК структуры с электрически управляемой фазовой задержкой Δ и второй двупреломляющей пластинки с фазовой задержкой π/2±πm, где m=0, 1, 2, ….In another preferred embodiment of the invention, each non-polaroid LC polarization converter is made in the form of sequentially optically coupled first birefringent plates with a phase delay π / 2 ± πn, where n = 0, 1, 2, ..., of at least one NLC structure with an electrically controlled phase delay Δ and the second birefringent plate with a phase delay π / 2 ± πm, where m = 0, 1, 2, ....

При этом оптическая геометрия НЖК структуры с спиральной закруткой в первом предпочтительном варианте их обретения и взаимная ориентация осей для обыкновенного и необыкновенного лучей (главных направлений) двупреломляющих пластинок и НЖК структур в втором предпочтительном варианте изобретения заданы такими, что с помощью выбора поляризационных параметров НЖК структур и их соответствующего электрического управления обеспечивается согласование направления поляризации входного светового потока изображения, формируемого на экране произвольного современного 3D дисплея, с ориентацией входного поляризатора каждой затворной ЖК ячейки.In this case, the optical geometry of the NLC structures with spiral twist in the first preferred embodiment of their acquisition and the relative orientation of the axes for the ordinary and extraordinary rays (main directions) of birefringent plates and NLC structures in the second preferred embodiment of the invention are set such that by choosing the polarization parameters of the NLC structures and their corresponding electrical control provides coordination of the direction of polarization of the input light flux of the image formed on the screen spontaneous modern 3D display, with the orientation of the input polarizer of each gate LCD cell.

Техническим результатом решения задачи изобретения является обеспечение высокого значения оптического пропускания мультистандартных стереоочков при наблюдении изображений с помощью различных современных 3D дисплеевThe technical result of solving the problem of the invention is to provide high optical transmittance of multi-standard stereo glasses when observing images using various modern 3D displays

Перечень фигурList of figures

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, на которых представлены.The invention is illustrated using the drawings, on which are presented.

Фиг.1 - структурная схема мультистандартных стереоочков.Figure 1 is a structural diagram of a multi-standard stereo glasses.

Фиг.2 - оптическая схема бесполяроидного преобразователя поляризации на основе НЖК структуры с -45°-ной закруткой ЖК молекул.Figure 2 is an optical diagram of a non-polaroid polarization converter based on an NLC structure with a -45 ° swirl of LC molecules.

Фиг.3 - схема оптического затвора с закрученной НЖК структурой и затворной ЖК ячейкой с 270°-ной закруткой ЖК молекул.Figure 3 is a diagram of an optical shutter with a twisted NLC structure and a shutter LCD cell with a 270 ° swirl of LC molecules.

Фиг.4 - конструкция оптического затвора на основе закрученной НЖК структуры и затворной ЖК ячейки.4 is a design of an optical shutter based on a swirling NLC structure and an LCD shutter cell.

Фиг.5 - оптическая схема бесполяроидного преобразователя поляризации на основе НЖК структуры с +45°-ной закруткой ЖК молекул и вертикальной ориентацией входных краевых ЖК молекул.Figure 5 is an optical diagram of a non-polaroid polarization converter based on an NLC structure with + 45 ° swirling LC molecules and the vertical orientation of the input edge LCD molecules.

Фиг.6 - оптическая схема бесполяроидного преобразователя поляризации на основе НЖК структуры с +45°-ной закруткой ЖК молекул и горизонтальной ориентацией входных краевых ЖК молекул.6 is an optical diagram of a non-polaroid polarization converter based on an NLC structure with + 45 ° swirling of LC molecules and horizontal orientation of input edge LC molecules.

Фиг.7 - оптическая схема бесполяроидного преобразователя поляризации на основе двух четвертьволновых пластинок и НЖК структуры с электрически управляемым фазовым сдвигом.7 is an optical diagram of a non-polaroid polarization converter based on two quarter-wave plates and an NLC structure with an electrically controlled phase shift.

Фиг.8 - оптическая схема бесполяроидного преобразователя поляризации на основе двух четвертьволновых пластинок и двух НЖК структур с электрически управляемым фазовым сдвигом.Fig. 8 is an optical diagram of a non-polaroid polarization converter based on two quarter-wave plates and two NLC structures with an electrically controlled phase shift.

Фиг.9 - иллюстрация работы бесполяроидного преобразователя поляризации в первом частном варианте выполнения устройства.Fig. 9 is an illustration of the operation of a non-polaroid polarization converter in a first particular embodiment of the device.

Фиг.10 - иллюстрация работы бесполяроидного преобразователя поляризации в втором частном варианте выполнения устройства.Figure 10 is an illustration of the operation of a non-polaroid polarization converter in a second particular embodiment of the device.

Фиг.11 - иллюстрация работы бесполяроидного преобразователя поляризации в третьем частном варианте выполнения устройства.11 is an illustration of the operation of a non-polaroid polarization converter in a third particular embodiment of the device.

Фиг.12 - иллюстрация работы бесполяроидного преобразователя поляризации в четвертом частном варианте выполнения устройства.12 is an illustration of the operation of a non-polaroid polarization converter in a fourth particular embodiment of the device.

Фиг.13 - иллюстрация работы бесполяроидного преобразователя поляризации в пятом частном варианте выполнения устройства.13 is an illustration of the operation of a non-polaroid polarization converter in a fifth particular embodiment of the device.

Описание изобретенияDescription of the invention

Мультистандартные жидкокристаллические ЖК стереоочки (фиг.1) содержат первый 1 и второй 2 бесполяроидные ЖК преобразователи поляризации, первую 3 и вторую 4 затворные ЖК ячейки, мультистандартный декодер 5 синхросигналов, электронный контроллер 6 и источник 7 напряжения смещения, снабженный переключателем 8 напряжения. Выход мультистандартного декодера 5 синхросигналов соединен с входом электронного контроллера 6, первый и второй выходы которого соединены с электрическими входами первой 3 и второй 4 затворных ЖК ячеек, каждая из которых снабжена входным и выходным поляризаторами. Вход мультистандартного декодера 5 синхросигналов сопряжен с выходом канала Sync синхронизации. Электрические входы обоих бесполяроидных ЖК преобразователей 1 и 2 поляризации соединены с выходом источника 7 напряжения смещения, управляющий вход которого соединен с переключателем 8 напряжения. Оптические входы первой 3 и второй 4 затворных ЖК ячеек сопряжены с оптическими входами соответственно первого 1 и второго 2 бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации. Оптические входы обоих бесполяроидных ЖК преобразователей 1 и 2 поляризации образуют оптический вход мультистандартных ЖК стереоочков для светового потока 9 изображения. Оптические выходы затворных ЖК ячеек 3, 4 сопряжены с глазами E₁, Е₂ наблюдателя.The multi-standard liquid crystal LCD stereo glasses (Fig. 1) contain the first 1 and second 2 non-polaroid LCD polarization converters, the first 3 and second 4 gate LCD cells, a multi-standard clock decoder 5, an electronic controller 6, and a bias voltage source 7 equipped with a voltage switch 8. The output of the multi-standard decoder 5 of the clock signals is connected to the input of the electronic controller 6, the first and second outputs of which are connected to the electrical inputs of the first 3 and second 4 gate LCD cells, each of which is equipped with input and output polarizers. The input of the multi-standard decoder 5 clock signals is coupled to the output of the Sync synchronization channel. The electrical inputs of both non-polaroid LCD polarization converters 1 and 2 are connected to the output of the bias voltage source 7, the control input of which is connected to the voltage switch 8. The optical inputs of the first 3 and second 4 gate LCD cells are coupled to the optical inputs of the first 1 and second 2 polarizationless LC polarization converters, respectively. The optical inputs of both polarization-free LCD converters 1 and 2 of polarization form the optical input of multi-standard LCD stereo glasses for the luminous flux 9 of the image. The optical outputs of the gate LCD cells 3, 4 are paired with the eyes of E ₁ , E _{2 of the} observer.

В одном предпочтительном варианте выполнения устройства каждый бесполяроидный ЖК проебразователь поляризации 1, 2 выполнен в виде НЖК структуры с спиральной закруткой ЖК молекул па угол закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}$$

, удовлетворяющий условию $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }\cdot k$$

, где k - целое положительное или отрицательное число (k=±1, ±2, ±3, …), угол входной ориентации $${\alpha }_{in}^{rot}$$

для краевых ЖК молекул НЖК структуры со стороны ее входа удовлетворяет условию $${\alpha }_{in}^{rot}={45}^{\circ }\cdot l$$

, где l - целое положительное или отрицательное число (l=±1, ±2, ±3, …), а угол выходной ориентации $${\alpha }_{out}^{rot}$$

, для краевых ЖК молекул НЖК структуры со стороны ее выхода связан с углом $${\alpha }_{pol\underset{\_}{}in}^{shut}$$

, наклона оси входного поляризатора затворной ЖК ячейки соотношением $${\alpha }_{pol\underset{\_}{}in}^{shut}={\alpha }_{out}^{rot}\pm {90}^{\circ }$$

.In one preferred embodiment of the device, each non-polaroid LCD polarization converter 1, 2 is made in the form of an NLC structure with a spiral twist of the LC molecules at a twist angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}$$

satisfying the condition $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }\cdot k$$

, where k is a positive or negative integer (k = ± 1, ± 2, ± 3, ...), the input orientation angle $${\alpha }_{in}^{rot}$$

for edge LC molecules of the NLC structure from the side of its entrance, satisfies the condition $${\alpha }_{in}^{rot}={45}^{\circ }\cdot l$$

, where l is a positive or negative integer (l = ± 1, ± 2, ± 3, ...), and the angle of the output orientation $${\alpha }_{out}^{rot}$$

, for the edge LC molecules of the NLC structure from the side of its exit, is related to $${\alpha }_{pol\underset{\_}{}in}^{shut}$$

, tilt the axis of the input polarizer of the gate LCD cell ratio $${\alpha }_{pol\underset{\_}{}in}^{shut}={\alpha }_{out}^{rot}\pm {90}^{\circ }$$

.

