一种可进行图像自动校正的高光效3D系统.pdf

本发明适用于立体投影技术领域，提供了一种可进行图像自动校正的高光效3D系统，包括：偏振分光组件、第一反射光束方向调整组件、第二反射光束方向调整组件、透射光束调整组件、第一至第五马达、CCD相机、控制模块。本发明通过CCD相机采集各路光束在金属幕上的所成的图，控制模块自动分析各路光束的偏差，然后驱动各自对应的马达进行调整，从而使得各路光束所成的像完全重合。

1.  一种可进行图像自动校正的高光效3D系统，其特征在于，包括：
偏振分光组件，用于将来自投影机的投射光束分束为透射光束、第一反射光束、第二反射光束；
第一反射光束方向调整组件，用于调整所述第一反射光束的传播方向，使得所述第一反射光束调整后与所述透射光束具有相同的传播方向；
第二反射光束方向调整组件，用于调整所述第二反射光束的传播方向，使得所述第二反射光束调整后与所述透射光束具有相同的传播方向；
透射光束调整组件，用于调整所述透射光束在金属幕上所成像的大小；
第一马达、第二马达，分别用于控制所述第一反射光束方向调整组件对第一反射光束的反射方向，以分别对第一反射光束在金属幕上所成像在金属幕的水平、垂直方向进行调整；
第三马达、第四马达，分别用于控制所述第二反射光束方向调整组件对第二反射光束的反射方向，以分别对第二反射光束在金属幕上所成像在金属幕的水平、垂直方向进行调整；
第五马达，用于控制所述透射光束调整组件的放大倍数，以对透射光束在金属幕上所成像的大小进行调整；
CCD相机，用于采集在金属幕上所成的调试图像；
控制模块，与所述CCD相机、第一马达、第二马达、第三马达、第四马达、第五马达相连接，用于根据所述CCD采集的调试图像，驱动所述第一马达、第二马达、第三马达、第四马达、第五马达，进行图像校正。

2.  如权利要求1所述的高光效3D系统，其特征在于，所述第一反射光束方向调整组件和/或所述第二反射光束方向调整组件采用反射镜实现。

3.  如权利要求1所述的高光效3D系统，其特征在于，所述透射光束调整组件包括沿透射光束的光路方向设置的第一透镜、第二透镜；
所述第五马达用于控制所述第一透镜、第二透镜之间的间距，实现调整透射光束调整组件的放大倍数。

4.  如权利要求1至3任一项所述的高光效3D系统，其特征在于，所述控制模块多次反复对各路光束所成的像进行校正；在每次校正过程中，CCD相机采集金属幕上的图像信息并发送给控制模块，控制模块将采集的图像与原图像进行比对，计算出需调整的方向，然后转化为各马达的动作；
在每次校正过程中，控制模块按照如下顺序驱动各马达：
第一，控制模块驱动第一马达、第三马达分别对第一反射光束、第二反射光束在金属幕上所成的像进行水平方向的调整。使得第一反射光束所成的像的竖直中线与原图像的竖直中线AO重合，使得第二反射光束所成的像的竖直中线与原图像的竖直中线BO重合；
第二，控制模块驱动第二马达、第四马达分别对第一反射光束、第二反射光束在金属幕上所成的像进行垂直方向的调整，使第一反射光束所成的像的下边缘与原图像的下边缘CD重合、第二反射光束所成的像的上边缘与原图像的上边缘CD重合；
第三，控制模块驱动第五马达对透射光束在金属幕上所成的像进行调整，使得成像中心与金属幕上的对位中心重合，并通过调整透射光束调整组件的放大倍数为1.0～1.2倍。

