柱面光栅与偏振光立体电视显示原理

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1、柱 面 光 栅 与 偏 振 光 立 体 电 视 显 示 原 理上 海 工 业 大 学 胡 南 钟 杜 根 源 蒋 锦 梁 蒋 见 明 郑 佩 功 季 华 妹利 用 柱 面 光 栅 显 示 立 体 图 象 的 原 理 , 可 以 组 成 单屏 幕 的 立 体 显 示 器 。 为 了 使 所 显 示 的 图 象 能 与 显 示 光栅 相 配 合 , 就 应 使 左 、 右 两 幅 图 象 的 每 一 对 象 素 分 别 位于 每 一 栅 栏 面 的 左 、 右 两 个 出 射 焦 点 上 , 我 们 称 这 一 条件 为 匹 配 条 件 满 足 匹 配 条 件 的 显 示 器 称 为 匹 配 显

2、示器 。 显 然 , 单 屏 幕 的 立 体 电 视 显 示 器 必 须 是 匹 配 显 示器 , 而 按 结 构 和 工 作 原 理 的 不 同 , 又 可 将 其 分 为 点 同 步扫 描 方 式 可 采 用 固 休 显 示 单 元 和 电 子 束 扫 描 方 式 采用 电 子 束 管 两 大 类 。 前 者 可 与 来 自 双 镜 头 单 靶 面 固 体摄 象 器 件 作 点 同 步 的 立 体 电 视 信 号 相 配 合 使 用 , 称 为万 。 型 立 体 显 示 器 而 后 者 则 可 与 采 用 双 摄 象 靶 面 并 列摄 取 的 立 体 电 视 信 号 相 配 合 , 称 为

3、 风 型 立 体 显 示 器 。从 目 前 来 看 , 要 制 作 具 有 足 够 象 素 和 良 好 性 能 的具 有 点 阵 结 构 的 凡 型 立 体 电 视 显 示 器 还 有 着 技 术 上和 工 艺 上 的 一 些 困 忘 而 采 用 电 子 束 管 结 构 的 召 。 型 立体 电 视 显 示 器 , 则 较 易 实 现 , 而 且 现 有 的 平 面 黑 白 或 彩色 电 视 显 象 管 的 结 构 和 工 艺 可 供 参 考 。 本 文 将 对 风 型的 立 体 电 视 显 示 器 的 工 作 原 理 进 行 分 析 讨 论 。此 外 , 利 用 偏 振 光 原 理 也 可

4、以 实 现 立 体 图 象 的 显示 , 在 摄 象 端 采 用 双 路 并 列 电 视 摄 象 系 统 摄 取 立 体 电视 信 号 , 并 传 送 到 接 收 端 , 由 显 象 管 显 示 , 且 设 法 将 图象 经 偏 振 片 转 为 偏 振 光 , 当 观 看 者 戴 上 与 之 相 应 的 偏振 眼 镜 时 , 就 观 看 彩 色 立 体 图 象 了 。众 所 周 知 , 多 年 来 放 映 的 立 体 电 影 也 是 应 用 偏 振光 实 现 立 体 显 示 的 。本 文 将 对 偏 振 光 的 获 得 方 法 , 偏 振 光 立 体 电 视 显示 原 理 、 特 性 讨 论

5、作 概 要 的 介 绍 和 分 析 。一 、 柱 面 光 栅 单 屏 幕 显 示 方 法一 柱 面 光 栅 成 象 原 理图 为 刀 、 型 单 屏 幕 立 体 黑 白 电 视 显 示 器 的 顶 视结 构 示 意 图 , 其 工 作 原 理 与 平 面 电 视 显 象 有 些 相 似 , 其电 子 枪 可 采 用 单 枪 双 束 或 双 枪 双 束 结 构 , 两 电 子 束 的束 电 流 分 别 受 左 右 两 路 电 视 图 象 信 号 控 制 , 经 扫 描 偏转 局 再 经 过 网 条 状 的 栅 网 缝 而 分 别 射 至 发 光 面 上 , 显示 在 光 栅 柱 面 所 对 应