Для определенности угол отсчитывается от вертикального направления на чертеже, соответствующего, например, направлению кадровой развертки изображения на экране стандартного 3D дисплея (начало отсчета угла может быть любым без ограничения общности изобретения).For definiteness, the angle is counted from the vertical direction in the drawing, corresponding, for example, to the vertical direction of the image on the screen of a standard 3D display (the origin of the angle can be any without limiting the generality of the invention).

На входе канала Sync синхронизации находится источник кодированного синхросигнала (не показан на чертеже), информационный вход которого сопряжен с каналом видеосигнала 3D изображения для получения информации о моменте смены (на экране 3D дисплея) изображения одного ракурса отображаемой 3D сцены изображением другого ее ракурса. Источник кодированного синхросигнала встроен в 3D дисплей либо выполнен в виде отдельного модуля. Каналом Sync синхронизации может быть любой проводной или беспроводной информационный канал, например, канал инфракрасного/видимого оптического излучения или радиочастотный канал.At the input of the Sync synchronization channel there is a source of encoded clock signal (not shown in the drawing), the information input of which is coupled to the video signal channel of the 3D image to obtain information about the moment of change (on the 3D display screen) of the image of one angle of the displayed 3D scene with the image of its other angle. The source of the encoded clock is built into the 3D display or is made as a separate module. Sync channel synchronization can be any wired or wireless data channel, for example, the channel infrared / visible optical radiation or radio frequency channel.

В первом частном варианте выполнения устройства (фиг.2) НЖК структура 10 выполнена с углом входной ориентации $${\alpha }_{in}^{rot}={45}^{\circ }$$

, углом закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=-{45}^{\circ }$$

и углом $${\alpha }_{out}^{rot}=0^{\circ }$$

выходной ориентации. Молекулы нематического жидкого кристалла являются полярными молекулами (диполями) стержнеобразной формы; знаком + на чертеже обозначена положительная полярность для соответствующего конца (далее - положительного конца) ЖК молекулы. Принято, что ориентация (направление) ЖК молекулы определяется ориентацией (направлением) ее длинной оси, а угол закрутки α ЖК молекулы отсчитывается от ее положительного конца. Угол входной ориентации $${\alpha }_{in}^{rot}$$

определяется ориентацией краевых ЖК молекул во входной плоскости P_in НЖК структуры 10, представленных ЖК молекулой 11. Угол выходной ориентации $${\alpha }_{out}^{rot}$$

, определяется ориентацией краевых молекул в выходной плоскости P_out, представленных ЖК молекулой 12.In the first private embodiment of the device (figure 2) NLC structure 10 is made with the angle of the input orientation $${\alpha }_{in}^{rot}={45}^{\circ }$$

twist angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=-{45}^{\circ }$$

and angle $${\alpha }_{out}^{rot}=0^{\circ }$$

output orientation. Nematic liquid crystal molecules are rod-shaped polar molecules (dipoles); the + sign on the drawing indicates the positive polarity for the corresponding end (hereinafter - the positive end) of the LC molecule. It is accepted that the orientation (direction) of the LC molecule is determined by the orientation (direction) of its long axis, and the twist angle α of the LC molecule is counted from its positive end. Input orientation angle $${\alpha }_{in}^{rot}$$

is determined by the orientation of the edge LC molecules in the input plane P _{in the} NLC of structure 10 represented by the LC molecule 11. The angle of the output orientation $${\alpha }_{out}^{rot}$$

, is determined by the orientation of the edge molecules in the output plane P _out represented by the LC molecule 12.

Затворные ЖК ячейки 3 и 4 являются оптическими затворами (shutters) с двумя значениями оптического пропускания, соответствующие состояниям «открыто» и «закрыто» оптического затвора. Предпочтительным вариантом выполнения каждой из затворных ЖК ячеек 3 и 4 (фиг.3) является НЖК структура 13 с 270-градусной закруткой ЖК молекул $$\left(\Delta {\alpha }_{twist}^{shut}={270}^{\circ }\right)$$

, снабженная входным поляризатором 14, ось $$O_{in}^{pol}$$

которого параллельна ориентации входных краевых ЖК молекул НЖК структуры 13 (представленных ЖК молекулой 16), и выходным поляризатором 15, ось которого параллельна ориентации выходных краевых ЖК молекул (представленных ЖК молекулой 17), при этом угол наклона $${\alpha }_{pol\underset{\_}{}in}^{shut}=0^{\circ }$$

оси $$O_{in}^{pol}$$

входного поляризатора 14 совпадает с углом выходной ориентации $${\alpha }_{out}^{rot}=0^{\circ }$$

НЖК структуры 10.LCD shutter cells 3 and 4 are optical shutters with two optical transmittance values corresponding to the open and closed states of the optical shutter. The preferred embodiment of each of the gate LC cells 3 and 4 (FIG. 3) is an NLC structure 13 with 270-degree twist of the LC molecules $$\left(\Delta {\alpha }_{twist}^{shut}={270}^{\circ }\right)$$

equipped with an input polarizer 14, the axis $$O_{in}^{pol}$$

which is parallel to the orientation of the input edge LC molecules of the NLC structure 13 (represented by the LC molecule 16), and the output polarizer 15, whose axis is parallel to the orientation of the output edge LC molecules (represented by the LC molecule 17), while the tilt angle $${\alpha }_{pol\underset{\_}{}in}^{shut}=0^{\circ }$$

axis $$O_{in}^{po\mathrm{<figure-callout\; id="14"\; label="l\; input\; polarizer"\; filenames="00000086.png,00000087.png"\; state="\{\{state\}\}">l\; </figure-callout>}}$$

input polarizer 14 coincides with the angle of the output orientation $${\alpha }_{out}^{rot}=0^{\circ }$$

NLC structure 10.

В конструктивном выполнении (фиг.4) каждый из бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации 1, 2 содержит НЖК структуру 10, расположенную между двумя стеклянными подложками 18 и 19, на обращенных друг к другу сторонах которых нанесены прозрачные электроды, соединенные с выходом источника 7 напряжения смещения. Аналогично в каждой из затворных ЖК ячеек 3 или 4 НЖК структура 13 расположена между двумя стеклянными подложками 20 и 21 с прозрачными электродами, соединенными с соответствующим выходом электронного контроллера 6, и снабжена входным 14 и выходным 15 поляризаторами, приклеенными к стеклянным подложкам 20 и 21.In the structural embodiment (Fig. 4), each of the non-polaroid LC polarization converters 1, 2 contains an NLC structure 10 located between two glass substrates 18 and 19, on the opposite sides of which are applied transparent electrodes connected to the output of the bias voltage source 7. Similarly, in each of the gate LCD cells 3 or 4 of the NLC, the structure 13 is located between two glass substrates 20 and 21 with transparent electrodes connected to the corresponding output of the electronic controller 6, and is equipped with an input 14 and output 15 polarizers glued to the glass substrates 20 and 21.

Во втором частном варианте устройства (фиг.5) каждый из бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации 1, 2 выполнен в виде НЖК структуры 22 с углом $${\alpha }_{in}^{rot}=0^{\circ }$$

входной ориентации (ориентации краевой ЖК молекулы 23), с углом закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=+{45}^{\circ }$$

, углом $${\alpha }_{our}^{rot}={45}^{\circ }$$

выходной ориентации (ориентации краевой ЖК молекулы 24).In the second particular embodiment of the device (Fig. 5), each of the non-polaroid LCD polarization converters 1, 2 is made in the form of an NLC of structure 22 with an angle $${\alpha }_{in}^{rot}=0^{\circ }$$

input orientation (orientation of the edge LC molecule 23), with a swirl angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=+{45}^{\circ }$$

angle $${\alpha }_{our}^{rot}={45}^{\circ }$$

output orientation (orientation of the edge LC molecule 24).

