專利名稱：立體顯示鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬光學(xué)器件，特別是一種立體顯示鏡。
立體顯示正日益受到各方面的重視。目前已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了幾種方案，例如時(shí)分制光閥式立體顯示，色分制立體顯示等，但都制作麻煩，使用不便，尚未達(dá)到經(jīng)濟(jì)，實(shí)用的程度。從而阻礙了立體電視等立體顯示技術(shù)的發(fā)展和普及。
本實(shí)用新型的目的是對預(yù)先設(shè)置的左右或上下偏移的兩幅相關(guān)平面圖象，利用棱鏡折射的原理，提供一種制作簡單、使用方便的顯示目鏡，以獲得生動、逼真的合成立體視覺圖象，從而提高視覺效果。
本實(shí)用新型包括鏡片、鏡筒、鏡架和余象消除結(jié)構(gòu)。其中鏡片是一種由透明材料做成的折射棱鏡，即鏡片的前后界面有一個(gè)夾角α≠0，鏡片安裝在鏡筒內(nèi)，構(gòu)成目鏡，鏡筒的圖象側(cè)裝有余象消廢結(jié)構(gòu)，鏡片、鏡筒、鏡架大小相互匹配，鏡架為通常眼鏡鏡架的形式，便于觀者配戴。
本實(shí)用新型的鏡片1剖面示意圖如


圖1，其折射移象原理如圖2所示。其中α為棱鏡前后兩界面間的夾角，n為透明材料的光學(xué)折射率，D為觀者與圖象或屏幕間的距離，d為圖象受棱鏡偏移的距離，d＝D·tg(β－α)，sinβ＝n·sinα，β為棱鏡折射角。為得到重合的視覺圖象，要求兩幅圖象的總共偏移量d為l／2，這里l是上下(左右)配置的圖象或屏幕的高度(寬度)，見附圖3(附圖4)。該總偏移量可以由單側(cè)鏡片完成，也可以由左右目鏡的兩片鏡片共同完成，甚至兩眼偏移量不等，只要其和等于l／2即可，但以兩眼偏移量相近為佳。由圖2可知，d隨D、n、α的變化而變化，但n受材料限制，不能任意。α可以取系列值，制成不同的鏡片，以適應(yīng)不同的需要。如α可取4°，4.5°，5°，5.5°，6°，6.5°，7°，7.5°，8°等。調(diào)整D可以連續(xù)改變d，以獲得清晰的立體圖為止。鏡片可以用玻璃，或有機(jī)玻璃，或透明塑料等材料制作。
本實(shí)用新型的鏡筒2成圓環(huán)狀(如圖5所示)，鏡片1鑲嵌在鏡筒內(nèi)，也可用插片式，便于系列鏡片調(diào)換，也可以用掛片式，便于原戴眼鏡者使用。鏡架做成通常眼鏡鏡架的形式，可以用金屬或塑料制成，甚至可以用硬紙板制作，也可直接移用通常的眼鏡鏡架。
由于每只眼睛都能看到兩幅原象，位移后左眼看到的a象與右眼看到的b象(或左眼看到的b象與右眼看到的a象)重合，形成立體圖象，其余未重迭部分即左眼看到的b象與右眼看到的a象(或左眼看到的a象與右眼看到的b象)成為多余，影響效果，應(yīng)該遮去，因而，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了余象消除結(jié)構(gòu)，其方式有下述兩種1.在目鏡的圖象側(cè)加一遮光罩3，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，它由一小半圓形的遮光片4和與之相對應(yīng)的一半圓形不透明的深色塑料插片5裝配在圓環(huán)形固定圈6內(nèi)構(gòu)成。插片插入深度可調(diào)，以視覺圖象清晰為止。圓環(huán)6的內(nèi)徑與鏡筒2的外徑緊配，使用時(shí)，將遮光罩套在鏡筒2上(圖象側(cè))，并能繞軸線旋轉(zhuǎn)。圖6所示的遮光罩結(jié)構(gòu)適用于左右偏移式，固定遮光片與插入片，一左一右起遮光作用，使左眼只看到a象，右眼只看到b象(或左眼只看到b象，右眼只看到a象)。上述遮光罩也可適用于上下偏移式，使用時(shí)，只需將圖6所示的位置旋轉(zhuǎn)90°，使固定遮光片與插片成一上一下形式即可。
