專利名稱：立體電視的實現(xiàn)方法和立體電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體成象技術(shù)和裝置，尤其涉及一種采用三片式液晶光學(xué)引擎的立體電視的實現(xiàn)方法和立體電視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人的眼睛產(chǎn)生立體視覺的原理在于，人的雙眼在看同一個物體時有體視差，這種體視差在人的大腦中經(jīng)合成后顯示為立體圖象。只要讓人的左右眼分別看到具有體視差的立體圖對的對應(yīng)圖象，就會產(chǎn)生體視感。要看立體電視，首先我們要有立體攝像機(jī)拍攝的圖象源，然后在電視上顯示，讓人的兩只眼睛各看各的圖象，在人腦中產(chǎn)生立體圖象?，F(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)這種立體電視的方式主要有以下三種一、液晶開關(guān)眼鏡顯示方式。這種方式的原理在于，通過電信號處理，將視頻信號的奇數(shù)掃描幀和偶數(shù)掃描幀分別加入具有體視視差的兩組圖象信號，在播放時，讓人戴著液晶開關(guān)眼鏡觀看，并使液晶開關(guān)眼鏡的開關(guān)與圖象掃描幀同步，這樣就使人的左眼看到了左眼像，右眼看到了右眼像，在人腦中產(chǎn)生了立體圖象。這種方式由于掃描速度比較快，動態(tài)圖象比較連續(xù)。其優(yōu)點(diǎn)是色彩比較好，其缺點(diǎn)是犧牲了一半的掃描速度，而且液晶開關(guān)眼鏡的成本較高。
二、光柵式。這種方式是在原有電視機(jī)的屏幕前增加一個豎光柵，在電信號處理時，讓奇數(shù)象素列和偶數(shù)象素列分別加入具有體視視差的兩組圖象信號。在播放時，人眼由于光柵的關(guān)系，左眼只能看到偶數(shù)象素組成的畫面，右眼只能看到奇數(shù)象素組成的畫面，這樣就在人腦中產(chǎn)生了立體圖象。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是人不用戴眼鏡，缺點(diǎn)是要使用專門的電視機(jī)。而且要達(dá)到原有的象素分辨率，橫向的象素分辨率要提高一倍。
三、眼鏡式顯示器。這種方式采用兩個微型顯示器，把它們分別放在人的兩只眼睛前面，讓它們分別成像于眼底。分別把具有體視視差的兩組圖象信號加入顯示器，人眼就能看到相應(yīng)的左右眼像，產(chǎn)生立體感。這個方案的優(yōu)點(diǎn)是體視效果很好，缺點(diǎn)是只能一個人看，不能多人共同享用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有技術(shù)三種立體成像方式所存在的不足，提供一種采用三片式液晶光學(xué)引擎的立體電視的實現(xiàn)方法和立體電視系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)措施是一種立體電視的實現(xiàn)方法，包括以下步驟A、用兩組攝像頭同時拍攝畫面，將拍攝到的圖像信號通過一立體圖像處理電路處理成立體圖像源；B、將立體圖像源輸入三片式液晶光學(xué)引擎，由分色單元分色后分別投射到三片液晶微顯示板上，由紅、藍(lán)通道輸入立體圖像源的紅、藍(lán)色信號，經(jīng)合像單元合成為豎直振動的紫色圖像，通過投影物鏡投射到投影屏上，由綠通道輸入立體圖像源的綠色信號，經(jīng)合像單元形成水平振動的綠色圖像，通過投影物鏡投射到投影屏上；C、用一副由一豎直偏振鏡片和一水平偏振鏡片組成的偏振眼鏡觀察投射到投影屏上的圖像，通過豎直偏振鏡片看到紫色圖像，通過水平偏振鏡片看到綠色圖像，實現(xiàn)體視視覺。
所述的立體圖像處理電路的處理方式是，由兩組攝像頭分別向兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路輸出視頻信號，兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路分別將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖形陣列信號，輸出給矩陣切換電路進(jìn)行切換處理，組合成新的視頻圖形陣列信號，形成立體圖像源輸入三片式液晶光學(xué)引擎。
所述的矩陣切換電路將接收到的視頻圖形陣列信號進(jìn)行切換處理的方式是，取一組視頻圖形陣列信號中的二種顏色通道信號與另外一組視頻圖形陣列信號中的第三種顏色通道信號重新組合，得到一組新的視頻圖形陣列信號。
