专利名称：立体成像器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于立体像的观看装置，特别是一种立体成像器装置，可将左、右眼像 的普通平面彩色图像融合、放大为彩色立体像。
背景技术：
市场上已有过的立体成像器装置，以美国的"View Master"为代表,还出现过一些 相类似的仿制产品。该类成像器立体感虽较好，但其最大局限是采用正片(反转片)， 费用较高，不易普及；只能由厂家制作成"像对"，制作比较复杂，难以随意更换。尤 其难以做到自拍后欣赏自己的立体影象及景物，所以对广大成人消费群体缺乏吸引力， 而且该类成像器视场较小，少有近镜头及人物特写。它本身不具调节装置，适应的人群 有限，故一般只用作儿童玩具。发明内容本实用新型的目的是提供一种立体成像器装置，它是对现有立体成像器的改进，本 实用新型进行了优化设计，使相片、镜面、目镜及人眼的位置作最佳配合，很容易看出 很强的立体效果，图像清晰，彩色鲜艳，视场较大，有身临其境的感觉；简单又实用， 能适合各种人群观看，并能增强其立体效果和景深；既可以作为大众化的产品，也可以 作为各种艺术珍品的立体重现。本实用新型的设计原理，是利用人的双目视差，使左右"像对"进行融合而获得立 体感觉。"像对"片是由所拍得的左、右眼像并排地洗印在一张标准规格的5英寸照片 上。沿中线对折，并将背面相贴在一起做成，从本实用新型的前方(或上方)，沿中心轴 位置插入，并能将它推进或拉出放在一合适的位置，能适合各种不同的视力。再通过与 中心轴各成45度的两块表面镀膜反射镜，使虚像正好成像在经过特殊设计的左、右偏 心透镜的前方，此虚像经过该透镜的放大及融合作用，从而能通过该目镜看出立体像。 由于能将图像放大，故能观看放大的立体像，又由于放大倍数不大， 一般为5倍左右， 故由此而产生的像差用肉眼不易察觉，从而保持了很好的图像质量。该偏心透镜固定在 镜筒中，并经过一螺旋推进装置可前后移动，而达到最佳的成像位置以适合每个人的眼 睛。本实用新型立体成像器装置,它主要包括透明或半透明前薄壁、平面镜、挡板条、 像对、偏心透境、固定圈、反光镜、透镜套筒、螺旋、上下底板、侧壁和目镜；透明或 半透明前薄壁与侧壁连接并位于最前方，左、右眼的像对位于前面中心轴位置；左、右 平面镜分别对称位于像对两侧，与水平X轴成45度角，使左、右眼相片的虚像分别生 成在左、右偏心透镜的正前方，并与Z轴垂直；左、右反光镜分别对称位于像对两侧， 它与X轴成20度 25度的倾角，固定在上、下底板之间并与之垂直；透镜运动架在其 左右两侧各固定一个透镜套筒；左、右偏心透镜用甜、后固定圈固定在透镜套筒内；螺 旋位于中心轴位置，当螺旋旋转时，可使透镜架向甜、后运动，使偏心透镜能作前后运 动而调焦；左、右眼正对左、右偏心透镜的几何中心；目镜通过螺旋前后移动装置调节。
所说的偏心透镜的焦距F二145 155mm，直径30 34mm.偏心距为4. 0 6. 0隱， 使此左、右偏心圆透镜的偏心方向朝中心轴方向，左右偏心透镜的几何中心相隔等于两 眼相距65隱的位置。所说的左、右偏心透镜是固定到镜框中，直接观看左、右眼像对片，可看出立体像。 在镜框上加有带长方孔的不透明膜或片,来限制视场，遮掉杂散视场。所说的偏心透镜也可直接用同样焦距的透镜代替，设置该两目镜的中心距离为 72mm 77mm，直径30 34mm，同时采用平凸透镜的型式，即一面的球面， 一面为半面， 并使平面这边接近眼睛方。所说的两个反光镜可用发光板代替。所说的发光板是自发光二极管或电致发光板。所说的目镜是各类消像差透镜，具有同类焦距，并且能将左、右眼像左前方能融合 成一个立体像的折射能力。所说的像对也可用两块高清晰微显示屏代替，使它们背对背地装在一起，分别接收 输入的左眼电子像及右眼电子像或者接收立体电影电子影片中的左、右眼像，可观看出 放大的立体像或彩色立体电影。