专利名称：电视机荧光屏正交立体偏振膜(罩)的制作方法
技术领域：
本实用新型属物理光学技术领域，应用于电视系统，是获得立体电视画面的简易装置。
现有技术CN1034839A立体电视系统，设备复杂、造价高，其接收端采用扭曲向外型液晶盒作同步分光器，该分光器加工难度极大，其性能和寿命极易受温度及紫外光影响等故实用性受限制；CN2068300U这种模拟立体电视罩，不能实现左、右两眼同时观察同一景物形成的立体视差，并不具有真正的立体效果，而且清晰度较差。
本实用新型的目的，是在不改动现有摄像机发射机和电视机等设备的结构和线路的基础上，为电视机荧光屏提供一种偏振膜(罩)，观众戴上普通立体电影眼镜，就能看到真实的立体电视画面。
本实用新型是通过如下技术方案实现的。
本实用新型立体画面是由发射端左、右两台摄像机，以50HZ交替频率轮流拍摄同一景物，获得该景物的左、右两类图像，并分别与电视机显像管奇、偶数行扫描对应，通过发射台轮流交替发射左、右两类图像，电视机轮流接收左、右两类图像，观众带上普通立体电影眼镜，就能获得立体电视画面。其特征在于在现有电视机显像管的荧光屏内(外)或外加玻璃(罩)上镀制成或贴附上正交立体偏振膜(罩)如
图1，它是由两组透振方向垂直的偏振膜(3)、(4)组成，两组偏振膜(3)、(4)分别对应于电视机显像管的奇、偶数行光栅，利用它的偏振功能把左、右两类图像区分开来。
图1为本实用新型微观结构示意图；图2为自然光电矢量 的振动方向示意图；图3为偏振光电矢量 的振动方向示意图；图4为真空溅射镀膜法示意图；图5为二氧化碳激光器定向加热延伸聚乙烯醇高分子长链偏振膜示意图。
以下结合附图1详细描述正交立体偏振膜(罩)的结构特征1、图1中的短线(2)为附着在基片(1)上的金属细丝或吸附着碘原子的高分子长链。正交主体偏振膜是由极细(d＜10－8米)的金属丝(如Au、Ag、Cu等)或吸附着碘原子的高分子长链(2)材料镀制或贴附在基片(1)上，基片(1)可以是荧光屏内(外)或曲率与荧光屏面相同的玻璃或其它透明薄片，薄片厚＜3mm。这两类材料构成的偏振膜(罩)，其功能完全相同。如吸附着碘原子的高分子长链是由某些经过定向加热延伸后在碘溶液中浸染过的长链状高发子材料(如聚乙烯醇等)构成，高分子长链在链长方向上具有高导电性，将透射光平行于该方向上的电矢量完全吸收；2、金属细丝或高分子长链(2)沿着荧光屏的奇、偶数光栅扫描线一行一行交替正交排列(其宽度H视荧光屏的尺寸增大而加宽)。图1中所标数码1、314、2、315、3……311、624、312、625、313为电子束依次扫过的光栅数码，图中(3)指奇数行，奇数行光栅数码为1、2、3………313，图1中(4)指偶数行，偶数行光栅数码为314、315、316………624、625。
3、金属细丝或高分子长链(2)沿荧光屏的奇、偶数光栅扫描线的边沿线(5)的夹角(7)α为45°，相邻两条奇、偶数光栅上的金属丝或高分子长链(2)之间的夹角(8)β为90°，即相互垂直为正交；4、相邻两条金属细丝或高分子长链(2)之间的平均平行间隔(6)d≈5×10－7米。
本正交立体偏振膜(罩)，能够利用偏振方式的不同，把荧光屏左、右两类图像区分开来，所以可适合应用于在任何采用隔行扫描方式的显示器械的荧光屏内(外)或外加玻璃罩上铰制成贴附。如普通电视机、电视投影机、高清晰度及大屏幕数字式电视机、计算机终端显示器、电脑游戏机等，若以上显示器械，能够接收具有立体视差的两类信息，镀上本膜(罩)就可获得对景物的深度信息——即立体感；若接收的图像信息不具有立体视差，镀上本膜(罩)可以消除静电，对低频电磁波有屏蔽作用。