6、的 左 、 右 两 组 焦 线 上 , 而 重 现 出 相互 交 错 的 两 幅 图 象 , 再 经 显 示 光 栅 折 射 后 , 就 能 在 适 当的 位 置 上 看 到 相 应 的 立 体 黑 白 电 视 图 象 , 图 是 栅 网和 显 示 屏 幕 的 截 面 放 大 图 。为 了 正 确 重 现 立 休 图 象 , 要 求 栅 网 的 总 缝 隙 数 与显 示 光 栅 的 柱 面 数 相同 , 而 且 位 置 一 一 对 应 。由 图 可 以 看 出 , 这 时由 阴 极 发 射 , 而 且 经 过电 子 枪 内 电 子 透 镜 会 聚的 左 、 右 两 电 子 束 和丑 , 将 经

7、 过 栅 网 的 缝 隙而 交 叉 地 射 至 荧 光 面 上的 石 和 刀 , , 使 它 发 光 ,再 经 柱 面 显 示 光 栅 交 叉 折 射 后 , 在 显 示 空 间 成 象 。用 同 样 的 原 理 , 可 以 设 计 出 凡 型 的 单 屏 幕 立 体 彩色 电 视 显 示 器 。 相 应 的 屏 幕 结 构 如 图 所 示 , 这 时 左 、右 两 电 子 束 , 分 别 改 为 按 垂 直 方 向 排 列 的 由 丑 红 、 公绿 、 蓝 三 电 子 束 组 成 的 电 子 束 组 , 总 共 有 个 电子 束 。 电 子 枪 可 设 计 成 单 枪 、 双 枪 成 多 枪

8、 型 式 , 这 时 每一 个 立 体 象 素 对 应 于 两 组 三 基 色 的 显 示 单 元 , 而 栅 网板 网 缝 板 则 改 为 网 孔 板 , 每 一 个 网 孔 对 应 于 一 个 立体 象 素 。可 以 看 出 , 对 。 型 立 体 显 示 器 来 说 , 电 子 束 的 偏转 扫 描 只 是 决 定 电 子 束 射 向 哪 一 个 网 孔 立 体 彩 色 时或 网 缝 立 休 黑 白 时 。 而 电 子 束 经 过 网 孔 或 网 缝 后 落在 哪 一 个 显 象 单 元 上 , 则 是 由 电 子 枪 中 各 电 子 束 的 相互 位 置 所 决 定 的 。 一 经 正

9、 确 调 整 , 就 应 与 扫 描 偏 转 无关 。 因 而 , 在 这 类 立 体 显 示 器 中 , 不 必 对 扫 描 精 度 提 出过 于 严 格 的 要 求 。 即 使 偏 转 扫 描 的 非 线 性 , 也 只 是 引 起图 象 的 形 状 失 真 与 普 通 平 面 电 视 显 示 器 相 同 , 而 不会 失 去 体 视 作 用 , 因 而 它 对 偏 转 扫 描 系 统 的 精 度 要 求与 平 面 电 视 相 同 。 召 。 型 单 屏 幕 立 体 显 示 器 的 另 一 个优 点 是 能 与 平 面 电 视 兼 容 , 即 当 用 它 来 接 收 平 面 的 彩色 或

10、黑 白 电 视 图 象 信 号 昧 能 显 示 相 应 的 平 面 图 象 。一 形 一二 结 构 与 校 芷以 实 际 的 结 构 参 数 来 看 , 显 示 光 栅 的 厚 度 是 不 大的 。 例 如 , 当 选 定 象 面 总 宽 度 为 厘 米 时 , 其 总 厚 度不 大 于 数 毫 米 , 因 而 不 能 设 想 将 显 示 器 的 管 壳 玻 璃 做成 显 示 光 栅 , 而 将 发 光 面 荧 光 粉 层 安 置 在 肯 壳 的 内壁 上 。 因 为 这 样 “ 薄 ” , 而 且 是 平 板 型 的 “ 光 栅 管 壳 ” , 不仅 没 有 足 够 的 机 械 强 度 来

11、承 受 管 外 的 大 气 压 力 , 而 且精 细 的 柱 面 光 栅 直 接 暴 露 在 管 壳 外 表 , 由 于 机 械 振 动而 影 响 其 成 象 特 性 。 因 而 必 须 采 用 图 所 示 的 结 构 形式 , 将 带 有 光 栅 的 显 示 屏 幕 封 装 在 管 壳 内 。从 工 艺 制 作 来 看 , 大 致 与 普 通 的 单 枪 三 束 或 三 枪三 束 显 象 管 相 同 。在 调 整 使 用 时 , 厅 。 型 立 体 显 示 器 除 了 象 普 通 的 平面 彩 色 显 象 管 那 样 要 作 光 栅 校 正 、 静 态 、 动 态 的 会 聚 校正 或 用

