[发明专利]分光矩阵实现高清晰度组合电视屏幕的方法

说明书

本发明涉及组合电视幕墙技术，属于光学与电视技术领域。

国内外组合电视幕墙技术均采用程序弹性存储的方法，对输入视频信号进行数字处理。从而整个幕墙清晰度为输入信号所决定，分配给矩阵中每一单元监示器的分辨率很低，没有发挥其本身所具有的性能。例如采用4×4矩阵时，仅利用了监示器清晰度的1/4即不到100线。这在一些应用场合是不能令人满意的。

国外目前积极研究与开发的高清晰度电视(HDTV)，分辨率约为1000线，即相当于35mm电影放映质量，但其体制标准国际上尚未统一，离商品化还有相当距离，且价格十分高昂，仅一台监示器就高达数万美元，其摄录设备就更加昂贵，因而缺乏现实意义。

本发明的目的在于进免上述现有技术中的不足之处而提供一种可采用通用设备来实现提高清晰度的方法。即分光矩阵法实现高清晰度组合电视屏幕，从而实现现场摄、放和节目录制、重放等功能，为信息显示和广告业务提供了一个崭新的高清晰度工具。也可用于教育电视、指挥系统、显微医学需要高清晰显示的领域。

本发明的任务是采用如下技术方案实现的。设计以45°反射镜为基础组成的分光系统，使物景通过光路分裂成若干矩阵单元图像，并由对应安置的彩色摄像机摄取，其输出信号则分别送至矩阵中对应的监示器显示出原有景物图像，即是一种空分矩阵的方法。显然，由于充分利用了监示器的分辨率，从而提高了整个幕墙的清晰度。若提高幕墙的等效清晰度1倍即达到800线左右，就可接近HDTV的水平，即由4个45°菱形镜顺序排列构成均匀对称的1×4基本分光矩阵，把幕墙和景物分成4个矩阵单元由对应的摄像机摄取。仿此，如采用光路级联分光的方法，很容易实现4×4空分矩阵，则清晰度可高达1600线。尽管需要采用多台摄像机，但由于当前高质量小型CCD摄像机价格低廉，按这种方法构成的幕墙显示技术与常规方法相比，其价格可能相当甚至便宜。由于实现了摄像与矩阵的一体化，操作也更为方便。当然也可采用空分与程序存储相结合的方法，如以4路分光为基础，其对应输出接入相应1×4程序矩阵，就可实现约800线的4×4幕墙。

必需指出，采用空分技术精确同步并不必要。例如各摄像机独立工作，则各输出信号的最大的时延不可能超过一个电视场即1/50秒，这与电视技术体制利用视觉暂留特性是一致的。仿此，各信号的录制与播放则可用同一型号录像机、带进行同步操作，如使用一个遥控器集中控制即可。也可具有录像机所具有的编辑与特技功能，用直接切换法也可实现单元或分区显示，因而十分方便。

本发明的优点是为实现高清晰度电视组合屏幕提供一种结构简单，经济实用，可采用通用设备进行节目录制、编辑的新途径。此外，通过微调各摄像机几何位置可以很方便的补偿监示器矩阵的格子间隔。也为实现超高清晰度显示提供了实用的途径。

本发明的附图描述了分光矩阵法实现高清晰度组合电视屏幕的专用摄像机及其分光矩阵光学系统，以及高清晰度组合电视屏幕系统的构成。

图1为1×4分光矩阵与CCD微型摄像机构成的一体化专用摄像机示意图。图1有：镜头1，由45°菱形反射镜组合而成的分光矩阵2，与对应光路准直垂等距的4个CCD传感器组成的微型摄像机3。

图2为1×4分光矩阵仰视图。图中示出剖面位置4。

图3为图2中位置4的剖面图。图3有：45°菱形反射镜5，45°镀铝镜面6，镀增透膜入射镜面7，基底片8，粘接光学胶9

图4为系统构成框图。图4有：1×4矩阵摄像一体化专用摄像机10，1×4监示器矩阵11，录像编辑特技与控制设备12，1×4存储PC显示卡13，1×4×4监示器矩阵14。

本发明的实施例如下：

制成一台1×4分光矩阵和4个CCD微型摄像机构成的专用摄像机，采用日本VPC-905CCD摄像机，CCD面阵象素为512(H)×582(V)，面积为6.5mm(H)×4.8mm(V)，VPC-905的尺寸为61(H)×65(W)×138(L)mm。为此设计45°分光菱形反射镜尺寸为20(H)×20(W)×60(L)。按此尺寸设计所构成的整机尺寸为220(H)×240(W)×300(L)mm，重量约2kg功耗18W。可选长焦距变焦镜头。在具体结构设计中，应注意各部件的光学准直与固紧微调机构。整机造价约为2.5万元。不到一个1×4程序卡的价格。