专利名称：一种视差图对显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图象显示器，特别是一种电视图像显示器。
已公知的一种视差图像对电视是日本的一种观看者戴上头盔观看的电视，头盔上有具有快门作用的两液晶片，每个液晶片处于观看者一只眼睛前，它们交替开关，且开关与电视屏幕上所呈现的视差图像同步，即屏幕上呈现左视差图像时，右眼前的液晶片阻断光路，左眼前的液晶片打开，使光通过，可只使左眼看到电视图像；屏幕上呈现右视差图像时，左液晶片阻断光路，右液晶片打开，使光通过，可只使右眼看到电视图像。这种立体电视不能兼容显示一般电视图像(单视角图像)，由于帧频低，观看者有闪烁感。《彩色电视原理电路与实践》(北京人民邮电出版社，1998.8)中公开了一种立体电视，其方法是用左、右视差图像信号分别调制现显象管的蓝色电子束和红色电子束，使两视差图像分别以蓝色和红色图像形式显示，观看者戴上左蓝右红的滤色眼镜，可以看到紫色的立体图像。这种立体电视显示的是紫色图像，不能显示彩色图像。
本发明是针对上述立体电视的显示存在的问题而提出的，其目的是提供一种在不提高电视帧频的前提下，把两视差图像以彩色图像的形式显示在同一显示器屏幕上，且能兼容显示单视角摄得的图像的显示器；同时提供一种分离两视差图像的器件。
本发明的方案是在一个屏幕上形成两幅光栅，两光栅的象素相互间置交错(比如彩色电视机的红、绿、蓝三光栅的象素就是相互间置交错，只不过这三光栅是单色光栅，而本方案中的光栅不只包括单色光栅，还包括彩色光栅，即每幅光栅由红、绿、蓝三光栅组成)，每幅光栅显示一视差图像。观看时在两光栅的象素前分别放置不同的两种可使光有选择地通过的物质，观看者戴上用上述两种物质分别做成两个镜片的眼镜观看。
具体采取三种方案第一种是对显示器显示潜能的利用，现显示器利用行正程线形成一幅光栅(这里所说的一幅光栅，是指彩色光栅，即由红、绿、蓝三幅单色光栅组成的彩色光栅)，也就是说，现显示器有一组能形成一幅光栅的部件。在现显示器的基础上，把现显示器的行消隐功能去掉(比如使行消隐电路取消或者失效)，从而利用行正程线形成一幅光栅，显示图像时用于显示一视差图像；利用行逆程线形成另一幅光栅，显示图像时用于显示另一视差图像。观看图像时在屏幕前放置两种可使光有选择地通过的物质(比如偏振方向互相垂直的两种偏振片)，一种物质放在正程线前，使正程象素的光只能通过它前面的物质被观看者看到；另一种物质放在逆程线前，使逆程象素的光只能通过它前面的物质被观看者看到，也就是使两种物质分别与一幅光栅的象素相对应(所说对应就是上述的每幅光栅象素的光只能通过它前面的物质被观看者看到)。观看者戴上用上述两种物质分别做成两个镜片的眼镜，从而使两眼分别看到一视差图像。此方案要求显示器要具有逆程显示单元，对于有些显示器如CRT管来说，虽然并未设置逆程显示单元，显示单元都是专为正程电子束设的，但当消隐部件失效或没有时，回扫的电子束也能打在这些显示单元上，形成本方案所需的回扫线，因此本方案应用于这类显示器时，只要使消隐部件失效或去掉即可；本方案应用于有些显示器时，则需在现显示器的基础上增设逆程显示单元，如对于液晶板显示器或等离子体显示器等。由于逆程期比正程期短(现电视系统)，因此在显示逆程行图像时，需把正常的一行图像信号(所说一行图像信号，是指位于现电视信号中行正程期52us内的信号，不包括行消隐期)进行时间压缩，使压缩后的一行图像信号的时间由正程期的时间(比如52us)变成逆程期的时间(比如12us)，从而可供逆程显示用，也就是说，压缩后的一行电视图像信号的时间是显示器一个行扫逆程期的时间。上述的正程期、逆程期是指显示器扫描一行时的正、逆程时间，而并非单指电视信号中的行正、逆程时间，对于不同的扫描制式，它们的时间也不同。对于现电视系统的隔行扫描，正程为52us，逆程12us，对于逐行扫描，正程将是26us，逆程是6us，对于高清晰度电视，由于其扫描行数更多，因此其扫描的正、逆程时间比现电视的更短，但无论正、逆程时间有多短，上述的用正程线显示一视差图像、用逆程线显示另一视差图像的方案都适用。扫描系统的正、逆程时间比也可以是其他任意数值，为避免引起正、逆程划分的混乱，进行如下规定行扫描中，扫描一行的时间总是分成正程期和逆程期两部分，这两部分时间有两种情况，第一种情况是二者长短不同，第二种情况是二者长短相同。在第一种情况下，规定占用一行时间中较长部分时间的为正程期，占用较短部分时间的是逆程期。对于第二种情况，二者其中之一均可以是正、逆程。上述一行电视图像信号的时间是显示器一个行扫逆程期，是指用适合于显示该信号的显示器显示该信号时，这种显示器的一个行扫逆程期。所说适合于显示该信号的显示器，是指显示器的扫描行数与信号的行数相同，比如有一种高清晰度的电视信号，其扫描行数较多，其一行信号中，行正程占用的时间与现电视系统的行逆程相同。那么，对于这种信号来说，就不能说它的一行信号的时间是一个行逆程期，因为现电视系统中的显示器不适于显示这种信号，因为现显示器每帧图像没有那么多的扫描行数，适于显示上述信号的显示器应是扫描的每帧图像具有相应多的扫描行数的显示器，该信号的一行时间等于一个行扫逆程期应是等于这种显示器的一个行扫逆程期，而不是等于其他显示器的一个行扫逆程期。如果信源信号已符合逆程显示的需要(比如有一种新型摄像机，其输出的一行图像信号时间是一逆程期)，则不需再对信号进行时间压缩。