立體電視設備的製作方法

2023-05-08 22:27:51

專利名稱：立體電視設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於分幅式立體電視系統，具體說來，是一種藉助於光學系統將圖像分幅及合成以獲得立體電視效果的立體電視系統，可用於廣播電視、立體模擬訓練、軍事立體錄像偵察以及工業立體監控等。
根據已有技術的立體電視系統，大致有分路制立體電視、分色制立體電視、分時制立體電視及分角光柵式立體電視等。在這些立體電視的方案中，有的需要改造或拋棄現有的電視機;有的需要改變目前電視體制，增加或改動電視臺的發送設備;有的立體感不實，色彩及亮度不好，有閃爍現象。
本發明的目的是，不對攝像機、錄像機、電視發送設備及家用電視機作任何改動，僅用純光學手段在攝像機前附加一個光學立體攝像頭就能在錄像帶上獲得上、下分幅的圖像，然後通過電視發送設備將所獲得的分幅圖像發送出去，再由電視機接收。利用一個立體眼鏡將其合成及限幅，就能收看到立體感真實、彩色還原性好、無閃爍的三維圖像。
本發明的另一個目的是，利用這套電視系統還可以通常的膠轉磁方式收看立體電影節目，即實現電視及電影兼容。
本發明的上述目的是通過以下方式實現的(一)在攝像機的鏡頭前安裝一個主要由4片反射鏡組成的、可調整高低差、會聚角和基線的立體攝像頭，從而獲得上、下分幅的同一視場的兩個圖像;為了能適用於不同規格的電視機和滿足在不同距離上收看電視節目的需要，可在雙鏡片組合的任一鏡片上安裝微調器，用來調整兩鏡片之間的夾角。
(二)將此分幅的圖像通過常規手段在電視屏幕上播出。(三)用一副特製的立體眼鏡觀看電視屏幕，以使上述分幅圖像合成及提供立體圖像。立體眼鏡可有光楔式(含透鏡式組合光楔)偏轉鏡和反射式兩種。前一種結構主要是採用兩組光楔偏轉鏡。為了消除伴生的非立體圖像的幹擾，需對其加以限幅，實現限幅的辦法是在鏡前30-400mm處設置一個帶支承臂的限幅窗，上面制有兩個分別與收看者雙眼正對的方孔(2-12mmx7-40mm);或在電視機屏幕前放置一個上、下幅成正交的起偏振屏，而與此相適應，在立體眼鏡上安裝一對成正交的檢偏振片，以確保右眼不能看到屏幕的上半幅，左眼不能看到下半幅，從而實現限幅作用。反射式立體眼鏡的結構是採用4塊反射鏡(上、下各兩塊)組成大致平行的兩組。為了適應不同電視機和不同收看距離的需要，在任一反射鏡上也安裝調整器，以改變反射角。在採用反射式眼鏡的情況下，為了消除非立體圖像的幹擾，亦可採用光楔式立體眼鏡方案中所用的任何一種限幅器。
攝象時，右視場光束經右面一組左、右布局的反射鏡到達攝像機的下視場成像。左視場光束經左面一組上、下布局的反射鏡到達攝像機的上視場成像。顯示在電視屏幕上的、右視場圖像成上、下幅布局。它們高低同位，方向上因遠近距離不同錯開相應的距離。這種方向上的錯位恰似左、右眼從不同方向觀察物景時產生的立體感。為獲得良好的藝術效果需要變焦攝像時，可調整安裝在左面一組上、下布局反射鏡上的調整器，以消除變焦時出現的上、下幅不同位高低差;為獲得良好的藝術效果需要改變會聚距離時，可調整安裝在面一組反射鏡上的另一個調整器，使該距離上的物像視差為零。
本系統經試製和試驗後說明(一)觀看效果真實。由於視差與雙眼近似故立體感強;由於摒棄了分色制方案，故彩色效果與普通電視一樣;而避免了分時制等的弱點，電視圖像無閃爍感。
(二)經濟性好。攝像、發送、接收用的所有設備均無需進行任何更動或附加任何電子線路及設備。反射鏡和光楔製作簡易，成本較低，用戶只需購買約二、三十元的立體眼鏡和偏振屏即可收看立體電視。
(三)附加的立體攝像頭結構簡單，易於推廣普及;攝像、發送、接收設備因未增加任何電路，故不增加電磁幹擾，立體功能穩定性好。
(四)與現行國內外立體電影制式兼容性好。鑑於立體電影節目拷貝來源豐富，因而會比現有任何一種電視方案都易於推廣普及。
下面結合附圖對本發明的實施例作進一步地說明。