所说的两块显示屏的屏幕尺寸可以比像对片小(至少缩小一倍，或更小)，例如是 縮小一倍，对应的目镜的放大倍数应成比例加大，例如加大一倍。所说的目镜前后移动装置做成固定在一个最佳位置上，而将像对片推进或拉出作为 调节装置，这样做成一种简略型的立体成像器装置。所说的像对片插口也可开在顶端，像对片由顶端插入，并可沿Z方向推前或推后 的运动，以达调节的目的。本实用新型的立体成像器装置的应用范围-(一) 观赏类1)立体婚纱照、生日照、个人立体写真、全家福等；2)世界各地风 景名胜、文物古迹、著名雕塑等；3)艺术欣赏各种舞姿、人体健美、时装模特等。(二) 商业类1)新产品、新商品的立体展示；2)房地产及内部装修的立体展示；3) 饭店、酒楼的"立体菜廊"，理发店的"立体发廊"，照像馆内的各种立体艺照展出；4) 各影剧院(包括京剧院)的名演员表演的立体剧照。(三) 科学技术类l)化学、生物学、晶体学各种原子、分子立体排列图形；2)各 种物理教具的立体模型。3)数学上的各种立体空间几何曲线及电、磁力线、流线的空 间分布；4)航测图、考古现场的立体展现。5)造船业、航空业、建筑、机械、城市规 划等的立体模型；6)公安系统的事发现场的立体重现。本实用新型的积极效果1)凡是有数码相机(或具有拍照功能的手机)的人均可 自己拍摄和制作这种立体像。2)直接采用彩色照片作为像源，而成像系统又未带来可 察觉出的像差，故清晰度高，彩色鲜艳,立体感强，图像栩栩如生。3)性价比高。只需 洗印一张5英寸彩照的钱而能观看到放大约为20 25英寸的立体照，而且还扩大了数 码相机的新功能。4)具有调节装置，除具有正常视力的人能观看外，戴近视眼镜或老 花眼镜的人甚至8岁以上的儿童均可观看。5)应用范围广泛。可根据自己的喜好或专 业方面的要求拍摄、制作并观看能表达实际场景的各种立体像。本实用新型的突出特点在于-1)进行了最优化设计，使相片、镜面、目镜及人眼的位置作最佳配合，很容易就 看出很强的立体效果，图像清晰，彩色鲜艳，视场较大，有身临其境的感觉；2)增 加了调节装置，既简单又实用，能适合各种人群观看，并能增强其立体效果和景深；3).
凡是有数码相机的人均可利用自己的照相机及现代洗印技术，就成为立体像的制作者; 4)既可以作为大众化的产品，也可以作为各种艺术珍品的立体重现并可广泛地用于现 代科技；5)利用高清晰度微显示屏的进展及存储器容量的大增，并釆用类似于MP3、 MP4相类似的技术，无需经过洗印过程，就可从新型立体成像器装置中连续不断地看出 立体像甚至立体电影，从而成为一个立体像的小型播放器，甚至成为一个微型立体影院。 如配以键盘可成为一个小型的立体游戏机。
图1是立体成像器装置X-Z剖面的俯视图；图2是立体成像器装置X-Y面的正视图； 图3是立体成像器装置的Y-Z侧视图图4是立体成像器装置的X-Y前端面图图5是立 体成像器装置的用作目镜的偏心透镜的正视图及截面图；图6a竖拍'像对'照片的模板 图；图7可观看两组横拍照片的模板图；图8a是改进型横拍照片模板制作图；图8b是一 组横拍照片模板图；图9用平凸透镜代替偏心透镜。
具体实施方式
本实用新型参照附图详细说明如下如图所示，整个装置的成像系统均呈上下对称，且左右对称，图的标号上加一撇(如 l'; 2')是表明该标号(如标号1;2)的对称部分， 一般不另作说明。如图1所示，1是透明或半透明前薄壁板，位于最前方，2'及2为左、右眼相片(即 "像对"片)，可在上下底板上的导轨槽3' 、 3内滑动，4'及4为对称的左、右平面 镜，与水平X轴成45度角，它使左、右眼相片的虚像分别生成在偏心透镜9，、 9 (用作 .目镜)的正前方，并与Z轴垂直，加黑点处表示镀高反射膜(银、或铝)面，系位于该 平面镜的表面上；5与5'为前侧壁；7'与7是左、右反光镜，它与水平约为20度 25 度的倾角，固定在上、下底板33'、 33 (见图4)之间，并与之垂直。