2.在兩目鏡的鏡片上各迭加一檢偏膜，其方向互相垂直。相應(yīng)的在被觀視的兩個(gè)相關(guān)圖象上加散射型起偏器，兩部分的起偏方向也相互垂直。圖7為上下偏移式時(shí)散射型起偏器7和8設(shè)置示意圖。如此結(jié)構(gòu)，兩眼只能各看到一幅圖象，余象被消除，效果良好，可適用于立體電視，立體X光片，立體照片，立體畫片等。
選擇不同的α和調(diào)整D可以滿足一般的觀看要求。為了有助于在更大范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)偏移量d，增加使用的方便，本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)了視覺偏移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。我們知道，兩片棱鏡在如圖8(a)所示位置時(shí)，其偏移量為零，在如圖8(b)所示位置時(shí)，其偏移量最大。當(dāng)兩片棱鏡從圖8(a)的位置繞中心軸線AA′相對旋轉(zhuǎn)至圖8(b)位置，其偏移量從零連續(xù)調(diào)節(jié)至最大。如單片棱鏡偏移量為d，則兩片時(shí)為2d，兩眼各兩片棱鏡，其偏移量為4d。因此，本實(shí)用新型每個(gè)目鏡配置兩片棱鏡，可調(diào)偏移量為0～4d。使用時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)腄，使l／2＜4d即可。圖9為視覺偏移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的示意圖(剖視圖)，它由兩個(gè)鏡筒和一個(gè)外套筒9組成，外套筒連結(jié)(或固定)在鏡架上，兩個(gè)鏡筒各裝配一片棱鏡，分別套在外套筒兩側(cè)，并可繞中心軸線相對旋轉(zhuǎn)。圖9所示，為上下偏移式時(shí)，偏移量為零的狀態(tài)。使用時(shí)，上鏡筒繞中心軸線按順時(shí)針方向、下鏡筒按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)相同角度，可以看到圖象下移。反之，則圖象上移。旋轉(zhuǎn)90°，偏移量為最大。調(diào)節(jié)到一定角度至看到立體圖象最清晰為止。上述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也適用于左右偏移式。將圖9所示的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置旋轉(zhuǎn)90°，即得左右偏移式時(shí)的偏移量為零的狀態(tài)。其調(diào)節(jié)偏移量方法與上下偏移式時(shí)類似。
實(shí)施例結(jié)構(gòu)如
圖10所示，鏡片采用有機(jī)玻璃，取α＝4°，鏡筒2、外套筒9、圈形環(huán)6、鏡架10，均由注塑而成。鏡筒內(nèi)徑為30mm，外徑為34mm，外套筒9的內(nèi)徑為34mm，外徑為40mm，兩個(gè)鏡筒套在外套筒的兩側(cè)，可相對旋轉(zhuǎn)。裝在外側(cè)的那個(gè)鏡筒套上遮光罩3。鏡架做成普通眼鏡形式。
本實(shí)用新型也可做成反射式，即在兩鏡片的背面鍍上Al作為反射層，并根據(jù)兩鏡片的反射原理設(shè)計(jì)鏡筒，也可獲得移象效果。
本實(shí)用新型可廣泛用于各種立體顯示系統(tǒng)。其相應(yīng)的兩幅相關(guān)圖象的獲得分述如下
立體電影用目前通用的立體電影膠片，直接以一架普通電影放映機(jī)放映于普通電影銀幕上即可(甚至是白墻壁)，并可以是背透式放映。
立體電視(1)用通用立體電影膠片由電影電視機(jī)轉(zhuǎn)象得到視頻訊號直接播送，或用錄象機(jī)錄象以備隨時(shí)播送。(2)用一臺或二臺電視攝象機(jī)攝取靜物或節(jié)目，由電視特技裝置復(fù)合而后錄象，以備隨時(shí)播送。電視接收機(jī)無需作任何更動。