圖1為分幅式立體電視系統組成示意圖;
圖2為立體攝像頭投影截面圖，其中圖2a為立體攝像頭投影俯視圖;圖2b為立體攝像頭投影側視圖;
圖3為光楔式立體眼鏡及限幅器的軸側投影圖;
圖4為反射式立體眼鏡的軸側投影圖。
圖1是分幅式立體電視系統組成示意圖。它是由立體攝像頭(1)、攝像機(2)、錄像機(3)、電視機(4)、立體眼鏡(5)、限幅器(6)組成。
攝像機(2)、錄像機(3)、電視機(4)均為市售商品，無需特殊要求，而且不必作任何改動。
圖2是立體攝像頭(2)的俯視圖(圖2a)和側視圖(圖2b)。它由殼體(7)、上反射鏡(8)和下反射鏡(9)、右反射鏡(10)、左反射鏡(11)、變焦跟隨調整器(12)、會聚角調整器(13)及連接臂(14)組成。上反射鏡(8)和下反射鏡(9)成上、下布局，右反射鏡(10)和左反射鏡(11)成左、右布局，分別組成兩組，安裝在殼體(7)內。變焦跟隨調整器(12)和會聚角調整器(13)分別與上、下反射鏡組和左、右反射鏡組相連。殼體(7)通過連接臂(14)固定在攝像機(2)的頭部。
反射鏡(8)和反射鏡(9)將左視場光束導入攝像機(2)成像於上視場。為了在變焦時高低差不變，應同步調整變焦跟隨調整器(12)，改變其反射角。反射鏡(10)和反射鏡(11)將右視場光束導入攝像機(2)，成像於下視場。為了藝術效果需改變左右視場會聚角時，可轉動會聚角調整器(13)。
經攝像機(2)攝得之圖像，按通常方法經錄像機(3)放映在電視屏幕上。
圖3是光楔式立體眼鏡及限幅器的軸側投影示意圖。光楔式立體眼鏡(5a)由鏡架(15)和左、右光楔(16、17)組成，用於收看放映在電視機屏幕上的圖像。光楔(16)楔形角向下，光楔(17)楔形角向上，光楔(16、17)既可作成固定式，也可作成兩塊分別固定於鏡架(15)中。通過該眼鏡(5a)，在相應的距離上收看到上、中、下三幅圖像，中間一幅為左、右視場合成的立體圖像。為消除上、下兩幅非立體圖像，可在電視機屏幕前安放一個限幅器(6a)。限幅器(6a)由透明保護層(21、22)正交起偏振片(23、24)和支架(25)組成。與此相配合，在光楔式立體眼鏡(5a)上安放兩塊正交檢偏振片(26、27)，其偏振方向，右視場與起偏振片(24)匹配，左視場與起偏振片(23)匹配。為消除上、下兩幅非立體圖像，也可採用帶支承臂的限幅窗式限幅器(6b)。該限幅器(6b)固定在(5a)上，左、右窗中心間隔約為62mm，窗孔規格為2-12mm×7×40mm。
圖4是反射式立體眼鏡的軸側投影示意圖。反射式立體眼鏡(5b)的功能與光楔式立體眼鏡(5a)相同，但結構不同。它由鏡架(18)、反射鏡組(19)及調整器(20)組成。反射鏡組(19)為4塊(上、下各兩塊)大小相同的反射鏡組成兩組，大致平行設置。調整器(20)固定在鏡架(18)上，與四塊反射鏡中的一塊相連。改變反射鏡組(19)的反射角，即可在不同距離上收看到電視機屏幕上的立體圖像。為了消除非立體的上、下幅圖像對中間幅立體圖像的幹擾，反射式立體眼鏡(5b)也可像光楔式立體眼鏡(5a)一樣，採用限幅器(6a或6b)。
權利要求
1.一種立體電視設備，包括攝像機(2)、錄像機或電視發送設備(3)和電視機(4)，其特徵在於攝像機(2)鏡頭前裝有立體攝像頭(1)，以便在攝像機(2)內獲得上、下分幅的同一視場的兩個圖象；觀看電視時配戴立體眼鏡(5a及5b)，以使上述分幅圖象重新合成而提供三維的立體圖象。
2.如權利要求1所述的立體電視設備，其特徵在於，立體眼鏡(5a及5b)配有限幅器(6a及6b)，用以消除伴生的非立體圖象對上述立體圖象的幹擾。
3.如權利要求2所述的立體電視設備，其特徵在於所述的限幅器，是裝在立體眼鏡(5a及5b)前方的限幅窗(6b)。
4.如權利要求2所述的立體電視設備，其特徵在於所述的限幅器(6a)，是裝在立體眼鏡(5a及5b)鏡框中的正交檢偏振片(26及27)和裝在電視機(4)前方的正交起偏振片(23及24)。
5.如權利要求1-4所述的立體電視設備，其特徵在於所述的立體攝像頭(1)，是裝在攝像機(2)鏡頭前的左、右布局的反射鏡(10及11)和上、下布局的反射鏡(8及9)。
6.如權利要求5所述的立體電視設備，其特徵在於左、右布局的反射鏡(10及11)上裝有會聚角調整器(13)，用來調整攝影時的會聚角和基線;上、下布局的反射鏡(8及9)上裝有變焦跟隨調整器(12)，用來消除變焦時出現的上、下幅不同位高低差。
7.如權利要求1-4所述的立體電視設備，其特徵在於所述的立體眼鏡(5a)，是裝在鏡框中的光楔(16及17)。
8.如權利要求7所述的立體電視設備，其特徵在於所述的光楔(16及17)是楔形角可變的光楔。
9.如權利要求14所述立體電視設備，其特徵在於所述的立體眼鏡(5b)是裝在鏡框上的由4塊反射鏡組成的反射鏡組(19)。
10.如權利要求9所述的立體電視設備，其特徵在於所述的反射鏡組(19)上裝有調整器(20)，以滿足不同距離收看效果的要求。
全文摘要
本發明是一種藉助於光學手段將圖像分幅及合成以獲得立體電視效果的立體電視系統，可用於廣播電視、立體模擬訓練、軍事立體錄像偵察及工業立體監控等。本發明的主要特點是它區別於分路制、分色制、分時制立體電視系統，利用已有的電視機不作任何變動，僅攝像機附加一個立體攝像頭，用於獲得上、下分幅的同一視場的兩個圖像；收看電視時配用一副光楔式或反射式立體眼鏡和限幅器即可。
文檔編號H04N13/00GK1037250SQ88102300
公開日1989年11月15日 申請日期1988年4月29日 優先權日1988年4月29日
發明者李正義, 王哲, 劉藝新 申請人:中國人民解放軍瀋陽軍區軍訓模擬器材研究院