專利名稱：分光矩陣法實(shí)現(xiàn)高清晰度組合電視屏幕的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及組合電視幕墻技術(shù)，屬于光學(xué)與電視技術(shù)領(lǐng)域。
國內(nèi)外組合電視幕墻技術(shù)均采用程序彈性存儲的方法，對輸入視頻信號進(jìn)行數(shù)字處理。從而整個(gè)幕墻清晰度為輸入信號所決定，分配給矩陣中每一單元監(jiān)示器的分辨率很低，沒有發(fā)揮其本身所具有的性能。例如采用4×4矩陣時(shí)，僅利用了監(jiān)示器清晰度的1/4即不到100線。這在一些應(yīng)用場合是不能令人滿意的。
國外目前積極研究與開發(fā)的高清晰度電視(HDTV)，分辨率約為1000線，即相當(dāng)于35mm電影放映質(zhì)量，但其體制標(biāo)準(zhǔn)國際上尚未統(tǒng)一，離商品化還有相當(dāng)距離，且價(jià)格十分高昂，僅一臺監(jiān)示器就高達(dá)數(shù)萬美元，其攝錄設(shè)備就更加昂貴，因而缺乏現(xiàn)實(shí)意義。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種可采用通用設(shè)備來實(shí)現(xiàn)提高清晰度的方法，即分光矩陣法實(shí)現(xiàn)高清晰度組合電視屏幕，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場攝、放和節(jié)目錄制、重放等功能，為信息顯示和廣告業(yè)務(wù)提供了一個(gè)嶄新的高清晰度工具。也可用于教育電視、指揮系統(tǒng)、顯微醫(yī)學(xué)需要高清晰顯示的領(lǐng)域。
本發(fā)明的任務(wù)是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)以45°反射鏡為基礎(chǔ)組成的分光系統(tǒng)，使物景通過光路分裂成若干矩陣單元圖像，并由對應(yīng)安置的彩色攝像機(jī)攝取，其輸出信號則分別送至矩陣中對應(yīng)的監(jiān)示器顯示出原有景物圖像，即是一種空分矩陣的方法。顯然，由于充分利用了監(jiān)示器的分辨率，從而提高了整個(gè)幕墻的清晰度。若提高幕墻的等效清晰度1倍即達(dá)到800線左右，就可接近HDTV的水平，即由4個(gè)45°菱形鏡順序排列構(gòu)成均勻?qū)ΨQ的1×4基本分光矩陣，把幕墻和景物分成4個(gè)矩陣單元由對應(yīng)的攝像機(jī)攝取。仿此，如采用光路級聯(lián)分光的方法，很容易實(shí)現(xiàn)4×4空分矩陣，則清晰度可高達(dá)1600線。盡管需要采用多臺攝像機(jī)，但由于當(dāng)前高質(zhì)量小型CCD攝像機(jī)價(jià)格低廉，按這種方法構(gòu)成的幕墻顯示技術(shù)與常規(guī)方法相比，其價(jià)格可能相當(dāng)甚至便宜。由于實(shí)現(xiàn)了攝像與矩陣的一體化，操作也更為方便。當(dāng)然也可采用空分與程序存儲相結(jié)合的方法，如以4路分光為基礎(chǔ)，其對應(yīng)輸出接入相應(yīng)1×4程序矩陣，就可實(shí)現(xiàn)約800線的4×4幕墻。
必需指出，采用空分技術(shù)精確同步并不必要。例如各攝像機(jī)獨(dú)立工作，則各輸出信號的最大的時(shí)延不可能超過一個(gè)電視場即1/50秒，這與電視技術(shù)體制利用視覺暫留特性是一致的。仿此，各信號的錄制與播放則可用同一型號錄像機(jī)、帶進(jìn)行同步操作，如使用一個(gè)遙控器集中控制即可。也可具有錄像機(jī)所具有的編輯與特技功能，用直接切換法也可實(shí)現(xiàn)單元或分區(qū)顯示，因而十分方便。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是為實(shí)現(xiàn)高清晰度電視組合屏幕提供一種結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可采用通用設(shè)備進(jìn)行節(jié)目錄制、編輯的新途徑。此外，通過微調(diào)各攝像機(jī)幾何位置可以很方便的補(bǔ)償監(jiān)示器矩陣的格子間隔。也為實(shí)現(xiàn)超高清晰度顯示提供了實(shí)用的途徑。
本發(fā)明的附圖描述了分光矩陣法實(shí)現(xiàn)高清晰度組合電視屏幕的專用攝像機(jī)及其分光矩陣光學(xué)系統(tǒng)，以及高清晰度組合電視屏幕系統(tǒng)的構(gòu)成。


