專利名稱：非矩形平面的人眼仿生立體投影裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置，具體涉及一種人眼仿生立體投影裝置。
背景技術(shù)：
人眼仿生的立體攝像裝置成像情況與人雙眼感知情況相同:成像的時候，中心焦點處成像最清晰，越向四周擴展圖像越模糊；拍攝的視頻圖像為與人眼實際感知情況近似的非矩形的不規(guī)則形狀，且分辨率非均勻分布。常規(guī)的投影設備投影屏幕都為矩形平面，且其投影在投影屏幕上的分辨率都是固定值，這種投影裝置與人眼仿生的立體攝像裝置不匹配，投影效果仍然不好。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是沒有與人眼仿生立體攝像裝置匹配的投影裝置，提供一種與人眼仿生立體攝像裝置匹配的非矩形平面的人眼仿生立體投影裝置，其立體視頻舒適感強。本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實現(xiàn)的:一種非矩形平面的人眼仿生立體投影裝置，包括投影設備和投影屏，所述投影設備包括左投影儀器和右投影儀器，左投影儀器包括聚光透鏡，聚光透鏡后方設有積分棱鏡，積分棱鏡后設有偏振光分離器，光線經(jīng)過聚光透鏡、積分棱鏡、偏振光分離器之后由總反射鏡反射，之后依次經(jīng)過第一二向色分色鏡、第二二向色分色鏡被分解為RGB三基色光，RGB三基色光在反射鏡和透鏡的作用下入射到液晶面板上，之后進入合色棱鏡，合色棱鏡后方設有投影透鏡。所述投影屏呈內(nèi)凹的半球形，投影屏是具有偏振特性的金屬屏。人眼仿生的立體攝像機拍攝的左右視點的視頻為非矩形圖像序列，與之對應，本發(fā)明中投影屏幕為一內(nèi)凹的、具有保持偏振特性的金屬屏。同時，本發(fā)明的投影機的設計與人眼仿生的立體攝像裝置相匹配，投影機可將由人眼仿生的立體攝像裝置拍攝的左右眼圖像以偏振光的形式投影到半球形投影屏幕對應位置上，并且保證投射到內(nèi)凹半球形屏幕上的左右眼視頻信號偏振光的偏振方向不同。觀看者佩戴偏光眼鏡進行觀看，左眼視頻信號的偏振光偏振方向與左偏振鏡片偏振方向相同，右眼視頻信號的偏振光偏振方向與右偏振鏡片偏振方向相同。最后左右眼視頻信號在觀看者的大腦中融合形成與人眼實際感知情況近似的立體視頻信息。觀看這種立體視頻舒適感極強，不會造成視覺疲勞、眩暈、惡心等不適感。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明投影屏上左投影儀器的成像區(qū)域。圖3是本發(fā)明投影屏上右投影儀器的成像區(qū)域。圖4是本發(fā)明投影屏左、右投影儀器成像融合示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，一種非矩形平面的人眼仿生立體投影裝置，包括投影設備和投影屏14，所述投影設備包括左投影儀器和右投影儀器，左投影儀器包括聚光透鏡11，聚光透鏡11后方設有積分棱鏡I，積分棱鏡I后設有偏振光分離器2 (PBS),光線經(jīng)過聚光透鏡11、積分棱鏡1、偏振光分離器2之后由總反射鏡3反射,之后依次經(jīng)過第一二向色分色鏡6、第二二向色分色鏡4被分解為RGB三基色光，RGB三基色光在反射鏡5和透鏡10的作用下入射到液晶面板7上，之后進入合色棱鏡9，合色棱鏡9后方設有投影透鏡8。本發(fā)明中左投影儀器和右投影儀器的結(jié)構(gòu)相同，二者對稱設置。所述投影屏14呈內(nèi)凹的半球形，投影屏14是具有偏振特性的金屬屏。本發(fā)明工作過程如下:IXD三片投影機12投射的光源經(jīng)過聚光透鏡11、積分棱鏡
1、偏振光分離器2之后,被總反射鏡3反射,首先入射到第一二向色分色鏡6,該二向色分色鏡透過紅光、反射青光，青光又被第二二向分色鏡4分光，透過藍光、反射綠光。至此，白光被分解成了 RGB三基色。RGB三基色經(jīng)過反射鏡5、透鏡10的作用后，入射到液晶面板7上，透過三個液晶面板7的RGB三基色被加到液晶面板上的圖像信號電壓調(diào)制，被調(diào)制后RGB三基色進入合色棱鏡9。左右兩個投影儀器的信號在合色棱鏡9中匯合成圖像光后通過投影透鏡8對圖像光進行聚焦、校正、放大后投射到半球形投影屏幕14上。其中液晶面板均為內(nèi)凹的半球形，液晶面板上的液晶單元為球體切面。液晶單元的具體分布與人眼仿生立體攝像裝置感光器上感光單元分布情況一致。圖2和圖3分別是左投影儀器、右投影儀器的成像區(qū)域，左右投影偏振光經(jīng)過投影屏幕的散射后到達觀看者的偏光眼鏡，偏光眼鏡左右偏振鏡片偏振方向分別與左右投影儀器投射的偏振光偏振方向一致。