立体观像器以及带4g通信系统的个人立体影院装置制造方法

立体观像器以及带4g通信系统的个人立体影院装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种立体观像器以及带4G通信系统的个人立体影院装置。立体观像器包括左、右平面镀膜镜、左、右显示屏、左、右偏心透镜，上下底板及调节装置。左、右平面镀膜镜与中心Z轴呈45度角，与中心Z轴对称。镀膜反射镜面朝外，位于主轴两侧，且与中心主轴平行。4G左、右眼视频显示在左、右显示屏上。人的左、右眼通过左、右眼的目镜即看立体像。本实用新型以光学观看装置和CPU为核心，加上相关基本构成组件可派生出多种产品，适用范围广，包括：医疗、囯防、军事、公安、保险、交通。用肉眼直接观看，对老、中、青甚至8岁以上儿童均适用。本实用新型易于推广传播。各类专业技术人员根据各自特点利用此个人立体影院作各种不同的应用。
【专利说明】立体观像器以及带4G通信系统的个人立体影院装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高清晰、全彩色、高亮度的立体观像器以及带4G通信系统的个人立体影院装置。立体观像器属裸眼观看装置，且能与4G移动通信相结合，实时拍摄、发送、接收、存储、播放3D信号。
【背景技术】
[0002]过去曾有过立体成像器，例如美国具有70多年历史的View Master,只能观看静态的立体像，且不曾有人物的特写；近年国内有小量生产的立体成像器如CN200620151731.7，其产品也只是静态的。CN 200910070421.0公开了一种全彩色高清晰眼镜式立体观像器装置，但裸眼不能观看，且不具备实时拍摄、发送、接收等功能。其它类似产品，也都只能观看静态的立体像。近年来还有将军用的头盔装置改作民用，可观看动态的立体像，例如索尼推出了所谓全新头戴式个人3D影院HMZ-Tl，其前部重量也让有些佩戴者感到不适。配备了两个最新研发0.7英寸(对角18.0毫米)高清OLED (分辨率1280x720)屏幕，将其放大到20米远处观看750吋3D (19M)电影屏幕。放成这么大只供个人观看实在沒有必要，且会使亮度较低，谈不上高清了，实际效果较差，其价格过于昂贵，且其成像质量不高，难以普及成大众型产品，加上不能自行拍摄立体像，且与现在己十分发达的3G及4G(第3代及第4代移动通信)未进行给合，故其实用性有限。现有立体电影院的观看必须在暗室戴上偏振光眼镜，家庭用立体电视必须戴上液晶快门立体眼镜或偏振光片眼镜，除给人带来不便之外，且因闪烁还使得视觉疲劳，令人眼睛不舒服，这两类眼镜的透光率只有50%左右，除降低亮度外，也降低了彩色的饱和度。号称正在开发的裸眼立体电视，用电隔断光栅或用柱面微镜形成，除制作困难，成本增高外，其本身不可克服的缺点是所形成的立体像其清晰度降低了一半，亮度及彩色饱和度也有一定的降低，也只能在一定的位置观看，否则会令人头晕，且其景深也受到一定的限制。

【发明内容】

[0003]本实用新型的目的是提供一种立体观像器。它是一种观看立体像系统，能对立体像的左、右眼像的原始格式“左、右并排(Side by side)”或“上、下叠放(up & down)”，通过它即可观看到高清晰、全彩色、高亮度的适度放大的立体像，且无需另载专用的立体眼镜(如偏振光眼镜、液晶快门眼镜)，故属于裸眼观立体像系统，但又与通常用的隔断光栅或柱面微镜所形成的裸眼观看系统不同，因这种系统会将清晰度降低了一半，且景深也受到限制；而且本实用新型提出的裸眼系统，则不会降低清晰度，对景深能保持原有状态，只是人眼必须靠近观察窗口进行观看，就像人们站在室内窗前观看窗外风光一样，故严格地说是属准裸眼系统，这会带来很大的方便，适合从8岁至80多岁的广大人群无论原来是戴眼镜的或不戴眼镜的都能观看立体像。