使经过l、 l'的光 线由它反射到相片上而加强相片的亮度。6为挡板条，位于导轨槽的里端，使相片夹推 至此处即被挡住；8是透镜运动架，在其左右两侧各固定一个透镜套筒13' 、 13，透镜 套筒13'、 13内用前固定圈11'、 11及后固定圈12'、 12，固定左、右偏心透镜9'、 9, 螺旋15位于中心轴位置，当螺旋旋转时，可使透镜架向前、后运动，使透镜能随该架 作前后运动而调焦。10'、 IO是左、右侧壁；14'、 14是人的左、右眼，两偏心透镜9、 9'的几何中心相隔的距离应与人的两眼间的距离(6. 5厘米)大致相同。螺旋15使 运动架其前后运动的范围可达1.5 2.5厘米，透镜套筒13、 13'运动至中间位置为正 常眼的观察位置；再向前时，适合近视眼观察。向后则适合远视眼(老花眼)观察。21、 21'是软眼罩(见图3),处于透镜套筒13'、 13的最前端；33'为上顶板(见图4), 以半透明(或透明)薄塑料板制成，以增加采光量，使自然光或灯光能通过它将像对照 亮。33为下底板(见图4)。 16为"像对"片的插入缝。17为半月牙形口，便于手指拿 着"像对"片推进或拉出。偏心透镜的技术参数现以观察5英寸"像对"相片为例，焦距F-145 155 mm, 直径30 36腿.图5中27代表原透镜的几何中心，25代表偏心的位置。它们之间的距 离称为偏心距，偏心距的大小为4.0~6.0 mm，使此左、右偏心圆透镜的偏心方向朝 中心轴方向，25'、 25即为左、右偏心透镜的几何中心，它们相隔的距离等于两眼间的 距离约65mm，目镜通过螺旋前后移动装置调节，通过此目镜即可观察出放大了的立体
像。"像对"在平面镜的像是反过来的虚像，对观察风景、人物影响不大，但有文字时 则成了反写的字，这一欠缺很容易克服，只需在制作"像对"片时将图像各自作水平反 转就可以了。所说的目镜前后移动装置(螺旋)做成固定在一个最佳位置上，而将像对 片推进或拉出作为调节装置，这样做成一种简略型的立体成像器装置。"像对"片的制作方法可利用图像处理软件Photoshop来做。先按宽高比为5: 3.5 (英寸)开辟一个空白文件,见图6a，其文件的大小约为你所拍的照片所含像素的2 倍。使所拍的左、右眼像恰好能并排地放下,例如拍摄时采用的图像大小是1280 X 960 像素,开辟新空白文件的大小应符合标准5英寸的规范，即横向为5英寸，垂直为3. 5 英寸，分辨率为420像素/英寸。(如用1600X 1200像素拍摄，分辨率就应加大为525 像素/英寸,其它依此类推)。在图上划出左、右眼像并排放置的位置,并让周围留点白边， 且将右边的白边多留点，留出让手指捏住相片的位置,这样不致弄脏相片，同时也留作对 该图片作文字注解的地方。称此为"竖拍模板V2",(图6a)。再通过Photoshop软件最 基本的操作,将左、右眼像分别放入上述模板中各自的位置,并使左、右眼像高矮对齐)。下一步是将它们各自沿水平方向反转。最后将它们合并成一个图层，将它送至洗 印店，按5英寸标准照片洗印(它的宽高比是5 : 3.5),(如自己有好的彩色打印机， 也可以自己打印出来)，然后用钢尺及小刀沿虚线轻轻地划几下，使之似断非断，再沿 此线对折过来，在背面涂些粘膏，背对背地黏牢，即成为"像对"片，或称立体照片， 将它插入该新型立体成像器装置前端的插缝中，会观看出很好的立体像。如果拍照片是横拍的话，特别是拍风景片时常是这种拍法，这时将左、右眼照片 放入模板中时，上下会空出一大片空间，十分可惜。这时可将空间分成上下两部份，上 面放一个"像对"，下面可放另一个"像对"，即总共可放4张照片，然后和上面同样的 方法做成上下两组"像对"片，这样就可同时看两组立体像了，充分地利用了空间。这时模板的分辨率应适当选大一些。例如对一般用1280X 960像素拍的相片，其 分辨率就应选为576像素/英寸。