一種立體電視系統(tǒng)，包括兩組攝像頭、一立體圖像處理電路、三片式液晶光學(xué)引擎、投影屏和一副偏振眼鏡，所述的三片式液晶光學(xué)引擎包括分色單元、三片液晶微顯示板、合像單元和投影物鏡，所述的三片液晶微顯示板為紅色光液晶微顯示板、綠色光液晶微顯示板和藍(lán)色光液晶微顯示板，其中紅色光液晶微顯示板和藍(lán)色光液晶微顯示板分別設(shè)置在合像單元的相對兩方，綠色光液晶微顯示板設(shè)置在與該相對兩方正交的一方。
所述的立體圖像處理電路包括兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路和矩陣切換電路，兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別外接兩組攝像頭的輸出端，其輸出端連接矩陣切換電路的輸入端，矩陣切換電路的輸出端連接三片式液晶光學(xué)引擎的輸入端。
所述的三片液晶微顯示板均為透射液晶微顯示板，所述的合像單元包括一合像棱鏡，紅色光透射液晶微顯示板和藍(lán)色光透射液晶微顯示板分別設(shè)置在合像棱鏡的相對兩方，綠色光透射液晶微顯示板設(shè)置在與該相對兩方正交的一方。
所述的三片液晶微顯示板均為反射液晶微顯示板，所述的合像系統(tǒng)包括一合像棱鏡和三個反透鏡，三個反透鏡包括紅色光反透鏡、綠色光反透鏡和藍(lán)色光反透鏡，其中紅色光反透鏡和藍(lán)色光反透鏡分別設(shè)置在合像棱鏡的相對兩方，綠色光反透鏡設(shè)置在與該相對兩方正交的一方，三色光反射液晶微顯示板對應(yīng)設(shè)置在三色光反透鏡的外側(cè)。
所述的一副偏振眼鏡中，一鏡片為豎直偏振鏡片，另一鏡片為水平偏振鏡片。
所述的投影屏為背投屏或金屬屏。
本發(fā)明采用三片式液晶光學(xué)引擎的立體電視的實現(xiàn)方法和立體電視系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的三種方案相比，其實現(xiàn)立體電視的方法比較簡單，立體電視系統(tǒng)的裝置也不復(fù)雜，圖像經(jīng)合成后，傳輸與播放與普通電視信號沒有區(qū)別，制作成本低，易于普及。


圖1是本發(fā)明中采用三片式透射液晶光學(xué)引擎實現(xiàn)的立體電視系統(tǒng)的典型光路圖；圖2是本發(fā)明中采用三片式反射液晶光學(xué)引擎實現(xiàn)的立體電視系統(tǒng)的典型光路圖；圖3是本發(fā)明立體電視系統(tǒng)中的補(bǔ)色偏振立體成像示意圖。
圖4是用于本發(fā)明立體電視系統(tǒng)中的立體圖像處理電路圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖1、圖2和圖3、圖4對本發(fā)明立體電視的實現(xiàn)方法和立體電視系統(tǒng)說明如下本發(fā)明立體電視的實現(xiàn)方法的主要步驟是首先用兩組攝像頭同時拍攝畫面，將拍攝到的圖像信號通過一立體圖像處理電路處理成立體圖像源；接著將立體圖像源輸入三片式液晶光學(xué)引擎，由分色單元分色后分別投射到三片液晶微顯示板上，由紅、藍(lán)通道輸入立體圖像源的紅、藍(lán)色信號，經(jīng)合像單元合成為豎直振動的紫色圖像，通過投影物鏡投射到投影屏上，由綠通道輸入立體圖像源的綠色信號，經(jīng)合像單元形成水平振動的綠色圖像，通過投影物鏡投射到投影屏上。然后用一副由一豎直偏振鏡片和一水平偏振鏡片組成的偏振眼鏡觀察投射到投影屏上的圖像，通過豎直偏振鏡片看到紫色圖像，通過水平偏振鏡片看到綠色圖像，實現(xiàn)體視視覺。
本發(fā)明采用三片式液晶光學(xué)引擎的立體電視系統(tǒng)，主要包括兩組攝像頭、一立體圖像處理電路、三片式液晶光學(xué)引擎、投影屏和一副偏振眼鏡。三片式液晶光學(xué)引擎包括分色系統(tǒng)、三片液晶微顯示板、合像系統(tǒng)和投影物鏡。三片液晶微顯示板為紅色光液晶微顯示板、綠色光液晶微顯示板和藍(lán)色光液晶微顯示板。
