CN2047799U - 立体显示镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型属光学器件，包括镜片、镜筒、镜架和余象消除结构等。镜片为折射棱镜，镜筒可调，镜架为通常眼镜形式。对预先设置的上下或左右偏移的两幅相关图象，利用棱镜折射原理，获得合成的立体视觉图象。可广泛用于立体电视、立体X光片、立体照片、立体连环画、立体幻灯等场合的观视。

Description

本实用新型属光学器件，特别是一种立体显示镜。

立体显示正日益受到各方面的重视。目前已经报导了几种方案，例如时分制光阀式立体显示，色分制立体显示等，但都制作麻烦，使用不便，尚未达到经济，实用的程度。从而阻碍了立体电视等立体显示技术的发展和普及。

本实用新型的目的是对预先设置的左右或上下偏移的两幅相关平面图象，利用棱镜折射的原理，提供一种制作简单、使用方便的显示目镜，以获得生动、逼真的合成立体视觉图象，从而提高视觉效果。

本实用新型包括镜片、镜筒、镜架和余象消除结构。其中镜片是一种由透明材料做成的折射棱镜，即镜片的前后界面有一个夹角α≠0，镜片安装在镜筒内，构成目镜，镜筒的图象侧装有余象消废结构，镜片、镜筒、镜架大小相互匹配，镜架为通常眼镜镜架的形式，便于观者配戴。

本实用新型的镜片1剖面示意图如图1，其折射移象原理如图2所示。其中α为棱镜前后两界面间的夹角，n为透明材料的光学折射率，D为观者与图象或屏幕间的距离，d为图象受棱镜偏移的距离，d＝D·tg（β－α），sinβ＝n·sinα，β为棱镜折射角。为得到重合的视觉图象，要求两幅图象的总共偏移量d为l／2，这里l是上下（左右）配置的图象或屏幕的高度（宽度），见附图3（附图4）。该总偏移量可以由单侧镜片完成，也可以由左右目镜的两片镜片共同完成，甚至两眼偏移量不等，只要其和等于l／2即可，但以两眼偏移量相近为佳。由图2可知，d随D、n、α的变化而变化，但n受材料限制，不能任意。α可以取系列值，制成不同的镜片，以适应不同的需要。如α可取4°，4.5°，5°，5.5°，6°，6.5°，7°，7.5°，8°等。调整D可以连续改变d，以获得清晰的立体图为止。镜片可以用玻璃，或有机玻璃，或透明塑料等材料制作。

本实用新型的镜筒2成圆环状（如图5所示），镜片1镶嵌在镜筒内，也可用插片式，便于系列镜片调换，也可以用挂片式，便于原戴眼镜者使用。镜架做成通常眼镜镜架的形式，可以用金属或塑料制成，甚至可以用硬纸板制作，也可直接移用通常的眼镜镜架。

由于每只眼睛都能看到两幅原象，位移后左眼看到的a象与右眼看到的b象（或左眼看到的b象与右眼看到的a象）重合，形成立体图象，其余未重迭部分即左眼看到的b象与右眼看到的a象（或左眼看到的a象与右眼看到的b象）成为多余，影响效果，应该遮去，因而，本实用新型设计了余象消除结构，其方式有下述两种：

1.在目镜的图象侧加一遮光罩3，其结构如图6所示，它由一小半圆形的遮光片4和与之相对应的一半圆形不透明的深色塑料插片5装配在圆环形固定圈6内构成。插片插入深度可调，以    视觉图象清晰为止。圆环6的内径与镜筒2的外径紧配，使用时，将遮光罩套在镜筒2上（图象侧），并能绕轴线旋转。图6所示的遮光罩结构适用于左右偏移式，固定遮光片与插入片，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）。上述遮光罩也可适用于上下偏移式，使用时，只需将图6所示的位置旋转90°，使固定遮光片与插片成一上一下形式即可。

2.在两目镜的镜片上各迭加一检偏膜，其方向互相垂直。相应的在被观视的两个相关图象上加散射型起偏器，两部分的起偏方向也相互垂直。图7为上下偏移式时散射型起偏器7和8设置示意图。如此结构，两眼只能各看到一幅图象，余象被消除，效果良好，可适用于立体电视，立体X光片，立体照片，立体画片等。