Во третьем частном варианте устройства (фиг.6) каждый из бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации 1, 2 выполнен в виде НЖК структуры 24 с углом $${\alpha }_{in}^{rot}={90}^{\circ }$$

входной ориентации (ориентации краевой ЖК молекулы 25), с углом закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=+{45}^{\circ }$$

и углом $${\alpha }_{our}^{rot}=-{45}^{\circ }$$

выходной ориентации (ориентации краевой ЖК молекулы 26).In the third private embodiment of the device (Fig.6), each of the non-polaroid LCD polarization converters 1, 2 is made in the form of an NLC structure 24 with an angle $${\alpha }_{in}^{rot}={90}^{\circ }$$

input orientation (orientation of the edge LC molecule 25), with a swirl angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=+{45}^{\circ }$$

and angle $${\alpha }_{our}^{rot}=-{45}^{\circ }$$

output orientation (orientation of the edge LC molecule 26).

Закрученная НЖК структура является ахроматическим ротатором поляризации, например, при условииA spun NLC structure is an achromatic polarization rotator, for example, provided

$$\lambda <<\Delta n\cdot p_0,\left(1\right)$$

$$\lambda <<\Delta n\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="p"\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">p</figure-callout>}}_0,\left(\mathrm{one}\right)$$

где λ - длина волны света, p₀ - шаг спиральной закрутки, Δn - оптическая анизотропия НЖК структуры, причем Δn=n_e-n_o, где n_e и n_o - показатели преломления НЖК структуры для необыкновенного и обыкновенного лучей. При соблюдении условия (1) закрученная НЖК структура вращает плоскость поляризации света на угол закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}$$

, в двух случаях, в первом и втором из которых вектор поляризации входного светового потока направлен параллельно или ортогонально направлению ориентации краевых ЖК молекул со стороны входа НЖК структуры [4]. Например, при $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }-{135}^{\circ }$$

, p₀=8d, где d - толщина слоя НЖК структуры в направлении распространения света, при d=4÷10 мкм и Δn=0,2 условие (1) выполняется одинаковым образом для всех длин волн видимого света.where λ is the wavelength of light, p ₀ is the pitch of the spiral twist, Δn is the optical anisotropy of the NLC structure, and Δn = n _e -n _o , where n _e and n _o are the refractive indices of the NLC structure for extraordinary and ordinary rays. Subject to condition (1), the spun NLC structure rotates the plane of polarization of light by a twist angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}$$

, in two cases, in the first and second of which the polarization vector of the input light flux is directed parallel or orthogonal to the direction of orientation of the edge LC molecules from the input side of the NLC structure [4]. For example, when $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }-{135}^{\circ }$$

, p ₀ = 8d, where d is the thickness of the NLC layer of the structure in the direction of light propagation, for d = 4 ÷ 10 μm and Δn = 0.2, condition (1) is fulfilled in the same way for all wavelengths of visible light.

В четвертом частном варианте устройства (фиг.7) каждый из бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации 1, 2 выполнен в виде последовательно оптически связанных первой двупреломляющей пластинки 27 с фазовым сдвигом π/2 (далее: π/2-пластинка 27), НЖК структуры 28 с электрически управляемым фазовым сдвигом Δ (далее: НЖК Δ-структура 28) и второй пластинки 29 с фазовым сдвигом π/2 (далее: π/2-пластинка 29), при этом ось $$o_1^{\pi /2}$$

для обыкновенного луча и ось $${е}_1^{\pi /2}$$

для необыкновенного луча π/2-пластинки 27 ортогональна соответственно оси $${е}_2^{\pi /2}$$

для необыкновенного луча и оси $$o_2^{\pi /2}$$

для обыкновенного луча π/2-пластинки 29. Ось $$o_{LC}^{\Delta }$$

для обыкновенного луча либо ось $${е}_{LC}^{\Delta }$$

для необыкновенного луча НЖК Δ-структуры 28 направлена по биссектрисе угла между осью для обыкновенного луча и осью для необыкновенного луча любой из двух π/2-пластинок 27, 29, а электрический вход НЖК Δ-структуры 28 является электрическим входом любого из бесполяроидных преобразователей 1, 2 поляризации. Для определенности на чертеже ось $$o_{LC}^{\Delta }$$

, для обыкновенного луча НЖК Δ-структуры 28 направлена по биссектрисе b₁, между осями $${е}_1^{\pi /2}$$

и $$o_1^{\pi /2}$$

π/2-пластинки 27 и по биссектрисе b₂ между осями $$o_2^{\pi /2}$$

и $${е}_2^{\pi /2}$$

π/2 - пластинки 29.In the fourth particular embodiment of the device (Fig. 7), each of the non-polaroid LC polarization converters 1, 2 is made in the form of sequentially optically coupled first birefringent plate 27 with a phase shift of π / 2 (hereinafter: π / 2 plate 27), NLC of structure 28 s an electrically controlled phase shift Δ (hereinafter: NLC Δ-structure 28) and the second plate 29 with a phase shift π / 2 (hereinafter: π / 2 plate 29), while the axis $$o_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

for ordinary beam and axis $$e_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

for an extraordinary ray of the π / 2 plate 27 is orthogonal to the axis $$e_{}^{}$$$${}_2^{\pi /2}$$

for extraordinary beam and axis $$o_{}^{}$$$${}_2^{\pi /2}$$

for an ordinary ray of a π / 2 plate 29. Axis $$o_{LC}^{\Delta }$$

for an ordinary ray either axis $$e_{LC}^{\Delta }$$

for an extraordinary ray, the NLC of the Δ-structure 28 is directed along the bisector of the angle between the axis for the ordinary ray and the axis for the extraordinary ray of either of the two π / 2 plates 27, 29, and the electrical input of the NLC of the Δ-structure 28 is the electrical input of any of the non-polaroid converters 1 , 2 polarizations. For definiteness in the drawing, the axis $$o_{LC}^{\Delta }$$

, for an ordinary ray of an NLC Δ-structure 28 is directed along the bisector b ₁ , between the axes $$e_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

and $$o_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

π / 2-plate 27 and bisector b ₂ between the axes $$o_{}^{}$$$${}_2^{\pi /2}$$

and $${\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="e"\; filenames="00000091.png,00000096.png"\; state="\{\{state\}\}">e</figure-callout>}}_2^{\pi /2}$$

π / 2 - plate 29.

С учетом свойства аддитивности фазы эквивалентным относительно действия на состояние поляризации проходящего света является использование в четвертном частном варианте устройства первой двупреломляющей пластинки 27 с фазовой задержкой π/2 ± πn (где n=0, 1, 2, …,) и второй двупреломляющей пластинки 29 с фазовой задержкой π/2 ± πm (где m=0, 1, 2, …). Для реализации в целом ахроматической характеристики каждого бесполяроидного ЖК преобразователя 1, 2 поляризации в НЖК Δ-структуре 28 выбрано, например, ЖК вещество с оптической анизотропией одного знака, а в обоих двупреломляющих пластинках 27, 29 - вещество с оптической анизотропией противоположного знака хроматической дисперсии (далее - дисперсии) одновременно с выбором различающихся (например, на π) значений фазового сдвига для первой и второй двупреломляющих пластинок 27, 29 за счет задания их разных толщин. В этом случае без влияния на результат преобразования состояния поляризации появится суммарная остаточная дисперсия одного знака у пары двупреломляющих пластинок 27, 29 (из-за разности их физических толщин), которая частично или полностью будет компенсировать дисперсию другого знака для НЖК Δ-структуры 28, что позволяет получить близкую к ахроматической передаточную характеристику бесполяроидного ЖК преобразователя поляризации 1, 2.Considering the property of phase additivity, the use of the first birefringent plate 27 with a phase delay π / 2 ± πn (where n = 0, 1, 2, ...,) and the second birefringent plate 29 and the second birefringent plate 29 is equivalent to the action on the polarized state of transmitted light with phase delay π / 2 ± πm (where m = 0, 1, 2, ...). To implement the achromatic characteristic of each non-polaroid LC converter 1, 2 of polarization in an NLC Δ-structure 28, for example, an LC substance with optical anisotropy of the same sign was selected, and in both birefringent plates 27, 29 a substance with optical anisotropy of the opposite sign of chromatic dispersion ( further - dispersions) simultaneously with the choice of differing (for example, by π) phase shift values for the first and second birefringent plates 27, 29 due to the task of their different thicknesses. In this case, without affecting the result of the conversion of the polarization state, the total residual dispersion of one sign will appear for a pair of birefringent plates 27, 29 (due to the difference in their physical thicknesses), which will partially or completely compensate for the dispersion of another sign for the NLC Δ-structure 28, which allows you to get close to achromatic transfer characteristic of a non-polaroid LCD polarization converter 1, 2.