对于用电子束扫描的显示器，由于其逆程扫描的方向与正程扫描的方向相反，因此还需对正常的一行图像信号中的像素出现的先后顺序进行颠倒，正程扫描中最晚出现的一个像素应在逆程行最早出现，正程扫描中最早出现的像素应在逆程行最晚出现，这样，逆程扫描才能扫描出正确图像，同样，如果信源信号像素先后顺序已符合逆程显示的要求(假如有一新型摄像机扫描与正常扫描方向相反)，则不需再对信号像素先后顺序进行颠倒。对于液晶板显示等类型的显示器，由于不是靠电子束扫描的，因此像素的顺序不需改变，虽然它们的逆程行(如果有)也是在逆程期扫描的，但可以与正程的像素显示顺序相同，当相邻正程行显示到屏幕右端最后一个像素时，逆程行从屏幕左端开始显示逆程行的像素。当然也可以与正程的显示顺序相反，即从右向左显示，但这需要对信号中的象素先后顺序进行颠倒。上述的对一行图像信号进行时间压缩和对像素先后顺序进行颠倒的任务，可利用具有存储作用的器件来完成(比如存贮器，在正常的图像信号写入后，通过改变读出时钟脉冲，来实现时间压缩和像素顺序的颠倒。比如用比正常读出时钟脉冲频率更高的脉冲读出，来实现时间压缩；改变读出时钟脉冲的驱动方向，来实现像素顺序的颠倒，比如对于帧传输方式的CCD摄像机的输出水平寄存器，通过改变输出水平寄存器时钟脉冲的驱动方向，即与原驱动方向相反，并改变输出端位置，比如输出二极管的位置从CCD器件右端移到左端，使信号电荷以与原转移方向相反的方向逐位转移到输出二极管，从而实现像素的顺序颠倒)。利用存储器件还可实现对信号的延迟，从而使两路信号在时间上相匹配。在时间上相匹配指一行的时间中，正程行图像信号对应于显示器行扫正程期，逆程行图像信号对应于显示器行扫逆程期。这是送到扫描部件上的信号即解调后得到的两路R、G、B信号应具备的时间关系。
上述显示器可显示两视差图像，因此为它提供图像信号的信号处理电路(如电视机中的解码器电路)应设两个(比如两信号处理电路相同)，每个电路(既指提供低清晰度图像信号的一个电路，也指由两个及两个以上提供低清晰度图像信号的电路共同组成的一个总的提供高清晰度图像信号的电路。这个总的提供高清晰度图像信号的电路中，每个低清晰度电路处理的图像信号内容不同，但它们处理的都是同一图像中的信号内容，也就是把一高清晰度图像信号分解为两路或两路以上的低清晰度图像信号，每路低清晰度图像信号由一个提供低清晰度图像信号的电路处理，处理后的各路低清晰度图像信号再相加组合成一路高清晰度图像信号)提供一路图像信号，并在其中一个信号处理电路的信号通道中串一具有时间压缩功能的部件，如存储器(由于压缩后的信号频带变宽，因此存储器应位于信号通道上比较靠后的地方，从而可使存储器前的通道不必是宽带的。信号如果是模拟的，在存储器前后设A/D、D/A变换器。也可以用如TDM制编码器中的具有时间压缩功能的部件进行时间压缩，同时对另一路信号延时，以使两路信号在时间上相匹配)，利用它对该路信号进行时间压缩、象素顺序颠倒、与另一路信号在时间上相匹配(匹配指另一路图像信号处于显示器行扫正程期，而该路图像信号经压缩和延迟后位于显示器行扫逆程期，即该路图像信号一行的起止时间对着行扫逆程的起止时间，另一路图像信号一行的起止时间则对着行扫正程的起止时间)的精确的时间延迟，比如该存储器可存储一行(正程时间)的图像信号，假设信源提供的两路信号原来是同步的(比如两部同步拍摄的摄象机提供的信号即是同步的，如果两路信号原来不同步，但经过一些同步器件的作用却可以变成同步的，比如经过帧同步器的作用或对其中一路延时)，即两路信号在时间上是对齐的，正程与正程对齐，逆程与逆程对齐，在正程期，存储器对该路信号的正程图像信号写入，正程结束时，信号写入完毕；逆程开始时，即行同步信号前沿到达时，存储器对写入的正程信号读出，逆程结束时，读出完毕，从而可实现该路信号在逆程期时供给显示器，另一路信号在正程期时供给显示器，实现两路信号在时间上的匹配，形成一种行正程时供给显示器一路R、G、B信号、行逆程时供给显示器另一路R、G、B信号的立体图像信号。
第二种方案采用两组部件或两部分部件(每部分包括两组或两组以上部件)扫描，每组或每部分部件扫描一视差图像，两视差图像的象素相互间置。有两种形式第一种形式是扫描出的两视差图像的象素在垂直方向上相互间置，第二种形式是两视差图像的象素在水平方向上相互间置。第一种形式中最简单的一种是采用双扫描线进行扫描，即在现显示器有一组能扫描出一幅光栅的部件的基础上，增设一组扫描部件(其中有些部件可以是两组共用，比如显像管的使电子束偏转的部件)，两组扫描部件在屏幕上同时或先后(比如一光栅已扫一行，另一光栅才开始扫第一行。但先后相错的时间以不给人错觉为准，比如两视差图像是运动图像，显示时两图像相错几个像素、半行、一行的扫描时间，人脑未必能感觉出运动不同步，先后扫描不适用于CRT管，适用于液晶板、等离子体板等显示器)各扫描出一幅光栅，两光栅的扫描线相互交错，有几种组合形式1、每组部件的正程线各组成一光栅(逆程加消隐，也可以不加，不加时会影响图像清晰度，下同)；2、每组部件的逆程线各组成一光栅(正程线消隐)；3、一组部件的正程线组成一光栅(逆程消隐)，另一组部件的逆程线组成另一光栅(正程消隐)；4、两组扫描部件的正程线共同组成一光栅，它们的逆程线共同组成另一光栅(正、逆程均不消隐，此种形式属于方案一，不属于本方案)。第1、2、4种扫描线不重合(重合指两组部件的正程线与正程线、逆程线与逆程线重合)，第3种可重合，也可不重合。