(如用1600X 1200像素拍摄，分辨率就应加大为720 像素/英寸,其它依此类推)，这样的模板称为横拍模板H4 (图7.)。如果你的"像对"不是用数码相机拍出的，而是一般用胶巻的相机拍出的，则可 用扫描仪将其变成数码图像后再作如上处理而得出"像对"片了，故也同样可以做出这 种"像对"片,用该新型立体成像器装置来观看放大了的立体像。 一般较大一点的数码 洗印店均有此项业务。因此不只是数码相机的拥有者能利用上这种立体成像器装置，任何种类的相机拥 有者包括过去专用于拍摄立体像的多镜头相机，选其中合适的一对照片均可做成这种 "像对"片，而利用此立体成像器装置观看出彩色的放大立体像。这种新型立体成像器装置的高度(Y方向)为94mm 96mm，揷入"像对"片的上下 槽的髙度严格定为3.5英寸(89mm)，这样一张标准5英寸照片对折后竖着插入后不松 不紧并可自由地推进或拉出。该立体成像器装置其横向(X方向)的宽度为132mm 136mm，前后长度(Z方向)的长度132mm 136mm。本实用新型的进一步设计方案1)上述新型立体成像器装置的内部高度设定为最适合竖拍的照片。但对横拍照片 虽可同时放两组"像对"片，其原始照片的大小无疑是縮小了。现为了最适合横拍照片，可将其内部高度改为5英寸的一半即2.5英寸(64mm)，这时将横拍照片的左、右眼像
放在上下两位置,然后对折过来并背对背地黏好，横插入新型立体成像器装置的前端插 槽中，故这时的原始照片比原来大了 2.5/1.75 = 1.4倍。此时该装置的髙度比原来降 低了 89/64= 1. 4倍,显得比原装置小巧。故这时两平面镜4、 4'及两反光镜7、 7'(见 图1)的高度也相应变低为64mm。加上上、下底板的厚度一般实际的髙度约为67 70mm， X方向的宽度及Z方向的前后长度与原来的一样。此时两平面镜4、 4'的宽度应增大， 由原来的2.6英寸左右增大到5英寸(89mm)左右。相当于将原来竖置的平面镜这时就 变成横置的了。这种改进型的立体成像器装置能满足大多数人拍风景片时大多采用横拍 的习惯，并能获得较大的画面，此外还可利用所谓"诱导立体"的原理,将像面由原有 的4:3扩展为5:3，使人有看宽屏幕的感觉。这种横拍照片的"像对"片(我们称为横拍H2像对片)的制作方法如下先制作H2的预备模板.该模板的宽度应设为5.3英寸，高度为2.5英寸，设所拍的是采用1280X960像素 进行横拍，则所用的像素崈度应和以前一样，采用420像素/英寸(如果采用1600X 1200拍摄，则像素崈度应为525，其它类推)，所得的H2预备模板图，如图.8a。将横拍的左、右眼像分别调入相应的框中位置(其方法和以前讲过的一样)，应使 左、右眼像其相应部分的髙矮对齐，然后合并成一个图层。帝时乍H2的新模板(见图8b):先建立一空白文件，其宽3.5英寸，髙5英寸(即 通常的标准5英寸相片的大小)，其崈度选为420像素/英寸，注意此数值应与H2的预 备模板(图8a)的一致。从上图中我们可以看到左、右眼像分别所应处的位置。其步骤如下先将右眼像 从预备模板通过框选、拷贝、黏贴到此位置时，应注意两点 一是从预备模板框选右眼 像时，其框应含盖预备模板的整个右半部空间。二是黏贴到此处时通过移动应使其底线 与H2模板(图8b)的中线对齐，而左右处于居中的位置。然后根据其箭头所指的方向 作水平方向的反转。然后将左眼像从预备模板通过框选、拷贝、黏贴到下面左眼像的位置。此时，应 注意两点 一是从预备模板框选左眼像时，其框应含盖预备模板的整个左半部空间。二 是黏贴到此处时首先应根据箭头所示作垂直方向翻转。然后通过移动应使其底线与H2 模板的中线对齐。而左右处于居中的位置。和以前一样可在右边加以注释。做出的结果称H2 "像对"片。将做好的H2像对片拿去洗印成一张标准的5英寸照片后，和上述的方法一样。