CN101825774B - 一种3d图像处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D图像处理系统及其处理方法，其处理系统包括所述第一驱动电路用于产生一周期性的第一驱动电压，所述第一驱动电压施加在第一液晶盒的两端；所述第一液晶盒在所述第一驱动电压的驱动下隔帧对入射其中的光线旋转90度；其中，还包括液晶光阀；所述液晶光阀设置在第一液晶盒的光入射面一侧，用于在第一液晶盒处于液晶响应状态时关闭入射其中的光路。本发明提供的3D图像处理系统及其处理方法，由于采用了液晶光阀关断液晶响应时的光路，改善了观众左右眼图像串扰的问题，增强了3D图像的显示效果。

Description

一种3D图像处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及图像显示技术领域，特别涉及一种3D图像处理系统及其处理方法。

背景技术

传统的无源眼镜3D（three-dimensional，三维图形）投影系统，如图1所示，一般包括投影仪101、偏光片102、液晶盒103和驱动电路104。为了实现3D的效果，通常需要控制相邻的视频帧出射光的偏振方向，这样佩戴无源3D眼镜后观众的左右眼就能看到不同的视频帧，从而形成3D效果。

为了控制出射光的偏振方向，我们一般通过驱动电路104隔帧在液晶盒103的两端施加一驱动电压，使液晶盒处于通电状态或者断电状态，其驱动电压如图2所示，图2中下面的波形为场同步信号Vs的波形，上面的波形为加在液晶盒两端的驱动电压波形，驱动电路104在相邻两场中，一场在液晶盒两端施加电压，另一场在液晶盒两端不施加电压。

从图2中可以看出，通过在液晶盒103的两端隔帧施加12V的脉冲电压，使液晶盒103对偏光片102出射的光线隔帧旋转90度，从而使液晶盒103出射光线分成垂直偏振的视频帧和水平偏振的视频帧。

然而由于液晶分子的响应时间问题，在液晶盒两端的电压变化时，需要一段时间后液晶分子才会作出响应。由于12V的电压远远大于液晶盒的开启电压，所以液晶分子从0V到12V的响应速度会比从12V到0V要快，如图3所示。

然而，从图3中可以看出，在帧与帧之间转换时，转换中间有一段时间为响应时间，尤其是液晶转向到液晶恢复的响应时间要更长一点。因此，在响应的这段时间内，观众左右眼看到视频会相互串扰，从而影响了3D图像的显示效果。

因而现有的3D图像处理技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种3D图像处理系统，该3D图像处理系统能改善观众左右眼图像串扰的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种3D图像处理系统，包括第一驱动电路和第一液晶盒；

所述第一驱动电路用于产生一周期性的第一驱动电压，所述第一驱动电压施加在第一液晶盒的两端；

所述第一液晶盒在所述第一驱动电压的驱动下隔帧对入射其中的光线旋转90度；

其中，还包括液晶光阀和第二驱动电路；

所述液晶光阀设置在第一液晶盒的光入射面一侧，用于在第一液晶盒处于液晶响应状态时关闭入射其中的光路；所述液晶光阀包括第一偏光片、第二偏光片和第二液晶盒；

所述第二驱动电路，用于产生一周期性的第二驱动电压，该第二驱动电压施加在第二液晶盒的两端；

所述第一偏光片设置在第二液晶盒的光出射面一侧；

所述第二偏光片设置在第二液晶盒的光入射面一侧；

所述第一偏光片的偏振光方向与第二偏光片的偏振光方向互相垂直；

所述液晶响应状态包括恢复响应状态和转向响应状态，所述第二驱动电压驱动所述第二液晶盒，使液晶光阀在所述第一液晶盒的液晶分子开始恢复响应状态和转向响应状态时均关闭一定时间；并且该第二驱动电压的周期为第一驱动电压周期的一半。