上述是最简单的形式，即只有两组部件，每组部件扫描一光栅。更复杂的形式是显示器有两组以上的部件，每组部件扫描出一幅光栅，不同组部件扫描出的扫描线或象素不重合，即它们的象素相互交错间置。一幅光栅可由一组部件扫描完成，也可分给两组及两组以上部件共同扫描完成。当一幅光栅的扫描线数一定时，由一组部件扫描时扫描频率高，由两组部件扫描时扫描频率低；当每组部件扫描出的象素数(线数)一定时，由一组部件扫描出的光栅清晰度低，由两组及其两组以上部件扫描出的光栅扫描线或象素加在一起，则可以组成清晰度高的相加成的光栅。因此可用多组部件组成低扫描频率的高清晰度显示器，该显示器既能显示单视角图像，也能显示两视差图像，对于同一个显示器，显示两视差图像时的清晰度是显示单视角图像清晰度的一半。如一显示器有多组部件，每组部件扫描行数是625行。显示单视角图像时，这几组部件扫描的是同一幅图像，而且每组部件扫描的图像内容不同，比如几组部件的扫描线相互平行，第一条线由第一组部件扫描，显示第一行图像内容，相邻的第二条线由第二组部件扫描，显示第二行内容，第三条线由第三组部件扫描，显示第三行内容，以此规律排下去，比如有三组部件，第四条线又由扫描第一条线的部件扫描，也就是同一部件的相邻两扫描线之间间隔有另两组部件的两条扫描线。这三组部件共同扫描出一幅高清晰度图像光栅。也可以用四组、五组或更多组的部件共同扫描一幅光栅，从而组成扫描线数更多、清晰度更高的光栅。当然，这需要有高清晰度图像信号供给显示器，这里所说的高清晰度图像信号，并不是通常所说的那种，而是指并行的两路及其两路以上的低清晰度图像信号(所说并行是指两路及其两路以上的图像信号在时间上同时存在)，而通常所说的高清晰度图像信号只有一路，它需要用扫描频率高(即每帧的扫描行数与该高清晰度信号每帧的行数相同)的显示器显示，这里所说的这种高清晰度图像信号，它是由若干路信号组成的，每路信号都是低清晰度的图像信号，它需要用上述的显示器显示，也可以把它们组合成通常所说的那种高清晰度图像信号，用高扫描频率的显示器也就是通常所说的那种高清晰度显示器显示。上述显示器显示两视差图像时，如果每视差图像有两路或两路以上的并行信号，则该显示器也能显示出清晰度较高的视差图像。如一显示器有四组部件，每两组部件扫描一视差图像，则共需要四路信号，每两路信号显示一图像。上述的这种由几路低清晰度图像信号组成的高清晰度信号也可由通常所说的那种高清晰度图像信号分解得到，比如一种高清晰度图像信号为每帧1250行，可把该信号每相隔一行去掉一行，从而得到两路信号，即分别由全部偶数行组成的一路信号和由全部奇数行组成的另一路信号，每路信号有625行，把每路信号的每一行进行时间扩张，使扩张后的信号每行的时间为扩张前每行时间的二倍，从而成为一种低清晰度的信号。上述对高清晰度信号的分解只是对单纯的图像信号的分解，不包括其他成份如行消隐、行同步等信号，比如是对高清晰度信号中的R、G、B(或Y、R-Y、B-Y)三信号的分解，即把R、G、B(或Y、R-Y、B-Y)三信号分别分解成两路，再对每路的R、G、B信号进行时间扩张，然后再进行其他处理，如把每路信号送入编码器进行编码及调制等(下面所说的对高清晰度信号的组合与此相似，也是对单纯的图像信号的组合，不包括其他成分的信号)。同样，上述的这种高清晰度信号中的几路并行的低清晰度信号，也可以把它们组合成通常所说的那种高清晰度信号，组合时，先把每路信号进行时间压缩，使压缩后的信号每行的时间为压缩前每行的1/N(N是信号的总路数，比如上述高清晰度信号有两路低清晰度信号时，N是2，有三路时，N是3)，从而在相邻两行之间空出N-1行(指压缩后的行)的时间，然后把压缩后的几路信号在时间上对齐，并对其中一路(共有两路信号时)延时或对其中几路(共有两路以上信号时)进行长短不同的延时，使被延时的各路信号的每一行正好对着未延时的一路信号的相邻两行之间空出的N-1行时间中的某一行时间，再把几路信号相加，使每路信号的每一行正好插在另一路信号的相邻两行之间的正确时间位置，从而组成一路通常所说的那种高清晰度信号。延时相加应保证每行信号的顺序正确，即显示在同一屏幕上时，每行象素的位置与真实景物相同，这可通过改变每路信号延时的长短来控制，通过改变延时时间，可改变每路信号的扫描行在屏幕上的位置，最终可使其扫描在正确位置上。上述显示器显示高清晰度图像时，每组部件的扫描线显示不同的内容；显示低清晰度图像时，相邻的几条分属于几组部件的扫描线可显示同一行图像内容(也可只用一组部件扫描，但这样由于扫描线很细，相邻两线间的间距变大)。显示两路视差图像时，几组部件中的若干组扫描一光栅，其余组扫描另一光栅，比如一显示器共有六组扫描部件，则每三组部件扫描一视差图像，从而形成高清晰度的视差图像(扫描两视差图像的部件组数也可以是不等的，比如一视差图像由四组部件扫描，另一视差图像由两组部件扫描)。
此显示器显示视差图像时，也在屏幕前放置两种可使光有选择地通过的物质，一种物质放在一幅光栅扫描线前，另一种物质放在另一幅光栅扫描线前。此种形式也适用于第一种方案，即由两组及其以上部件共同扫描一幅正程光栅，逆程光栅也由它们共同扫描而成。
第二种方案的第二种形式是使同一行的一部分象素显示一视差图象，同一行的另一部分象素显示另一视差图像，且两部分象素相互间置。比如某行的第一、三、五、七等奇数个象素用于显示左视差图像，第二、四、六、八等偶数个象素用于显示右视差图像。这可通过对两路信号作一定的处理来实现，把两路信号分别通过一种器件，该种器件可使左路信号的每行象素的第二、四、六、八等偶数个象素去掉，只剩下第一、三、五、七等奇数个象素；另一器件可使右路信号的每行象素的第一、三、五、七等奇数个象素去掉，只剩下第二、四、六、八等偶数个象素，两路信号成为在时间上断续的信号。使两路信号在时间上对齐(即左路信号的第一、三、五、七等象素脉冲在时间上与右路信号被去掉的第一、三、五、七等奇数个象素脉冲相对，左路信号被去掉的第二、四、六、八等偶数个象素脉冲与右路信号的第二、四、六、八等象素脉冲相对)，把这两路信号分别加到两组扫描部件上，这两组扫描部件的扫描线相互重合，即正程线与正程线重合，逆程线与逆程线重合。