本發(fā)明采用三片式液晶光學(xué)引擎的立體電視的實現(xiàn)方法有兩種實施方式，一種是采用三片式透射液晶光學(xué)引擎。圖1是本發(fā)明中采用三片式透射液晶光學(xué)引擎實現(xiàn)的立體電視系統(tǒng)的典型光路圖。在這一實施例中，三片式透射液晶投影顯示設(shè)備包括分色系統(tǒng)11、紅色光透射液晶微顯示板12、綠色光透射液晶微顯示板13、藍(lán)色光透射液晶微顯示板14、合像系統(tǒng)15、投影物鏡16和投影屏17。合像系統(tǒng)15包括一合像棱鏡。紅色光透射液晶微顯示板12和藍(lán)色光透射液晶微顯示板14分別設(shè)置在合像系統(tǒng)15的相對兩方，綠色光透射液晶微顯示板13設(shè)置在與該相對兩方正交的一方，投影物鏡16設(shè)置與該相對兩方正交的另一方。分色單元11包括起偏機(jī)構(gòu)111、多塊反射鏡和多塊分光鏡，其中第一塊反射鏡設(shè)置在起偏機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的偏振光的豎直光路上，將偏振光折轉(zhuǎn)90度后水平射出，在該水平光路上依次設(shè)有紅色光分光鏡、綠色光分光鏡和第二塊反射鏡，在第二塊反射鏡的反射光路上設(shè)有第三塊反射鏡，在紅色光分光鏡的反射光路上設(shè)有第四塊反射鏡。立體圖像源11經(jīng)過起偏機(jī)構(gòu)111后變成豎直方向的偏振光，偏振光經(jīng)第一塊反射鏡折轉(zhuǎn)90度后水平射出，經(jīng)第一塊分光鏡折射出紅色光，透過綠色光和藍(lán)色光，折射出的紅色光經(jīng)第四塊反射鏡投射到紅色光透射液晶微顯示板12上，透過的綠色光和藍(lán)色光經(jīng)第二塊分光鏡折射出綠色光，透過藍(lán)色光，折射出的綠色光直接投射到綠色光透射液晶微顯示板13上，透過的藍(lán)色光經(jīng)第二、第三塊反射鏡兩次反射后投射到藍(lán)色光透射液晶微顯示板14上。在這里，紅色和藍(lán)色通道分別輸入立體圖象源的紅色和藍(lán)色信號，經(jīng)合像單元15合成為豎直振動的紫色圖象，通過投影物鏡16投射到投影屏17上。綠色通道輸入立體圖象源的綠色信號，經(jīng)合像單元15形成水平振動的綠色圖象，通過投影物鏡16也投射到投影屏17上。只要投影屏保持偏振的特性比較好，人透過一副偏振眼鏡去觀察圖象，就可以在豎直偏振鏡片中看到紫色圖象，在水平偏振鏡片中看到綠色圖象，在大腦中就會由其補(bǔ)色合成出彩色的立體圖像，從而實現(xiàn)體視視覺。當(dāng)觀看動態(tài)的圖象時，立體感會更加強(qiáng)烈。
本發(fā)明的采用三片式液晶光學(xué)引擎的立體電視的實現(xiàn)方法的另一種實施方式是采用三片式反射液晶光學(xué)引擎。圖2是本發(fā)明中采用三片式反射液晶光學(xué)引擎實現(xiàn)的立體電視系統(tǒng)的典型光路圖。這一實施方式與上一實施方式的裝置和原理基本相同。在這一實施例中，三片式反射液晶投影顯示設(shè)備包括分色系統(tǒng)21、紅色光反射液晶微顯示板22、綠色光反射液晶微顯示板23、藍(lán)色光反射液晶微顯示板24、合像系統(tǒng)25、投影物鏡26和投影屏27。合像系統(tǒng)25包括一合像棱鏡和三個反透棱鏡，三個反透棱鏡包括紅色光反透棱鏡、綠色光反透棱鏡和藍(lán)色光反透棱鏡，其中紅色光反透棱鏡和藍(lán)色光反透棱鏡分別設(shè)置在合像棱鏡的相對兩方，綠色光反透棱鏡設(shè)置在與該相對兩方正交的一方。投影物鏡16設(shè)置在與該相對兩方正交的另一方。三色光反射液晶微顯示板對應(yīng)設(shè)置在三色光反射棱鏡的外側(cè)。分色系統(tǒng)21包括起偏機(jī)構(gòu)211、多塊反射鏡和多塊分光鏡。立體圖像源經(jīng)過起偏系統(tǒng)211后變成豎直方向的偏振光，偏振光經(jīng)第一塊反射鏡折轉(zhuǎn)90度水平射出，經(jīng)第一塊分光鏡折射出紅色光和綠色光，透過藍(lán)色光，透過的藍(lán)色光經(jīng)另一塊反射鏡反射到藍(lán)色光反射棱鏡上，由藍(lán)色光反射棱鏡投射到藍(lán)色光反射液晶微顯示板24上，折射出的紅色光和綠色光經(jīng)第二塊分光鏡折射出綠色光，透過紅色光，折射出的綠色光投射到綠色光反射棱鏡上，由綠色光反射棱鏡投射到綠色光反射液晶微顯示板23上，透過的紅色光投射到紅色光反射棱鏡上，由紅色光反射棱鏡投射到紅色光反射液晶微顯示板22上。經(jīng)合像單元15合成后通過投影物鏡16投射到投影屏17上。通過一副偏振眼鏡實現(xiàn)立體圖像。
