CN103543533B - 一种立体图像合成放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于观看立体电视的光学装置领域，具体而言，涉及立体电视放大装置，立体电视放大装置，包括两个镜筒；每一个所述镜筒包括物镜、目镜和转像系统；所述转像系统用于在实现转像后，并能改变通过物镜主光轴光线的传播方向使其与原传播方向的夹角为1°～30°。本发明提供的立体电视放大装置，与现有技术中的观屏镜相比，影像分别经过物镜和目镜后，会被放大一定倍率，使观看者看到的立体影像大于半个显示屏的大小。即使用该立体电视放大装置观看立体电视，观看到的影像大，而且使用该立体电视放大装置观看立体电视，不需要专用的立体显示器，观看效果好。

Description

一种立体图像合成放大装置

技术领域

本发明涉及用于观看立体影像的光学装置领域，具体而言，涉及立体图像合成放大装置。

背景技术

立体成像是一种能够模拟实际场景的真实空间关系的成像系统。目前主要有以下几种实现立体成像的方法：

1、时分式：即主动快门式。时分法以一定速度轮换地传送左右眼图像，显像端在一屏幕上轮流显示左右两眼的图像。观看者需戴一副液晶开关眼镜，由一个与发送端同步的开关控制，当左眼图像出现时，左眼的液晶透光，右眼的液晶体不透光；相反，当右眼图像出现时，只有右眼的液晶透光；最终左右两眼睛只能看见各自的图像。

2、互补色：又称色差式3D技术，工作原理是在屏幕上用互补的两种颜色分别显示出供左、右两眼观看的图像。例如送到左眼的图像只有红色；送到右眼的图像只有蓝色。观看时要戴有色眼镜，使左眼只能看见红色图像，右眼只能看见蓝色图像，在大脑中融合成一个立体图像。

3、偏振光式；立体像对的两图像被分别调制成互相垂直的两种偏振光由同一屏幕输出，观众只需佩戴相应的偏振光眼镜即可看到立体影像。

4、观屏镜：立体像对的两图像分开排列在屏幕上，观屏镜用两组光学反射镜平移两眼睛视线，把左右两副视差图像看到一起，实现立体图像的观看。由于使用观屏镜观看立体图像时，左右视差影像同时显示在电视的显示屏上，则观看到的影像只有半个屏幕大小，即使用观屏镜观看立体图像，观看到的影像小。

5、光栅式：光栅式为裸眼式即不需借助任何辅助装置就能看到立体影像。缺点是对观看位置有严格的限制。

其中时分式、偏振光式和光栅式需使用专用的立体显示器，色差式效果最差，观屏镜看立体图效果最好，但看到的图像只有屏幕一半大小。且以上几种方式所看到的立体影像最多与屏幕相等均不具备图像放大能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体图像合成放大装置，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种立体图像合成放大装置，包括两个镜筒；每一个所述镜筒包括物镜、目镜和转像系统；所述转像系统用于在实现转像后，并能改变通过物镜主光轴光线的传播方向使其与原传播方向的夹角为1°～20°。

本发明实施例提供的立体图像合成放大装置，与现有技术中的观屏镜相比，其包括两个物镜、两个目镜和两个转像系统。使用该立体图像合成放大装置观看立体像对时，立体像对的影像从物镜射入，经转像系统的转像且使其传播方向与原传播方向改变1°～20°后，从目镜射出到人眼内，影像分别经过物镜和目镜后，会被放大一定倍率，使观看者看到的立体影像大于半个显示屏的大小。即使用该立体图像合成放大装置观看立体图像，观看到的影像大，而且使用该立体图像合成放大装置观看立体图像，不需要专用的立体显示器，观看效果好。

附图说明

图1示出了本发明实施例的立体图像合成放大装置的光路原理图；

图2示出了本发明实施例的右镜筒的光路原理图；

图3示出了本发明实施例的由一个直角棱镜和两块反射镜组成的转像系统的光路原理图，其中直角棱镜也可以是两个互为直角的平面镜；

图4示出了本发明实施例的由一个直角棱镜和两块反射镜组成的转像系统的正视图；

图5示出了本发明实施例的由一个屋脊棱镜和一个多棱镜构成组成的转像系统的光路原理图；

图6示出了本发明实施例的立体图像合成放大装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1所述，本实施例提供一种立体图像合成放大装置，包括两个镜筒；每一个所述镜筒包括物镜103、目镜101和转像系统102；所述转像系统102用于在实现转像后，并能改变通过物镜主光轴光线传播方向使其与原传播方向的夹角为1°～20°。

使用该立体图像合成放大装置观看立体像对时，立体图像的左视差影像从左物镜射入，经一个转像系统的转像且使其传播方向与原传播方向改变1°～20°后，从左目镜射出到左眼内；并且右视差影像从右物镜射入，经另一个转像系统的转像且使其传播方向与原传播方向改变1°～20°后，从右目镜射出到右眼，实现立体成像。同时物镜和目镜组成开普勒视角放大系统，使用小屏幕显示器就能获得较大的视角，达到身临其境的效果。

两视差图像分开排列，显然经过两个物镜的主光轴的光线在镜筒前的传播方向不平行。即立体像对的左视差影像与右视差影像在进入镜筒之前，两者的传播方向不平行。根据两镜筒主光轴光线在镜筒前传播方向的不同，左右视差影像既可以左右排列也可以上下排列。因本发明所需的立体像对是分开排列的，所以对显示器没有特殊要求。