从而可使屏幕上这一行第一、三、五、七等奇数个象素为左视差图像信号中的象素，第二、四、六、八等偶数个象素为右视差图像信号中的象素。在同一路信号的象素前放置同一种可使光有选择地通过的物质，使两路信号象素前的物质为不同的两种，即在屏幕上第一、三、五、七等奇数个象素前放置一种可使光有选择地通过的物质(如偏振方向水平的偏振片)，在第二、四、六、八等偶数个象素前放置另一种可使光有选择地通过的物质(如偏振方向垂直的偏振片)。上述是把左路信号的偶数个象素去掉，右路信号的奇数个象素去掉，也可以相反，把左路信号的奇数个象素去掉，把右路信号的偶数个象素去掉。上述方法由于是两路信号平分了一行的象素，因此每路信号的水平清晰度降低一倍，为了提高清晰度，每路信号的象素脉冲不去掉，把显示单元(象素)的数量提高一倍，比如对于CRT管，把选色板上的槽或孔的数量增加一倍，与之对应，屏幕上的荧光粉条或粉点的数量也增加一倍。为了使清晰度更高，可以把显示单元的数量提高二倍、三倍或更多(图像信号的象素数也需要相应提高)。上述第二种方案的两种形式的显示器，其实都可以作为一种高清晰度显示器，作为高清晰度显示器与作为立体显示器的唯一区别在于二者输入的信号不同，作高清晰度显示器时输入的是同一幅图像不同部分的两路或几路信号，作立体显示器时输入的是两幅图像的信号(每幅图像由一路或几路信号)。
第三种方案是对两路视差图像信号(每路视差图像信号包括一路或一路以上的单视角图像信号)进行相互间置的处理，把处理后的信号加到一个显示器(只有一组扫描部件)上，利用显示器的一组扫描部件扫描出两视差图像。也有两种形式，即两视差图像的象素脉冲在水平方向上间置和在垂直方向上间置(所说水平或垂直方向是指把信号显示于屏幕上时它们的象素在水平或垂直方向上间置)。在水平方向上间置的形式与第二种方案的第二种形式相同，不同之处在于第二种方案的第二种形式是用两组及其以上扫描部件分别扫描两视差图像信号，而该种方案是用一组扫描部件扫描两视差图像。扫描时把两视差图像信号(每视差图像信号可有一路信号或一路以上的并行信号)加在一起，组成一路在时间上连续的信号，加到同一组扫描部件上。相加前使各路信号分别通过一种器件(如RC电路)，该器件可使每个象素脉冲的宽度缩短为原宽度的1/n或1/n以下(n为信号的总路数。比如每路视差图像信号只有一路单视角图像时，每个象素脉冲宽度减小二分之一，每路视差图像信号有两路单视角图像信号时，每个象素脉冲宽度减小3/4，每路视差图像信号有三路单视角图像信号时，每个象素脉冲宽度减小5/6)，从而在相邻两象素之间空出n-1个象素时间(信号通过上述器件后的n-1个象素的时间)，再对其中的n-1路信号进行长短不同的延时，使被延时的各路信号的各象素脉冲分别对着未延时的那一路信号中相邻两象素之间空出的n-1个象素时间中的某一个象素时间(象素脉冲与空出时间的对应应正确，所谓正确是指相加后的信号显示在同一个显示器上时，象素的位置与实际景物相同，象素脉冲与空出时间的对应关系的改变可通过改变延时时间的长短来实现)，并使两视差图像的象素相互间置。
两视差图像的象素脉冲在垂直方向上间置的形式为使两视差图像的行与行相互间置。比如两视差图像均为每帧625行，则把左视差图像的偶数行(或奇数行)去掉，右视差图像的奇数行(或偶数行)去掉，使两路信号在时间上对齐后相加，从而使奇数行为左视差图象，偶数行为右视差图像，把相加后的信号加到一显示器上，该显示器为每帧625行的显示器。这对于隔行扫描的显示器会引起闪烁，因此对于隔行扫描可采用两行与两行间置，或两行以上相间置。比如第1、2行为左视差图像，第3、4行为右视差图像，5、6行为左视差图像，7、8行为右视差图像。也可以不去掉一部分行，每路视差图像仍为625行，把每行信号占用的时间压缩为原时间的一半，从而在两行之间空出一行(压缩后的一行)的时间，把两路信号相加，使一路信号的每一行正好插在另一路信号的相邻两行之间，即它们的行与行相互间置，成为一路在时间上连续的信号。把相加后的信号加到一显示器上，该显示器为每帧1250行的显示器。每视差图像有两路或两路以上单视角图像信号时，可先把每视差图像的几路信号组合成一路信号(组合方法同上，把一视差图像的n路信号中的每一路的每一行压缩为原一行时间的1/n，从而在每路信号中相邻两行之间空出压缩后的n-1行的时间，再对其中n-1路信号进行长短不同的延时，使被延时的各路的每一行正好对着未延时的一路相邻两行之间空出的n-1行时间中的某一行的时间。各路信号与未延时信号中空出时间的对应可保证相加后的信号显示在同一屏幕上时，各行象素位置与真实景物相同，这可通过改变每路信号延时时间的长短来实现)，再按前述方法把两视差图像信号相加，组成行与行相间置的一路立体图像信号。行与行相间置也可以是两行与两行、三行与三行及三行以上的行相间置。观看时同样在两视差图像前放置不同的两种可使光有选择地通过的物质。
