专利名称：双屏影像立体视觉装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种立体视觉装置，尤其是一种通过几何光学系统观看两幅有视差的影像获得的立体视觉装置。
本实用新型提供了一种立体视觉装置，其主体结构是通过两个各自独立的光学系统，观看两幅有视差的影像，其中通过每一个光学系统只能看到一幅影像，两个光学系统的目视孔间距应与人的两眼间距相同(约6--7cm左右)，通过调整两个光学系统的参数和两幅影像的位置，使两个独立的光学系统分别将各自所成影像的两个视像区域范围完全相交，即可看到立体视觉效果。同样，当其中一个光学系统只是一个目视孔(没有任何光学元件)时，通过目视孔只能看到一幅影像，调整另一个光学系统的参数和两幅影像的位置，使通过目视孔观看一幅影像的视像区域范围和通过光学系统观看另一幅影像所成像的视像区域范围完全相交，也可产生立体视觉的效果。根据同样的原理，当两个光学系统只是两个目视孔时，通过每一个目视孔只能看到一幅影像，调整两个影像的位置，使各自通过目视孔观看影像的两个视像区域范围完全相交，也可产生立体视觉效果。
所述装置的具体结构是由底板，支杆，托板，目视板及该板上的目视孔，目视档板和紧固旋钮组成。其中底板、托板和目视板相互平行，托板和目视板可在支杆上随意调整，调整后由紧固旋钮固定，目视板上设置有两个目视孔，每个目视孔的大小以一只眼观看为宜，两个目视孔的中心间距参照人的两眼间距，一般为6-7厘米为宜，托板的大小以不影响人眼从目视孔观看底板上的影像为限；目视挡板的作用是保证从一个目视孔中只能看到托板上的影像，而从另一个目视孔中只能看到底板上的影像。将两幅有视差的大小不同的影像分别放置在托板和底板上，一般情况下较小的影像置于托板上，且影像和托板的大小相当，较大的影像置于底板上并可在底板上移动。使用时从两个目视孔中观看两幅影像，调整托板和目视板在支杆上的位置并用紧固旋钮将它们固定，调整底板上影像的位置，即可看到逼真的立体视觉效果。其光学原理是将两幅影像各自调整到两眼的视像区域范围内，并使两幅影像的视像区域范围完全相交，当两眼的视像区域范围完全相交时，即可产生立体视觉效果。
作为本实用新型的进一步改进，在两个目视孔中至少装入一个几何光学系统，所述光学系统至少由一个光学元件组成，所述的光学元件为三棱镜、平面镜、凸透镜、凹透镜，这时所使用的两幅有视差的影像的大小是任意的，即两幅影像的大小可以相同也可以不同；其原理是影像通过几何光学系统可以改变影像成像的位置、大小和方向，使两幅成像影像分别落入两眼的视像区域范围内，通过调整光学系统参数和两幅影像的位置，使两幅成像影像的视像区域范围完全相交，产生立体视觉效果。
本实用新型的有益效果是不需要对影像进行特殊处理，能适用于电影、电视、图片和照片等各种影像的观看，操作简单、方便实用，并且制作成本低廉。
图2为目视板的俯视图。
图3为托板的俯视图。
图4为底板的俯视图。
图5为使用一个平面镜观看的立体视觉装置。
图6为使用两个平面镜观看的立体视觉装置。
图7另一种用一个平面镜观看的立体视觉装置。
图8是眼睛和影像在空间坐标上的位置示意图。
图9为一只眼观看一幅影像(或通过几何光学系统的成像)时的视像区域范围示意图。
图10是仅用两眼观看立体影像的原理图。
图11为用一个三棱镜产生立体视觉的原理图。
图12为用一个平面镜对产生立体视觉的原理图。
图13为用一个透镜系统产生立体视觉的原理图。
图14为另一种用一个平面镜产生立体视觉的原理图。
图15是一种角度θ可调的三棱镜。
在图8中E1、E2表示两只眼睛，ABCD和FGMN分别表示两幅影像，X、Y、Z代表空间坐标轴，O是原点，它表示了两只眼睛和两幅影像在空间上的位置关系。
在图9中，眼睛E1到影像ABCD周边的视线(EA、EB、EC、ED)及其延长线所形成的范围为视像区域范围。
另外，参看
图1和
图11，在图中所示的装置中，在其中任意一个目视孔中装入一个三棱镜20，通过对该装置中各部件的调整，并调整三棱镜的夹角θ，即可以观看到立体视觉效果；其原理如