[0004]此外利用已发展得相当成熟的移动通信的3G/4G技术，将手机上用来拍照或摄像的摄像头放置在该装置的前端，左右边各一个，与中心轴对称且平行，并使相隔约等于人双眼的距离，这就构成一个完善的立体像拍摄系统，可以边拍边看，该装置相当于一个立体监视器，并存储到存储卡中供以后观看，也可以利用3G/4G技术，实时地或以后发给具有该装置的好友观看，或是发送到专门设立的这种3D网站，可供网友下載，或主动播放这种3D节目。由于这种系统不仅具有3G/4G的发射播放装置，也同时具有3G/4G的3D节目的接收装置，因此可以接收好友或专用3D电台或网站播出的3D节目。同时三网真正融合后，也可以直接接收到中央电视台所播出的3D节目，相当于建立了 一个个人立体影院。这正是目前流行的家用立体电视的补充与替代，而且还可亲自动手拍摄自已喜爱的立体短片节目。除能用于传统的3D项目之外，对文化艺术产业、建筑、医疗、交警、保险、刑侦、军亊、旅游、教育、科研等等邻域均可用到，适用范围相当广泛。
[0005]本实用新型提供的一种立体观像器主要包括:左平面镀膜镜(左反射镜)、右平面镀膜镜(右反射镜)、带驱动的左显示屏、右显示屏、立体视频的左输入端口、右输入端口，并在显示屏上显示的左眼视频像、右眼视频像，左偏心透镜、右偏心透镜做成的左、右眼目镜，上下底板以及调节装置等。
[0006]左平面镀膜镜、右平面镀膜镜与中心Z轴各呈45度角，它们相互构成90度角彼止垂直，与主轴(即中心Z轴)对称；左、右平面镀膜镜面朝向中心Z轴，位于中心Z轴两侧；两个薄的显示屏背对背地合并在一起，位于中心位置，且与中心Z轴平行；左显示屏、右显示屏两个显示屏的屏面朝外，位于左面的显示屏显示左眼像，位于右面的显示屏显示右眼像，左、右眼像分別由存储器或由4G接收系统供给，左眼像、右眼像由各自对应的左反射镜、右反射镜形成左眼、右眼的虚像，位于前端，对称地处于中心Z轴两侧，且与中心Z轴垂直；人的左眼、右眼对称地处于中心Z轴的两侧，在人眼与形成的虚像之间，在靠近左眼、右眼之前，对称地放置左偏心透镜、右偏心透镜；或者
[0007]左眼像显示屏及右眼像显示屏分别位于中心Z轴的左、右两边的对称位置，显示面朝内，并保持这这两块成90度角的左平面镀膜镜(镀膜镜是指镜表面是镀银膜或铝膜的镜子，以增强反光能力，有时简称反射镜，下同)、右平面镀膜镜成正“V”形并位于正中位置，并与中心Z轴对称；左、右显示屏面与各自的反射镜面均成45度角，在前端形成两个平放着的左眼虚像及右眼虚像，对称地处于中心Z轴两侧，且与中心轴垂直，原来的正像需用软件变成反像才能看出正的立体像
[0008]为了克服由两块平面镜所生成的立体像是反的这一缺点，另一种方法就需再多加两块反射平面镜，使反过来的像再经一次映像，这样负负得正，才得到从目镜中看到的立体像就是正立体像了。所述的平面镀膜镜共采用四块，将两个显示屏对称地放在中心Z轴的左、右两边，显示面朝内向着Z轴；这四块平面镀膜镜的位置应左右对称，使原来显示面上的像经过两次反射后再终在中心Z轴的前端形成与水平X平行的左右眼正像，彼此靠近，且与中心Z轴对称。
[0009]所述的左眼偏心透镜、右眼偏心透镜放在左、右眼的近前方，由它的焦距确定其放大倍数及成像位置，由平面镀膜镜形成的左右眼虛像经放大时它们的中心位置会进一步靠近，然后选择它的偏心度的大小为使此两最终正虚像彼此完全重合，焦距选择应使成像位置处于离眼I至5米的距离，放大倍数5至25倍为最佳。
[0010]所述的偏心透镜的焦距F = 120?240mm，直径10?65mm.偏心距为2.0?10.0mm0[0011]所述的目镜采用半月牙型偏心球面透镜，或者一面为平面(即曲率半径为无穷大)。
[0012]含有上述所述的立体观像器的带4G通信系统的个人立体影院装置包括:双摄像头、双显示屏、3G/4G收发装置、微型电脑(单片机)、话筒、立体声耳机或喇叭、SM卡、存储卡、蓝牙模块、WLAN模块、锂电池与机盒，它们间的位置与连接关系用图14说明。
