CN202168170U

CN202168170U - 为立体观看生成图像的装置及创建并观看割分视场的装置

Info

Publication number: CN202168170U
Application number: CN2011200379698U
Authority: CN
Inventors: A·S·菲勒; D·G·卡珀
Original assignee: Hasbro Inc
Current assignee: Hasbro Inc
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-02-14

Abstract

为立体观看生成图像的装置及创建并观看割分视场的装置。为立体观看生成图像的装置包括：具有摄像装置镜头的移动图形设备，具有一视场，被限定为视场的第一和第二部分；相对于摄像装置镜头并置的第一反射器，其中第一反射器在第一部分之外，第二部分包括第一反射器，第一反射器和穿过摄像装置镜头的周边的平面成一角度；相对于第一反射器并置的第二反射器，第一部分的范围内的所有事物从第二反射器被反射，然后从第一反射器被反射并进入第二部分；传感器，接收反射到第一部分中的光和反射到第二部分中的光，并且输出限定接收到的反射的数据；第一存储器；以及第二存储器。本方案便于与现有的移动设备配合使用并能充分利用现有移动设备的功能。

Description

为立体观看生成图像的装置及创建并观看割分视场的装置

技术领域

本实用新型总地涉及为立体观看生成图像的装置及创建并观看割分视场的装置，具体地，本实用新型用于对现有的便携式移动设备提供立体观测(立体视觉)的工具(means)。

背景技术

目前的3D设备一般比较复杂和昂贵，尤其是无法和现有的便携式移动设备及其功能配合使用。因此，通过使用者的便携式设备的图形用户界面，实现利用这样的便携式设备的2D触控屏幕来动态地且交互地观看3D图像的技术和设备，一直是业内的研究课题。

本实用新型提出的装置适用于割分(split)收到的图像并分隔(separating)这样的便携式设备的摄像装置(camera)镜头的视场，以记录(recording)直接(direct)和偏置(offset)视场，并且进一步地，涉及利用具有匹配所述摄像装置的立体观测的偏置的集成立体观看装置(viewer)来观看。通过使用者的图形用户界面，实现了利用这样的便携式设备的2D触控屏幕来动态地且交互地观看3D图像的可转换的装置，其中显示屏幕被分割为(segmented as)两个(2)直接和偏置图像视图，以及第三(3rd)和第四(4th)用户界面区域，所述第三(3rd)和第四(4th)用户界面区域用于允许使用者用手指或拇指在所使用的便携式设备的触控屏幕的被分割的用户界面区域操纵3D图像。本实用新型的技术方案结构简单、成本低并且操作方便，并且和现有的便携式移动设备方便地配合使用。

实用新型内容

根据本实用新型，实现了用于摄像装置静态图像和录像(video recording)的三维(3D)成像以及3D显示，以利用现有的便携式移动设备向使用者进行展示，所述便携式移动设备包括摄像装置、录像装置、PDA、电话和其他通信设备(例如I-Phone^TM或I-Touch^TM(即Apple ^TM I-Pod^TM))。新颖的两个反射镜方案将单个摄像装置镜头视场割分为两个分开的视场；两个视场，即第一直接视场和第二偏置视场，其中所述双反射镜提供所述偏置。可替换地，可以在分隔摄像装置镜头的视场中利用新颖的立体棱镜而提供所述偏置来生成第二偏置视场，所述立体棱镜包括被镜面化(mirrored)的表面。所述偏置的图像由具有匹配摄像装置的立体观测的偏置的集成立体观看装置来观看。3D摄像装置和观看装置的集成设计包括具有光学器件固定装置的托架(cradle)、脱离(break away)铰链、可操作的关闭闩(latch)以及具有两个镜头的立体观看装置本体、分隔物(divider)以及允许使用者进入来利用便携式移动设备控制3D用户界面的拇指洞。