В пятом частном варианте устройства (фиг.8) каждый из бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации 1, 2 выполнен в виде последовательно оптически связанных первой двупреломляющей пластинки 30 с фазовым сдвигом π/2 (далее: π/2-пластинка 30), первой НЖК структуры 31 с электрически управляемым фазовым сдвигом Δ₁ (далее: НЖК Δ-структура 31), второй НЖК структуры 32 с электрически управляемым фазовым сдвигом Δ₂ (далее: НЖК Δ-структура 32) и второй двупреломляющей пластинки 33 с фазовым сдвигом π/2 (далее: π/2-пластинка 33). При этом ось $$o_1^{\pi /2}$$

для обыкновенного луча и ось $${е}_1^{\pi /2}$$

для необыкновенного луча π/2-пластинки 30 ортогональны соответственно оси $$o_2^{\pi /2}$$

для обыкновенного луча и оси $${е}_2^{\pi /2}$$

для необыкновенного луча π/2-пластинки 32, а ось $$o_{LC}^{{\Delta }_1}$$

для обыкновенного луча и ось $${е}_{LC}^{{\Delta }_1}$$

для необыкновенного луча НЖК Δ-структуры 31 ортогональны соответственно оси $$o_{LC2}^{{\Delta }_2}$$

для обыкновенного луча и оси $${е}_{LC}^{{\Delta }_2}$$

для необыкновенного луча НЖК Δ-структуры 32, при этом ось для обыкновенного луча либо ось для необыкновенного луча любой из НЖК Δ-структур 31, 32 направлена по биссектрисе угла между осью для обыкновенного луча и осью для необыкновенного луча любой из двух π/2-пластинок 30, 33. Электрические входы НЖК Δ-структуры 31 и НЖК Δ - структуры 32 образуют электрический вход соответствующего бесполяроидного жидкокристаллического преобразователя 1 или 2 поляризации. Для определенности на чертеже ось $$o_{LC}^{\Delta }$$

для обыкновенного луча НЖК Δ-структуры 31 и ось для необыкновенного луча НЖК Δ-структуры 32 направлены по биссектрисе b₁, между осями $${е}_1^{\pi /2}$$

и $$o_1^{\pi /2}$$

- π/2-пластинки 30 и по биссектрисе b₂ между осями $$o_2^{\pi /2}$$

и $${е}_2^{\pi /2}$$

π/2-пластинки 33.In the fifth particular embodiment of the device (Fig. 8), each of the non-polaroid LC polarization converters 1, 2 is made in the form of sequentially optically coupled first birefringent plate 30 with a phase shift π / 2 (hereinafter: π / 2 plate 30), the first NLC structure 31 with an electrically controlled phase shift Δ ₁ (hereinafter: NLC Δ-structure 31), a second NLC of structure 32 with an electrically controlled phase shift Δ ₂ (hereinafter: NLC Δ-structure 32) and a second birefringent plate 33 with a phase shift π / 2 (hereinafter : π / 2-plate 33). In this case, the axis $$o_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

for ordinary beam and axis $$e_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

for an extraordinary ray, the π / 2 plate 30 is orthogonal to the axis $$o_{}^{}$$$${}_2^{\pi /2}$$

for ordinary beam and axis $$e_{}^{}$$$${}_2^{\pi /2}$$

for the extraordinary ray of the π / 2 plate 32, and the axis $$o_{LC}^{{\Delta }_{\mathrm{one}}}$$

for ordinary beam and axis $$e_{LC}^{{\Delta }_{\mathrm{one}}}$$

for an extraordinary NLC beam, the Δ-structure 31 is orthogonal to the axis $${\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="o\; L\; C"\; filenames="00000091.png,00000096.png"\; state="\{\{state\}\}">o\; </figure-callout>}}_{LC}^2$$

for ordinary beam and axis $$e_{\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="L\; C\; \Delta "\; filenames="00000091.png,00000096.png"\; state="\{\{state\}\}">L\; </figure-callout>}C}^{{\Delta }_{}}$$

for an extraordinary ray of an NLC Δ-structure 32, while the axis for an ordinary ray or the axis for an extraordinary ray of any of the NLC Δ-structures 31, 32 is directed along the bisector of the angle between the axis for an ordinary ray and the axis for an extraordinary ray of any of two π / 2- plates 30, 33. The electrical inputs of the NLC Δ-structure 31 and NLC Δ-structure 32 form the electrical input of the corresponding non-polaroid liquid crystal transducer 1 or 2 of polarization. For definiteness in the drawing, the axis $$o_{LC}^{\Delta }$$

for an ordinary beam of an NLC Δ-structure 31 and the axis for an unusual beam of an NLC Δ-structure 32 are directed along the bisector b ₁ , between the axes $$e_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

and $$o_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

- π / 2-plate 30 and along the bisector b ₂ between the axes $$o_{}^{}$$$${}_2^{\pi /2}$$

and $${\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="e"\; filenames="00000091.png,00000096.png"\; state="\{\{state\}\}">e</figure-callout>}}_2^{\pi /2}$$

π / 2-plate 33.

При одинаковом знаке дисперсии оптической анизотропии ЖК вещества и одинаковой величине вносимого фазового сдвига Δ общая передаточная характеристика НЖК Δ-структур 31 и 32 является ахроматической. Кроме того, в такой схеме осуществляется взаимная компенсация начального (электрически неуправляемого) двулучепреломления Δ-структур 31 и 32.With the same sign of the dispersion of the optical anisotropy of the LC substance and the same introduced phase shift Δ, the overall transfer characteristic of the NLC Δ-structures 31 and 32 is achromatic. In addition, in such a scheme, mutual compensation of the initial (electrically uncontrolled) birefringence of Δ-structures 31 and 32 is carried out.

В шестом частном варианте выполнения устройства мультистандартный декодер синхросигналов снабжен выходом логической идентификации состояния поляризации, который подключен к управляющему входу источника 7 напряжения смещения.In the sixth particular embodiment of the device, the multistandard clock decoder is provided with an output for the logical identification of the polarization state, which is connected to the control input of the bias voltage source 7.

Устройство работает следующим образом. Мультистандартные стереочки в качестве активных стереоочков работают с любыми 3D дисплеями, обеспечивающими попеременное воспроизведение изображений двух ракурсов 3D сцены на экране. На вход мульти-стандартного декодера 5 синхросигнала поступает кодированный сигнал синхронизации с информацией о моменте смены изображений левого и правого ракурсов на экране 3D дисплея. После декодирования сигнала синхронизации на выходе мультистандартного декодера 5 формируется логический сигнал управления электронным контроллером 6, на двух выходах которого, в свою очередь, формируются сигналы управления затворными ЖК ячейками 3, 4, которые под воздействием сигналов управления попеременно переходят в состояния «открыто» и «закрыто» синхронно с появлением двух ракурсов 3D сцены на экране дисплея. В результате левый и правый глаза E₁, Е₂ наблюдателя попеременно воспринимают левый и правый ракурсы 3D сцены, что приводит к возникновению в сознании наблюдателя стереоизображения 3D сцены, к котором отсутствуют заметные мерцания при достаточно большой частоте смены ракурсов (не ниже 100-120 Гц). При этом с помощью переключателя напряжения 8, соединенного с источником 7 напряжения смешения, установлено такое значение напряжения смещения на электрическом входе каждой из бесполяроидных ЖК ячеек 1 и 2, которое обеспечивает согласование состояния поляризации входного светового потока с поляризационными свойствами входного поляризатора каждой из затворных ЖК ячеек 3, 4, что ведет к реализации максимального значение оптического пропускания стереоочков за счет отсутствия энергетических потерь светового потока изображения.The device operates as follows. Multi-standard stereochki as active stereo glasses work with any 3D displays that provide alternate playback of images of two angles of a 3D scene on the screen. The input of the multi-standard decoder 5 of the clock signal receives an encoded synchronization signal with information about the moment of changing the images of the left and right angles on the 3D display screen. After decoding the synchronization signal at the output of the multi-standard decoder 5, a logic control signal is generated by the electronic controller 6, the two outputs of which, in turn, generate control signals for the LCD shutter cells 3, 4, which, under the influence of control signals, alternately switch to the “open” and “ closed ”simultaneously with the appearance of two views of the 3D scene on the display screen. As a result, the left and right eyes E ₁ , E _{2 of the} observer alternately perceive the left and right angles of the 3D scene, which leads to the appearance in the observer's mind of a stereo image of the 3D scene, to which there are no noticeable flicker at a sufficiently high frequency of change of angles (not less than 100-120 Hz ) In this case, using a voltage switch 8 connected to a source of mixing voltage 7, a bias voltage value at the electrical input of each of the non-polaroid LCD cells 1 and 2 is set such that the polarization state of the input light flux is consistent with the polarization properties of the input polarizer of each of the LCD gate cells 3, 4, which leads to the realization of the maximum value of the optical transmission of stereo glasses due to the absence of energy losses of the light flux of the image.

Особенности работы частных вариантов устройства определяются характером выбора параметров конкретных бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации 1, 2 в соответствии с состоянием поляризации входного светового потока изображения.The operation features of particular device variants are determined by the nature of the choice of parameters of specific non-polaroid LC polarization converters 1, 2 in accordance with the polarization state of the input light flux of the image.

Типичные для современных 3D дисплеев состояния поляризации светового потока следующие: для ЖК 3D телевизоров - линейно-поляризованный по вертикали, для ЖК 3D мониторов - линейно поляризованный под углом 45 градусов, а также неполяризованный световой поток для 3D DLP видеопроекторов или любых ЭЛТ мониторов и ЭЛТ видеопроекторов.Typical for modern 3D displays, the states of polarization of light flux are as follows: for LCD 3D TVs - linearly polarized vertically, for LCD 3D monitors - linearly polarized at an angle of 45 degrees, as well as non-polarized light flux for 3D DLP video projectors or any CRT monitors and CRT video projectors .