立體X光機(jī)將兩只X光管以一定間距并排地裝入一只管箱中，(或用二只普通X管箱)，代替普通X管箱。X光機(jī)上的其他裝置不變，在熒光屏上產(chǎn)生左右兩幅可見光圖象。若配電視轉(zhuǎn)象系統(tǒng)則在電視屏上象立體電視一樣觀看。
立體照片由單機(jī)或雙機(jī)拍攝成負(fù)片，再翻印成正片(黑白或彩色照片)，單機(jī)攝則配置已定，若雙機(jī)攝則照片可自行自由配置。
立體連環(huán)畫由立體電影膠片翻印，象普通電影連環(huán)畫圖書一樣。
立體幻燈將普通立體電影膠片式正片用幻燈機(jī)投影于普通屏幕上。
圖1為折射棱鏡片的剖示圖。
圖2為棱鏡折射移象原理圖。
圖3為上下偏移式圖象配置示意圖。
圖4為左右偏移式圖象配置示意圖。
圖5為鏡筒結(jié)構(gòu)示意圖，其圖5(a)為徑向剖面圖，圖5(b)為沿軸向剖面圖。
圖6為遮光罩結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為圖象上設(shè)置的散射型起偏器的位置示意圖。
圖8為兩片目棱鏡相互位置的兩種特殊狀態(tài)圖，其中圖8(a)為偏移量為零的位置圖，圖8(b)為偏移量為最大的位置圖。
圖9為可調(diào)式鏡筒結(jié)構(gòu)示意圖(徑向剖面)。
圖10為可調(diào)式立體顯示鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。其中
圖10(a)為徑向剖面圖，
圖10(b)為正面圖。
權(quán)利要求1.一種立體顯示鏡，包括鏡片、鏡筒、鏡架等，其特征在于上述的鏡片為折射棱鏡，安裝在鏡筒內(nèi)，鏡筒的物象側(cè)裝有余象消除結(jié)構(gòu)，鏡筒與鏡架匹配，鏡架為通常眼鏡鏡架形式，便于觀者配戴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體顯示鏡，其特征在于所說的余象消除結(jié)構(gòu)為一遮光罩，它由一小半圓形遮光片和半圓形不透明的深色塑料插片裝配在一個(gè)圓環(huán)形固定圈內(nèi)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體顯示鏡，其特征在于所說的余象消除結(jié)構(gòu)為在兩目鏡的鏡片上各迭加一檢偏膜，方向互相垂直，相應(yīng)的在被觀視的兩個(gè)相關(guān)圖象上加散射型起偏器，兩部分的起偏方向相互垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的立體顯示鏡，其特征在于所說的折射棱鏡采用玻璃或有機(jī)玻璃，或透明塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的立體顯示鏡，其特征為上述的鏡架上有兩個(gè)外套筒，每個(gè)外套筒兩側(cè)各套有一個(gè)裝有折射棱鏡的鏡筒，兩個(gè)鏡筒繞中心軸線可旋轉(zhuǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型屬光學(xué)器件，包括鏡片、鏡筒、鏡架和余象消除結(jié)構(gòu)等。鏡片為折射棱鏡，鏡筒可調(diào)，鏡架為通常眼鏡形式。對預(yù)先設(shè)置的上下或左右偏移的兩幅相關(guān)圖象，利用棱鏡折射原理，獲得合成的立體視覺圖象?？蓮V泛用于立體電視、立體X光片、立體照片、立體連環(huán)畫、立體幻燈等場合的觀視。
文檔編號G02B27/22GK2047799SQ89202939
公開日1989年11月15日 申請日期1989年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月14日
發(fā)明者黃嘉華 申請人:復(fù)旦大學(xué)