利用3D观看装置和3D界面，用于移动设备的实时3D录制和观看的技术和方法允许移动设备的拥有者制作3D影片并在录制这些影片的同时或者在一稍后的时间以3D方式观看这些影片。这些设备允许记录、保存和控制图像和动作，其中利用3D观看装置来实现3D触控界面观看，在这种情况下利用反射镜(但不是必需的)使光学路径折叠。可以利用图像割分器(splitter)来实现图像的捕捉，图像割分器创建由左/右图像对构成的双图像(duplex image)。这种成像光学器件创建模仿人类视觉透视(perspective)的透视。如果便携式设备不具有摄像装置传感器，可以利用通过移动设备的配件连接器被连接到移动设备的双摄像装置来生成图像对。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种为立体观看生成图像的装置，所述装置包括：具有摄像装置镜头的移动图形设备，所述摄像装置镜头具有一视场，其中所述视场被限定为所述视场的第一部分和所述视场的第二部分；相对于所述摄像装置镜头被并置的第一反射器，其中所述第一反射器在所述视场的所述第一部分之外，并且其中所述视场的所述第二部分包括所述第一反射器，其中所述第一反射器和穿过所述摄像装置镜头的周边的平面成一角度；相对于所述第一反射器被并置的第二反射器，其中所述视场的所述第一部分的范围内的所有事物从所述第二反射器被反射，然后从所述第一反射器被反射并进入所述视场的所述第二部分；传感器，所述传感器接收被反射到所述视场的所述第一部分中的光和被反射到所述视场的所述第二部分中的光，并且所述传感器输出限定接收到的反射的数据；第一存储器，所述第一存储器用于储存限定通过所述视场的所述第一部分接收到的所述反射的数据；以及第二存储器，所述第二存储器用于储存限定通过所述视场的所述第二部分接收到的所述反射的数据。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种为立体观看的创建并观看割分视场的装置，所述装置包括：托架，所述托架具有包括呈现一视场的孔径的表面，其中所述视场被限定为所述视场的第一部分和所述视场的第二部分；相对于所述孔径被并置的第一反射器，其中所述第一反射器在所述视场的所述第一部分之外，并且其中所述视场的所述第二部分包括所述第一反射器，其中所述第一反射器和穿过所述孔径的周边的平面成一角度；相对于所述第一反射器被并置的第二反射器，其中所述视场的所述第一部分的范围内的所有事物从所述第二反射器被反射，然后从所述第一反射器被反射并进入所述视场的所述第二部分；耦合到所述托架的第一目镜和第二目镜；以及用于将移动图形设备固定到所述托架的紧固件。

根据本实用新型的再另一个方面，提供了一种为立体观看创建并观看割分视场的装置，所述装置包括：托架，所述托架具有包括呈现一视场的孔径的表面，其中所述视场被限定为所述视场的第一部分和所述视场的第二部分；相对于所述孔径被并置的第一反射镜，其中所述第一反射镜在所述视场的所述第一部分之外，并且其中所述视场的所述第二部分包括所述第一反射镜，其中所述第一反射镜和穿过所述孔径的周边的平面成一角度；相对于所述第一反射镜被并置的第二反射镜，其中在所述视场的所述第一部分的范围内的所有事物从所述第二反射镜被反射，然后从所述第一反射镜被反射并进入所述视场的所述第二部分；耦合到所述托架的第一目镜和第二目镜；以及用于将移动图形设备固定到所述托架的紧固件；其中所述托架被配置来接收移动图形设备，从而所述移动图形设备中的摄像装置镜头被设置在所述托架的所述孔径中；其中所述移动图形设备上的所述显示器向所述第一目镜和所述第二目镜显示双窗格化图像，其中一个窗格为如通过所述第一目镜所见的通过所述视场的所述第一部分的直接视图，而另一窗格为如通过所述第二目镜所见的通过所述视场的所述第二部分的偏置视图。

本实用新型通过对便携式2D屏幕增加3D观看来满足需求。本实用新型允许通过机械或电气界面来与3D观看设备进行交互。所述界面的好处在于，利用2D便携式设备所具有的机械、电气和传感系统来在3D观看环境下进行控制。