所述的3D图像处理系统，其中，还包括显示装置，所述显示装置设置在所述液晶光阀的光入射面一侧，用于显示3D图像。

所述的3D图像处理系统，其中，所述液晶光阀的关闭时间为2ms。

所述的3D图像处理系统，其中，所述第一偏光片为垂直方向的偏光片，第二偏光片为水平方向的偏光片。

所述的3D图像处理系统，其中，所述显示装置为投影仪。

本发明的另一目的还在于提供一种利用本发明3D图像处理系统的图像处理方法，其中，包括以下步骤： 

A、通过液晶光阀控制射入第一液晶盒的光路，在第一液晶盒处于液晶响应状态时关断射入其中的光路；

B、通过第一驱动电路产生的周期性的第一驱动电压驱动第一液晶盒隔帧对入射其中的光线旋转90度；所述的步骤A具体包括：

A1、通过第二偏光片将入射其中的光线转变成线偏振光；

A2、通过第二驱动电路产生的周期性的第二驱动电压，在第一液晶盒处于响应状态时驱动所述第二液晶盒对第二偏光片出射的光线不作旋转处理；

A3、通过第一偏光片控制射入第一液晶盒的光路的通断，第一偏光片当第二液晶盒对第二偏光片出射的光线作旋转处理时开通第二液晶盒出射的光路，当第二液晶盒对第二偏光片出射的光线未作旋转处理时关断第二液晶盒出射的光路；

其中，所述液晶响应状态包括恢复响应状态和转向响应状态，所述第二驱动电压驱动所述第二液晶盒，使液晶光阀在所述第一液晶盒的液晶分子开始恢复响应状态和转向响应状态时均关闭一定时间；并且该第二驱动电压的周期为第一驱动电压周期的一半。

本发明提供的3D图像处理系统及其处理方法，由于采用了液晶光阀关断液晶响应时的光路，改善了观众左右眼图像串扰的问题，增强了3D图像的显示效果。

附图说明

图1为现有技术的3D图像处理系统的结构示意图。

图2为液晶驱动电压波形的示意图。

图3为图2中液晶盒从转向到恢复的波形示意图。

图4为本发明的3D图像处理系统的结构示意图。

图5为本发明一较佳实施例中第一驱动电压和第二驱动电压的波形示意图。

图6为本发明另一较佳实施例中第一驱动电压和第二驱动电压的波形示意图。

图7为本发明3D图像处理的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图4，其为本发明3D图像处理系统的结构示意图。本发明的3D图像处理系统包括第一驱动电路210、第一液晶盒220和液晶光阀230。所述第一驱动电路210，用于产生一周期性的第一驱动电压，该第一驱动电压施加在第一液晶盒220的两端。第一液晶盒220在该第一驱动电压的驱动下隔帧对入射到第一液晶盒220中的光线旋转90度。所述液晶光阀230设置在第一液晶盒220的光入射面一侧，用于在第一液晶盒220处于液晶响应状态时关闭入射其中的光路，并且在第一液晶盒220未处于液晶响应状态时，开通入射到所述第一液晶盒220的光路。

请继续参阅图4，本发明的3D图像处理系统还包括第二驱动电路240，所述液晶光阀230包括第一偏光片231、第二偏光片232和第二液晶盒233。所述第二偏光片232设置在第二液晶盒233的光入射面一侧，用于将入射其中的光线转变成线偏振光；第二驱动电路240，用于产生一周期性的第二驱动电压，该第二驱动电压施加在第二液晶盒233的两端，所述第二驱动电压的周期可根据第一驱动电压的周期设置。

所述第二液晶盒233用于根据其两端施加的第二驱动电压，对第二偏光片232出射的光线进行旋转处理。即当第二驱动电路240在第二液晶盒233的两端施加电压时，第二液晶盒233对第二偏光片232出射的线偏振光不作旋转处理，当第二驱动电路240未在第二液晶盒233的两端施加电压时，第二液晶盒233将第二偏光片232出射的光线旋转90度。

所述第一偏光片231设置在第二液晶盒233的光出射面一侧，用于当第二液晶盒233对第二偏光片232出射的光线不作旋转处理时，关断第二液晶盒233出射的光路；当第二液晶盒233对第二偏光片232出射的光线旋转90度时，开通第二液晶盒233出射的光路。

本实施例中，所述第一偏光片231的偏振方向与第二偏光片232的偏振方向互相垂直，譬如，当第一偏光片231为垂直方向的偏光片时，第二偏光片232相应为水平方向的偏光片。