选择不同的α和调整D可以满足一般的观看要求。为了有助于在更大范围内连续调节偏移量d，增加使用的方便，本实用新型还设计了视觉偏移调节机构。我们知道，两片棱镜在如图8（a）所示位置时，其偏移量为零，在如图8（b）所示位置时，其偏移量最大。当两片棱镜从图8（a）的位置绕中心轴线AA′相对旋转至图8（b）位置，其偏移量从零连续调节至最大。如单片棱镜偏移量为d，则两片时为2d，两眼各两片棱镜，其偏移量为4d。因此，本实用新型每个目镜配置两片棱镜，可调偏移量为0～4d。使用时，选择适当的D，使l／2＜4d即可。图9为视觉偏移调节机构的示意图（剖视图），它由两个镜筒和一个外套筒9组成，外套筒连结（或固定）在镜架上，两个镜筒各装配一片棱镜，分别套在外套筒两侧，并可绕中心轴线相对旋转。图9所示，为上下偏移式时，偏移量为零的状态。使用时，上镜筒绕中心轴线按顺时针方向、下镜筒按逆时针方向旋转相同角度，可以看到图象下移。反之，则图象上移。旋转90°，偏移量为最大。调节到一定角度至看到立体图象最清晰为止。上述调节机构也适用于左右偏移式。将图9所示的调节机构位置旋转90°，即得左右偏移式时的偏移量为零的状态。其调节偏移量方法与上下偏移式时类似。

实施例：结构如图10所示，镜片采用有机玻璃，取α＝4°，镜筒2、外套筒9、圈形环6、镜架10，均由注塑而成。镜筒内径为30mm，外径为34mm，外套筒9的内径为34mm，外径为40mm，两个镜筒套在外套筒的两侧，可相对旋转。装在外侧的那个镜筒套上遮光罩3。镜架做成普通眼镜形式。

本实用新型也可做成反射式，即在两镜片的背面镀上Al作为反射层，并根据两镜片的反射原理设计镜筒，也可获得移象效果。

本实用新型可广泛用于各种立体显示系统。其相应的两幅相关图象的获得分述如下：

立体电影：用目前通用的立体电影胶片，直接以一架普通电影放映机放映于普通电影银幕上即可（甚至是白墙壁），并可以是背透式放映。

立体电视：（1）用通用立体电影胶片由电影电视机转象得到视频讯号直接播送，或用录象机录象以备随时播送。（2）用一台或二台电视摄象机摄取静物或节目，由电视特技装置复合而后录象，以备随时播送。电视接收机无需作任何更动。

立体X光机：将两只X光管以一定间距并排地装入一只管箱中，（或用二只普通X管箱），代替普通X管箱。X光机上的其他装置不变，在荧光屏上产生左右两幅可见光图象。若配电视转象系统则在电视屏上象立体电视一样观看。

立体照片：由单机或双机拍摄成负片，再翻印成正片（黑白或彩色照片），单机摄则配置已定，若双机摄则照片可自行自由配置。

立体连环画：由立体电影胶片翻印，象普通电影连环画图书一样。

立体幻灯：将普通立体电影胶片式正片用幻灯机投影于普通屏幕上。

图1为折射棱镜片的剖示图。

图2为棱镜折射移象原理图。

图3为上下偏移式图象配置示意图。

图4为左右偏移式图象配置示意图。

图5为镜筒结构示意图，其图5（a）为径向剖面图，图5（b）为沿轴向剖面图。

图6为遮光罩结构示意图。

图7为图象上设置的散射型起偏器的位置示意图。

图8为两片目棱镜相互位置的两种特殊状态图，其中图8（a）为偏移量为零的位置图，图8（b）为偏移量为最大的位置图。

图9为可调式镜筒结构示意图（径向剖面）。

图10为可调式立体显示镜的结构示意图。其中图10（a）为径向剖面图，图10（b）为正面图。

Claims (5)

1、一种立体显示镜，包括镜片、镜筒、镜架等，其特征在于：上述的镜片为折射棱镜，安装在镜筒内，镜筒的物象侧装有余象消除结构，镜筒与镜架匹配，镜架为通常眼镜镜架形式，便于观者配戴。

2、根据权利要求1所述的立体显示镜，其特征在于所说的余象消除结构为一遮光罩，它由一小半圆形遮光片和半圆形不透明的深色塑料插片装配在一个圆环形固定圈内组成。

3、根据权利要求1所述的立体显示镜，其特征在于所说的余象消除结构为在两目镜的镜片上各迭加一检偏膜，方向互相垂直，相应的在被观视的两个相关图象上加散射型起偏器，两部分的起偏方向相互垂直。

4、根据权利要求2或3所述的立体显示镜，其特征在于所说的折射棱镜采用玻璃或有机玻璃，或透明塑料。

5、根据权利要求2或3所述的立体显示镜，其特征为上述的镜架上有两个外套筒，每个外套筒两侧各套有一个装有折射棱镜的镜筒，两个镜筒绕中心轴线可旋转。

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