В первом частном варианте устройства осуществляется выбор поляризационных параметров НЖК структуры 10 при вертикально ориентированной оси входного поляризатора 14 ЖК затворных ячеек (фиг.9). Для случая 45°-ного направления линейной поляризации $$S_{in}^{lin}$$

светового потока изображения (фиг.9, слева) каждая из закрученных НЖК структур 10 работает при нулевом напряжении смещения u^bias=0 от источника 7 и поворачивает на угол -45° вектор линейной поляризации с получением итогового направления линейной поляризации $$S_{out}^{lin}$$

, совпадающей с ориентацией оси $$O_{in}^{pol}$$

входного поляризатора 14 ЖК затворной ячейки 3 или 4. Для случая 0°-ного (вертикального) направления линейной поляризации $$S_{in}^{lin}$$

светового потока изображения (фиг.9, центр) каждая из закрученных НЖК структур 10 работает при максимальном значении u^bias=u_max напряжения смещения, выстраивающего ЖК молекулы вдоль силовых линий электрического поля, ориентация которых совпадает с направлением распространения светового потока, что приводит к изотропности оптических свойств НЖК структуры 10 в данном направлении, т.е. к отсутствию ее влияния на состояние поляризации $$S_{in}^{lin}$$

светового потока (т.е. НЖК структура 10 электрически отключена). Это означает, что направление $$S_{out}^{lin}$$

вектора поляризации в выходном световом потоке при u^bias=u_max совпадает с ориентацией оси $$O_{in}^{pol}$$

входного поляризатора 14. В случае неполяризованного $$S_{in}^{unpol}$$

светового потока НЖК структура 10 также электрически отключена (фиг.9, справа), и неполяризованный световой поток поступает на входной поляризатор 14. Отключение НЖК структуры 10 в случае неполяризованного светового потока необходимо для предотвращения цветовых искажений изображения.In the first particular embodiment of the device, the selection of the polarization parameters of the NLC of the structure 10 is carried out with the vertically oriented axis of the input polarizer 14 of the LCD gate cells (Fig. 9). For the case of the 45 ° direction of linear polarization $$S_{in}^{lin}$$

luminous flux of the image (Fig. 9, left), each of the twisted NLC structures 10 operates at zero bias voltage u ^bias = 0 from source 7 and rotates the linear polarization vector by an angle of -45 ° to obtain the final linear polarization direction $$S_{out}^{lin}$$

coinciding with the orientation of the axis $$O_{in}^{po\mathrm{<figure-callout\; id="14"\; label="l\; input\; polarizer"\; filenames="00000086.png,00000087.png"\; state="\{\{state\}\}">l\; </figure-callout>}}$$

input polarizer 14 LCD gate cell 3 or 4. For the case of the 0 ° (vertical) direction of linear polarization $$S_{in}^{lin}$$

luminous flux of the image (Fig. 9, center), each of the twisted NLC structures 10 operates at a maximum value u ^bias = u _max of the bias voltage that aligns the LC molecules along the electric field lines, the orientation of which coincides with the direction of propagation of the light flux, which leads to isotropy optical properties of the NLC structure 10 in this direction, i.e. to the absence of its influence on the state of polarization $$S_{in}^{lin}$$

luminous flux (i.e., NLC structure 10 is electrically disabled). This means that the direction $$S_{out}^{lin}$$

the polarization vector in the output light flux for u ^bias = u _max coincides with the orientation of the axis $$O_{in}^{po\mathrm{<figure-callout\; id="14"\; label="l\; input\; polarizer"\; filenames="00000086.png,00000087.png"\; state="\{\{state\}\}">l\; </figure-callout>}}$$

input polarizer 14. In the case of unpolarized $$S_{in}^{unpol}$$

the luminous flux of the NLC structure 10 is also electrically switched off (Fig. 9, right), and the non-polarized luminous flux enters the input polarizer 14. The shutdown of the NLC of the structure 10 in the case of an unpolarized luminous flux is necessary to prevent color distortion of the image.

Входной поляризатор 14 в случае падающего неполяризованного света обеспечивает последующее формирование линейно-поляризованного света для корректного функционирования ЖК слоев затворных ЖК ячеек 3 и 4. В случае линейно-поляризованного светового потока наличие входного поляризатора 14 обеспечивает инвариантность режима работы ЖК слоев затворных ЖК ячеек 3, 4 работы стереоочков при боковых наклонах головы наблюдателя, а также способствует последующему улучшению качества линейной поляризации света, вышедшего из НЖК структуры 10 (на выходах бесполяроидных ЖК преобразователей поляризации 1, 2) при возможной деполяризации света на оптических дефектах ЖК слоя НЖК структуры 10.In the case of incident non-polarized light, the input polarizer 14 provides the subsequent formation of linearly polarized light for the correct operation of the LCD layers of the gate LCD cells 3 and 4. In the case of a linearly polarized light flux, the presence of the input polarizer 14 ensures the invariance of the operation mode of the LCD layers of the gate LCD cells 3, 4 the operation of stereo glasses with lateral tilts of the observer’s head, and also contributes to the subsequent improvement in the quality of linear polarization of light emerging from the NLC of structure 10 (at the exit bespolyaroidnyh LCD polarization converters 1, 2) with the possible depolarization of light at the optical defect of the LC layer 10, nematic liquid crystal structure.

Во всех рассмотренных случаях вследствие взаимного согласования поляризационных параметров устройства и состояния поляризации светового потока отсутствуют потери энергии светового потока изображения.In all the cases considered, due to the mutual coordination of the polarization parameters of the device and the state of polarization of the light flux, there is no energy loss of the light flux of the image.

В втором частном варианте устройства осуществляется выбор параметров НЖК структуры 22 при 45°-ной ориентации оси $$O_{in}^{pol}$$

поляризатора 14 (фиг.10). Здесь НЖК структура 22 электрически отключена для случаев 45°-го направления линейной поляризации или неполяризованного входного светового потока, а для случая вертикального направления его линейной поляризации НЖК структура 22 работает при нулевом напряжении смещения, обеспечивая требуемый 45°-ный поворот вектора линейной поляризации.In a second particular embodiment of the device, the selection of NLC parameters of structure 22 is carried out at a 45 ° axis orientation $$O_{in}^{pol}$$

polarizer 14 (figure 10). Here, the NLC structure 22 is electrically disabled for cases of the 45 ° direction of linear polarization or unpolarized input light flux, and for the case of the vertical direction of its linear polarization, the NLC structure 22 operates at zero bias voltage, providing the required 45 ° rotation of the linear polarization vector.

Для третьего частного варианта устройства НЖК структура 24 работает при 45°-ной ориентации оси $$O_{in}^{pol}$$

поляризатора 14 (фиг.11). Здесь на НЖК структуру 24 подано нулевое напряжение смещения только для случая вертикального направления линейной поляризации входного светового потока, что обеспечивает поворот линейной поляризации на 45°. Особенностью НЖК структуры 24 в третьем частном варианте устройства является ортогональная ориентация входных краевых ЖК молекул (представленных ЖК молекулой 25) относительно вектора поляризации входного света, в то время как в первом и втором частных вариантах устройства вектор поляризации входного света направлен параллельно ориентации входных краевых ЖК молекул (ориентации молекул 11 и 23) НЖК структур 10 и 22 соответственно. В НЖК структуре 24 под действием линейно-поляризованного входного светового потока образуется только необыкновенный луч по сравнению с образованием только обыкновенного луча в НЖК структурах 10 и 22.For the third particular embodiment of the NLC device, structure 24 operates at a 45 ° axis orientation $$O_{in}^{pol}$$

polarizer 14 (Fig.11). Here, the NLC structure 24 is supplied with a zero bias voltage only for the case of the vertical direction of linear polarization of the input light flux, which ensures a linear polarization rotation of 45 °. A feature of the NLC structure 24 in the third particular embodiment of the device is the orthogonal orientation of the input edge LC molecules (represented by the LC molecule 25) with respect to the polarization vector of the input light, while in the first and second partial versions of the device, the polarization vector of the input light is parallel to the orientation of the input edge LCD molecules (molecular orientations 11 and 23) NLC of structures 10 and 22, respectively. In the NLC structure 24, under the action of a linearly polarized input light flux, only an extraordinary beam is formed in comparison with the formation of only an ordinary beam in the NLC structures 10 and 22.

