專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的立體像觀看器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體影像的觀看，在其中一方面是關(guān)于立體像觀看器(stercoscoplcviewer)的改善，以便使用者能觀看立體像片對(duì)(stereoscopicpair)的影像。
眾人皆知當(dāng)兩張照片為從略微不同的角度所攝得，再由一個(gè)人的左右眼分別觀看時(shí)?？色@得具有三度空間景深之效果的單一組合影像。此極成對(duì)之像片稱(chēng)之為立體像片對(duì)(stcrcocoplcPair)。
人們已經(jīng)提供許多極關(guān)于可拍攝立體像片對(duì)之照像極及可觀看得到的立體像片對(duì)之觀看器。
一種常用之觀看器使用兩片小型放大鏡來(lái)做為目鏡，將立體像片對(duì)置于距離透鏡通常之位置上，再由透鏡中觀看。使用時(shí)非常類(lèi)似于用變筒望遠(yuǎn)鏡觀看，且具有相當(dāng)之缺點(diǎn)(1)為了要觀看影像之全貌，眼睛必須要極為靠近目鏡，眼鏡的使用者將不易使眼睛靠近，此外塑料制之眼鏡鏡片會(huì)因摩擦凹鏡座而刮傷。
(2)不是每個(gè)人都具有完美的視力，有時(shí)即使使用眼鏡也無(wú)法完全矯正其缺陷。為了要舒適的觀看，近視的人傾向于把圖片靠近眼睛，而遠(yuǎn)視的人則反其道而行。使用一典型之立體觀看器時(shí)，無(wú)論把裝置靠近或遠(yuǎn)離眼睛都是不可能的，隨時(shí)都必須將其正置于眼前。為解決此問(wèn)題，較佳的檢視器可以調(diào)節(jié)焦點(diǎn)，即沿透鏡軸線(xiàn)上移動(dòng)目鏡，使能移動(dòng)虛像靠近或遠(yuǎn)離眼睛。
(3)人類(lèi)雙眼之間距，介于大約55mm到70mm之間，較佳之遠(yuǎn)鏡和立體觀看器亦可調(diào)節(jié)間距，因此目鏡之光學(xué)軸線(xiàn)方能調(diào)節(jié)到眼睛的光學(xué)軸線(xiàn)重合。有些人不具有適當(dāng)調(diào)節(jié)目鏡的能力。
(4)眼睛能夠補(bǔ)正因調(diào)節(jié)目鏡所產(chǎn)生之微小誤差，但是這會(huì)造成眼睛緊張，有時(shí)更造成頭痛。所以有些人不喜歡使用類(lèi)似變筒望遠(yuǎn)鏡之裝置來(lái)觀看。
因此本發(fā)明之目的為提出一種可觀看立體像像片對(duì)之觀看器且能解決或減輕上述缺點(diǎn)。
依照本發(fā)明，觀看器包含一對(duì)透鏡，使用者可經(jīng)由此透鏡觀看立體像片對(duì)之影像，用來(lái)將立體像片對(duì)置于透鏡后，使得透鏡與立體像片對(duì)之距離小于透鏡之焦距，以致能看到一放大之虛像的裝置，每一鏡片之長(zhǎng)寬尺寸至少和相對(duì)應(yīng)之立體像片影像之長(zhǎng)寬尺寸一樣大，以便由從遠(yuǎn)視到近視的使用者皆能將觀看器持于距變眼適當(dāng)之距離處，使得影像能對(duì)準(zhǔn)使用者之焦距且能觀看完整之影像，透鏡光軸線(xiàn)在寬度方向之距離使得左右兩旁影像之光束在通過(guò)透鏡后，大體上于兩片透鏡之交點(diǎn)處相平行，例此，當(dāng)使用者觀看透鏡時(shí)，其變眼不必分開(kāi)，且透鏡能提供相當(dāng)于光學(xué)楔形鏡(opticalwedgcs)之功能，將使用者所見(jiàn)之影像在透鏡前方之方向，如同自立體像片對(duì)向透鏡延續(xù)之方向，以向外發(fā)散之方式彎曲。
因此我發(fā)現(xiàn)經(jīng)由利用此裝置，可避免負(fù)正以機(jī)械方式調(diào)節(jié)透鏡之焦距及其間之寬度，顯然這已大幅簡(jiǎn)化了觀看之裝置。使用者僅需將觀看器持于眼前之一段距離處，適合其自身之狀況且能將影像置于焦點(diǎn)，如此所需之三度空間效果即可呈現(xiàn)。此外，透視可提供一足夠大之孔徑，以使所有的使用者都能完整地觀看立體像片對(duì)。