[0013]所述的个人立体影院装置，在该装置的前端装有两个相隔为65mm的平行摄像头，可随时拍摄立体“像对”，通过4G传输到其他拥有此个人立休影院的持有者供其观看或送给总站存储，并可被需要者调阅观看。
[0014]所述的双显示屏是高清显示屏，包括OLED显示屏，也可以是3G或4G手机的显示屏。
[0015]所述的手机是两部同型号的手机并排地揷到立体成像器的上端的固定槽中，然后将其立起，使各手机原有摄像头进行录相或拍照，存入各自的手机中，拍完后将这两个手机原先位于左边的就揷入左侧的揷槽中，原先放置在右边的手机则放在右侧的揷槽中并固定，然后同步播放所拍的录相就相当在立体影院看电影，或观看原存放的3D录相片或接收4G系统传来的3D节目。
[0016]本实用新型独立于现行由左、右眼平面像合成立体像的新的设计思想及新的设计方法，使清晰度、亮度、彩色特别是灰度不受损失，并能实现裸眼观看。
[0017]本实用新型的技术方案进一步详细描述:
[0018]所述的立体观像器主要包括:左平面镀膜镜、右平面镀膜镜、带驱动的左高清晰显示屏、右高清晰显示屏、立体视频的左眼像输入端口、右眼像输入端口并在显示屏上显示左眼视频像、右眼视频像，左偏心透镜、右偏心透镜做成的目镜，上下底板等；
[0019]左平面镀膜镜、右平面镀膜镜与中心Z轴(有时简称主轴或Z轴，见图1)各呈45度角，故它们相互构成90度角(彼止垂直)，与主轴对称。镀膜反射镜面朝向主轴,位于主轴两侧。两个薄的显示屏背对背地合并在一起，位于中心位置，且与主轴平行。两个显示屏的屏面朝外，位于左面的显示屏显示左眼像，位于右面的显示屏显示右眼像，左、右眼像分別由存储器或由3G/4G接收系统供给。这些左、右眼像由各自对应的左、右反射镜形成左、右眼的虚像，位于前端，对称地处于中心轴两侧，且与中心轴垂直。人的左、右眼对称地处于中心Z轴的两侧，在人眼与形成的虚像之间，在靠近左、右眼之前，对称地放置左、右眼偏心透镜，这两个左、右眼偏心透镜的目的有两个:1.适当选定这两个偏心透镜的焦距，使在离左、右眼前面约I米左右的位置形成放大倍数5到6倍的放大像。2.是选定偏心度的大小，使放大了的左、右眼虚像，彼此向靠近主轴方向平行移动并最终重合在一起。并与中心Z轴垂直。这时人的左、右眼分别通过左、右眼偏心透镜(目镜)即看出栩栩如生放大了的立体像。
[0020]由于采用纯光学的方法将左眼像、右眼像合成立体像，而光学透镜的透光率及平面镀膜镜的反射率几近100%，不产生光的损失，因而生成的立体像最亮。又由于平面镀膜镜不引起像差，而偏心透镜作优化设计，使各种像差(包括色差、球差、彗差、场曲及像散、畸变)都在肉眼难以察觉的范围内，故立体像能达到高亮度、高清晰、全彩色，是目前立体成像质量最高的。由于这种装置形成的立体像只经过一次平面镜的映像故形成的立体像和对着镜子看到的一样是反像，因此应对左眼图像源、右眼图像源先用软件沿水平方向反转一次，这时形成的立体像是正的。另有一种方法，是再加一对平面镀膜镜，即总共采用四块平面镀膜镜，与中心Z轴对称，计算好与中心Z轴形成的角度及相对距离及位置，左、右高清晰显示屏在两侧，与中心Z轴平行且对称，这样就直接形成正的立体放大像。
[0021]所述的偏心透镜系采用本实用新型发明人的上一个发明专利(CN200910070421.0)中所描述过的半月牙型偏心球面透镜，在上述这种装置中，由于两个背对背放着的显示器有一定的厚度，由平面反射镜所形成的左、右眼虚像它们相隔的距离也较大，因此需要釆用较大的偏心距才能使这两个左、右眼虛像重合而最终看出立体像。具体大小视具体情况由希求成像位置、放大倍数及左、右像虛像相隔的距离来决定。一般左右眼偏心透镜的焦距F = 100?280臟，直径=10?65臟,偏心距=2.0?40.0臟；左、右眼偏心透镜较厚的部分朝外，较薄的部分朝里(指更靠近中心Z轴)，凸出部分靠近人眼。