其中对于转像系统，如图2所示，其第一种实施方式具体为，每一个转像系统包括第一反射镜组201和第二反射镜组202；第一反射镜组201包括夹角为直角的两块反射镜，用于实现影像竖直方向的转像；第二反射镜组202包括夹角为钝角的两块反射镜，该钝角优选为90.5°～100°，用于实现影像水平方向的转像。其中第二反光镜组还可以改变光线传播方向。则光经四块反射镜反射后，既完成了转像，又实现了影像的平移。在上述实施方式中，由于两视差图像不在同一区域，两个物镜要分别对不同的目标成像，即左右视差影像入射到两个物镜的光具有一定的夹角，光经过第二反射镜组202的反射后，物镜的主光轴和目镜的主光轴不平行，可以使左右目镜的主光轴平行且垂直于人的左右双眼，从而使左右视差影像平行入射到人的左右眼。

另外，如图3和图4所示，转像系统的第二种实施方式具体为，每一个转像系统包括一个直角棱镜301和两块反射镜；两块反光镜交叉设置在直角棱镜的斜边上。其中物镜侧反光镜303与直角棱镜斜边的夹角为35°～44.5°，目镜侧反光镜302与直角棱镜斜边的夹角为45°，即光经过第一反光镜303的反射后入射到直角棱镜301内，经直角棱镜301的两个直角面反射后，从直角棱镜301的斜边射出并经第二反光镜302反射至目镜，从而实现转像并改变了物镜的主光轴光线的传播方向，可以使物镜的主光轴与目镜的主光轴的夹角为1°～20°，达到第一种实施方式的效果。在本实施方式中的直角棱镜也可以用互为直角的两个平面镜代替，所述的反光镜也可以三角棱镜代替，具体地，每一个转像系统包括四个平面反射面，每两个平面反射面为一组；其中一组平面反射面共用一条边，另一组的两个平面反射面交叉放置共用一个平分线；其中一组平面反射面为直角，另一组平面反射面为非直角。

另外，转像系统的第三种实施方式具体为，每一个转像系统包括两个三角棱镜；两个三角棱镜分别用于实现影像竖直方向和水平方向的转像；其中一个三角棱镜的两个反射面的夹角为90.5°～100°，另一个三角棱镜为直角棱镜。即光经过直角棱镜和三角棱镜的反射后，物镜的主光轴与目镜的主光轴的夹角为1°～20°。

另外，如图5所示，转像系统的第四种实施方式具体为，每一个转像系统包括一个屋脊棱镜502和一个多棱镜501；屋脊棱镜502和多棱镜501用于转像并使通过物镜主光轴的光线的传播方向改变1°～20°。

传统的保罗式转像系统及屋脊棱镜式转像系统只进行转像而不会改变光的传播方向，即光经过传统的保罗式转像系统及屋脊棱镜式转像系统后，入射方向与出射方向平行，而本发明实施例的转像系统除了进行转像外，还可以使出射方向偏离入射方向一定的角度，该一定的角度可以为1°、10°、20°或者1°～20°之间的任意角度，从而使两个物镜可分别对不同的目标成像。

如图6所示，该立体图像合成放大装置包括左镜筒602和右镜筒601；一个物镜103、一个目镜101和一个转像系统位于左镜筒602内；另一个物镜、另一个目镜和另一个转像系统位于右镜筒内。即将该立体图像合成放大装置佩戴在双眼上，立体像对的左视差影像经过左镜筒后入射到左眼，立体像对的右视差影像经过右镜筒后入射到右眼。

其中，两个所述物镜和两个所述目镜均为凸透镜或凸透镜组。使用凸透镜或凸透镜组可以获得较大的视角。

进一步，该立体图像合成放大装置还包括焦距调节装置和瞳距调节装置。使用该焦距调节装置和瞳距调节装置，使入射到左右眼的图像更清晰。

以上实施例中物镜均处于转像系统前方，在实际实施中为了降低视角放大倍数，也可以将物镜置于转像系统中。该装置还可以在物镜像平面处加一散射膜以增大出射光瞳，以及将转像系统某一反射面设置为可调结构以便于和不同尺寸的显示器匹配。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种立体图像合成放大装置，其特征在于，包括两个镜筒；每一个所述镜筒包括物镜、目镜和转像系统；

所述转像系统用于在实现转像后，并能改变通过物镜主光轴光线的传播方向使其与原传播方向的夹角为1°～20°。

2.根据权利要求1所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，经过两个物镜的主光轴的光线在镜筒前的传播方向不平行。

3.根据权利要求1所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，每一个所述转像系统包括第一反射镜组和第二反射镜组；

所述第一反射镜组包括夹角为直角的两块反射镜，用于实现影像竖直方向的转像；

所述第二反射镜组包括夹角为钝角的两块反射镜，用于实现影像水平方向的转像。

4.根据权利要求3所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，所述第二反射镜组的两块反射镜的夹角为90.5°～100°。

5.根据权利要求1所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，每一个所述转像系统包括四个平面反射面，每两个平面反射面为一组；其中一组平面反射面共用一条边，另一组的两个平面反射面交叉放置共用一个平分线；其中一组平面反射面之间的夹角为直角，另一组平面反射面之间的夹角为非直角。

6.根据权利要求1所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，每一个所述转像系统包括两个三角棱镜；

两个所述三角棱镜分别用于实现影像竖直方向和水平方向的转像；其中一个所述三角棱镜的两个反射面的夹角为90.5°～100°，另一个所述三角棱镜为直角棱镜。

7.根据权利要求1所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，每一个所述转像系统包括一个屋脊棱镜和一个多棱镜；

所述屋脊棱镜和多棱镜用于转像并使通过物镜主光轴的光线的传播方向改变1°～20°。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，两个所述物镜和两个所述目镜均为凸透镜或凸透镜组。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的立体图像合成放大装置，其特征在于，还包括焦距调节装置和瞳距调节装置。