[發明專利]一種數字內容偏振立體方法及系統

有效

• 申請號: 201210339587.X
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102841450A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 馬士超
• 申請（專利權）人: 雷歐尼斯（北京）信息技術有限公司
• 主分類號: G02B27/26
• 分類號: G02B27/26;G03B35/26;G02F1/1335;G02F1/133
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 賈磊

技術領域

本發明涉及偏振立體領域，特別涉及一種數字內容偏振立體方法及系統。

背景技術

隨著3D影視技術日臻成熟和3D消費市場需求的增長，全球的3D產業鏈日趨完整，涌現出大量的3D影院設備供應商，根據3D實現原理不同，主要分為主動立體3D，偏振3D和光譜3D技術三大類。對于偏振立體放映技術而言，目前主流的技術是基于偏振片的偏轉技術。如圖1所示，為傳統地偏振立體放映技術示意圖。傳統的放映技術中，為了實現立體3D成像效果，必須使用兩臺投影機同時工作，圖中沒有給出另外一臺投影機。立體電影是用兩個鏡頭如人眼那樣從兩個不同方向同時拍攝下景物的像，制成電影膠片。在放映時，通過兩個放映機，把用兩個攝影機拍下的兩組膠片同步放映，使這略有差別的兩幅圖像重疊在銀幕上。這時如果用眼睛直接觀看，看到的畫面是模糊不清的，要看到立體電影，就要在每架電影機前裝一塊偏振片，它的作用相當于起偏器。從兩架放映機射出的光，通過偏振片后，就成了偏振光。左右兩架放映機前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。這兩束偏振光投射到銀幕上再反射到觀眾處，偏振光方向不改變觀眾用上述的偏振眼鏡觀看，每只眼睛只看到相應的偏振光圖象，即左眼只能看到左機映出的畫面，右眼只能看到右機映出的畫面，這樣就會像直接觀看那樣產生立體感覺。這就是立體電影的原理。而且功能如圖2所示，為傳統地偏振立體放映中起偏器輸出的控制電壓波形圖。觀看者佩戴包含兩個偏轉極性鏡片組成的眼鏡（左眼為左旋偏振片，右眼為右旋偏振片）。當投影機顯示左眼圖像時，在圖2所示的控制電壓的控制下可偏轉式偏振片偏轉到左旋極性，觀看者通過眼鏡就只能看到左眼圖像。當投影機顯示右眼圖像時，在圖2所示的控制電壓的控制下可偏轉式偏振片偏轉到右旋極性，觀看者通過眼鏡只能看到右眼圖像。投影機必須有足夠的刷新率交替顯示圖像，以使得觀看者不能覺察到交替圖像之間的閃動（flicker）。

基于此種技術的3D系統不需要對左右眼的圖像進行任何特殊處理，圖像的保真度很高，同時也不會受DCI/SMPTE統一數字3D電影的發行母版的影響。設計該類3D系統的難點在于：

（1）用于可偏轉式偏振片的高切換頻率。常規的TN?LCD組成的電子快門其最高切換頻率為100Hz左右，而用于3D電影時其最高切換頻率需要達到144Hz。

（2）一般LCD（包含TN?LCD）的最大光輸出率為45%，其原因是所有的LCD設計中均使用了偏振膜，其大約阻擋了50%的光，另外5%的損失來源于LCD中玻璃與液晶的散射。

（3）由于左右眼圖像需要順序投射，因此需要起偏器能高速的在相反的偏振方向間進行切換（對于三倍頻而言，其切換頻率需要達到144Hz）。利用LC控制的起偏器，起偏器在同步信號的控制下在左旋圓偏振與右旋圓偏振（或者水平偏振與垂直偏振）之間進行切換。但由于液晶的工作特性，在偏振極性切換的過程中會造成一定程度的中間態，會造成一定程度的漏光，這樣就產生了鬼影。

Pi-cell是由美國肯特州立大學(Ken?State?University)Dr.Philip?J.Bos首先在1983年所提出的結構，Pi-cell表達了液晶分子在上下基板表面的分子長軸相位差為180度，有別于當時90度的twist?nematic（TN）液晶。雖然在彎曲(bend?mode)下發現有快速反應的特性，然而由于較大的液晶間隙，其組件應用受到過大驅動電壓的限制，無法在TFT主動驅動組件的條件下操作。一直到1993年，日本東北大學內田研究室(Dr.Uchida)利用相同的結構，加上雙光軸的補償膜(Biaxial?Retardation?Film)，并且降低液晶間隙，提出了光學補償彎曲液晶模式(OCB?Mode)，此改良結構使得驅動電壓大幅降到7伏以下，使得OCB?mode可以在TFT的主動驅動組件條件下操作。在外加電壓使內部液晶達到彎曲態時，上下玻璃基板表面的液晶分子平行排列，但內層的液晶分子不會扭曲，只是在一個平面內彎曲排列，而在彎曲態中，液晶分子分布呈上下對稱，加上光學補償膜后，此模式能克服視角受到液晶分子傾斜造成光學特性變化的影響，因此OCB?Mode有著廣視角的優點。