本发明属于分幅式立体电视系统,它是本发明人1988年4月29日申请的、申请号为88102300-0发明的后续发明,具体说来是一种借助于光学手段把分幅立体电视画面增大了的分幅式立体电视系统,可用于广播电视、立体模拟训练、军事立体录像侦察、工业立体监控及文教卫生等方面。 原发明的分幅式立体电视系统,主要存在:(1)由于附加立体摄像头左、右视场光程有一定差异,致使最近摄像距离不能小于1.6米,否则,观看电视时会影响观赏效果;(2)由于上、下帧须存在于同一帧画面上,所以,立体图像只有通常画面高低的二分之一;(3)由于采用楔形镜合像,每一付眼镜只能供在所标注的距离附近不大范围内观看,有所不便。
本发明的目的是,在原发明的基础上采用等光程设计的立体摄像头、宽银幕摄影镜头、菲涅尔透镜及柱面偏光立体眼镜把图像垂直高度进行“压缩”、放大、再“拉伸”还原,从而收看到立体感真实、彩色还原性好、无闪烁的分幅电视垂直画面增大了的三维图像。
本发明的上述目的是通过以下方式实现的:(1)在摄像机的镜头前附加一个由5面反射镜(原发明为4面反射镜)组成的、可调整方向和高低的立体摄像头,其左、右视场地入射至出射光程相等或趋于相等,从而获得上、下分幅的同一视场的两个图像;(2)用宽银幕摄影镜头取代摄像机的原镜头或在镜头前加一个柱面镜组,使在画幅不变的条件下“压缩”物像垂直高度,加大高低视场;(3)采用一个主要由4面反射镜、两面偏光屏、菲涅尔透镜组成的合像镜箱,使图像放大;(4)用一付柱面偏光立体眼镜观看电视屏幕,以使通过合像镜箱的图像经柱面透镜进行高低“拉伸”还原成正常状态的图像,并且右眼只看到下半幅图像,左眼只看到上半幅图像,经大脑合成为一立体图像。
本系统经试制和试验后说明:
(1)由于采用了宽银幕摄影技术和与之相匹配的柱面偏光立体眼镜并使用了菲涅尔透镜,从而克服了分幅式立体电视系统制式画面小的弱点,增大了画面。
(2)由于经合像镜箱获得的图像是无高低差、仅有视差错位的重叠图像,克服了原发明中观看电视距离不自由和易造成视力疲劳的弱点。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
图1为分幅式立体电视系统组成示意图
图2a为立体摄像头侧视图
图2b为立体摄像头俯视图
图3为合像镜箱侧视图
图4为柱面偏光立体眼镜侧视图
图1是分幅式立体电视系统组成的示意图。它是由附加立体摄像头(1)、带宽银幕摄影镜头或配用柱面镜组的摄像机(2)、录像机(3)、电视机(4)、合像镜箱(5)、柱面偏光立体眼镜(6)组成。
摄像机(2)、录像机(3)、电视机(4)均为市售商品,除摄像机(2)的镜头换为市售的宽银幕摄影镜头或在摄像机(2)原镜头上再配用一个柱面镜组外,其它无任何改动。
图2a、b是附加立体摄像头(1)的侧视图和俯视图。附加立体摄像头(1)由左视场反射镜(7、8、9)、右视场反射镜(10、11)、高低调整器(12)、方向调整器(13)、壳体(14)组成。左、右视场采用了等光程、等光度设计结构,其输出的图像大小趋于相等,光度趋于相同,上下颠倒,即左视场(上幅)图像向下,右视场(下幅)图像向上。高低调整器(12)、方向调整器(13)分别安装在左视场反射镜(8)和右视场反射镜(10)上。
立体摄像头(1)附加在带宽银幕摄影镜头的或配用柱面镜组的摄像机(2)上。
附加立体摄像头(1)后经摄像机(2)摄得的图像是上下分幅、垂直高度被“压缩”(即加大了高低视场)的图像,该图像按通常方法经录像机(3)等设备放映在电视机(4)屏幕上。
图3是合像镜箱(5)侧视图。它配置在电视机(4)屏幕前。它由下、中、后、上反射镜(15、16、17、18),菲涅尔透镜(19),下、上偏光屏(20、21),方向调整器(22)、高低调整器(23)及箱体(24)组成。上偏光屏(21)和下偏光屏(20)置于镜箱前壁成正交配置。下反射镜(15)与上反射镜(18)相互平行,并与箱体(24)成45°配置。中反射镜(16)与上反射镜(18)成90°配置。后反射镜(17)与中反射镜(16)成45°配置。
后、下反射镜(17、18)为全反射镜,下、中反射镜(15、16)为反、透射镜,其透反射率在30%到70%之间。或者,后、上、下反射镜(17、18、15)为全反射镜,中反射镜(16)为反、透射镜,其反射率在20%到80%之间。由于它们采用最佳匹配,使上、下幅图像最后输出的亮度处于最大平衡状态。
菲涅尔透镜(19)装于上部光路中,可使图像放大。为消除上、下幅图像高低差,倾斜和方向不正常错位,在后反射镜(17)上装有方向调整器(22)和高低调整器(23)。
为减少杂光反射,箱体(24)内壁涂(贴)有深色反射材料。
电视机(4)屏幕上的下半幅图像经下偏光屏(20)进入箱体(24),再经具有反、透射作用的下反射镜(15),部分光透射后被箱体(24)内壁的深色漫反射材料吸收,部分光反射后向上经中反射镜(16)透射到菲涅尔透镜(19)。上半幅图像经上偏光屏(21)透射进入箱体(24),又经中反射镜(16)透射,再经后反射镜(17)全反射、中反射镜(16)部分反射,把摄像中上半幅头向下的图像又转向朝上,与下半幅图像在菲涅尔透镜(19)处汇合成方向大小相同、高低同位、仅有视差错位的正交的偏光图像。继之,经菲涅尔透镜(19)放大,又经上反射镜(18)全反射出箱体(24)。
图4是柱面偏光立体眼镜(6)侧视图。它由柱面透镜(25)、右偏光片(26)、左偏光片(27)、平板保护玻璃(28)、镜架(29)组成。偏光片(26、27)置于柱面透镜与平板保护玻璃(28)之间,经胶合安装在镜架(29)上。为供戴视力矫正镜的人使用,镜架可以不要镜腿。
通过合像镜箱(6)的图像,经柱面透镜(25)进行高低“拉伸”还原成正常状态的图像,再经与合像镜箱(6)的偏光屏(20、21)相匹配的偏光片(26、27)进行分离,只右眼看到的下半幅图像、只左眼看到的上半幅图像,经大脑合成为一立体图像。