圖3是本發(fā)明立體電視系統(tǒng)中的補(bǔ)色偏振立體成像示意圖。在本實施例中，一副偏振眼鏡3包括一豎直偏振左眼鏡片31和一水平偏振右眼鏡片32。當(dāng)人眼通過這副偏振眼鏡3觀看圖像時，左眼看到的是由紅藍(lán)光合成的豎直振動的紫色圖像41，右眼看到的是綠光所產(chǎn)生的水平振動的綠色圖像42，這樣在大腦中就會由其補(bǔ)色合成出彩色的立體圖像，從而實現(xiàn)體視視覺。
請參見圖4，圖4是本發(fā)明用于三片式液晶投影立體電視系統(tǒng)的立體圖像處理電路圖。本發(fā)明用于三片式液晶投影立體電視系統(tǒng)的立體圖像處理電路包括兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路A1、A2和矩陣切換電路B，兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別外接兩組攝像頭C1、C2的輸出端，其輸出端連接矩陣切換電路B的輸入端，矩陣切換電路的輸出端與投影系統(tǒng)相連。
本發(fā)明三片式液晶投影立體電視系統(tǒng)的投影屏可以采用背投屏，做成背投電視。也可以做成前投影機(jī)，投影到金屬屏上觀看。
本發(fā)明用于三片式液晶投影立體電視系統(tǒng)的立體圖像處理電路的原理為，兩幀同步攝像頭C1、C2分別向兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路(采用湖光星源HX51型背投整機(jī)圖像處理板組裝而成)A1、A2輸出視頻信號，一般為AV或超級視頻信號(S-video)或分量輸出信號(YCbCr，YPbPr)中的一種或多種。兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路A1、A2分別將接收到的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖形陣列信號R1、G1、B1、H1、V1和R2、G2、B2、H2、V2，輸出給矩陣切換電路B，矩陣切換電路將接收到的視頻圖形陣列信號進(jìn)行切換處理，取一組視頻圖形陣列信號中的二種顏色通道信號與另外一組視頻圖形陣列信號中的第三種顏色通道信號重新組合，得到一組新的視頻圖形陣列信號，通道的取法與光學(xué)引擎的顏色通道相關(guān)，一般情況下，是將一組視頻圖形陣列信號中的R(紅)、B(藍(lán))通道與另一組視頻圖形陣列信號中的G(綠)通道組合，即R3＝R1、B3＝B1、G3＝G2，或者R3＝R2、B3＝B2、G3＝G1。這里的H、V一般取前二組視頻圖形陣列信號編號中的任意一給即可。將組合一新的視頻圖形陣列信號輸出給投影系統(tǒng)，就投影出所需的圖像，戴上相應(yīng)的偏振眼鏡就能看到動態(tài)的彩色立體圖象。如果兩組攝像頭的信號已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖形陣列信號，即可直接跳轉(zhuǎn)至后級矩陣切換電路。
本發(fā)明用于三片式液晶投影立體電視系統(tǒng)的立體圖像處理電路不僅可以用于實時的立體監(jiān)控，也可以進(jìn)行教學(xué)演示，產(chǎn)品展示，遠(yuǎn)程會診等。輸入信號源不僅可用攝像頭提供，也可以是錄象帶、光碟或其它方式提供的視頻信號，通過它們也能做出各種立體演示片。
權(quán)利要求
1.一種立體電視的實現(xiàn)方法，其特征在于該方法包括以下步驟A、用兩組攝像頭同時拍攝畫面，將拍攝到的圖像信號通過一立體圖像處理電路處理成立體圖像源；B、將立體圖像源輸入三片式液晶光學(xué)引擎，由分色單元分色后分別投射到三片液晶微顯示板上，由紅、藍(lán)通道輸入立體圖像源的紅、藍(lán)色信號，經(jīng)合像單元合成為豎直振動的紫色圖像，通過投影物鏡投射到投影屏上，由綠通道輸入立體圖像源的綠色信號，經(jīng)合像單元形成水平振動的綠色圖像，通過投影物鏡投射到投影屏上；C、用一副由一豎直偏振鏡片和一水平偏振鏡片組成的偏振眼鏡觀察投射到投影屏上的圖像，通過豎直偏振鏡片看到紫色圖像，通過水平偏振鏡片看到綠色圖像，實現(xiàn)體視視覺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體電視的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的立體圖像處理電路的處理方式是，由兩組攝像頭分別向兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路輸出視頻信號，兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路分別將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖形陣列信號，輸出給矩陣切換電路進(jìn)行切換處理，組合成新的視頻圖形陣列信號，形成立體圖像源輸入三片式液晶光學(xué)引擎。