上述第三种方案的信号相加及第二种方案中的信号相加都只是单纯的图像信号的相加，即摄象机摄取的景物经光电转换、扫描及放大后的信号的相加(如可以是两路视差图像的R、G、B信号的相加，两路R相加，两路G相加，两路B相加，相加后得到的R、G、B作为同一图像的R、G、B信号)，不包括行消隐、行同步等其他成分的信号。所说“相加”也就是两路及两路以上的图像信号的象素脉冲数量的相加，相加后作为一路图像信号，再对其进行其他处理如送入编码器编码及调制等。不包括其他信号如行逆程期信号(行同步、行消隐等)的相加。比如是左视差图像的R、G、B(下面简称为R左G左B左)信号分别与右视差图像的R、G、B(以下简称为R右G右B右)三信号相加，R左+R右＝R总(R总为两路信号相加后组合成的信号，以下的G总、B总意义相同)，G左+G右＝G总，B左+B右＝B总，然后把R总、G总、B总作为同一图像的R、G、B信号，再进行其他处理，如再把三信号送入编码器进行编码及调制等。也可以是左视差图像的Y、R-Y、B-Y三信号分别与右视差图像的Y、R-Y、B-Y三信号相加，相加后的三信号作为同一图像的Y、R-Y、B-Y三信号再进行其他处理及调制。前面所述的两视差图像的行与行及象素与象素相互间置即是指这种单纯的图像信号的间置，不包括其他信号如行消隐、行同步等的间置，但相加后的信号作为同一图像的同一路信号，可以再送入编码器，在该信号中加入行消隐、行同步等。前面所说的两视差图像的行与行相互间置或象素与象素相互间置的立体图像信号，既是指经编码器编码后加入行同步、行消隐后的信号，也指未经编码器编码、两视差图像信号相加后的信号。
上述三种方案应用于液晶显示器(直视型或投影型)时，由于其像素外边已有可使光有选择地通过的物质——偏振片，因此只需使两视差图像的象素外边的偏振片的偏振方向相垂直、同一视差图像象素外的偏振片偏振方向相同即可。这时的偏振片不光是液晶显示器的组成部分，还兼有分离两视差图像的功能，即这些偏振片也组成了与前面所述的对两视差图像进行分离的器件相同的器件。也就是说，前面所述的对两视差图像进行分离的器件应用于液晶显示器时，可以是以上述形式出现(还可以是不以这种形式出现，如液晶显示器与一般液晶显示器相同，可以使光有选择地通过的物质不是偏振片，而是其他种类的物质，如滤色片，用两种不同的滤色片分别放置于两视差图像象素前，组成前面所述的分离视差图像的器件)。
上述显示器可在同一屏幕上同时显示两视差图像而不必提高帧频，而且还能兼容显示单视角图像，特别是第一种方案中的用电子束扫描图像的类型，它不要求增加显示器的复杂程度，只要行消隐失效即可，因此可实现显示器成本不变而显示功能增强的效果。
下面将结合具体实施例详细介绍上述方案。关于第一种方案对于CRT管，只要不设置行消隐电路或行消隐电路失效即可，这可通过设置一转换开关来实现，通过开关控制行消隐电路的失效或有效(比如用具有开关作用的元件来控制行消隐电路的导通或截止)，从而控制在屏幕上是否扫描出“回扫线”，当扫描出逆程线时，把合适的视频信号加到电子枪阴极上，即能扫描出逆程图像，这样就实现了由正程线扫描一视差图像，由逆程线扫描另一视差图像的目的，两路视频信号是在一行64us中的不同的两个时间段加到电子枪阴极上的，即正程线扫描的图像的视频信号在行扫正程期加到电子枪阴极上，在行扫逆程期无信号；由逆程线扫描的图像的视频信号在行扫逆程期加到电子枪阴极上，在行扫正程期无信号。通过开关的控制，可实现显示平面图像(即单视角图像，这时的CRT管只用正程线显示图像，同现CRT管显示方式相同)或立体图像(双视角图像，这时的CRT管正程线显示一图像，逆程线显示另一图像)，即该显示器可兼容显示平面图像。在正程扫描线前(即正程象素与观看者之间)放置上偏振方向呈水平(或垂直)方向的偏振片(比如可以放在观看者眼睛与象素距离的中点、与屏幕平行的一个平面上，在每条扫描线的光通过该平面的位置处放置相应的偏振片。这种方式需要屏幕、偏振片、观者眼睛三者位置保持不动，显然这是不太方便的，偏振片最好应放在非常贴近象素的地方，使相邻行的光通过偏振片后的出射角度向着几乎平行于屏幕面的方向射出，从而使相邻行的光不能通过偏振片被观看者看到)，逆程扫描线前放置偏振方向垂直向下(或水平)的偏振片(正、逆程线前的偏振片非常窄，比如与扫描线的宽度相同，同时它的长度与扫描线的长度相同或更长，也就是偏振片非常贴近象素时使一个偏振片条正好覆盖一条扫描线，偏振片离象素较远时使一个偏振片条遮挡住一条扫描线)，观看者戴上由偏振片做镜片的眼镜，一镜片的偏振片与正程线前的偏振片相同，一镜片与逆程线前的相同，从而使每只眼睛只看到一视差图像。
由于CRT管矩形面板较厚，而扫描线前的偏振片条很窄，因此相邻的扫描线也可通过不位于它前面的偏振片被观看者看到。为此，对应于每条扫描线设置一由两片薄壁构成的狭缝，其宽度与扫描线相同，其深度(垂直于矩形面板)可使与该扫描线相邻的上下两条扫描线的光不能通过该狭缝射出，在狭缝外端设置微透镜，对光线起发散作用，以使观看者从多个方向上都能看到每条扫描线，在光的通路上放置相应的偏振片。微透镜也可以是起会聚作用的透镜，此时在透镜成实像处置一透明屏，比如玻璃板，使图像由矩形面板内移到面板外，然后在透明屏上，对应于每条扫描线，分别放置上相应的偏振片。也可以不设透明屏，而是在光的通路上(比如在狭缝一端，或在狭缝中，或在透镜一侧)放置相应的偏振片。还可以把狭缝沿水平方向分隔成许多小孔，每个小孔对应着一个或几个像素，同样在小孔外端设置微透镜。这种方式只适用于大屏幕显示器，用于小屏幕时，可能会因狭缝或小孔对光线的衍射而影响观看。对于小屏幕，可以采用下述方法把CRT管从机壳内去掉，上端颠倒到下端，下端颠倒到上端，同时左右也相互颠倒，然后再装到机壳内，把一大的透镜(比如与电视机矩形面板一样大)置于屏前，把屏上的像通过透镜成实像于透镜外，在成像处置一透明屏，并在屏上相应的扫描线处放置不同的偏振片。为避免透镜及透明屏带来的不美观，用一比机壳稍大的套筒状外壳卡在机壳上，把透镜、透明屏置于套筒内。为了减小体积和重量，透镜可以采用焦距很短的螺纹透镜。最好的方式是设计一种CRT管，比如显像管，在显象管内部，在矩形面板与选色板之间置一薄的(其厚度可使扫描线发出的光不能通过相邻的扫描线前的偏振片被观看者看到)涂覆荧光粉的玻璃板(面积与矩形面板一样大)，荧光粉涂覆在靠近选色板的一面，在玻璃板与矩形面板之间有空隙，把偏振片置于此空隙中，不同的偏振片对应不同的扫描线，玻璃板在四角与矩形面板相连，承挂选色板的柱销也埋设在相连部位中。这实际就是在矩形面板内、平行于选色板的平面上有空隙，空隙内置有上述的两种偏振片，每种偏振片对应于一视差图像的象素，该空隙平面距荧光粉的距离可使相邻象素的光不能通过一个象素前的偏振片被观看者看到。