[0022]本实用新型的观察目镜采用半月牙型偏心球面透镜，经过优化设计使其放大倍数适中，成像位置在I?2米的范围内，这是任何人(戴眼镜与不戴眼镜的人)都易于看清的距离。上述发明专利是经过优化设计而成，具有球差小，场曲像散(与偏移量的一次方成正比)及彗差(与偏移量的二次方成正比)也很小，故能保证图像清晰，同时使最为严重的畸变(与偏移的三次方成比例)及色差(与稜镜的色散相关)被控制到用肉眼难以察觉的范围；反射平面镜不产生像差(除使像反转之外)；故能保证高清哳度及全彩色。透镜的透光率以及反光镜的反光率几近100%，故保证了高亮度。
[0023]由于将左、右眼图像重合在一起，是采用纯光学的方法，故不会产生液晶快门眼镜中残存的发闪现象，也沒有偏振光彼此滤光不完全而产生的虚影。同时左、右眼像已在离眼I?2米的距离处合成好了，因而正常眼一眼就能看出栩如生的，而眼睛有些缺陷的人例如近视眼、老花眼、散光眼他们属戴眼镜一族通过他们的眼镜已校正了这些缺陷，所以也是一眼就看出了离眼I?2米处合成好了的栩栩如生的立体像，而不用像他们进立体影院或是在家看立体电视一样还得戴上另一付立体眼镜(偏光的或是液晶快门眼镜)，在心理上就产生一种抗拒。现在利用这种新发明的立体成像器是不需要再戴什么立体眼镜，直接就可以看到，故属裸眼立体电视的范畴，我们称之为准裸眼立体显示，唯一的要求是要靠近观察窗观察。这种准裸眼立体显示比通常的所谓裸眼电视有本质的不同，因它是通过电光栅或是微柱镜做成，清晰度至少降低了一半，而且只有在某些固定的位置才能观看到立体，偏离此位置，图像反转引起头晕。本专利的这一发明对清哳度一点也没有降低，而且还不降低灰度，这点是医学上特别讲求的。因此釆用本实用新型看立体像不会感到累，但仍然主张适合看短片，中途应适当休息。这样相当于做一次眼睛体操，能帮助纠正斜眼。据文献报导，可推迟老花眼的年龄，并能预防近视。
[0024]由上述将显示屏背对背地放在中心位置代替照片只有当显示屏做得很薄时才方便，现代的有机发光二极管(OLED)显示屏能满足这种要求。它能做得很薄，达零点几毫米的量级，清晰度可做得很高，且是自发光体，并可折叠，原则上可像相片一样对折，因此整个设计就可照本实用新型人原先发明的“立体成像器”(CN200620151731.7)进行。只是将原有放照片处換以这种很薄的OLED显示器，由于它系自发光显示体，故上顶盖壁不必用半透明塑料做成，可直接用不透明的黑塑料做成，并取消用以增强亮度的两狭条反光镜。但OLED正在研发中，价格较高，将来价格定会降下来即能形成为大众化的产品。
[0025]在该发明装置的前端装有两个相隔为65mm的平行摄像头，高端手机用的800万像素的摄像头就可以了。即可随时拍摄立体“像对”，无论是静态的或是动态的均可，存储在本装置的存储器备以后调用。也可通过4G传输到其他拥有此个人立休影院的持有者供其观看或送给总站存储，并可被需要者检索观看。
[0026]现在大规模生产的用于手机的液晶显示屏的清哳度达到1280线及更高的，能满足这种个人立体影院的要求，且价格较低，但液晶本身不能发光，需用发光二极管(LED)作为发光光源，因此这种显示屏较厚，不利于放于正中央。要想也能获得上述立体成像的效果应将显示屏放置在左右两侧才好，这就需要重新设计。图3、图4是左、右眼显示器位于两侧位置的示意图，图3是剖面图，图4是前视图，与图2相同。见图3，使左眼像显示屏2’及右眼像显示屏2分别位于中心Z轴的左、右两边的对称位置，显示面朝内。并保持这这两块成90度角的镀反射膜的镜面4’，4成正“V”形并位于正中位置，并与中心Z轴对称。左、右显示屏面与各自的反射镜面均成45度角，这时在前端形成两个平放着的左眼虚像及右眼虚像，像人从镜子中看到的虚像一样，见图9。和上面的设计原理一样，位于前端，对称地处于中心轴两侧，且与中心Z轴垂直。