附图说明

通过参照对本实用新型的实施方案的图示说明可以更好地理解本实用新型，在附图中：

图1A-图1F，图2A-图2B，图3A-图3B，图4A-图4B和图5图示说明具有新颖的两个反射镜或可替换的新颖的棱镜结构的摄像装置组件，所述两个反射镜或棱镜结构用于割分收到的图像来分隔移动设备的摄像装置镜头的视场，以记录直接和偏置视场，并且还利用具有匹配摄像装置的立体观测的偏置的集成立体观看装置设计来进行3D观看。

图6A-图6D，图7A-图7B和图8图示说明用于一般3D布局(layouts)的各种光学器件配置，其中操作包括折叠3D装置、桌面装置，在2D和3D模式之间切换，以及利用机械操作可移除的3D装置；

图9和10为具有3D摄像装置成像实施方案的观看装置的立体视图；

图11为具有3D摄像装置成像实施方案的观看装置的前立面视图；

图12为具有3D摄像装置成像实施方案的观看装置的后立面视图；

图13为具有3D摄像装置成像实施方案的观看装置的顶视图；

图14为具有3D摄像装置成像实施方案的观看装置的底视图；

图15为具有3D摄像装置成像实施方案的观看装置的左侧视图；

图16为具有3D摄像装置成像实施方案的观看装置的右侧视图；以及

图17-图19，图20A-图20C，图21，图22A-图22B和图23图示说明闩、摄像装置托架以及壳体的细节，包括允许单独使用所述托架的脱离铰链特征件(hinge feature)。

主要组件符号说明：

10 移动图形装置(手机) 56 第二控制图标区域

12 摄像装置镜头 58 第一照片库列表

14 第一反射器 60 第二照片库列表

15 第一反射器的镀银侧 623D 图像

16 第二反射器 643D 图标

17 第二反射器的镀银侧 65 眼镜

18 视场的第一部分 66 第一目镜

20 视场的第二部分 68 第二目镜

22 传感器 70 托架

24 视场的主体 72 导电带

26 左图像中心 74 观看者脑海中的图像

28 右图像中心 76 壳体

30 立体摄像装置图像 78 孔径

31 第一存储器 80 底部支撑物

32 左图像 82 第一拇指洞

33 第二存储器 84 第二拇指洞

34 右图像 86 托架闩

36 棱镜 88 鼻形狭槽

38 棱镜底座 90 反射器底座

40 导向反射镜 92 截面切割线

42 2D摄像装置 94 视图分隔物

43 显示装置 96 支撑表面

44 第一窗格 98 托架搭扣部件

46 第二窗格 100 弹簧闩

48 使用者控制区域 102 壳体搭扣部件

50 窗格分隔物 104 弹簧

52 第一即时图像视图 106 弹簧压紧舌

53 第二补偿即时图像视图 108 暗销

54 第一控制图标区域 110 耦合组件

具体实施方式

在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本实用新型有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显地，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本实用新型。在其他示例中，公知的结构和装置在方框图表中示出。在这方面，所举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本实用新型造成限制。因此，本实用新型的保护范围并不受上述具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。

常见的便携式屏幕设备(例如，Apple ^TMI-Pod^TM)提供宽屏幕多点触控显示的3.5英寸(对角线)彩色触控屏幕，分辨率为480x320像素，每英寸为163像素。屏幕经由设备所携带的计算机(on-board computer)连接到无线服务，例如802.11WiFi和G3/G4网络。此外，存在云计算，以及文件、视频和应用程序下载。通常，如所描述的，这些设备经由它们的触控屏幕输入来操作。利用包括摄像装置、录像装置、PDA、电话和其他通信设备(例如I-Phone ^TM和具有观看最终3D图像的工具的类似设备)的便携式移动设备生成立体视觉。使用新颖的两个反射镜或可替换的棱镜结构割分收到的图像，来分隔这样的设备的摄像装置镜头的视场，以记录直接和偏置视场。所公开的3D观看是利用具有匹配所述摄像装置的立体观测的偏置的新颖的集成立体观看装置。