經(jīng)投影屏14散射的左右投影偏振光，經(jīng)過偏光眼鏡的左偏振鏡片后會將右投影偏振光濾除，只保留左投影偏振光進入觀看者左眼。同理，經(jīng)過偏光眼鏡的右偏振鏡片后會將左投影偏振光濾除，只保留右投影偏振光進入觀看者右眼。最后在觀看者大腦中形成相應的立體視頻信息。圖4為左右投影偏振光在觀看者大腦中的融合情況，圖中a區(qū)域為左右視點融合區(qū)域，此區(qū)域左右眼都能看到，為立體圖像；圖中b，c區(qū)域為非融合區(qū)域，也就是b區(qū)域只有左眼能看到，c區(qū)域只有右眼能看到，為非立體圖像。整個投影顯示圖像的分辨率從中心向四周逐漸降低，保證了對于非受人關注區(qū)域與圖像的邊緣區(qū)域，均以相對中心區(qū)域較低的分辨率呈現(xiàn)給觀看者，顯示情況與人眼實際感知情況一致，不會造成觀看者長時間觀看立體視頻產(chǎn)生視覺疲勞等不適感的問題。左投影儀器中液晶面板上液晶單元非均勻分布在由中心向外擴展的圓環(huán)與過中心的若干條直線的交點上:對于中心高密度分布區(qū)域液晶單元高密度分布，從中心高密度分布區(qū)域向四周擴散，隨著與中心距離的增加感光單元的密度以近似線性的比例下降，此比例與人眼仿生立體攝像機感光器上感光單元下降比例相同；相比中心高密度分布區(qū)域，邊緣的低密度分布區(qū)域的液晶單元密度降低了 2/3，液晶單元之間間距增大為中心高密度分布區(qū)域的3倍以上。右投影儀器液晶面板中液晶單元具體分布與左顯示器相同。為了保證左右投影機投射到半球形屏幕上的偏振光偏振方向不同，左右投影儀器分別配置不同的偏振光分離器2，或者在兩臺投影儀器前分別放置偏振態(tài)不同的偏振片。左右投影偏振光到達投影屏幕后經(jīng)散射入射到觀看者的偏光眼鏡，左偏振鏡片的偏振方向與左投影偏振光偏振方向平行，右偏振鏡片的偏振方向與右投影偏振光偏振方向平行，達到左投影偏振光只能進入觀看者左眼，右投影偏振光只能進入觀看者右眼的目的。最后左右眼視頻信號在觀看者的大腦中融合形成與人眼實際感知情況近似的立體視頻信息。以上僅作為本發(fā)明所述方法的一個具體實施例來說明，也可以推廣至與之類似的其他實施例，它們均處于本發(fā)明所述方法的范疇。正如本領域技術(shù)人員所共知，與所述實施例相類似的所有其它硬件或軟件的具體實現(xiàn)均處于本發(fā)明所述裝置及方法的涵蓋范圍之內(nèi)。此外，要注意的是，這里雖然僅以LCD三片投影機作為示例，但本發(fā)明所述適合于現(xiàn)有的其它投影裝置，例如，LCOS投影機、DLP投影機。還要注意的是，這里的立體投影雖然以雙投影模式(兩臺投影儀)作為示例，但本發(fā)明所述適合于其他的單投影模式。
權(quán)利要求
1.一種非矩形平面的人眼仿生立體投影裝置，包括投影設備和投影屏(14)，其特征在于:所述投影設備包括左投影儀器和右投影儀器，左投影儀器包括聚光透鏡(11)，聚光透鏡(11)后方設有積分棱鏡(I )，積分棱鏡(I)后設有偏振光分離器(2),光線經(jīng)過聚光透鏡(11)、積分棱鏡(I)、偏振光分離器(2)之后由總反射鏡(3)反射，之后依次經(jīng)過第一二向色分色鏡(6)、第二二向色分色鏡(4)被分解為RGB三基色光，RGB三基色光在反射鏡(5)和透鏡(10)的作用下入射到液晶面板(7)上，之后進入合色棱鏡(9)，合色棱鏡(9)后方設有投影透鏡(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非矩形平面的人眼仿生立體投影裝置，其特征在于:所述投影屏(14)呈內(nèi)凹的半球形，投影屏(14)是具有偏振特性的金屬屏。
全文摘要
本發(fā)明公開一種非矩形平面的人眼仿生立體投影裝置，包括投影設備和投影屏，所述投影設備包括左投影儀器和右投影儀器，左投影儀器包括聚光透鏡，聚光透鏡后方設有積分棱鏡，積分棱鏡后設有偏振光分離器，光線經(jīng)過聚光透鏡、積分棱鏡、偏振光分離器之后由總反射鏡反射，之后依次經(jīng)過第一二向色分色鏡、第二二向色分色鏡被分解為RGB三基色光，RGB三基色光在反射鏡和透鏡的作用下入射到液晶面板上，之后進入合色棱鏡，合色棱鏡后方設有投影透鏡。觀看者佩戴偏光眼鏡進行觀看，舒適感極強，不會造成視覺疲勞、眩暈、惡心等不適感。
文檔編號G02F1/13GK103176345SQ20111043152
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者宋曉煒, 楊蕾, 劉忠 申請人:中原工學院