一种可进行图像自动校正的高光效3D系统
技术领域
本发明属于立体投影技术领域，尤其涉及一种可进行图像自动校正的高光效3D系统。
背景技术
目前，3D投影机多采用低投射比、高光效的立体投影技术，原理为采用偏振分光组件将入射光束分为三部分，即两路反射光束和一路透射光束，再在金属幕上将三束光线重合在一起，采用此设计可以将投影机约70％左右的光线转换为偏振光线，从而提高立体投影装置的光利用率来增加投影画面的亮度，同时具有结构小巧，投射比小等特点，适用于1:1左右的投影机。
上述3D投影系统在金属幕上所成的像由于是三路光束拼接/叠加而成，因此对三路光束成像的位置有严格要求，否则各光束之间一旦有错位，会严重影响观影效果。但是目前大多采用手动校正的方式来进行对位，对位精度有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可进行图像自动校正的高光效3D系统，旨在提高3D投影系统各光束的对位精度。
本发明是这样实现的，一种可进行图像自动校正的高光效3D系统，包括：
偏振分光组件，用于将来自投影机的投射光束分束为透射光束、第一反射光束、第二反射光束；
第一反射光束方向调整组件，用于调整所述第一反射光束的传播方向，使得所述第一反射光束调整后与所述透射光束具有相同的传播方向；
第二反射光束方向调整组件，用于调整所述第二反射光束的传播方向，使得所述第二反射光束调整后与所述透射光束具有相同的传播方向；
透射光束调整组件，用于调整所述透射光束在金属幕上所成像的大小；
第一马达、第二马达，分别用于控制所述第一反射光束方向调整组件对第一反射光束的反射方向，以分别对第一反射光束在金属幕上所成像在金属幕的水平、垂直方向进行调整；
第三马达、第四马达，分别用于控制所述第二反射光束方向调整组件对第二反射光束的反射方向，以分别对第二反射光束在金属幕上所成像在金属幕的水平、垂直方向进行调整；
第五马达，用于控制所述透射光束调整组件的放大倍数，以对透射光束在金属幕上所成像的大小进行调整；
CCD相机，用于采集在金属幕上所成的调试图像；
控制模块，与所述CCD相机、第一马达、第二马达、第三马达、第四马达、第五马达相连接，用于根据所述CCD采集的调试图像，驱动所述第一马达、第二马达、第三马达、第四马达、第五马达，进行图像校正。
进一步地，所述第一反射光束方向调整组件和/或所述第二反射光束方向调整组件采用反射镜实现。
进一步地，所述透射光束调整组件包括沿透射光束的光路方向设置的第一透镜、第二透镜；所述第五马达用于控制所述第一透镜、第二透镜之间的间距，实现调整透射光束调整组件的放大倍数。
进一步地，所述控制模块多次反复对各路光束所成的像进行校正；在每次校正过程中，CCD相机采集金属幕上的图像信息并发送给控制模块，控制模块将采集的图像与原图像进行比对，计算出需调整的方向，然后转化为各马达的动作；
在每次校正过程中，控制模块按照如下顺序驱动各马达：
第一，控制模块驱动第一马达、第三马达分别对第一反射光束、第二反射光束在金属幕上所成的像进行水平方向的调整。使得第一反射光束所成的像的竖直中线与原图像的竖直中线AO重合，使得第二反射光束所成的像的竖直中线与原图像的竖直中线BO重合；
第二，控制模块驱动第二马达、第四马达分别对第一反射光束、第二反射光束在金属幕上所成的像进行垂直方向的调整，使第一反射光束所成的像的下边缘与原图像的下边缘CD重合、第二反射光束所成的像的上边缘与原图像的上边缘CD重合；
第三，控制模块驱动第五马达对透射光束在金属幕上所成的像进行调整，使得成像中心与金属幕上的对位中心重合，并通过调整透射光束调整组件的放大倍数为1.0～1.2倍。
本发明通过CCD相机采集各路光束在金属幕上的所成的图，控制模块自动分析各路光束的偏差，然后驱动各自对应的马达进行调整，从而使得各路光束所成的像完全重合。
附图说明
图1是本发明实施例提供的可进行图像自动校正的高光效3D系统的光学结构图；
图2是本发明实施例提供的第一反射光束方向调整组件的控制原理图；
图3是本发明实施例提供的第二反射光束方向调整组件的控制原理图；
图4是本发明实施例提供的透射光束调整组件的控制原理图；
图5是本发明实施例提供的控制模块对进行图像校正的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参照图1至图4，本发明实施例提供的可进行图像自动校正的高光效3D系统包括：置于投影机101镜头前方的偏振分光组件102、第一偏振态转换组件103、第二偏振态转换组件104、第一反射光束方向调整组件105和第二反射光束方向调整组件106、光调制器107、透射光束调整组件108，经过光调制器107、透射光束调整组件108后，各光束投影到金属幕109上，其中，第一反射光束仅包上半部分图像信息，投影到金属幕109的上半部分，第二反射光束仅包含下半部分图像信息，投影到金属幕109的下半部分，而透射光束则包含全部的图像信息，投影到金属幕109整个范围内。
第一反射光束方向调整组件105连接有第一马达1051、第二马达1052，第二反射光束方向调整组件106连接有第一马达1061、第二马达1062，透射光束调整组件108则连接有第五马达1081。