用 刀片沿中线划几刀，使似断非断，将背面涂些固体黏胶，背对背地贴好，用滚筒压紧一 下，即成最终产品。将其揷入到立体成像器装置的前端的揷缝中，放入到最合适的位置 即可看到放大了的立体像。利用这些改进型立体成像器装置虽然最适合横拍的"像对"片，但对竖拍的照片同 样可以观察，只是浪费了空间，但可和做H4像对片一样,可同时看两组竖拍的立体像对 片，其制作的方法与上述的方法基本差不多，也是先应有一个预备模板，这模板中有两 组竖拍的像对片，即应留出放4张竖拍照片的位置，然后倒转到正式模板中，照(1) 中所描绘的情况按步骤来做就行了 。2)将原来的偏心透镜直接用同样焦距的平凸透镜代替(图9)，即一面为球面，一 面为平面，并使平面这边接近眼睛方。这种透镜的球差较低。设左、右眼目镜的中心点 分别为27，及27，左、右眼目镜的直经为30 36mm，该两目镜的中心距离为72mm 77mm。 25，及25分别为左、右眼所对准的位置， 一般为65mm。3) 为提高成像的质量，可采用各类消像差透镜来作目镜，除要求具有同类焦距外， 还应满足像偏心透镜一样能将左、右眼像在前方能融合成一个立体像的折光能力。4) 像对片插口不是开在前端而是在顶端，像对片由顶端插入，并可沿Z方向推前 或推后的运动，以达调节的目的。5) 将原来的两个反光镜7及7'用发光板代替。在内部装置中应增加变压器及供电 电池的位置。例如用自发光二极管(LED)或电致发光板(ELD)等用作自发光板。这 样一来就不需要要求上顶板33'(图4)及前薄壁板l (图1)必须透明或半透明的条件。 这时还可将四壁用黑色材料制成，可造成周围是暗背影的条件，这样使图片看起来简洁 一些。由于发光板的亮度可以调节，可得到所需的亮度，故图片的清晰度可进一步提高， 并不受环境影响。6) 用两块高清晰微显示屏来代替彩色照片2、 2'(图1)，左眼像屏和右眼像屏， 使它们背对背地装在一起，它们的大小与左、右眼"像对"片的大小大致一样。然后由 存储器及控制板分别向它们输入左眼电子像及右眼电子像，其效果就像洗印出的"像对" 片一样。因而可观看出放大的立体像。这种高清晰微显示屏的首选产品应是高清晰度有机发光二极管显示屏(OLED)来 做成，因为它是自发光体，两反光镜7、 7'(或发光二极管)可取消。它本身由于不需 要背光源，可以做得很薄，现有水平即已做到lmm以下。其清晰度也已超过XGA以上 的水平。将数码照相机所拍得的立体像对，按上述做"像对"的方法进行处理，输入到 该装置的存储器及控制板中，分别向左眼屏及右眼屏提供配对的高清晰左眼电子像及右 眼电子像，并分别在彩色微显示器上显示出左眼图像及右眼图像。这时从目镜中即可看到 栩栩如生的放大立体像。同样能保持好的黑背景条件。故无需经过再洗印成5英寸照片 的过程。既可以一对对地播放，也可自动地连续播放。并可以像MP3或MP4—样配有解 说词及音乐。因此在这一新装置中安装有存储器及显示板的供电系统的位置。随着微显示器的清晰度不断提高，其屏面可以做得很小，其目镜的放大倍数可以适 当加大，仍能看到很好的放大立体图像，这时该立体成像器装置的高度就可以做得很小。 例如在現有基础上清晰度提高一倍，此屏幕的大小就可縮小一倍，目镜的放大倍数应提 高一倍，可得到同样的效果，这时立体成像器装置的髙度就可降低一倍，其前后长度也 可适当縮短，因而整个外形尺寸适当变小而更便于应用，因为原来的外形尺寸要受到做 像对片时必需采用流行的最小规格为5英寸照片的限制。7) 对左、右眼像的高清晰度微显示屏(如有机发光二极管显示屏)分别输入立体 电影电子影片的左、右眼像，则这时看到的就是彩色立体电影了。故这一装置就相当一 个小小的立体电影院。