圖1為1×4分光矩陣與CCD微型攝像機(jī)構(gòu)成的一體化專用攝像機(jī)示意圖。圖1有鏡頭1，由45°菱形反射鏡組合而成的分光矩陣2，與對應(yīng)光路準(zhǔn)直垂等距的4個(gè)CCD傳感器組成的微型攝像機(jī)3。
圖2為1×4分光矩陣仰視圖。圖中示出剖面位置4。
圖3為圖2中位置4的剖面圖。圖3有45°菱形反射鏡5，45°鍍鋁鏡面6，鍍增透膜入射鏡面7，基底片8，粘接光學(xué)膠9圖4為系統(tǒng)構(gòu)成框圖。圖4有1×4矩陣攝像一體化專用攝像機(jī)10，1×4監(jiān)示器矩陣11，錄像編輯特技與控制設(shè)備12，1×4存儲PC顯示卡13，1×4×4監(jiān)示器矩陣14。
本發(fā)明的實(shí)施例如下制成一臺1×4分光矩陣和4個(gè)CCD微型攝像機(jī)構(gòu)成的專用攝像機(jī)，采用日本VPC-905CCD攝像機(jī)，CCD面陣象素為512(H)×582(V)，面積為6.5mm(H)×4.8mm(V)，VPC-905的尺寸為61(H)×65(W)×138(L)mm。為此設(shè)計(jì)45°分光菱形反射鏡尺寸為20(H)×20(W)×60(L)。按此尺寸設(shè)計(jì)所構(gòu)成的整機(jī)尺寸為220(H)×240(W)×300(L)mm，重量約2kg功耗18W。可選長焦距變焦鏡頭。在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意各部件的光學(xué)準(zhǔn)直與固緊微調(diào)機(jī)構(gòu)。整機(jī)造價(jià)約為2.5萬元，不到一個(gè)1×4程序卡的價(jià)格。
圖4示明的系統(tǒng)構(gòu)成框圖中，可直接構(gòu)成1×4組合屏，屏幕可選擇4臺SONY53吋后投影電視KPR-5300M構(gòu)成，則屏幕間隔可做得非常小而組合尺寸可達(dá)106吋，即相當(dāng)于4×427吋監(jiān)示器所構(gòu)成的組合屏，這是一個(gè)質(zhì)量優(yōu)良的可行方案。如在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展為16組合屏，則可另配4個(gè)1×4程序存儲PC顯示卡，則組合屏尺寸可達(dá)200吋以上。
最后，如采用光學(xué)級聯(lián)矩陣實(shí)現(xiàn)4×4空分矩陣，則需16個(gè)CCD攝像機(jī)，但分辨率可高達(dá)1600線，甚至比HDTV的分辨率還高。這種實(shí)現(xiàn)超高清晰度的方法可能對指揮系統(tǒng)航天監(jiān)測、顯微外科教學(xué)設(shè)備很有用，也是一個(gè)代替HDTV的簡單方法。此外，這種超高清晰度監(jiān)示系統(tǒng)，也可以很方便采用多路光纖技術(shù)遠(yuǎn)距離傳輸，這在某些特殊場合也是很有用的。
權(quán)利要求
1.一種由信號源、監(jiān)示器構(gòu)成的分光矩陣法實(shí)現(xiàn)高清晰度組合電視屏幕，其特征是以45°反射鏡為基礎(chǔ)組成的分光系統(tǒng)，使物景通過光路分裂成若干矩陣單元圖像，并由對應(yīng)安置的彩色攝像機(jī)攝取，其輸出信號則分別送至矩陣中對應(yīng)的監(jiān)示器顯示出原有景物圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分光矩陣法實(shí)現(xiàn)高清晰度組合電視屏幕，其特征是由4個(gè)45°菱形鏡順序排列構(gòu)成均勻好稱的1×4基本分光矩陣，在此基礎(chǔ)上可級聯(lián)構(gòu)成4×4分光矩陣。
全文摘要
本發(fā)明涉及組合電視幕墻技術(shù)，具體說是一種分光矩陣法實(shí)現(xiàn)高清晰度組合電視屏幕。本發(fā)明其特征是以45°反射鏡為基礎(chǔ)組成的分光系統(tǒng)，使物景通過光路分裂成若干矩陣單元圖像，并由對應(yīng)安置的微型CCD彩色攝像機(jī)攝取，其輸出信號則分別送至矩陣中對應(yīng)的監(jiān)示器顯示出原有景物圖像，即是一種空分矩陣的方法。因而充分利用了監(jiān)示器的性能，提高了整個(gè)幕墻的分辨率。這種方法具有清晰度高，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，完全可采用通用設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04N5/72GK1093856SQ9311071
公開日1994年10月19日 申請日期1993年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月12日
發(fā)明者張爽斌, 張曉曦 申請人:張爽斌