Поскольку в закрученных НЖК структурах 10, 22 и 24 образуются только обыкновенный o или только необыкновенный е лучи, то наличие дисперсии обыкновенного или необыкновенного луча (т.е. наличие зависимости величины n_o или n_e от длины волны света) приводит лишь к изменению абсолютной фазовой задержки этого луча в зависимости от длины волны света λ, но никак не сказывается на величине итогового угла поворота вектора линейной поляризации выходного света, который определяется только углом закрутки НЖК структур 10, 22 и 24. Поэтому в величине интенсивности светового потока изображения, прошедшего НЖК структуры 10, 22, 24, не содержится информация об абсолютной фазовой задержке света, и в наблюдаемом изображении (поскольку глаза воспринимают только интенсивность света) практически отсутствуют цветовые искажения, обусловленные дисперсией показателя преломления НЖК структур бесполяроидных ЖК преобразователей 1, 2 поляризации с учетом того, что затворные ЖК ячейки 3, 4 также не вносят собственных существенных цветовых искажений.Since in the twisted NLC structures 10, 22, and 24 only ordinary o or only extraordinary e rays are formed, the presence of dispersion of the ordinary or extraordinary ray (i.e., the presence of a dependence of n _o or n _e on the wavelength of light) only leads to a change in the absolute the phase delay of this beam depending on the wavelength of light λ, but does not affect the value of the total angle of rotation of the linear polarization vector of the output light, which is determined only by the swirl angle of the NLC structures 10, 22 and 24. Therefore, the value is intense The luminous flux of the image that passed through the NLC of structure 10, 22, 24 does not contain information about the absolute phase delay of the light, and the observed image (since the eyes perceive only the light intensity) has practically no color distortion due to the dispersion of the refractive index of the NLC of the structures of non-polarized LC converters 1 , 2 polarizations, taking into account that the gate LCD cells 3, 4 also do not introduce their own significant color distortions.

В общем случае, когда угол α_in входной линейной поляризации отвечает условию α_in=α₀±90°, где α₀ - угол наклона ЖК молекул во входной плоскости НЖК структуры с углом закрутки ±α·k, свет в выходной плоскости P_out НЖК структуры будет характеризоваться вертикальным направлением линейной поляризации независимо от λ, что соответствует ахроматической передаточной характеристике рассмотренных ротаторов поляризации на закрученных НЖК структурах, что справедливо в том числе при условии α_in=±45° и α·k=±45°·k. Следовательно, что при поступлении светового потока с ±45-градусным наклоном линейной поляризации на оптические входы бесполяроидных ЖК преобразователей 1, 2 поляризации, основанных на НЖК структурах с углами закрутки ±45°·k градусов, цветовые искажения отсутствуют в световом потоке изображения на выходе этих НЖК структур с получением вертикального направления линейной поляризации в плоскости P_out.In the general case, when the angle α _{in of the} input linear polarization meets the condition α _in = α ₀ ± 90 °, where α ₀ is the angle of inclination of the LC molecules in the input plane of the NLC structure with a swirl angle of ± α · k, the light in the output plane P _{out of the} NLC of the structure will be characterized by a vertical direction of linear polarization regardless of λ, which corresponds to the achromatic transfer characteristic of the considered polarization rotators on swirling NLC structures, which is also true if α _in = ± 45 ° and α · k = ± 45 ° · k. Therefore, when a luminous flux with a ± 45-degree slope of linear polarization arrives at the optical inputs of non-polaroid LC converters 1, 2 of polarization based on NLC structures with swirl angles of ± 45 ° · k degrees, color distortions are absent in the luminous flux of the image at the output of these NLC structures with the vertical direction of linear polarization in the P _out plane.

Случай ±45-градусного наклона линейной поляризации в световом потоке изображения соответствует использованию в качестве 3D дисплеев компьютерных ЖК мониторов и ЖК экранов ноутбуков.The case of a ± 45-degree slope of linear polarization in the luminous flux of the image corresponds to the use of computer LCD monitors and laptop LCD screens as 3D displays.

Четвертый частный вариант устройства работает следующим образом. С использованием формализма матриц Джонса [4] соответствующая матрица J₀ для описания передаточной оптической характеристики оптического бесполяроидного преобразователя 1 или 2 поляризации, образованного последовательно расположенными π/2-пластинкой 27, НЖК Δ-структурой 28 с фазовой задержкой величиной Δ₀ и π/2-пластинкой 29, имеет видThe fourth private version of the device operates as follows. Using the Jones matrix formalism [4], the corresponding matrix J _{0 is used} to describe the transfer optical characteristic of the non-polaroid optical converter 1 or 2 of polarization formed by sequentially arranged π / 2 plate 27, NLC Δ-structure 28 with a phase delay of Δ ₀ and π / 2 -plate 29, has the form

$$\begin{array}{l}{J}_0=\left[\begin{array}{cc}\exp \left(i\frac{\pi }{4}\right)& 0\\ 0& \exp \left(-i\frac{\pi }{4}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}& i\text{ sin}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}\\ i\text{ sin}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}& \cos \frac{{\Delta }_0}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{exp}\left(\text{-i}\frac{\pi }{\text{4}}\right)& \text{0}\\ \text{0}& \exp \left(i\frac{\pi }{4}\right)\end{array}\right]=\left(2\right)\\ =i\left[\begin{array}{cc}-i& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}& i\text{ sin}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}\\ i\text{ sin}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}& \cos \frac{{\Delta }_0}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{1}& 0\\ \text{0}& -1\end{array}\right]=\left(\begin{array}{cc}\cos \frac{{\Delta }_0}{2}& \sin \frac{{\Delta }_0}{2}\\ -\sin \frac{{\Delta }_0}{2}& \cos \frac{{\Delta }_0}{2}\end{array}\right)\end{array}$$

$$\begin{array}{l}{\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="J"\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">J</figure-callout>}}_0=\left[\begin{array}{cc}\exp \left(i\frac{\pi }{\mathrm{four}}\right)& 0\\ 0& \exp \left(-i\frac{\pi }{\mathrm{four}}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}& \mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="i\; sin\; \Delta "\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">i\; </figure-callout>}\text{sin}\frac{{\Delta }_{}}{}\frac{{}_{\text{0}}}{2}\\ \mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="i\; sin\; \Delta "\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">i\; </figure-callout>}\text{sin}\frac{{\Delta }_{}}{}\frac{{}_{\text{0}}}{2}& \cos \frac{{\Delta }_0}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{exp}\left(\text{-i}\frac{\pi }{\text{four}}\right)& \text{0}\\ \text{0}& \exp \left(i\frac{\pi }{\mathrm{four}}\right)\end{array}\right]=\left(2\right)\\ =i\left[\begin{array}{cc}-\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="i"\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">i</figure-callout>}& 0\\ 0& \mathrm{one}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\frac{{\Delta }_{\text{0}}}{2}& \mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="i\; sin\; \Delta "\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">i\; </figure-callout>}\text{sin}\frac{{\Delta }_{}}{}\frac{{}_{\text{0}}}{2}\\ \mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="i\; sin\; \Delta "\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">i\; </figure-callout>}\text{sin}\frac{{\Delta }_{}}{}\frac{{}_{\text{0}}}{2}& \cos \frac{{\Delta }_0}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\text{one}& 0\\ \text{0}& -\mathrm{one}\end{array}\right]=\left(\begin{array}{cc}\cos \frac{{\Delta }_0}{2}& \mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="sin\; \Delta "\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">sin\; </figure-callout>}\frac{{\Delta }_{}}{}\frac{{}_0}{2}\\ -\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="sin\; \Delta "\; filenames="00000085.png,00000092.png"\; state="\{\{state\}\}">sin\; </figure-callout>}\frac{{\Delta }_{}}{}\frac{{}_0}{2}& \cos \frac{{\Delta }_0}{2}\end{array}\right)\end{array}$$

Из (2) следует, что совместное действие π/2-пластинки 27, НЖК Д-структуры 28 с фазовой задержкой величиной Δ₀ и π/2-пластинки 29 состоит в повороте вектора линейной поляризации выходного света на угол величиной Δ₀/2 относительно любого исходного направления вектора линейной поляризации входного света. Поскольку величина фазового сдвига Δ₀ меняется с помощью изменения величины u^bias напряжения смещения, то электрической перестройкой задержки Δ₀ в пределах 0÷π достигается любой (в пределах 0÷90°) угол поворота вектора поляризации выходного света. Это означает, что в случае любого направления вектора линейной поляризации входного светового потока за счет подстройки напряжения смещения можно установить вектор линейной поляризации выходного светового потока параллельно произвольно ориентированной оси $$O_{in}^{pol}$$

поляризатора затворной ЖК ячейки 3, 4. Например, для $$O_{in}^{pol}={45}^{\circ }$$