下面描述正交立体偏振膜是怎样实现立体电视画面的工作原理当我们用双镜头立体摄像机拍摄景物时，左、右摄像机镜头模拟人用双眼来观察景物，所摄取的图像具有一定的相关性差别——即主体视差。为了呈现图像的立体感，必须严格区分左、右两类图像，这就需要在电视机显像管荧光屏内(外)或外加玻璃罩上镀制成贴附上正交立体偏振膜(罩)。由于左、右摄像机分别对应于奇、偶数行扫描，而根据我国现行电视制式，电视机采用隔行扫找描的方式，即总是先扫完奇(偶)数行，再扫描偶(奇)行的，称为两场，这两场图像的偏振方向是不同的，通过奇数行偏振膜的光矢量 朝着45°方向，通过偶数行偏振膜的光矢量 与奇数行的光矢量垂直，只要配戴上立体电影眼镜，就可完全区分对应于这两场的左、右两类图像。
根据电磁理论知道光波是一种电磁辐射，属于横波，其电矢量 与磁矢量 的振动方向均与光的传播方向垂直。由电视机荧光屏、投影电视机等所发出的光是自然光。在自然光传播方向上的任意一个场点，光矢量 (对于人的眼睛或其它感光仪器起作用)既有空间分布的均匀性，又有时间分布的均匀性，即自然光的电矢量 是轴对称分布的如图2，是大量无固定位相关系的平面偏振光集合而成的。当一束自然光射到偏振片上时，由于金属细丝或附有碘原子的高分子链具有高导电性，这些相互平等的微观导线就吸收了平行于链长分子方向的电场分量，而与其垂直的电场合量则几乎不受影响，结果透射光就变为平面偏振光。也就是说偏振片上能透过电矢量 的方向(即透振方向)正好与金属细丝(或高分子长链)的延长方向垂直，而且透射光的所有电矢量 的振动面均与透振方向平行(如图3)。也即通过荧光屏奇数行偏振膜的光矢量的透振方向朝着45°方向振动，通过荧光屏偶数行偏振膜的光矢量的振动方向与奇数行的光矢量垂直。这就能够利用正交立体偏振膜，将由左、右两台摄像机轮流交替摄取并分别对应于电视机显像管荧光屏奇、偶数行光栅扫描的左、右两类图像区分开来。这两类图像的交替周期为0.02秒，小于人眼的视觉暂留时间(在灯光下约0.1秒)，从而获得真实的电视图像的立体感。
荧光屏镀上本膜(罩)后，不会降低清晰度。如对于立体视差较大的两类景物，当人眼(左、右两眼视力接近时)对于立体的敏感程度要比清晰度更敏感。设当电视屏幕与人眼距离为2m，根据生理知识，人眼睛瞳孔的半径为0.1cm，而可见光的平均波长为λ＝5.55×10－7m，根据夫琅和费圆孔衍射分式可证明瞳孔的分辨角极限角为U0＝0.610 (λ)/(R) ＝0.610× (5.55×10-7)/(0.1×10-2) ＝3.4×10－4弧度，在距离人眼2米处，对应于这个极限视角的两个发光点之间的距离为2×3.4×10－4＝6.8×10－4m＝0.68mm＞光栅的宽度(如20英寸显像管的荧光屏的光栅宽度约为0.48mm)。
制作正交立体偏振膜的制作工艺实施例例1，用金属细丝镀制的交替偏振膜(罩)的制作是利用真空溅射镀膜法镀制(如图4)，真空室(1)、转轴(2)、坩锅(3)、电热丝(4)、材料(5)。首先在基片上画出光栅的界线，以某种药膜遮盖偶数行光栅，然后调节转轴(2)，使基片法浅与重力作用线成转角θ≈80°，加热被镀材料(5)使其温度达到沸点，在大角度溅射情况下，金属蒸气与玻璃基片相撞而形成一道道的金属丝凝结在基片上，完成了对奇数行的镀制。在完成奇数行的镀制后，除去遮盖偶数行的药膜，以同样的方法封盖奇数行，再对偶数行进行镀制。这就完成了正交立体偏振膜的镀制(相邻两条金属细丝平行间隔d可控制蒸发时间进行调整)。
例2，利用二氧化碳激光器定向加热延伸聚乙烯醇高分子偏振膜制作；首先将聚乙烯醇高分子膜均匀地贴附在基片上，然后用几束(由一束激光分解而得)一定强度的二氧化碳激光束(红外区)沿光栅界线扫过基片，使高分子膜在局部范围内(对应于每条光栅)定向延伸(如图5)，然后将该基片用碘溶液浸染，即形成由聚乙烯醇高分子长链构成的偏振膜。