对于隔行扫描，CRT管的两幅光栅的扫描线会在线的中点相交，对于相交点，使一只眼睛只看到一半相交点，且两半相交点相互交错。比如相邻的四个相交点，屏幕上第一个相交点前的偏振片与左眼的偏振片相同，第二个相交点前的偏振片与右眼前的偏振片相同，第三个相交点前的偏振片与左眼的相同，第四个相交点的偏振片与右眼的相同，以此规律排列下去。为了减小相交点，可把扫描线变得更细，即偏振片条只覆盖扫描线的中间(线的宽度方向的中间)，没覆盖偏振片条的其余地方覆盖不透光的其他材料。相交点可被正、逆程电子束都扫到，这会使相交点的图像模糊，为了只使正程或逆程电子束扫射相交点，采取在不应该扫到相交点的电子束中加上脉冲的办法，该脉冲电平等于白电平。比如一相交点前的偏振片与右眼的偏振片相同，右眼应看到的是逆程线，因此对在该点相交的正程线的扫描时间中点(对应于屏上正、逆程线相交点)加一脉冲，脉冲宽度对应于相交点的扫描时间，使正程扫描的电子束在屏幕上的相交点处显示为白色；相似地，需要呈现正程行信号的相交点，则在相交点的逆程线扫描时间中点加一脉冲。
对于逐行扫描，则完全不存在上述正、逆程线相交问题。
方案一实施的另一种情况是显象管有两组及其以上扫描部件时，比如单枪三束管，在现显象管已有单枪三束的基础上，再增设一个同样的电子枪(三个电子束，两个电子枪的三个电子束均呈一字排列)，在垂直方向上与原来的电子枪相距一定距离，两电子枪各有自己的三个阴极、栅极，聚焦和偏转系统、选色板和屏幕共用，两组电子枪同时扫描，它们的正程线相互平行，组成一幅光栅；它们的逆程线相互平行，组成另一幅光栅，两组电子枪在正、逆程都不加消隐。每路视差图像信号分成两路并在时间上对齐，加到两组电子枪上。扫描电路、偏转系统等与原来相同。
一种应用方案一的用有源矩阵驱动方式驱动的液晶板显示屏，其首先在现显示板上相邻的两正程行之间增设逆程行显示单元(即象素，与正程行的相同)，并且使逆程行的扫描电极与正程行的扫描电极不相连(信号电极亦相互独立)，即正程行的集合体和逆程行的集合体分别相当于两个独立的显示屏。逆程行扫描脉冲由正程扫描脉冲分出一路得到，把该扫描脉冲经过时间压缩(比如设一存储器，通过存储器的慢写入快读出实现)和延迟(比如行正程时写入，行逆程读出，从而实现延迟，使延迟后的扫描脉冲与正程扫描脉冲在时间上相匹配，即正程行的扫描脉冲占用一行的正程时间52us，逆程行的扫描脉冲占用同一行的逆程时间12us)，把经压缩和延迟后的扫描脉冲依次加到相应的被选中的逆程行扫描电极上，实现对逆程行的扫描。把图像信号加到逆程行信号电极上，实现对逆程行图像的显示。上述的逆程行扫描脉冲也可不由正程扫描脉冲得到，也可由产生逆程扫描脉冲的部件产生(比如与产生正程扫描脉冲的部件相似，但产生的脉冲扫描一行图像的时间是一个行逆程期，即从开始扫一行的第一个象素到该行的最后一个象素，其时间是一个行逆程期，两个扫描行之间间隔一个行正程期)，产生正、逆程扫描脉冲的部件同步地分别产生两种扫描脉冲。还可以使正、逆程行的扫描电极相连，在扫描脉冲中增加逆程行的扫描脉冲(比如可以由上述的在时间上相匹配的正程扫描脉冲和经过时间压缩延迟得到的逆程扫描脉冲相加组合在一起得到，或者由扫描脉冲产生部件直接产生组合在一起的正、逆程扫描脉冲得到)，信号电极也相连，在图像信号中增加逆程行图像信号(可由正程图像信号和经过时间压缩的逆程图像信号按正、逆程时间组合在一起得到，也就是使二者在时间上相匹配)。对于上述的液晶板显示器，在同一屏幕上形成另一幅光栅的部件就是在显示板上增设的逆程行显示单元、逆程行扫描脉冲产生部件(如上述的存储器)。
对于等离子体显示板，其实施方案一的方法与液晶板相似，在显示板上增设逆程行显示单元，逆程显示部件与正程显示部件相当于两个独立的显示板，两个显示部分在时间上相匹配地进行正、逆程图像的显示。
对于液晶投影显示器，方案一的实施是在每个液晶投影板上实施的，即与上述液晶板显示屏的实施方法相同。
对于CRT三管投影显示器，方案一的实施是在每个投影管上实施的，其实施方法与前述的CRT管的实施方法相同，即把每个投影管作为一个CRT管，按前述CRT管的实施方法来实施。
一种应用方案一用电子束调制油膜类型的光阈投影系统，与CRT管的实施方法相似，使电子束在逆程期不加消隐，同样进行扫描，把逆程图像的视频信息加到电子束上进行调制，从而显示逆程图像。有两组扫描部件时的实施情况与CRT管有两组扫描部件时的情况相似。
激光束投影扫描系统应用方案一时，在逆程期用逆程行图像信号对光束进行调制，形成逆程图像扫描线。
一种应用第二种方案第一种形式的显象管，共有四组电子枪，每组与一字形排列的三枪三束管中的电子枪相同，即四组电子枪在垂直方向上相互平行、间距均匀地排列(显象管轴线上下各两组电子枪)，因此它们的电子束也在垂直方向上相互平行、间距均匀地排列(这就象有些彩色电视机的红、绿、蓝三支电子枪呈“品”字形排列一样，它们的电子束经偏转系统的作用后打到屏幕上时呈倒“品”字形排列，但扫描线在垂直方向上仍相距一定距离。上述显象管等于是在只有一组部件的显象管中增加三组部件，这三组部件的三条扫描线与原部件扫描线相互平行，位于原部件扫描出的相邻的两条扫描线之间)。四组电子枪共用偏转系统。与上述四组电子枪相对应，选色板上具有上述四组电子枪的电子束所需的槽或孔；与此对应，屏幕上具有四组电子枪的电子束扫描所需的荧光粉条或粉点。