因?yàn)榇送哥R將會(huì)相當(dāng)大，最好使用佛奈爾透鏡(fresnellcns)以減少體積和重量。
立體像片對(duì)通常為用立體照相機(jī)拍攝景物而得到的一對(duì)照片或印刷之影像，然后以觀看器來(lái)安裝像片對(duì)。
在本發(fā)明之一極簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，透鏡具有測(cè)距之功用，因此，使用者可輕易地將透鏡持于立體像片對(duì)前。
本發(fā)明將參照附圖來(lái)舉例說(shuō)明，附圖包括


圖1為根據(jù)本發(fā)明所制觀看器范例之透視圖；圖2至圖7表示觀看器設(shè)計(jì)之圖案；圖8至
圖10為裝有測(cè)距裝置的改良系統(tǒng)之設(shè)計(jì)圖；
圖11所得到的透鏡系統(tǒng)。
根據(jù)附圖，觀看器10具有正面11，其上裝有一對(duì)佛奈爾透鏡12及14，相連于一直立之線(xiàn)15。其后方有一直立之支撐20。裝有立體像片對(duì)之影像22，此單一之像片具有兩不同之影像位于相對(duì)透鏡12及14之置立且平行之位置上。影像22直立地裝置在支撐20上，借助一對(duì)向前間隔的支臂24所形成之機(jī)構(gòu)，影像22可插入其中。
在一梯形之基座26上，正面裝置和后方支撐互相間隔裝置。
在設(shè)計(jì)觀看器10時(shí)，必須決定自立體像片對(duì)22到透鏡14及16之距離U。利用已知之方程式可求出其值1/(U) ＋ 1/(V) ＝ 1/(F)
此號(hào)U為透鏡至立體像片對(duì)之距離，V為成像到透鏡之距離，F(xiàn)為透鏡之焦距。
如果選擇一虛像位于，例如，透鏡后方500mm處，以確保U小于F，并選擇透鏡之焦距為1900mm，由上述之公式可得U為138mm。
所得的觀看器10大略地以側(cè)視圖展現(xiàn)于圖2中。由圖可知，虛像位于物體之后方，也就是說(shuō)，立體像片對(duì)之后，相對(duì)于其對(duì)中各別之影像被放大了。
其次，為決定透鏡尺寸，影像大小和最大觀看距離之關(guān)系，我們必須考慮倍率(Magnification)。根據(jù)參考書(shū)，例如由法蘭西斯·魏斯敦·希爾斯(FramcisWcstonSears)所著之“光學(xué)”(“Optics”)一書(shū)。
倍率(Magnification)＝ 250/(F)當(dāng)使用者由立體像片對(duì)前250mm處觀看，也就是在透鏡前方112mm處，此時(shí)，如果印刷品高度h為90mm，則放大后可見(jiàn)之印刷品大小為90× (250mm)/190 (F為1900mm)求得118mm根據(jù)觀看器11且參考圖3，假設(shè)影像距離透鏡500mm，則可由此例之運(yùn)算得知確實(shí)之虛像大小為289mm，也就是影像大?。?18× (500＋112)/250 ＝289mm參照?qǐng)D4且再次利用相似三角形之比例，如果透鏡之高度H為130mm，則當(dāng)我們觀看之透鏡大小為1300mm時(shí)，眼睛可自Xmm外觀看且仍能看見(jiàn)全部之影像。X可以如下方式計(jì)算(X＋500)/389 ＝ (X)/130由上可解出X＝408mm。
也就是說(shuō)，觀看器可持于緊靠雙眼到最遠(yuǎn)至408mm處而眼睛仍可看見(jiàn)全部之影像。
透鏡12及14應(yīng)被切割成同型之長(zhǎng)方形，亦即其高與寬之比例和立體像片對(duì)之圖片相同，兩透鏡緊鄰安裝，其間沒(méi)有空隙。
特此提出當(dāng)透鏡寬與高之尺寸等于或大于影像大小時(shí)，在遠(yuǎn)至無(wú)限遠(yuǎn)之任何距離處皆能看見(jiàn)完整影像。
其次，眼睛之間距必須由觀看器之平面圖來(lái)考慮，因?yàn)閮蓚€(gè)影像必須如同來(lái)自單一三維光源發(fā)出的光束般呈現(xiàn)在腦中。