(фиг.12) соответствующую 45°-ную ориентацию вектор линейной поляризации прошедшего света приобретает при фазовом сдвиге Δ₀=π/2 в световом потоке с первоначально вертикально-ориентированном векторе линейной поляризации (фиг.12, слева) или при фазовом сдвиге Δ₀=π в световом потоке с начальной ориентацией -45° вектора линейной поляризации (фиг.12, центр). В случае +45°-ной первоначальной ориентации вектора линейной поляризации или в случае неполяризованного света НЖК Δ-структура 28 переводится (подачей соответствующего напряжения смещения) в оптически изотропное состояние, в результате состояние поляризации прошедшего света не меняется. При электрически отключенной ЖК Δ-структуре 28 две π/2-пластинки с взаимно скрещенными одноименными осями также образуют совокупную ахроматическую изотропную структуру, не влияющую на состояние поляризации и цветовые характеристики проходящего светового потока. Примером конкретного выполнения электрически перестраиваемой в пределах от 0 до π НЖК Δ-структуры является, например, НЖК π-ячейка [6].From (2) it follows that the combined effect of π / 2-plate 27, NLC D-structure 28 with a phase delay value Δ ₀ and π / 2-plate 29 is rotated linear polarization vector of the output light by an angle value Δ _0/2 relative any initial direction of the vector of linear polarization of the input light. Since the magnitude of the phase shift Δ _{0 is} changed by changing the ^bias value u ^{bias of the bias} voltage, then any electrical (within 0 ÷ 90 °) angle of rotation of the output light polarization vector is achieved by electric tuning of the delay Δ ₀ within 0 ÷ π. This means that in the case of any direction of the linear polarization vector of the input light flux due to the adjustment of the bias voltage, it is possible to set the linear polarization vector of the output light flux parallel to an arbitrarily oriented axis $$O_{in}^{pol}$$

polarizer gate LCD cell 3, 4. For example, for $$O_{in}^{pol}={45}^{\circ }$$

(Fig. 12), the linearly polarized transmitted light vector acquires a corresponding 45 ° orientation with a phase shift Δ ₀ = π / 2 in the light flux with an initially vertically oriented linear polarization vector (Fig. 12, left) or with a phase shift Δ ₀ = π in the luminous flux with an initial orientation of -45 ° of the linear polarization vector (Fig. 12, center). In the case of the + 45 ° initial orientation of the linear polarization vector or in the case of non-polarized light, the NLC Δ-structure 28 is converted (by applying the corresponding bias voltage) to an optically isotropic state, as a result, the state of polarization of transmitted light does not change. With an electrically disconnected LC Δ-structure 28, two π / 2 plates with mutually crossed axes of the same name also form a combined achromatic isotropic structure that does not affect the polarization state and color characteristics of the transmitted light flux. An example of a specific implementation of an electrically tunable Δ-structure NLC in the range from 0 to π is, for example, an π-cell NLC [6].

Пятый частный вариант устройства работает аналогично четвертому частному варианту устройства с тем отличием, что в выражении (2) вместо величины Δ₀ подставляется величина разностного фазового сдвига Δ₁-Δ₂ между фазовым сдвигом Δ₁ НЖК Δ-структуры 31 и фазовым сдвигом Δ₂ НЖК Δ-структуры 32. В случае $$O_{in}^{pol}={45}^{\circ }$$

для оси входного поляризатора (фиг.13) отсутствие потерь энергии света при работе с вертикально-поляризованным входным световым потоком (фиг.13, слева) обеспечено электрическим отключением НЖК Δ-структуры 32 и созданием НЖК Δ-структурой 31 фазового сдвига π/2, при работе с горизонтально-поляризованным световым потоком (фиг.13, центр) - электрическим отключением НЖК Δ-структуры 31 и реализацией НЖК Δ-структурой 31 фазового сдвига - π/2, а при работе с неполяризованным входным световым потоком или при 45°-ной ориентации его линейной поляризации (фиг.13, справа) обе НЖК Δ-структуры 31 и 32 электрически отключены.The fifth particular embodiment of the device operates similarly to the fourth particular embodiment of the device with the difference that in the expression (2) instead of Δ _{0 is} substituted the difference phase shift Δ ₁ -Δ ₂ between the phase shift Δ ₁ NLC Δ-structure 31 and the phase shift Δ ₂ NLC Δ-structure 32. In the case of $$O_{in}^{pol}={45}^{\circ }$$

for the axis of the input polarizer (Fig.13), the absence of light energy losses when working with a vertically polarized input light flux (Fig.13, left) is provided by electric shutdown of the NLC Δ-structure 32 and the creation of the NLC Δ-structure 31 of the phase shift π / 2, when working with a horizontally polarized luminous flux (Fig. 13, center) - electric shutdown of the NLC Δ-structure 31 and realization of the NLC Δ-structure 31 of the phase shift - π / 2, and when working with an unpolarized input luminous flux or at 45 ° - orientation of its linear polarization (Fig.13, with rights) both NLC Δ-structures 31 and 32 are electrically disabled.

Электрическое переключение состояния (отключение) бесполяроидных ЖК преобразователей 1, 2 поляризации вручную осуществляется переводом переключателя 8 напряжения в соответствующее положение.The electrical switching of the state (shutdown) of non-polaroid LC polarization converters 1, 2 is carried out manually by moving the voltage switch 8 to the corresponding position.

В шестом частном варианте выполнения устройства электрическое переключение состояния бесполяроидных ЖК преобразователей 1, 2 поляризации или их отключение осуществляется автоматически, поскольку величина напряжения смещения на выходе источника 7 (а следовательно, и оптическое состояние бесполяроидных ЖК ячеек 1, 2) меняется под действием сигнала логической идентификации состояния поляризации, возникающем на соответствующем выходе мультистандартного декодера 5 синхросигналов. Состояние поляризации входного светового потока изображения в этом случае идентифицируется по стандарту дешифрируемого синхросигнала, поскольку стандарт последнего связан с конкретным видом 3D дисплея, а, следовательно, и с видом поляризации светового потока, формируемого экраном конкретного 3D дисплея.In the sixth particular embodiment of the device, the state of the polarization-free LCD converters 1, 2 is switched on or off automatically, since the bias voltage at the output of the source 7 (and, therefore, the optical state of the non-polarized LCD cells 1, 2) changes under the action of a logical identification signal the polarization state that occurs at the corresponding output of the multistandard decoder 5 clock signals. The polarization state of the input light flux of the image in this case is identified by the standard of the decryptable clock signal, since the standard of the latter is associated with a specific type of 3D display, and, therefore, with the type of polarization of the light flux generated by the screen of a particular 3D display.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Мультистандартные ЖК стереоочки с электрически переключаемыми (отключаемыми) бесполяроидными ахроматическими преобразователями поляризации являются универсальными стереоочками, способными работать практически со всеми типами современных 3D телевизоров и 3D мониторов с попеременным предъявлением ракурсов стереоизображения без потерь энергии светового потока изображения и при отсутствии искажений цветопередачи. Например, компьютерные ЖК 3D мониторы (в частности, марок Samsung 203 RZ, Viewsonic 3DVX2068, Acer GD223HQ, LG W2163D) формируют световой поток изображения с 45-градусным направлением линейной поляризации, ЖК 3D телевизоры (в частности, Samsung серии UE, Sony серии KDL) - световой поток с вертикальным направлением линейной поляризации, а плазменные 3D телевизоры (Panasonic серия Viera, Samsung серия PS) и DLP 3D видеопроекторы (Sharp PG355, Vewsonic PR08450) -неполяризованный световой поток изображения.Multi-standard LCD stereo glasses with electrically switched (switched off) non-polar achromatic polarization converters are universal stereo glasses that can work with almost all types of modern 3D TVs and 3D monitors with alternating presentation of stereo image angles without loss of energy of the light flux of the image and in the absence of color rendering distortions. For example, computer LCD 3D monitors (in particular, brands Samsung 203 RZ, Viewsonic 3DVX2068, Acer GD223HQ, LG W2163D) form the luminous flux of the image with a 45-degree direction of linear polarization, LCD 3D TVs (in particular, Samsung UE series, Sony KDL series ) is the luminous flux with a vertical direction of linear polarization, and plasma 3D TVs (Panasonic Viera series, Samsung PS series) and DLP 3D video projectors (Sharp PG355, Vewsonic PR08450) are unpolarized luminous flux images.

ЛитератураLiterature

[1] Lipton L. Wireless active eyewear for stereoscopic applications. - Патент США №5463428, опублик. 31.10.95.[1] Lipton L. Wireless active eyewear for stereoscopic applications. - US Patent No. 5463428, published. 10/31/95.

[2] Mentz J. Method of stereoscopic 3D viewing using wireless or multiple protocol capable shutter glasses. - Заявка №2010/0194857 на патент США, опублик. 05.08.2011.[2] Mentz J. Method of stereoscopic 3D viewing using wireless or multiple protocol capable shutter glasses. - Application No. 2010/0194857 for a US patent, published. 08/05/2011.

[3] Slavenburg G., Fox Т., Cook JD. System, method and computer program product for controlling stereo glasses shutters. - Патент США №7724211, опублик. 25.05.2010.[3] Slavenburg G., Fox T., Cook JD. System, method and computer program product for controlling stereo glasses shutters. - US patent No. 7724211, published. 05/25/2010.

[4] Zhuang Zh., Kirn Y., Patel J. Achromatic linear polarization rotator using twisted nematic liquid crystals - Appl. Phys. Letts., 2000, v. 76, No. 26, pp.3995-3997.[4] Zhuang Zh., Kirn Y., Patel J. Achromatic linear polarization rotator using twisted nematic liquid crystals - Appl. Phys. Letts., 2000, v. 76, No. 26, pp. 3995-3997.

[5] Jones R. A new calculus for a treatment of optical systems. - J. Opt. Soc. Am., 1941, v.31, №7, pp.488-503.[5] Jones R. A new calculus for a treatment of optical systems. - J. Opt. Soc. Am., 1941, v.31, No. 7, pp. 488-503.