一种应用方案二第一种形式的单枪三束管，在显象管轴线上下各有一个电子枪，两电子枪各有三个电子束，分别有三个阴极、栅极，聚焦和加速系统为共用，每个电子枪的三个电子束都呈一字形排列。一电子枪的扫描线扫在另一电子枪相邻两扫描线中间，这通过调整两电子枪在垂直方向上的距离来实现。在每组电子枪上加一路视差图像信号，即可显示两视差图像，同样在不同的两种光栅扫描线前放置两种偏振片。图像信号处理电路与第一种方案的相似，也需要两个信号处理电路，每个电路提供一路视差图像信号。
一种应用方案二第一种形式的液晶板，，每一视差图像由三组部件形成的光栅显示，该显示器共有六组部件，每组部件与现液晶板的部件相同。六组部件的显示单元在屏幕上相间排列，从上往下，第一、三、五行象素用于显示左视差图像，第二、四、六行象素用于显示右视差图像，六组部件相当于六个独立的显示板，只不过它们的象素在屏幕上相互间置、六个显示板同步地扫描而已。显示视差图像时，把左视差图像的第1、4、7、10、13等行信号分别加到屏幕上第1、7、13、19、25等行象素的信号电极上，第2、5、8、11、14等行信号加到屏幕上第3、9、15、21、27等行象素的信号电极上，第3、6、9、12、15等行信号加到屏幕上第5、11、17、23、29等行象素的信号电极上。把右视差图像的第1、4、7、10、13等行信号加到屏幕上第2、8、14、20、26等行象素的信号电极上，把第2、5、8、11、14等行信号加到屏幕上第4、10、16、22、28等行象素的信号电极上。第3、6、9、12、15等行信号加到屏幕上第6、12、18、24、30等行象素的信号电极上。六组部件即六个显示板应同步显示(不同步时，相错时间应很短，短得不会给人造成错觉)，如果六个显示板完全相同，六路信号(包括扫描信号和图像信号)在时间上是对齐的，则把六路信号加到显示板上时可同步显示，如果六路信号在时间上没有对齐，可利用具有延时作用的部件对某一路或几路信号延时，使其在时间上与其他几路信号对齐，达到同步显示的效果。作高清晰度显示器时，把同一图像的六路并行信号以正确顺序(显示出的图像象素位置与真实景物相同)加到六组部件上即可。
等离子体板应用方案二的第一种形式与液晶板显示相似，如有六组部件时，六组部件相当于六个独立的显示屏，其显示单元相交错间置。
一种应用方案二第一种形式的光阈投影系统(用电子束调制油膜类型的)，有六组电子束扫描系统(这等于是在现只有一组电子束扫描系统的基础上，增设五组电子束扫描系统。只不过这六组扫描系统间距均匀地排列)，六组共用一偏转系统，六组扫描系统从上至下间距均匀地排列，因此其扫描线也从上至下间距均匀地排列，每三组扫描一视差图像，且相互间置，即从上往下，第一、三、五组扫描左视差图像，第二、四、六组扫描右视差图像。作高清晰度显示器时，把同一图像的六路信号顺序正确地加到六组扫描系统上即可。
一种应用方案二第一种形式的激光束投影扫描系统，具有四组扫描部件，四组共用一个扫描系统及其驱动部分，每组主要由光源、视频/色度电路、光调制器、分色反射镜组成，第一组部件调制后的光束穿过另三组的的分色反射镜、第二组部件调制后的光束穿过第三、四组的分色反射镜、第三组部件调制后的光束穿过第四组的分色反射镜，四组部件调制后的光束相互平行、间距均匀地到达扫描系统(到达扫描系统的光束仍相平行)。显示视差图像时，第一、三组部件显示一视差图像，第二、四组部件显示另一视差图像。显示高清晰度图像时，把高清晰度图像的四路信号(比如某高清晰度图像每帧有2500行，假设上述显示器每组部件扫描出的图像为每帧625行，逐行扫描，则用上述显示器显示时可把该图像信号分解为四路，每路625行，第1、5、9、13、17等行信号作为第一路信号，第2、6、10、14、18等行信号作为第二路信号，第3、7、11、15、19等行信号作为第三路信号，第4、8、12、16、20等行信号作为第四路信号)以正确顺序(即显示出的图像的象素位置正确)分别加到四组部件上。
一种应用第二种方案第一种形式的CRT三管投影显示器，其实施是对于每个投影管，与前述的应用第二种方案第一种形式的CRT管的实施相同。
一种应用第二种方案第二种形式的显象管，为单枪三束管，有两组(即两个)相同的电子枪，显象管轴线左、右侧各一组电子枪，每组电子枪的三条电子束均为一字形排列，两组电子枪在水平方向上呈一字形排列，因此六条电子束也在水平方向上一字排列。每组电子枪有三个阴极和栅极，两组电子枪的六条电子束共用一套聚焦和加速系统、偏转系统、选色板、屏幕。六条电子束在水平方向上间距均匀地依次排列，它们在偏转系统的作用下，同时偏转，同时穿过选色板打在屏幕上，形成一条扫描线。把左、右视差图像信号(即前述的每视差图像信号中相邻两象素脉冲之间空出一个象素脉冲、且一视差图像信号的象素脉冲在时间上正好对着另一视差图像信号中相邻两象素之间空出的象素脉冲时间的信号)分别加到两组电子枪上，即可扫描出象素相间置的两视差图像。有两组以上电子枪时与此相似，使它们沿水平方向一字排列，在同一时间共同扫描同一行。作高清晰度显示器时，把高清晰度图像的两路及其以上信号分别加到每组电子枪上即可。