例3，可以将现成的聚乙烯醇偏振膜用中性树脂或环氧树脂及其它粘合剂正将地贴附在基片的双面上(即正反两面)，然后用扩束后强度较大的CO2激光器，将一面上的偶数行膜烧坏(碳化脱落)而将另一面上的奇数行膜烧坏，然后用碘溶液浸染，得到了双面交替偏振膜。也可用改进方法镀制在基片的单面上，得到单面交替偏振膜。
采用正交立体偏振膜实现立体画面的主要优点是1、不需改动现有电视设备，成本低廉。可与现有的电视制式兼容，不需要改动现有摄像机、发射机和电视机等设备的结构和线路，在满足电视机能够接到左、右两幅图像信号的前提下，电视机荧光屏内(外)或外加玻璃罩上镀制或附贴本膜(罩)就能把左、右两幅图像分开来，观众戴上普通立体电影眼镜，就能获得电视立体画面，这是实现立体电视的最简单装置；2、应用范围广。适合于有采用隔行扫描方式的显示器械，如电视机、投影机等的荧光屏上，就可以将左、右两类图像区分开来，获得立体感；3、可以消除电视荧光屏的静电，并且对波长大于9000埃的红外线及其它人体有害的低频电磁波起屏蔽作用；4、性能稳定，制作工艺已过关。
权利要求1.一种能够获得立体电视画面的电视机荧光屏正交立体偏振膜(罩)，其立体画面是由左、右两台摄像机，以50Hz交替频率轮流拍摄左、右两幅图像，并分别与电视机显像管奇、偶数行扫描对应，通过发射台轮流交替发射左、右两幅图像，电视机轮流接收左、右两幅图像，观众戴上普通立体电影眼镜，就能看到立体电视画面，其特征在于在现有电视机显像管的荧光屏内(外)或外加玻璃(罩)上镀制或贴附上正交立体偏振膜(罩)，它是由两组透振方向垂直的偏振膜(3)、(4)组成，两组偏振膜(3)、(4)分别对应于电视机显像管荧光屏的奇、偶数行光栅，利用它的偏振功能把左右两类图像区分开来。
2.根据权利要求1所述的正交立本偏振膜(罩)，其特征在于偏振膜(罩)是由极细(直径d＜10－8米)金属丝或吸附着碘原子的高分子长链(2)等材料镀制或贴附在基片(1)上，基片(1)可以是荧光屏内(外)或曲率与荧光屏面相同的玻璃或其它透明薄片(薄片厚度＜3mm)。
3.根据权利要求1、2所述的正交立体偏振膜(罩)，其特征在于偏振膜(罩)的结构是(1)金属细丝或高分子长链(2)沿着荧光屏的奇、偶数扫描光栅线(3)、(4)一组一组正交交替排列(每组的宽度9H视荧光屏的尺寸增大而加宽)。且与各自所在光栅边沿线(5)的夹角(7)α为45°。相邻两条(奇、偶数)光栅上的金属细丝或高分子长链(2)之间的夹角(8)β为90°，即相互垂直；(2)相邻两条金属细丝或高分子长链(2)之间的平均平行间隔(6)d≈5×10－7m；
4.根据权利要求2、3所述的正交立体偏振膜(罩)，其特征在于能够适合应用于在任何采用隔行扫描方式的显示器械的荧光屏内(外)或外加玻璃罩上镀制或贴附。
专利摘要电视机荧光屏正交立体偏振膜(罩)属物理光学技术领域，应用于电视系统，是获得电视立体画面的简易装置。不需改动现有电视设备，只需要有左、右两台摄像机，以50Hz交替频率轮流拍摄左、右图像，并与电视机显像管奇、偶数行扫描对应；将正交立体偏振膜(罩)镀制或贴附在电视机荧光屏内(外)或外加玻璃罩上；观众戴上普通立体电影眼镜，就能获得立体画面。本偏振膜(罩)使用简便，成本低，立体效果好，能消除荧光屏静电，对低频电磁波起屏蔽作用。
文档编号H04N15/00GK2097490SQ9121648
公开日1992年2月26日 申请日期1991年6月13日 优先权日1991年6月13日
发明者王刚 申请人:王刚