图11所示，图中20为三棱镜，其夹角为θ，ab为影像AB经过三棱镜20的成像，两眼的视像区域范围在FG处完全相交；当在两个目视孔中各装入一个三棱镜时，通过同样的调整方式，并调整两个三棱镜的夹角，也可以观看到立体视觉效果。
同样，参看
图1和
图12，在图中所示的装置中，在其中一个目视孔中装入一个平面镜对21，所述的平面镜对21由两个平面镜镜面相对组成，且两个镜面间的角度可以调整；通过对该装置中各部件的调整，并调整两个镜面间的角度，即可观看到立体视觉效果；其原理如
图12所示，图中21为一个平面镜对，其中两个镜面间的角度可以调整，ab为影像AB经过平面镜对21的成像，两眼的视像区域范围在FG处完全相交；当两个目视孔中各装入一个平面镜对时，通过同样的调整方式，并调整每个平面镜对中镜面间的角度，也可以看到立体视觉效果。
在上述实施例中，当两幅影像的大小相同时，托板3和底板1处在同一个平面上。在使用三棱镜和平面镜对观看的装置中，当两幅影像的大小相同时，底板和目视板在同一个平面上。
同样，参看
图1和
图13，在图中所示的装置中，在其中一个目视孔中装入一个透镜系统22，所述的透镜系统22是由凸透镜、凹透镜或其组合而成的，通过对该装置中各部件的调整，并调整透镜系统22，即可以看到立体视觉效果；其原理如
图13所示，其中22为透镜系统，fg为影像FG经过透镜系统22的成像，两眼的视像区域范围在fg处完全相交；当在两个目视孔中各装入一个透镜系统时，通过同样的调整方式，并调整两个透镜系统，也可看到立体视觉效果。
同样在
图1所示的装置中，在其中一个目视孔中装入一个几何光学系统，所述的几何光学系统是由三棱镜、平面镜、凸透镜和凹透镜中的至少一个光学元件组成，通过对该装置中各部件的调整，并调整几何光学系统，即可观看到立体视觉效果；当在两个目视孔中各装入一个几何光学系统时，通过同样的调整方式，也可以看到立体视觉效果。
参看图5和
图14，图5是在
图1所示装置的两个目视孔7和8之间加装了一个平面镜14，档光板16设置在目视孔7的外侧，其作用是从目视孔7只能通过平面镜14观看到影像11，紧固旋钮13可以调整平面镜14与目视板4之间的夹角Φ并使其固定，托板3与支杆2之间的夹角α也可通过紧固旋钮5调整并使其固定，托板3和目视板4可在支杆2上任意调整，并分别由紧固旋钮5、6使其固定；在两幅有视差的影像11、12中，其中一幅为反影像11，将反影像11放置在托板3上，另一幅影像12放置在底板1上，在底板1上的影像12可随意移动；通过对图5所示装置中各部件的调整，即可观看到立体视觉效果，其原理如
图14所示，图中fg为影像FG经过平面镜14的成像，两眼的视像区域范围在AB处完全相交。当两幅影像的大小相同时，两幅影像的位置在平面镜14两边镜像对称。
图6是在图5所示的装置上加装了平面镜15，并在两个目视孔7、8的外侧分别装上了目视档板16和17(其作用和图5中的档光板16的作用相同)，紧固旋钮13不仅可以调整平面镜14与目视板之间的夹角Φ同时还可调整两个平面镜之间的夹角β并将它们固定下来，紧固旋钮6在调整目视板4在支杆2上的位置的同时也可调整它们之间的角度γ并使其固定，紧固旋钮5在调整托板3在支杆上位置的同时也可调整它们之间的角度α并使其固定，两幅有视差的影像11、12都为反影像，通过对图6所示装置中各部件的调整，即可观看到立体视觉效果。
图7提供了另一种用一个平面镜观看的立体视觉装置，它是将平面镜14直立在底板1上其镜面与底板1的角度可调，在目视孔7的外侧设置有目视档板16，平面镜14顶部装有目视板4，它们之间的角度Φ可以调整并由紧固旋钮13固定，在平面镜14的正面和背面各放置一个托架板18、19，托架板18、19可以在底板1上随意移动，托架板的倾角Ψ、η可以调整，将反影像11放置在托板架18上，将影像12放置在托板架19上，调整图7中各部件的位置(多数情况下目视板4与影像12的像面保持平行)，即可看到立体视觉效果。当两幅影像11、12的大小相同时，它们的位置在平面镜14两边是镜像对称的。其工作原理和
图14相同。
在
图15中，本实用新型设计了一种角度θ可调的三棱镜，三棱镜的两个视面HIJK和STUV由光滑透明的硬质平板材料制成，其余各面使用可伸缩密封材料，内部充满透明液体；操作时只要改变HS、IT、JU、和KV的任何一边或几个边的长度，都可改变两个视面的夹角θ。