由于本发明主要用于对3D图像的显示效果进行处理，所以本发明的3D图像处理系统还包括一显示装置250，该显示装置250设置在所述第二偏光片232的光入射面一侧，用于显示3D图像。其中，显示装置250可以为投影仪或电影放映机。

本发明的一较佳实施例如图4、图5所示，由于第一驱动电路210在第一液晶盒220上施加电压时，第一液晶盒220的液晶分子恢复的响应时间要长一点，因此所述第二驱动电路240只在第一液晶盒220的液晶分子开始恢复响应状态时，在第二液晶盒233的两端施加电压将液晶光阀230关闭。

其中，所述第二驱动电路240在第二液晶盒233两端施加的第二驱动电压为脉冲电压，该脉冲电压为从0V到6V、再由6V到0V、再由0V到-6V、然后再由-6V到0V的周期性脉冲电压，如图5所示。并且该第二驱动电压在6V和-6V的持续时间为2ms，即液晶光阀230在一个驱动周期内关闭两次，每次时长为2ms。所述第二驱动电压的周期与第一驱动电压的周期相同都为33.2ms，每一周期中，液晶光阀230开通的时长为29.2ms，光阀关闭的时长为4ms，且液晶光阀230的关闭动作与第一液晶盒220的液晶恢复同时开始，即所述第一驱动电压从12V到0V或从-12V到0V跳变时，所述第二驱动电压同时对应从0V到6V或0V到-6V跳变。

本发明的另一较佳实施例如图4和图6所示，该第二驱动电路240在第一液晶盒220的液晶分子开始恢复响应状态和转向响应状态时，均在第二液晶盒233的两端施加电压以关闭液晶光阀230。并且该第二驱动电压的周期为第一驱动电压周期的一半，即16.6ms，每一周期中，液晶光阀230开通的时长为12.6ms，关闭的时长为4ms。

当然，液晶光阀230关闭的时间，以及施加在第二液晶盒233两端的驱动电压还可根据本发明的3D图像处理系统在工作中的实际效果来调整。

以下以第一偏光片231为垂直方向的偏光片，第二偏光片232为水平方向的偏光片为例，对本发明3D图像处理系统的工作原理进行详细说明：

请继续参阅图4，显示装置250出射的光线经过第二偏光片232（即水平方向的偏光片）的作用，使其射入到第二液晶盒233的光线为水平偏振光。此时如果第一液晶盒220处于响应过程中，第二驱动电路240便会在第二液晶盒233的两端施加6V或-6V电压，则第二液晶盒233不改变光线的偏振方向，从第二液晶盒233出射的水平偏振光不能从第一偏光片231（即垂直方向的偏光片）射出，此时相当于液晶光阀230关闭。如果此时第一液晶盒220未处于响应状态，第二驱动电路240产生的第二驱动电压为0V，则第二液晶盒233将第二偏光片232出射的光线旋转90度，即从水平偏振光转变成垂直偏振光，则光线能从第一偏光片231中射出，此时相当于液晶光阀230开通。第一液晶盒220主要用于旋转光线，通过在第一液晶盒220的两端隔帧施加一第一驱动电压，使第一液晶盒220隔帧对第一偏光片231的出射的光线旋转90度，从而使最终输出光为水平偏振光或垂直偏振光，从而达到3D效果。

由于本发明采用了在第一液晶盒220的液晶分子在响应的过程中关闭液晶光阀230，从而改善图像串扰的问题。从图6中可以看出，第一液晶盒220的驱动电压波形、第二液晶盒233的驱动电压波形和场同步信号Vs的相位差为0。当然，在实际调试中，本发明还可以根据实际情况微调这个相位，使图像转换、液晶光阀230转换和第一液晶盒220转化能较好的同步。