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體電視的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的矩陣切換電路將接收到的視頻圖形陣列信號進(jìn)行切換處理的方式是，取一組視頻圖形陣列信號中的二種顏色通道信號與另外一組視頻圖形陣列信號中的第三種顏色通道信號重新組合，得到一組新的視頻圖形陣列信號。
4.一種立體電視系統(tǒng)，其特征在于包括兩組攝像頭、一立體圖像處理電路、三片式液晶光學(xué)引擎、投影屏和一副偏振眼鏡，所述的三片式液晶光學(xué)引擎包括分色單元、三片液晶微顯示板、合像單元和投影物鏡，所述的三片液晶微顯示板為紅色光液晶微顯示板、綠色光液晶微顯示板和藍(lán)色光液晶微顯示板，其中紅色光液晶微顯示板和藍(lán)色光液晶微顯示板分別設(shè)置在合像單元的相對兩方，綠色光液晶微顯示板設(shè)置在與該相對兩方正交的一方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體電視系統(tǒng)，其特征在于所述的立體圖像處理電路包括兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路和矩陣切換電路，兩組視頻解碼轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別外接兩組攝像頭的輸出端，其輸出端連接矩陣切換電路的輸入端，矩陣切換電路的輸出端連接三片式液晶光學(xué)引擎的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體電視系統(tǒng)，其特征在于所述的三片液晶微顯示板均為透射液晶微顯示板，所述的合像單元包括一合像棱鏡，紅色光透射液晶微顯示板和藍(lán)色光透射液晶微顯示板分別設(shè)置在合像棱鏡的相對兩方，綠色光透射液晶微顯示板設(shè)置在與該相對兩方正交的一方。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體電視系統(tǒng)，其特征在于所述的三片液晶微顯示板均為反射液晶微顯示板，所述的合像系統(tǒng)包括一合像棱鏡和三個反透鏡，三個反透鏡包括紅色光反透鏡、綠色光反透鏡和藍(lán)色光反透鏡，其中紅色光反透鏡和藍(lán)色光反透鏡分別設(shè)置在合像棱鏡的相對兩方，綠色光反透鏡設(shè)置在與該相對兩方正交的一方，三色光反射液晶微顯示板對應(yīng)設(shè)置在三色光反透鏡的外側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體電視系統(tǒng)，其特征在于所述的一副偏振眼鏡中，一鏡片為豎直偏振鏡片，另一鏡片為水平偏振鏡片。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體電視系統(tǒng)，其特征在于所述的投影屏為背投屏或金屬屏。
全文摘要
一種立體電視的實現(xiàn)方法為用兩組攝像頭同時拍攝畫面，通過一立體圖像處理電路處理成立體圖像源，輸入三片式液晶光學(xué)引擎，處理成一豎直振動的紫色圖像和一水平振動的綠色圖像，投射到投影屏上，用一副偏振眼鏡觀察，實現(xiàn)體視視覺。一種立體電視系統(tǒng)，包括兩組攝像頭、一立體圖像處理電路、三片式液晶光學(xué)引擎、投影屏和一副偏振眼鏡。三片式液晶光學(xué)引擎包括分色單元、三片液晶微顯示板、合像單元和投影物鏡。三片液晶微顯示板為紅色光、綠色光和藍(lán)色光液晶微顯示板。本發(fā)明立體電視的實現(xiàn)方法比較簡單，立體電視系統(tǒng)的裝置也不復(fù)雜，圖像經(jīng)合成后，傳輸與播放與普通電視信號沒有區(qū)別，制作成本低，易于普及。
文檔編號H04N13/04GK1642294SQ20041001577
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者董軍, 劉效東 申請人:無錫湖光星源光電技術(shù)有限責(zé)任公司