权利要求1.一种观看双屏影像的立体视觉装置，它包括两个独立的光学系统和两幅有视差的影像，其特征是，两幅影像的大小是任意的，两幅影像分开放置不能相互重叠，通过每一个光学系统只能看到一幅影像，两个光学系统的目视孔间距与人的两眼间距相同；所述的装置包括底板(1)、支杆(2)、目视板(4)及该板上的目视孔(7、8)、紧固旋钮(5、6)，托板(3)和目视挡板(9、10)；托板(3)和目视板(4)可随意在支杆(2)上调节；将两幅任意大小的有视差的影像(11、12)分别放置在托板(3)和底板(1)上，在底板(1)上的影像可在板面上随意移动；在两个目视孔(7、8)中至少有一个目视孔中装有一个几何光学系统，所述的几何光学系统至少由一个光学元件组成，所述的光学元件为三棱镜，平面镜，凸透镜，凹透镜。
2.根据权利要求1所述的立体视觉装置，其特征是，在两个目视孔(7、8)中至少有一个目视孔中装有一个三棱镜(20)。
3.根据权利要求1所述的立体视觉装置，其特征是，在两个目视孔(7、8)中至少有一个目视孔中装有一个平面镜对(21)；其中所述的平面镜对(21)是由两个平面镜镜面相对组成，两个镜面之间的角度可以调整。
4.根据权利要求1所述的立体视觉装置，其特征是，在两个目视孔(7、8)中至少有一个装有一个透镜系统(22)，所述的透镜系统由至少一个凸透镜，凹透镜元件组成。
5.根据权利要求1所述的立体视觉装置，其特征是，目视档板(16)设置在目视孔(7)的外侧，两个目视孔(7、8)之间加入一个平面镜(14)，和紧固旋钮(13)，平面镜(14)镜面与目视板(4)间的夹角(Φ)可调，托板(3)与支杆(2)间的夹角(α)可调；两幅有视差影像(11、12)中一幅为正影像另一幅为反影像。
6.根据权利要求1所述的立体视觉装置，其特征是，在两个目视孔(7、8)之间加入两个平面镜(14、15)，和紧固旋钮(13)，两个平面镜(14、15)镜面相背且两个平面镜间的夹角(β)可调，平面镜(14)镜面与目视板(4)间的夹角(Φ)可调，托板(3)与支杆(2)间的夹角(α)可调，目视板(4)与支杆(2)间的夹角(γ)可调；两幅有视差的影像(11、12)都为反影像。
7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的立体视觉装置，其特征是，当两幅有视差影像(11、12)的大小相同时，托板(3)和底板(1)在同一个平面上。
8.根据权利要求1所述的立体视觉装置，其特征是，平面镜(14)直立在底板(1)上，所述的平面镜(14)镜面与底板(1)的角度可调，其顶部置于目视板(4)上的两个目视孔(7、8)之间，在目视孔(7)的外侧设置有目视档板(16)，平面镜(14)与目视板(4)间的夹角(Φ)可调，并由紧固旋钮(13)固定，在平面镜(14)的正面和背面各放置一个可在底板(1)上移动的托架板(18、19)，托架板(18、19)的倾角(Ψ、η)可以调整，两幅有视差的影像(11、12)中一幅为正影像另一幅为反影像，分别放置在托架板(18、19)的板面上。
专利摘要本实用新型涉及一种观看双屏影像的立体视觉装置，其主体结构是通过两个各自独立的光学系统，观看两幅有视差的影像，其中通过每一个光学系统只能看到一幅影像，两个光学系统的目视孔间距应与人的两眼间距相同，通过调整两个光学系统的参数和两幅影像的位置，使两个独立的光学系统分别将各自所成影像的的两个视像区域范围完全相交。其具体装置由底板、平面镜、托架板、目视板、目视孔、目视挡板和紧固旋钮组成；平面镜直立在底板上其镜面与底板的角度可调，在目视孔的外侧设置有目视挡板，平面镜的顶部装有目视板，它们之间的夹角φ可以调整并由紧固旋钮固定，在平面镜的正面和背面各放置一个托架板，托架板的倾角可以调整，将两幅有视差的影像分别放置在两个托架板上，两幅影像中一幅为正影像，另一幅为反影像；调整各部件的位置，即可看到清晰的立体视觉效果。
文档编号G02B27/02GK2602396SQ01259548
公开日2004年2月4日 申请日期2001年8月27日 优先权日2001年8月27日
发明者席光, 林虹, 席崟 申请人:席光