人的左、右眼14’，14对称地处于中心Z轴的两侧，在人眼与形成的虚像之间，在靠近左、右眼之前，对称地放置左、右眼偏心透镜9’，9，这两个左、右眼偏心透镜的目的有两个:1.适当选定这两个偏心透镜的焦距，使在离左、右眼前面约I米左右的位置形成放大5到6倍的放大像。2.是选定偏心度的大小，使放大了的左、右眼虚像，彼此向靠近中心Z轴方向平行移动并最终重合在一起。并与中心Z轴垂直。位于眼前的偏心透镜(目镜)的中心点使等于人的双目的距离约65毫米。人的左、右眼通过目镜分别看到经放大了的左、右眼虚像，并经过偏心透镜的作用，使左、右眼虚像重叠在一起而在大脑中形成栩栩如生的立体像。在这种装置中，左、右眼透镜相隔的中间部位用隔板将它们相互隔离，使左眼看不到右眼的成像系统，右眼看不到左眼的成像系统，故彼此不会产生串扰。由于显示面位于两侧，因此无论其本身厚与薄都与成像系统沒有影响。只是整个装置在外形上增宽多少的问题。
[0027]设呈正“V”字型的两相互垂直(成90度角)的反射镜固定，镜面与左、右显示器的显示面相互而望(见图9)，当左、右眼显示屏上的左、右眼像与中心轴向左、右扩大时，这时会发生左、右眼虚像会相对地向前移动，反之，缩小时，则会向后移动，离眼睛愈近。左、右眼像彼此之间的距离不会改变。如显示面上的左、右眼像同时向人眼方向移动(这包括两个方面，一个是像固定在显示器屏面上，当显示器向人眼方向移动，显示器的左、右眼图像随显示器向人眼方向移动。或是显示屏固定，两显示屏上的左、右眼像通过电学方法使之向人眼方向移动)这时在前端的左、右眼虚像的中心位置会彼此靠近，甚至使左、右眼虚像有一部分重叠(见图7)，这正是我们所希求的，需要偏移的距离降低，更易于获得立体像，因这时降低了偏心透镜所需的偏心度的偏折能力，而使左、右眼易于重叠在一起而看出立体像。此外由于降低了偏移距离所产生的各种像差将随之減少，故这一性能十分有利，可使人们极易看出完美的立体像。
[0028]通过图9可给出一些量的概念。设人的双眼位于这两个互成90度镜面的延长线其距离正好等于人双眼的距离65mm处,这时位于X轴上正负40mm高40mm的左、右箭头所形成的虚像正好位于Z=40mm的位置，并左右并排头尾相接着。如果左右箭头离X轴各增加20mm，这时虚像仍保持头尾衔接的状态不变，只是沿Z轴的方向前移了 20mm。这左右两个箭头沿X轴左、右对称地移结果也都是这样。首尾相接，只是沿Z轴移动相应的距离。但如果左、右两箭头向靠近人眼方向移动(即负Z方向)，情况大不一样，左右眼虚像处于Z轴的位置不变，而沿X方向移动彼此重叠一部分，这正是形成立体像所期求的。当下移20mm，这两个左右眼像居然完全重合了。为绘图清楚起见将左、右箭头放置在正负70_处，这时它们的虚像在Z=70mm处彼此重合，这时原则上用裸眼就看出立体像了，当然我们不能在这样近的距离来看。但如果将左、右眼像放置在离中心Z轴250mm的位置，并向-Z方向(即向靠近人眼方向)推进20mm，这时在Z=250mm的位置左右眼像完全重合，这正是一般人的明视距离，可以用裸眼很舒适地看出栩栩如生的立体像。这就是发明人本人最早申请的一个专利“立体成像器”(CN97201143.9)的基本设计思想。当时是用两张左右眼7吋彩照反洗来形成立体像，效果十分逼真。要想获得正的立体像，需采用四片平面镜，使反过来的镜像再反过来一次，就形成正的立体像。这种情况同样可以找到在明视距离处使左右眼像重合的位置安排，这就可以用裸眼直接到正的立体像了。
[0029]平面镜本身沒有放大作用，要想获得放大的立体像，在左、右眼睛前面相应地放两个放大镜(最好是消像差的，光线光学中完全可以做到，而电子光学中则不能)。但这时由于放大作用且该合成的像与左、右眼的角度不同，这时放大的像又会有些分离了，左眼像有些向右(+X方向)移过头了，而右眼像则向左(-X方向)移过头了。于是在设计平面镜位置时还是应保留一些使左右眼像不完全重合的量，这样经放大后就完全重合了。