參考圖5，若假設(shè)立體片對(duì)之間距為65mm，也就是指，二影像中心相同點(diǎn)在寬度方向之間隔，同時(shí)希望自二透鏡交點(diǎn)處射出之光束互相平行，則
tanθ＝ 32.5/138 ＝0.236θ＝13.3°假設(shè)透鏡之折射率為1.5，則根據(jù)史奈爾定律(SnellsLaw)(Sinβ)/(Sinα) ＝1.5此處a為法線(xiàn)和射出光線(xiàn)之夾角，而β為入射光線(xiàn)到法線(xiàn)之角度，此外θ＝β－a＝13.3°。利用一簡(jiǎn)單電腦程序，以每次1°之間隔測(cè)試a的數(shù)值，可得到角度a＝24°時(shí)出滿(mǎn)足上述條件，這就是說(shuō)，每面透鏡在其相交過(guò)線(xiàn)外的棱鏡角度應(yīng)為24°。
一片透鏡，當(dāng)使用其光學(xué)軸線(xiàn)以外的部分時(shí)，功能如同一棱鏡，這是可被證明的。因此，當(dāng)觀看器10的透鏡12及14必須產(chǎn)生如同－24°棱鏡的效果時(shí)，且由上述參考書(shū)“光學(xué)”的第91頁(yè)可知，一片具有折射率1.5之薄鏡片，其曲率半徑為焦距長(zhǎng)度之半，透鏡12及14之曲率半徑大約為195/2 ＝95mm參照?qǐng)D6，若X為曲面中心到透鏡邊緣之距離，
sin24°＝ (X)/95所以X＝38.6mm因此兩片邊鄰邊之透鏡12及14，其中心應(yīng)在于相距38.6×2處，亦即相距77.2mm。
如此布置，其成果見(jiàn)于圖7，如此當(dāng)沿區(qū)域40之任何位置觀看時(shí)，這處景物之放大虛像總會(huì)看來(lái)如單一影像，且此對(duì)透鏡將看來(lái)如一單一連續(xù)之透鏡。這將避免重疊影像(doubleVision)之可能，且觀察者自長(zhǎng)距離(例如1公尺)外將看到圖片完整的影像，一半是由左圖片產(chǎn)生，另一半則由右方產(chǎn)生。如此將具有“捕捉視線(xiàn)”(“eyecatching”)之特點(diǎn)，以廣告為目的時(shí)有利用價(jià)值，且當(dāng)觀察者靠近時(shí)，他仍可看見(jiàn)三度空間之效果。
在圖7所示之情形中，可注意在兩片透鏡之交連處，左手旁和右手旁之影像將呈現(xiàn)如平行光線(xiàn)。其余光線(xiàn)則逐漸發(fā)散，故當(dāng)使用者觀看透鏡時(shí)，其雙眼不必分開(kāi)。同時(shí)，透鏡在光軸線(xiàn)寬度方向之間距大于人們雙眼最小之正常距離，沒(méi)有人的眼睛需要分開(kāi)才能觀看觀看器。在本例中其間距為77.2mm，故此該值大于典型最小之人眼間距70mm。
根據(jù)本發(fā)明之觀看器同時(shí)具有一功能，就是沒(méi)有不想要的當(dāng)從透鏡相接處之圓柱底部?jī)?nèi)觀看且具有如上之角度θ時(shí)，在立體影像之任一邊可通常見(jiàn)到之單一影像，而傳統(tǒng)之觀看器則常有此情形。如此則不必裝置障板而大幅簡(jiǎn)化觀看器之構(gòu)造，此外當(dāng)觀看器不用時(shí)，可輕易地將透鏡12及14和后方支撐20，以鉸鏈放平在基座26上。
在一修改過(guò)之實(shí)用例中，只需要透鏡12及14，但此時(shí)具有測(cè)距裝置50是有利用價(jià)值的，它能幫助使用者決定，使用者是否將立體像片對(duì)22大約置于距透鏡12及14之正確距離處。此種裝置圖示于
圖11中。測(cè)距裝置50可置于透鏡12及14之下方，且如將要說(shuō)明的，測(cè)距裝置可由佛奈爾透鏡之部份來(lái)組成。事實(shí)上，這些透鏡和透鏡12及14，可全由單一塑膠鑄模制成。
現(xiàn)在說(shuō)明測(cè)距器50之功用，首先參照?qǐng)D8及9，考慮圖片上之一點(diǎn)，當(dāng)光學(xué)棱鏡緊鄰圖片時(shí)，影像差不多和圖片上之點(diǎn)位于相同位置。當(dāng)光學(xué)棱鏡移開(kāi)圖片時(shí)，雖然折射角一直相同(如同第9圖所示示，圖中忽略了棱鏡厚度)，但所見(jiàn)影像則向右手方向移動(dòng)或指棱鏡之較小端。換句話(huà)說(shuō)，影像之偏離量X決定于tanδ×y。