12、适 当 的 偏 转 线 圈 设 计 来 达 到 自 会 聚 和 色 纯 度校 正 外 , 还 必 须 作 体 视 校 正 , 其 目 的 是 使 左 右 两 路 电 子束 能 准 确 地 分 别 射 向 左 、 右 两 组 显 示 单 元 , 体 视 校 正 也分 静 态 校 正 象 面 中 心 部 分 和 动 态 校 正 象 面 四 周 部分 两 种 , 体 视 校 正 不 良 , 就 会 出 现 立 体 错 位 现 象 , 而 失去 体 视 效 果 。随 着 电 视 显 象 管 的 原 理 、 结 构 和 工 艺 的 改 进 , 新 型的 彩 色 显 象 管 正 在 逐 步 发 展 并 代

13、 替 原 始 型 的 结 构 。 例如 , 自 会 聚 管 的 发 展 , 大 大 简 化 了 彩 色 显 象 管 的 会 聚 系统 以 及 单 枪 单 束 彩 色 显 象 管 的 研 制 等 。 有 关 的 研 究 和改 进 都 将 为 其 它 类 型 的 立 体 单 屏 幕 电 视 显 示 器 的 设 计提 供 有 利 条 件 。由 上 述 分 析 可 以 看 出 , 利 用 柱 面 光 栅 的 立 体 传 象特 性 , 可 以 组 成 单 屏 幕 的 立 体 电 视 显 示 器 , 其 立 体 黑 白显 示 器 可 以 采 用 网 缝 板 结 构 , 而 立 体 彩 色 显 示 器 则

14、可以 采 用 网 孔 板 结 构 。 从 成 象 特 性 来 看 , 单 屏 幕 立 体 电视 显 示 器 在 其 成 象 空 间 有 一 定 的 体 视 区 , 凡 在 该 区 域内 的 观 看 者 都 能 直 接 看 到 立 体 图 象 , 无 须 附 加 其 它 的观 看 条 件 如 戴 眼 镜 等 。 其 成 象 空 间 可 以 有 多 个 体 视区 , 即 除 了 中 心 体 视 区 立 体 视 区 外 , 还 可 以 有 成 对 的侧 体 视 区 , 因 而 便 于 多 人 同 时 观 看 。光 。 光 的 电 矢 量 允 许 被 通 过 的 方 向 称 为 透 光 轴 。 显楼

15、礁 山入 射 峪 通 光图然 , 偏 振 片 的 透 光 轴 垂 直 于拉 伸 方 向 。 图 即 为 从 普 通光 获 得 偏 振 光 的 示 意 图 。 为清 楚 起 见 , 入 射 普 通 光 只 用相 互 垂 直 的 光 电 场 矢 量 凡 、凡 各 一 根 表 示 。 在 此 , 偏 振 片 的 透 光 轴 是 与 水 平 方 向保 持 一 致 的 , 出 射 偏 振 光 即 忍 。 。 实 际 上 , 昔 通 光 是 由许 多 对 互 相 垂 直 的 凡 和 二 组 成 的 , 因 而 出 射 偏 振光 也 是 由 许 多 根 互 相 平 行 的 。 组 成 的 。理 想 情 况

16、下 , 普 通 光 经 偏 振 片 后 , 其 能 量 应 有 的 透 射 效 率 。 考 虑 偏 振 片 的 反 射 后 , 应 有 的 透 射效 率 。 实 际 上 , 最 好 的 偏 振 片 的 透 射 率 也 只 有 。如 果 在 图 的 偏 振 片 后 面 再 放 置 一 块 同 样 的 偏 振片 匀 , 如 图 所 示 , 并 使 几透 光 轴 皿 为 水 平 方 向 ,且 固 定 不 变 , 而 , 可 以 沿 轴 转 动 , 透 射 光 强 就随 着 和 , 的 透 光 轴 夹光 电 接 收 器、 入入 义 、 立立 、 认认图二 、 偏 振 光 的 显 示 方 法一 偏 振 光 的 获 得 方 法物 理 光 学 的 研 究 证 实 了 光 的 偏 振 性 , 从 普 通 光 源发 出 的 非 偏 振 光 获 得 偏 振 光 的 方 法 有 很 多 称 经 常 采用 的 是 一 种 人 造 偏 振 片 , 称 为 偏 振 片 。 将 聚 乙 烯 醇 薄 膜 在 碘 溶 液 里 浸 泡 以 后 , 在 较 高 的温 度 下 拉 伸 , 烘 于 而