基于上述的3D图像处理系统，本发明对应提供一种3D图像的处理方法，该方法应用于本发明提供的系统中，请参阅图7，所述的方法包括以下步骤：

S110、显示装置显示3D图像；

S120、液晶光阀在第一液晶盒处于液晶响应状态时关断射入其中的光路，否则开通入射液晶光阀中的光路；

S130、通过第一驱动电路产生的周期性的第一驱动电压驱动第一液晶盒隔帧对入射其中的光线旋转90度，从而使第一液晶盒出射的相邻视频帧相互垂直。

其中，所述的步骤S120具体包括：

A1、通过第二偏光片将入射其中的光线转变成线偏振光；

A2、通过第二驱动电路产生的周期性的第二驱动电压，在第一液晶盒处于响应状态时驱动该第二液晶盒对第二偏光片出射的光线不进行旋转处理；

A3、通过第一偏光片控制射入第一液晶盒的光路的通断，当第二液晶盒对第二偏光片出射的光线作旋转处理时开通第二液晶盒出射的光路，当第二液晶盒对第二偏光片出射的光线未作旋转处理时关断第二液晶盒出射的光路。

本发明3D图像处理方法，只需在第一液晶盒响应时，采用液晶光阀关掉这些串扰图像，改善了观众左右眼图像串扰的问题，增强了3D图像的显示效果。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (6)

1. 一种3D图像处理系统，包括第一驱动电路、第一液晶盒及液晶光阀；

所述第一驱动电路用于产生一周期性的第一驱动电压，所述第一驱动电压施加在第一液晶盒的两端；

所述第一液晶盒在所述第一驱动电压的驱动下隔帧对入射其中的光线旋转90度；

所述液晶光阀设置在第一液晶盒的光入射面一侧，用于在第一液晶盒处于液晶响应状态时关闭入射其中的光路；所述液晶光阀包括第一偏光片、第二偏光片和第二液晶盒；

所述第一偏光片设置在第二液晶盒的光出射面一侧；

所述第二偏光片设置在第二液晶盒的光入射面一侧；

所述第一偏光片的偏振光方向与第二偏光片的偏振光方向互相垂直；

其特征在于，该3D图像处理系统还包括第二驱动电路；

所述第二驱动电路，用于产生一周期性的第二驱动电压，该第二驱动电压施加在第二液晶盒的两端；

所述液晶响应状态包括恢复响应状态和转向响应状态，所述第二驱动电压驱动所述第二液晶盒，使液晶光阀在所述第一液晶盒的液晶分子开始恢复响应状态和转向响应状态时均关闭一定时间；并且该第二驱动电压的周期为第一驱动电压周期的一半。

2.根据权利要求1所述的3D图像处理系统，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置设置在所述液晶光阀的光入射面一侧，用于显示3D图像。

3.根据权利要求1所述的3D图像处理系统，其特征在于，所述液晶光阀的关闭时间为2ms。

4.根据权利要求1所述的3D图像处理系统，其特征在于，所述第一偏光片为垂直方向的偏光片，第二偏光片为水平方向的偏光片。

5.根据权利要求2所述的3D图像处理系统，其特征在于，所述显示装置为投影仪。

6.一种如权利要求1所述的3D图像处理系统的图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、通过液晶光阀控制射入第一液晶盒的光路，在第一液晶盒处于液晶响应状态时关断射入其中的光路；

B、通过第一驱动电路产生的周期性的第一驱动电压驱动第一液晶盒隔帧对入射其中的光线旋转90度；所述的步骤A具体包括：

A1、通过第二偏光片将入射其中的光线转变成线偏振光；

A2、通过第二驱动电路产生的周期性的第二驱动电压，在第一液晶盒处于响应状态时驱动所述第二液晶盒对第二偏光片出射的光线不作旋转处理；

A3、通过第一偏光片控制射入第一液晶盒的光路的通断，第一偏光片当第二液晶盒对第二偏光片出射的光线作旋转处理时开通第二液晶盒出射的光路，当第二液晶盒对第二偏光片出射的光线未作旋转处理时关断第二液晶盒出射的光路；

其中，所述液晶响应状态包括恢复响应状态和转向响应状态，所述第二驱动电压驱动所述第二液晶盒，使液晶光阀在所述第一液晶盒的液晶分子开始恢复响应状态和转向响应状态时均关闭一定时间；并且该第二驱动电压的周期为第一驱动电压周期的一半。