权利要求1、一种立体成像器装置，它主要包括透明或半透明前薄壁、平面镜、挡板条、像对片、偏心透境、固定圈、反光镜、透镜套筒、螺旋、上下底板、侧壁和目镜；透明或半透明前薄壁与侧壁连接并位于最前方，左、右眼的像对位于前面中心轴位置；左、右平面镜分别对称位于像对两侧，与水平X轴成45度角，使左、右眼相片的虚像分别生成在左、右偏心透镜的正前方，并与Z轴垂直；左、右反光镜分别对称位于像对两侧，它与X轴成20度～25度的倾角，固定在上、下底板之间并与之垂直；透镜运动架在其左右两侧各固定一个透镜套筒；左、右偏心透镜用前、后固定圈固定在透镜套筒内；螺旋位于中心轴位置，当螺旋旋转时，可使透镜架向前、后运动，使偏心透镜能作前后运动而调焦；左、右眼正对左、右偏心透镜的几何中心；目镜通过螺旋前后移动装置调节，其特征在于偏心透镜的焦距F＝145～155mm，直径30～34mm.偏心距为4.0～6.0mm，使此左、右偏心圆透镜的偏心方向朝中心轴方向，左右偏心透镜的几何中心相隔等于两眼相距65mm的位置。
2、 按照权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于所说的左、右偏心透镜是 固定到镜框中，直接观看背对背地贴在一起的左、右眼像对片，可看出立体像。
3、 按照权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于在镜框上加有带长方孔的 不透明膜或片,来限制视场，遮掉杂散视场。
4、 根据权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于所说的偏心透镜直接用同 样焦距的透镜代替，设置该两目镜的中心距离为72 77mm,直径30 34mm,同时采用 平凸透镜的型式，即一面的球面， 一面为半面，并使平面这边接近眼睛方。
5、 按照权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于所说的两个反光镜用发光 板是发光二极管或电致发光板。
6、 按照权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于所说的目镜是具有同类焦 距，并且具有能将左、右眼像左前方能融合成一个立体像的各类消像差透镜。
7、 按照权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于所说的像对是背对背地装 在一起的两块高清晰微显示屏。
8、 按照权利要求7所说的立体成像器装置，其特征在于所说的两块显示屏的屏幕 尺寸是至少縮小一倍，对应的目镜成比例的放大。
9、 按照权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于所说的目镜前后移动装置 做成固定在一个位置上，而将像对片推进或拉出作为调节装置，这样做成一种简略型的 立体成像器装置。
10、 按照权利要求1所说的立体成像器装置，其特征在于所说的像对片插口是开在 顶端，像对片由顶端插入，并且沿Z方向推前或推后。
专利摘要本实用新型是一种立体成像器装置，主要包括左、右平面镜、像对，左、右偏心透镜，左、右反光镜、上下底板、侧壁和目镜；左、右眼的像对位于前面中心轴位置；左、右平面镜分别对称位于像对两侧；有机发光二极管显示屏(OLED)代替左、右像对片，发光二极管(LED)代替左、右反光镜。偏心透镜的焦距F＝145～155mm，直径30～34mm.偏心距为4.0～6.0mm，该装置适用范围广泛，可放大彩色立体像。也可用于观赏各种立体图片，如名胜古迹、艺术写真、人体模特、婚纱摄影、产品广告等，还可由摄影爱好者或专业人员根据自己的喜好和需要拍摄制作高质量的艺术立体写真照或根据各种业务要求而制作的专业立体影像。由于具有调节装置，对老、中、青甚至儿童均适用。
文档编号G02B27/22GK201047886SQ20062015173
公开日2008年4月16日 申请日期2006年12月14日 优先权日2006年12月14日
发明者丁守谦 申请人:丁守谦