[6] Bos P. Rapid starting, high speed liquid crystal variable optical retarder. - Патент США №4566758, опублик. 28.01.86.[6] Bos P. Rapid starting, high speed liquid crystal variable optical retarder. - US patent No. 4566758, published. 01/28/86.

Claims (6)

1. Мультистандартные жидкокристаллические стереоочки, содержащие два оптических жидкокристаллических затвора, электронный контроллер и мультистандартный декодер синхросигналов, выход которого соединен с входом электронного контроллера, первый и второй выходы которого подключены к электрическим входам первого и второго оптических жидкокристаллических затворов, а вход мультистандартного декодера синхросигналов сопряжен с выходом канала синхронизации, отличающиеся тем, что каждый из двух оптических жидкокристаллических затворов выполнен в виде последовательно оптически связанных бесполяроидного жидкокристаллического преобразователя поляризации и затворной жидкокристаллической ячейки, снабженной входным и выходным поляризаторами, в устройство дополнительно введен источник напряжения смещения, снабженный переключателем напряжения, который подключен к управляющему входу источника напряжения смещения, первый и второй выходы которого подключены к электрическим входам первого и второго бесполяроидных жидкокристаллических преобразователей поляризации, при этом электрические входы первой и второй затворных жидкокристаллических ячеек являются электрическими входами первого и второго оптических жидкокристаллических затворов, а входные апертуры двух бесполяроидных жидкокристаллических преобразователей поляризации образуют оптический вход стереоочков.1. Multi-standard liquid crystal stereo glasses containing two optical liquid crystal shutters, an electronic controller and a multi-standard clock decoder, the output of which is connected to the input of the electronic controller, the first and second outputs of which are connected to the electrical inputs of the first and second optical liquid crystal shutters, and the input of the multi-standard clock decoder is paired with synchronization channel output, characterized in that each of the two optical liquid crystal shutters in complete in the form of sequentially optically coupled non-polaroid liquid crystal polarization transducers and gate liquid crystal cells equipped with input and output polarizers, a bias voltage source, equipped with a voltage switch, is connected to the control input of the bias voltage source, the first and second outputs of which are connected to electric the inputs of the first and second polaroidless liquid crystal polarization transducers, with including electrical inputs of the first and second liquid crystal cells of the shutter are electrical inputs of the first and second liquid crystal optical shutters, and the input aperture bespolyaroidnyh two liquid crystal polarization converters form an optical input stereo glasses. 2. Стереоочки по п.1, отличающиеся тем, что мультистандартный декодер синхросигналов снабжен выходом логической идентификации состояния поляризации, подключенным к управляющему входу источника напряжения смещения.2. The stereo glasses according to claim 1, characterized in that the multi-standard decoder of the clock signals is equipped with an output for the logical identification of the state of polarization connected to the control input of the bias voltage source. 3. Стереоочки по п.1, отличающиеся тем, что каждый бесполяроидный жидкокристаллический преобразователь поляризации выполнен в виде нематической жидкокристаллической структуры с спиральной закруткой жидкокристаллических молекул на угол закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}$$

, удовлетворяющий условию $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }\cdot k$$

, где k - целое положительное или отрицательное число (k=±1, ±2, ±3, …), угол входной ориентации $${\alpha }_{in}^{rot}$$

для краевых жидкокристаллических молекул нематической жидкокристаллической структуры со стороны ее входа удовлетворяет условию $${\alpha }_{in}^{rot}={45}^{\circ }\cdot l$$

, где l - целое положительное или отрицательное число (l=±1, ±2, ±3, …), а угол выходной ориентации $${\alpha }_{out}^{rot}$$

для краевых жидкокристаллических молекул нематической жидкокристаллической структуры со стороны ее выхода связан с углом $${\alpha }_{pol\_in}^{shut}$$

наклона оси входного поляризатора затворной жидкокристаллической ячейки соотношением $${\alpha }_{pol\_in}^{shut}={\alpha }_{out}^{rot}\pm {90}^{\circ }$$

.3. The stereo glasses according to claim 1, characterized in that each non-polaroid liquid crystal polarization converter is made in the form of a nematic liquid crystal structure with a spiral twist of the liquid crystal molecules at a twist angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}$$

satisfying the condition $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }\cdot k$$

, where k is a positive or negative integer (k = ± 1, ± 2, ± 3, ...), the input orientation angle $${\alpha }_{in}^{rot}$$

for edge liquid crystal molecules of a nematic liquid crystal structure from the input side, it satisfies the condition $${\alpha }_{in}^{rot}={45}^{\circ }\cdot l$$

, where l is a positive or negative integer (l = ± 1, ± 2, ± 3, ...), and the angle of the output orientation $${\alpha }_{out}^{rot}$$

for edge liquid crystal molecules of a nematic liquid crystal structure from the side of its exit, it is related to the angle $${\alpha }_{pol\_in}^{shut}$$

the slope of the axis of the input polarizer of the liquid crystal cell ratio $${\alpha }_{pol\_in}^{shut}={\alpha }_{out}^{rot}\pm {90}^{\circ }$$

. 4. Стереоочки по п.1, отличающиеся тем, что каждый бесполяроидный жидкокристаллический преобразователь поляризации выполнен в виде последовательно оптически связанных первой двупреломляющей пластинки с фазовой задержкой π/2±πn, где n=0, 1, 2, …, по крайней мере одной нематической жидкокристаллической структуры с электрически управляемой фазовой задержкой Δ и второй двупреломляющей пластинки с фазовой задержкой Δ/2±πm, где m=0, 1, 2, …, при этом ось $$o_1^{\pi /2}$$

для обыкновенного луча и ось $$e_1^{\pi /2}$$

для необыкновенного луча первой двупреломляющей пластинки параллельна соответственно оси $$e_2^{\pi /2}$$

для необыкновенного луча и оси $$o_2^{\pi /2}$$

для обыкновенного луча второй двупреломляющей пластинки, а ось $$o_{LC}^{\Delta }$$

для обыкновенного луча либо ось $$e_{LC}^{\Delta }$$

для необыкновенного луча нематической жидкокристаллической структуры с электрически управляемой фазовой задержкой Δ направлена по биссектрисе угла между осью для обыкновенного луча и осью для необыкновенного луча каждой из двух двупреломляющих пластинок, а электрический вход нематической жидкокристаллической π-структуры является электрическим входом бесполяроидного жидкокристаллического преобразователя поляризации.4. The stereo glasses according to claim 1, characterized in that each non-polaroid liquid crystal polarization converter is made in the form of sequentially optically coupled first birefringent plates with a phase delay π / 2 ± πn, where n = 0, 1, 2, ..., at least one a nematic liquid crystal structure with an electrically controlled phase delay Δ and a second birefringent plate with a phase delay Δ / 2 ± πm, where m = 0, 1, 2, ..., the axis $$o_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

for ordinary beam and axis $$e_{\mathrm{one}}^{\pi /2}$$

for an extraordinary beam of the first birefringent plate parallel to the axis, respectively $$e_2^{\pi /2}$$

for extraordinary beam and axis $$o_2^{\pi /2}$$

for an ordinary beam of the second birefringent plate, and the axis $$o_{LC}^{\Delta }$$

for an ordinary ray either axis $$e_{LC}^{\Delta }$$

for an extraordinary beam of a nematic liquid crystal structure with an electrically controlled phase delay, Δ is directed along the bisector of the angle between the axis for the ordinary beam and the axis for the extraordinary beam of each of the two birefringent plates, and the electrical input of the nematic liquid crystal π-structure is the electrical input of a non-polar liquid-crystal transducer. 5. Стереоочки по п.3, отличающиеся тем, что при угле $${\alpha }_{pol\_in}^{shut}=0^{\circ }$$

наклона оси входного поляризатора затворной жидкокристаллической ячейки каждая нематическая жидкокристаллическая структура выполнена с углом входной ориентации $$\alpha \frac{rot}{in}={45}^{\circ }$$

и углом закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=-{45}^{\circ }$$

.5. Stereo glasses according to claim 3, characterized in that at the angle $${\alpha }_{pol\_in}^{shut}=0^{\circ }$$

the axis of the input polarizer of the gate liquid crystal cell, each nematic liquid crystal structure is made with the angle of the input orientation $$\alpha \frac{rot}{in}={45}^{\circ }$$

and twist angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}=-{45}^{\circ }$$

. 6. Стереоочки по п.3, отличающиеся тем, что при угле $${\alpha }_{pol\_in}^{shutter}={45}^{\circ }$$

наклона оси входного поляризатора затворной жидкокристаллической ячейки каждая нематическая жидкокристаллическая структура выполнена с углом входной ориентации $${\alpha }_{in}^{rot}=0^{\circ }$$

и углом закрутки $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }.$$

6. Stereo glasses according to claim 3, characterized in that at the angle $${\alpha }_{pol\_in}^{shutter}={45}^{\circ }$$

the axis of the input polarizer of the gate liquid crystal cell, each nematic liquid crystal structure is made with the angle of the input orientation $${\alpha }_{in}^{rot}=0^{\circ }$$

and twist angle $$\Delta {\alpha }_{twist}^{rot}={45}^{\circ }.$$

Images