图1A-图1F，图2A-图2B，图3A-图3B，图4A-图4B和图5，以及图17-图19，图20A-图20C，图21，图22A-图22B和图23提供本实用新型的优选实施方案。利用在2D、3D模式之间容易地切换的能力，本实用新型轻薄小巧且为轻量的(lightweight)，保持2D主设备的便携性和袖珍性(pocket-ability)。在2D模式下，本实用新型不会干扰正常的触控操作。在3D模式下，3D图像通过镜头来观看并由使用者手指或拇指通过拇指洞开口来控制，以在保持触控屏幕界面实用性的同时，不会由使用者手指打断(interrupt)左或右图像而中止(suspend)3D的立体感(belief)。便携式设备的2D触控屏幕与使用者的图形用户界面一起使用，其中显示屏幕被分割为(segmented as)两个(2)直接和偏置图像视图以及第三(3rd)和第四(4th)用户界面区域，所述第三(3rd)和第四(4th)用户界面区域用于允许使用者用手指或拇指在所使用的便携式设备的触控屏幕的被分割的用户界面区域操纵3D图像。

这种新颖的装置允许使用者立即进行3D观看，并且通过增加立体观测或立体视觉以及适应(accommodation)、眼距聚焦(eye relief focusing)提供用于现有的2D便携式屏幕的触控界面。此外，延伸的触控界面在视场之外，从而保持3D图像的可信度(believability)。没有这种用户界面区域特征，使用者将会用他或她的手指或拇指来影响(corrupt)3D图像。因此，便携式屏幕设备显示由镜头聚焦的割分图像，在使用者的脑海中形成3D图像。从而如利用图6A-图6D中的图形用户界面(GUI)所图示说明的，3D图像包括主体(subject)和控制图标，用户界面特征由使用者的手指或拇指控制，在本实施方案中使用者的手指或拇指可以通过开口来提供拇指洞入口。因此，利用具有被分割的显示屏幕的使用者的图形用户界面，实现了用于利用这样的便携式设备的2D触控屏幕动态地且交互地观看3D图像的可转换的装置。

图6A-图6D，图7A-图7B和图8图示说明用于一般3D布局的各种光学器件配置，其中操作包括折叠3D装置、桌面装置，在2D和3D模式之间切换及利用机械操作可移除的3D装置，以及折叠在2D和3D模式之间转换的装置的工具。在本实施方案中，所述便携式屏幕在物理上是可触及的，但可替换地，可以利用导电带(zebra strip)等等来提供使用者操作。

其他3D摄像装置和观看装置应用

这种新颖的设计的摄像装置和观看装置的其他应用包括摄像机安全设备和机器人方面的应用。

针对摄录像装置(camcorders)，例如FLIP ^TM视频设备，所述装置可以被调适来割分收到的图像并且最终图像可以利用观看装置在Flip的显示装置上观看。这允许使用者以实时3D的方式录制并观看。所创建的3D视频图像在支持并排(side by side)3D格式的任何设备上被观看或被公布在付费或共享网站上。

移动设备(例如Apple^TM I-Pod ^TM)在移动平台(例如机器人)中可以起到控制器部件的作用。3D图像可以经由移动电话或WIFI通信装置被实时地传送到远端的使用者。使用者将可以使用3D摄像装置和观看装置来观察机器人的视图。此外，在机器人一方的3D图像可以控制被定位在所述机器人上的操纵器或效应器的位置。在使用者一方，3D观看装置可以看到使用者的一个或更多个臂部和手部的位置。这种3D图像可以生成用于远端机器人的效应器的位置指令。所述机器人摄像装置的角度和位置可以由使用者装备中的陀螺仪来调控。使用者还可以经由观看装置中的拇指开口，利用使用者的可触及的触控屏幕控制所述机器人。