一种应用方案二第二种形式的液晶板，由四组扫描部件组成，它们分别相当于四个独立的显示板，它们的象素在同一屏上的每一行相互间置。从左至右，第1、5、9等象素由第一组部件扫描，第2、6、10等象素由第二组部件扫描，第3、7、11等象素由第三组部件扫描，第4、8、12等象素由第四组部件扫描，即同一组扫描部件的相邻两象素之间间隔有其他三组部件扫描出的各一个象素。从左至右，第1、3、5、7等象素用于显示左视差图像，第2、4、6、8等象素用于显示右视差图像，四组部件同步扫描。显示由四路信号组成的高清晰度图像时，把四路信号加到四组部件上即可。
一种应用方案二第二种形式的等离子体显示板，有六组扫描部件，该显示板与前述液晶板相似，六组部件组成相当于六个独立的显示板，它们的显示单元在同一屏上的每一行相互交错间置。
一种应用方案二第二种形式的用电子束调制油膜的光阈投影系统，有两组电子束扫描系统，其组成与上述显象管相似，两组电子枪在水平方向上一字排列，共用同一偏转系统、油膜。两组电子束扫描系统在同一时间扫描出同一行象素。
一种应用方案二第二种形式的激光束投影扫描系统，有两组光源、视频/色度电路、光调制器、分色反射镜，两组共用一个扫描系统和驱动部分，其中一组部件的光束穿过另一组的分色反射镜，以与另一组的光束相同的光路(即两组光束相重合)到达扫描系统。显示视差图像时，把两视差图像信号分别加到两组部件上，显示高清晰度图像时，把其信号分解为两路，分别加到一组部件上。
一种应用方案二第二种形式的CRT三管投影或液晶板投影显示器，其实施是对于每个投影管或投影板，即把每个投影管或投影板作为一个显象管或液晶板，按前述显象管或液晶板的实施方法实施。
一种应用方案三第一种形式的图像信号，两路视差图像的水平清晰度相同，都有625的4/3个象素，把每路信号都通过一RC电路，该电路可使每个象素脉冲的宽度减小一半，把通过RC电路后的两路信号在时间上对齐，再对其中一路信号延时，延时时间为原来一个象素时间的一半。然后把两路信号相加，使它们成为一路在时间上连续的信号。
一种应用方案三第一种形式的图像信号，每路视差图像信号有两路单视角图像信号，每路单视角图像信号水平方向的清晰度为每行625的4/3个象素，把四路信号分别通过一RC电路，该RC电路使每个象素的脉冲宽度减小3/4，然后对右视差图像的两路信号和左视差图像的第二路信号进行不同长短的延时，其中左视差图像的第二路信号延时原一个象素时间的2/4，右视差图像的第一路信号延时原一个象素时间的1/4，另一路延时3/4，把四路信号在时间上对齐后相加，从而使左视差图像象素占用原每个象素时间的第一个1/4和第三个1/4，右视差图像象素占用原每个象素时间的第二个1/4和第四个1/4，使它们成为一路在时间上连续的信号。
一种应用方案三第二种形式的信号，每路视差图像信号由两路单视角图像信号组成，把四路信号分别通过一部件(如存贮器)，该部件可使每行信号的时间压缩为原来的1/4，在每路信号相邻两行之间空出原一行时间的3/4，把四路信号在时间上对齐后，对右视差图像的两路信号和左视差图像的第二路信号进行长短不同的延时，其中左视差图像的第二路信号延时原一行时间的2/4，右视差图像的第一路信号延时1/4，另一路延时3/4，然后把四路信号相加，使它们成为一路在时间上连续的信号。其中左视差图像信号占用信号中的第1、3、5等奇数行，右视差图像占用信号中的第2、4、6等偶数行。左视差图像的第一路信号占用原一行时间的第一个1/4时间，左视差图像的第二路信号占用原一行时间的第三个1/4时间；右视差图像的第一路信号占用原一行时间的第二个1/4时间，右视差图像的第二路信号占用原一行时间的第四个1/4时间。
权利要求
1.一种显示器，具有逆程显示单元，其特征是消隐部件没有或失效。
2.根据权利要求1所述的显示器，其特征在于所说的显示器是CRT管。
3.一种解调后的立体图像信号，包括两路视差图像的R、G、B信号，其中一路位于行扫正程期，其特征是另一路位于行扫逆程期。
4.一种显示器，包括在一个屏上形成至少两幅光栅的部件，不同光栅的象素相互间置，其特征是所说光栅是彩色光栅。
5.根据权利要求4所述的显示器，其特征在于所说显示器是CRT管。
6.根据权利要求5所述的显示器，其特征在于所说的形成光栅的部件是电子枪。
7.根据权利要求6所述的显示器，其特征在于两组电子枪在垂直方向上相距一定距离。
8.一种立体图像信号，包括组成为一路信号的两视差图像信号，其特征是两视差图像信号的行与行相互间置或象素与象素相互间置。
9.一种用于对如权利要求1～2、4～7任一所述的显示器显示的两光栅进行分离的器件，包括两种可使光有选择地通过的物质，其特征是其中一种物质位于一光栅的象素的光路上，另一种物质位于另一光栅的象素的光路上，一光栅象素的光只能通过一种物质到达观看者的眼睛。
10.根据权利要求5、6、7、2任一所述的显示器，其特征在于在矩形面板涂覆荧光粉的一面与对着观看者的一面之间有空隙，空隙中置有如权利要求9所述的器件，该器件与荧光粉间的距离可使一象素的光不能通过相邻象素的如权利要求9所述器件中的物质被观看者看到。
全文摘要
一种视差图对显示器，涉及一种显示器，它要把两视差图像显示在同一屏幕上，而不提高帧频。主要特征是在同一屏幕上形成两光栅，两光栅的象素相互间置，分别显示两视差图像。主要有三种用正、逆程线分别组成一光栅；用两组或两部分扫描部件分别扫描出一光栅；两视差图像信号的行或象素相互间置，把信号加到只有一组扫描部件的显示器上。该显示器可用于显示两视差图像并能兼容显示平面图像，第二种还可作高清晰度显示器。
文档编号G02B27/00GK1588166SQ200410078159
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月20日 优先权日2004年9月20日
发明者牛慧 申请人:牛慧