比處δ＝(通過(guò)棱鏡之折射角)y＝圖片和棱鏡間之距離即然δ因棱鏡材料之折射率和棱鏡之內(nèi)角所固定，X之?dāng)?shù)值決定于y。
如果一對(duì)棱鏡，其中一片在另一片之上，且一片之薄端緊鄰另一片之厚端，如
圖10所示，來(lái)觀看如一對(duì)立體像片之成對(duì)影像，則當(dāng)這些棱鏡向垂直方向遠(yuǎn)離圖片時(shí)，自棱鏡A所見(jiàn)之右側(cè)影像和自棱鏡B所見(jiàn)之左側(cè)影像，將看來(lái)如同互相移向?qū)Ψ?，相接觸然后通過(guò)對(duì)方。
如果一透鏡而板上裝有這些棱鏡，且適當(dāng)選擇折射率和棱鏡角度，則這些影像可被安排在當(dāng)觀看透鏡和圖片在正確距離相互相交會(huì)。
實(shí)用上由于我們希望每一影像之中心點(diǎn)能在觀看器之中心線(xiàn)上重會(huì)，故折射之需求和佛奈爾透鏡12及14之邊緣相同，具有相同之折射率，因此棱鏡之角度亦應(yīng)為24°。
利用此種安排，通常所需用來(lái)裝置透鏡和立體片對(duì)以及保持其正確位置之框架，現(xiàn)在將可省略，取而代之者為，使用者可須將透鏡12及14和測(cè)距離50持于一手中，而將立體片對(duì)置于另一手中。
圖10中所示之棱鏡A及B，最好能成為佛奈爾透鏡之一部分，如同
圖11所示。
權(quán)利要求1.一種觀看器，其特征在于它包括一對(duì)透鏡，通過(guò)該透鏡使用者來(lái)觀看一個(gè)立體像片對(duì)的影像；一個(gè)在透鏡后面提供立體像片對(duì)的裝置，它使透鏡與立體像片對(duì)間的距離小于透鏡的焦距，使得使用者看到一個(gè)放大的虛像；每個(gè)鏡片的長(zhǎng)和寬的尺寸至少要與對(duì)應(yīng)的立體像片的影像和長(zhǎng)和寬的尺寸一樣大，使影像能對(duì)正使用人的焦距并觀看到完整影像；透鏡光軸線(xiàn)在寬度方向的距離保證左右兩邊影像的光束在通過(guò)透鏡之后大體上在兩透鏡之交點(diǎn)處平行；如此當(dāng)使用者觀看透鏡時(shí)雙眼不必分開(kāi)，并且透鏡提供了光學(xué)楔形鏡的功能，將使用者所見(jiàn)的影像在透鏡前方，如自立體像片對(duì)向透鏡延續(xù)的方向，以向外發(fā)散方式彎曲。
2.如權(quán)利要求1中所述的－觀看器，其特征在于其中之透鏡為佛奈爾透鏡。
3.如前述任一權(quán)利要求中所述的－觀看器，其特征是立體相片對(duì)為攝影相片對(duì)且具有裝置來(lái)將相片對(duì)裝于透鏡后方預(yù)先決定處。
4.如權(quán)利要求1或2中所述的－觀看器，其特征在于結(jié)合測(cè)距之裝置，使得使用者能放置立體相片對(duì)于透鏡后方所欲之間隔處。
5.如權(quán)利要求4中所述的－觀看器，其特征在于其中之測(cè)距裝置包含一對(duì)交錯(cuò)之棱鏡，其安裝使得左方及右方手邊影像之中心點(diǎn)，在所欲之間隔時(shí)，呈現(xiàn)重合。
6.如權(quán)利要求5中所述的－觀看器，其特征在于其中之棱鏡與透鏡一體鑄模組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種立體影像觀看器，它由一對(duì)透鏡，及在透鏡后面提供立體像片對(duì)的裝置組成，它使透鏡與立體像片對(duì)間的距離小于透鏡的焦距，使得使用者看到一個(gè)放大的虛像；并觀看到完整的影像。
文檔編號(hào)G02B27/22GK2044735SQ8820589
公開(kāi)日1989年9月20日 申請(qǐng)日期1988年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1987年5月22日
發(fā)明者安東尼·塔克·索羅 申請(qǐng)人:安東尼·塔克·索羅