本发明实施例提供的可进行图像自动校正的高光效3D系统还包括一CCD相机(图中未示出)和一控制模块(图中未示出)，其中，CCD相机用于采集在金属幕上所成的调试图像，而控制模块则与CCD相机、第一马达1051、第二马达1052、第三马达1061、第四马达1062、第五马达1081相连接，用于根据所述CCD采集的调试图像，驱动第一马达1051、第二马达1052、第三马达1061、第四马达1062、第五马达1081，进行图像校正。
下文简述本发明提供的高光效3D系统的工作原理。
偏振分光组件102用于将来自投影机101的包含调试图像信息的投射光束分束为透射光束、第一反射光束、第二反射光束。经分束后，第一反射光束、第二反射光束的偏振态均与透射光束的偏振态正交，第一反射光束第一偏振态转换组件103转换后具有与透射光束相同的偏振态，再由第一反射光束方向调整组件105调整第一反射光束的传播方向，使得第一反射光束调整后与透射光束具有相同的传播方向；同理，第二反射光束第二偏振态转换组件104转换后具有与透射光束相同的偏振态，第二反射光束方向调整组件106调整所述第二 反射光束的传播方向，使得第二反射光束调整后与透射光束具有相同的传播方向。然后光调制器107将第一反射光束、第二反射光束、透射光束按照帧顺序调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，同时在透射光路上，透射光束调整组件108调整所述透射光束在金属幕上所成像的大小。
CCD相机用于采集在金属幕上所成的调试图像并传输至控制模块，控制模块根据CCD相机采集的调试图像，驱动所述第一马达1051、第二马达1052、第三马达1061、第四马达1062、第五马达1081，进行图像校正。其中，第一马达1051、第二马达1052分别用于控制第一反射光束方向调整组件105对第一反射光束的反射方向，以分别对第一反射光束在金属幕109上所成像在金属幕的水平、垂直方向进行调整；第三马达1061、第四马达1061分别用于控制第二反射光束方向调整组件106对第二反射光束的反射方向，以分别对第二反射光束在金属幕上所成像在金属幕109的水平、垂直方向进行调整；第五马达1081用于控制所述透射光束调整组件的放大倍数，以对透射光束在金属幕109上所成像的大小进行调整。
优选地，上述偏振分光组件102为一偏振分光棱镜组。上述第一、第二偏振态转换组件103和104可采用一扭曲型液晶器件，所述扭曲型液晶器件通常为90度扭曲的TN型液晶器件，入射到扭曲型液晶器件的光线偏振方向与扭曲型液晶器件液晶层表层分子的排列方向平行或垂直时，经过扭曲型液晶器件后的光线偏振状态将会被旋转90度。该扭曲型液晶器件可以是传统的基于玻璃基板的液晶器件，由玻璃基板、透明导电层、取向层、间隔物、封边材料、液晶材料等组成。也可以是基于柔性塑料基板的液晶器件，由塑料基板、透明导电层、取向层、间隔物、封边材料、液晶材料等组成。还可以是基于聚合物技术的高分子液晶膜，例如DEJIMA公司的TwistarTM膜。应当认为具有扭曲结构的液晶器件均属于本发明所描述的范围之内。
优选地，上述第一反射光束方向调整组件105和/或第二反射光束方向调整组件106采用反射镜实现。光调制器107为液晶光阀型光调制器。
上述透射光束调整组件108还可放置于光调制器107之前，包括沿透射光束的光路方向设置的第一透镜1082、第二透镜1083；第五马达1081通过控制1第一透镜1082、第二透镜1083之间的间距，实现调整透射光束调整组件的放大倍数。
为保证校正的准确性，需多次反复校正。每次校正过程中，CCD相机采集金属幕上的图像信息并发送给控制模块，控制模块将采集的图像与原图像进行比对，计算出需调整的方向，然后转化为各马达的动作，原则上先调整水平方向，再调整垂直方向，最后调整放大倍数，参照图5，金属幕109以中心O所在的水平中线CD为分界，分为上半部分和下半部分，上半部分为第一反射光束的成像区域，下半部分为第二反射光束的成像区域。校正时，先校正反射光束的成像再校正透射光束的成像。
具体地，在每一次校正过程中，调整顺序如下：
第一，控制模块驱动第一马达1051、第三马达1061分别对第一反射光束、第二反射光束在金属幕109上所成的像进行水平方向的调整。使得第一反射光束所成的像的竖直中线与原图像的竖直中线AO重合，使得第二反射光束所成的像的竖直中线与原图像的竖直中线BO重合。
第二，控制模块驱动第二马达1052、第四马达1062分别对第一反射光束、第二反射光束在金属幕109上所成的像进行垂直方向的调整，使第一反射光束所成的像的下边缘与原图像的下边缘CD重合、第二反射光束所成的像的上边缘与原图像的上边缘CD重合。
第三，控制模块驱动第五马达1081对透射光束在金属幕109上所成的像进行调整，使得成像中心与金属幕109上的对位中心重合，并通过调整透射光束调整组件的放大倍数为1.0～1.2倍。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。