[发明专利]基于光控时分法的数字立体显示系统及显示方法

说明书

【技术领域】

本发明属于立体显示技术，具体涉及一种将光分法与时分法相结合的综合性立体显示技术。

【背景技术】

随着DLP、LED、LCD等技术的发展，视频显示技术正处于不断成熟的阶段，从2008年末起，平面显示器件因自身在分辨率、色域等方面的局限性，其发展遇到了瓶颈。2009年底，电影《阿凡达》上映带来的热潮为显示技术指明了未来首选的发展方向——立体显示。

目前的三维显示技术共可以分为分光立体眼镜、自动分光立体显示、全息术和体立体显示4大类。而这4类立体显示技术中最为成熟的是分光立体眼镜法。分光立体眼镜法是利用佩戴的眼镜对图像进行选择或适配，从视差图像中分选出左、右眼的需要观察的内容，观众的双眼分别观察到相应的视差图像之后，视觉欺骗效应会在大脑中将两幅附带视差信息的画面合成为具有视觉深度(即立体感)的图像，从而实现立体显示。根据眼镜工作原理的差异，可以将分光立体眼镜法细分为色差法、光分法和时分法三类。

1、色差法

色差法是利用不同颜色(其中最普遍的是红色和蓝色、或者红色和绿色)的影像重叠，然后使用对应颜色的眼镜来分离过滤重叠影像，达到景深。它具有成本非常低廉的优势，但视觉效果也非常得差，只应用于一般的玩具、儿童读物。

2、光分法

光分法，是基于检偏器可以选择透过光线的偏振方向的性质来工作的，在使用时需要有两台图像输出设备。目前光分法主要应用于影院中立体电影的播放。故此，我们可以用影院中立体电影播放的原理为例讲解光分法的工作原理。

首先不管是光分法还是时分法，其显示的立体图像都是一样的，这种图像均是以人眼观察景物的方法，利用两台并列安置的摄影机(或相机)，分别代表人的左、右眼，同步拍摄出两条略带水平视差的画面。

光分法在放映时，将对应左、右眼的两条电影影片分别装入左、右投影机中(即图1中的投影机1和2)，并在放映镜头前分别装置两个偏振方向互成90度的起偏器。两台投影机需同步运转，同时将画面投放在屏幕上，形成左像和右像的双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两片偏光眼镜片的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致；致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果。展现出一幅幅连贯的立体画面，使观众感到景物扑面而来、或进入屏幕深凹处，能产生强烈的“身临其境”的立体感。

光分法中的起偏器和眼镜镜片可以由晶体或者偏振片制成，而屏幕可以是白色漫射屏或者金属银幕，其中以金属银幕的显示效果为佳。光分法应用广泛，目前绝大部分的立体影院和立体投影技术都是利用光分法工作的。光分法的偏振眼镜成本低廉(几元至十几元)，是其主要优势之一。但是，光分法需要两套播放设备的缘故，所以成本高昂，使其应用范围受到很大限制。另外，因为光分法使用偏振方法实现图像信号的区分，所以有大部分的光会被浪费掉，导致观看的亮度较低。目前，使用光分法的图像亮度仅为相同图像二维显示时的四分之一到五分之一。

3、时分法

当立体图像信号通过输出设备(投影仪、显示器、电视等)播放时，图像以帧序列的格式实现左、右帧交替产生，通过同步信号将这些帧信号传输出去，负责接收的时分眼镜(目前普遍使用液晶光阀眼镜)在实现信号同步的同时与左、右帧图像进行同步交替开关。目前时分法具有两大主流技术：Nvidia(英伟达)的3D Vision技术和TI(德州仪器)的DLP Link技术。

3.1Nvidia的3D Vision技术