机器人方面应用的子装备(subset)为3D安全摄像装置(Security Camera)，借此，3D图像被远端的使用者观看到。由使用者的位置或触控屏幕指令来控制摄像装置位置。

尽管已经在上面以细节描述了数个示例性实施方案，但是所公开的实施方案仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员将容易意识到，在示例性实施方案中很多其他修改、改动和/或替换是可能的，而不实质偏离本公开的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改动和/或替换意图被包括在如所附权利要求书所限定的本公开的范围内。

Claims

1.一种为立体观看生成图像的装置，其特征在于，所述装置包括：

具有摄像装置镜头的移动图形设备，所述摄像装置镜头具有一视场，其中所述视场被限定为所述视场的第一部分和所述视场的第二部分；

相对于所述摄像装置镜头被并置的第一反射器，其中所述第一反射器在所述视场的所述第一部分之外，并且其中所述视场的所述第二部分包括所述第一反射器，其中所述第一反射器和穿过所述摄像装置镜头的周边的平面成一角度；

相对于所述第一反射器被并置的第二反射器，其中所述视场的所述第一部分的范围内的所有事物从所述第二反射器被反射，然后从所述第一反射器被反射并进入所述视场的所述第二部分；

传感器，所述传感器接收被反射到所述视场的所述第一部分中的光和被反射到所述视场的所述第二部分中的光，并且所述传感器输出限定接收到的反射的数据；

第一存储器，所述第一存储器用于储存限定通过所述视场的所述第一部分接收到的所述反射的数据；以及

第二存储器，所述第二存储器用于储存限定通过所述视场的所述第二部分接收到的所述反射的数据。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括具有双窗格化图像的显示器，其中第一窗格示出由所述第一存储器中的所述数据限定的图像，作为所述视场的所述第一部分的直接视图，并且当通过所述视场的所述第二部分被反射时，邻近所述第一窗格的第二窗格示出由所述第二存储器中的所述数据限定的图像，作为所述视场的所述第一部分的偏置视图。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一目镜和第二目镜，其中所述第一目镜被设置来用于仅观看所述第一窗格，而所述第二目镜被设置来用于仅观看所述第二窗格。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中所述显示器为触控屏幕并且还包括接壤所述第一窗格的第一控制图标区域，以及接壤所述第二窗格的相应侧边的第二控制图标区域，从而当由终端使用者通过所述第一目镜和所述第二目镜观看时，所述第一窗格和所述第二窗格呈现为单个三维图像，并且所述第一控制图标区域和所述第二控制图标区域呈现为单组三维图标，而使用者控制区域邻近所述三维图标且在通过所述第一目镜和所述第二目镜是可视的所述区域之外，并且，当被终端使用者触碰时，所述使用者控制区域提供使用者控制功能。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括托架，所述托架被配置来接收所述移动图形设备、所述传感器、所述第一存储器以及所述第二存储器，其中所述托架被耦合到所述第一反射器、所述第二反射器、所述第一目镜和所述第二目镜。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括壳体，所述壳体耦合到所述托架、所述第一反射器、所述第二反射器、所述第一目镜和所述第二目镜。

7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中所述摄像装置镜头、所述第一反射器、所述第二反射器、所述第一目镜以及所述第二目镜被这样设置，以致所述视场的所述第一部分和所述视场的所述第二部分模拟双目人类观察者的视野。

8.一种为立体观看的创建并观看割分视场的装置，其特征在于，所述装置包括：

托架，所述托架具有包括呈现一视场的孔径的表面，其中所述视场被限定为所述视场的第一部分和所述视场的第二部分；

相对于所述孔径被并置的第一反射器，其中所述第一反射器在所述视场的所述第一部分之外，并且其中所述视场的所述第二部分包括所述第一反射器，其中所述第一反射器和穿过所述孔径的周边的平面成一角度；

耦合到所述托架的第一目镜和第二目镜；以及

用于将移动图形设备固定到所述托架的紧固件。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，其中所述孔径、所述第一反射器、所述第二反射器、所述第一目镜以及所述第二目镜被这样设置，以致所述视场所述第一部分和所述视场的所述第二部分模拟双目人类观察者的视野。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括壳体，所述壳体耦合到所述托架、所述第一反射器、所述第二反射器、所述第一目镜以及所述第二目镜。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，其中所述托架被配置来接收移动图形设备，从而所述移动图形设备中的摄像装置镜头被设置在所述托架中的所述孔径中，并且其中所述移动图形设备上的所述显示器向所述第一目镜和所述第二目镜显示双窗格化图像，其中一个窗格为如通过所述第一目镜所见的通过所述视场的所述第一部分的直接视图，而另一个窗格为如通过所述第二目镜所见的通过所述视场的所述第二部分的偏置视图。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，其中所述显示器为触控屏幕并且还包括接壤所述第一窗格的第一控制图标区域，以及接壤所述第二窗格的相应侧边的第二控制图标区域，从而当终端使用者通过所述第一目镜和所述第二目镜观看时，所述第一窗格和所述第二窗格呈现为单个三维图像，并且所述第一控制图标区域和所述第二控制图标区域呈现为单组三维图标，而使用者控制区域邻近所述三维图标且在通过所述第一目镜和所述第二目镜是可视的所述区域之外，并且，当被终端使用者触碰时，所述使用者控制区域提供使用者控制功能。

13.一种为立体观看创建并观看割分视场的装置，其特征在于，所述装置包括：

相对于所述孔径被并置的第一反射镜，其中所述第一反射镜在所述视场的所述第一部分之外，并且其中所述视场的所述第二部分包括所述第一反射镜，其中所述第一反射镜和穿过所述孔径的周边的平面成一角度；

相对于所述第一反射镜被并置的第二反射镜，其中在所述视场的所述第一部分的范围内的所有事物从所述第二反射镜被反射，然后从所述第一反射镜被反射并进入所述视场的所述第二部分；

耦合到所述托架的第一目镜和第二目镜；以及

用于将移动图形设备固定到所述托架的紧固件；

其中所述托架被配置来接收移动图形设备，从而所述移动图形设备中的摄像装置镜头被设置在所述托架的所述孔径中；

其中所述移动图形设备上的所述显示器向所述第一目镜和所述第二目镜显示双窗格化图像，其中一个窗格为如通过所述第一目镜所见的通过所述视场的所述第一部分的直接视图，而另一窗格为如通过所述第二目镜所见的通过所述视场的所述第二部分的偏置视图。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，其中所述孔径、所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第一目镜以及所述第二目镜被这样设置，以致所述视场的所述第一部分和所述视场的所述第二部分模拟双目人类观察者的视野。

15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括壳体，所述壳体耦合到所述托架、所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第一目镜以及所述第二目镜。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，其中所述托架被配置来接收移动图形设备，从而所述移动图形设备中的摄像装置镜头被设置在所述托架的所述孔径中，并且其中所述移动图形设备上的所述显示器向所述第一目镜和所述第二目镜显示双窗格化图像，其中一个窗格为如通过所述第一目镜所见的通过所述视场的所述第一部分的直接视图，而另一窗格为如通过所述第二目镜所见的通过所述视场的所述第二部分的偏置视图。

17.如权利要求13所述的装置，其特征在于，其中所述显示器为触控屏幕并且还包括接壤所述第一窗格的第一控制图标区域，以及接壤所述第二窗格的相应侧边的第二控制图标区域，从而当终端使用者通过所述第一目镜和所述第二目镜观看时，所述第一窗格和所述第二窗格呈现为单个三维图像，并且所述第一控制图标区域和所述第二控制图标区域呈现为单组三维图标，而使用者控制区域邻近所述三维图标且在通过所述第一目镜和所述第二目镜是可视的所述区域之外，并且，当被终端使用者触碰时，所述使用者控制区域提供使用者控制功能。