[0030]有一点应说明的是:为了使分离的左、右眼虚像彼此易于重合，不是将两个显示器的左、右眼像沿人眼方向移动，而是由于设计和制造的方便往往是将两个显示器固定不动而是将呈V形状的光学系统(包括两个反射镜)向前方向(即正Z方向，即离人眼较远方向)推移，以利于左、右眼虚像重合。
[0031]在图9中可看出左反射镜本身完全屏蔽了右眼像，使左眼只看到左眼像；右反射镜本身完全屏蔽了左眼像，使右眼只看到右眼像，何况还可以在左右反射镜交界处与人眼之间加隔板，故根本不存在“串扰”。这样一些特性充分地用到设计中。
[0032]由于观看的是镜面中的虚像，所以与显示屏上的像是反过来的，正如我们在镜子中看到我们自已的像是反过来的一样。因此为得到和实际事物相一致的立体像，就应先利用软件将显示屏中原有的左、右眼像沿水平方向作一次反转，然后由此反转过的左、右眼像分别在左、右镜面中形成的己反过来的虚像经双眼看出来的才是正的立体像，与真实事物相吻合。
[0033]为了克服由两块平面镜所生成的立体像是反的这一缺点，另一种方法就需再多加两块反射平面镜，使反过来的像再经一次映像，这样负负得正，才得到从目镜中看到的立体像就是正立体像了。这可以采用多种安排，但必需最终达到两个目的:第一，由左、右显示屏上的左、右眼正像经过镜面的两次反射后仍然是在前端左右并排的两个平面虚像，与视觉方向的中心Z轴垂直并左右对称，并要求最终得到的左、右眼正虚像的中心点愈靠近愈好，这样偏心透镜的偏心度可较低，极易使左右眼像重合，从而使人能一下子就看出立体像，不易引起眼睛的疲劳。第二是将左、右眼偏心透镜放在左、右眼的近前方，它的偏心度的大小选择为使此两最终正虚像彼此完全重合，这样一眼就出立体像。焦距选择应使成像位置处于离眼I至2米的距离，放大倍数适中，5至10倍为宜。这样立体像的视角相当大，比一般家庭坐在沙发上(一般离屏3米)看42吋电视还要大，一般可达到60吋的水平。
[0034]现再详细地考虑具有4片反射镜的情况，并绘制出其光路图。与用两块平面镜的情况相似，分为将两个显示屏背对背地放在中心轴上显示面朝外以及将显示屏放置在左、右两边的位置，其显示屏朝内这两种情况来考虑。
[0035]如图6，将两个显示屏背对背地放在中心轴上显示面朝外的情况:为简便起见暂不考虑显示屏的厚度。经反复设计，已做出一组数据可满足上述两项要求。设显示屏的长度为64毫米，与中心Z轴重合，像的底端如图中箭头的羽毛底部位于座标原点(0，0，0)，左、右方向设为X方向，原点右方为正，左方为负。垂直于X及Z轴的方向为Y方向，今只在XZ平面上(Y=O)考虑，即能反映出全部情况。第一反射镜Ml的底端A的坐标位置为X=52mm，Z=28mm,镜面长为40mm与水平X轴的倾角为71度，另端为B点，镜面朝向显示屏。第二反射镜M2的底部C坐标X=0mm，Z=64mm,镜面长为45mm与水平X轴的倾角为26度，另端为D点，镜面朝向第一反射镜。显示屏上的右眼像在第一右反射镜中形反过来的虚像，而该反过来的虚像在第二右反射镜中形成再反过来的虚像即成为正的虚像了。这时形成右眼正虚像的位置位于正前方Z=180mm的位置，并与Z轴垂直,其大小未变，仍为64mm,但其末端已向-X方移动了 20_。人左眼座标为-X二 -32.5mm; Z= -10mm;人右眼座标为-X二 32.5mm;Z= -10mm;
[0036]再考虑中心Z轴左方的情况。显示屏的左眼像仍处于中心Z轴处的位置，左边的情况与右边是反对称的，因此在左边安放的第一反射镜及第二反射镜的位置与右边对应的反射镜完全处于反对称位置，即左边第一反射镜的底端的坐标A’位置为X=-52mm，Z=28mm,镜面长为40mm与水平-X轴的倾角为71度，镜面朝向显示屏。第二反射镜的底部C’坐标X=Omm, Z=64mm,镜面长为45mm与水平-X轴的倾角为26度，镜面朝向第一反射镜。这样形成左眼正虚像的位置同样位于正前方Z=180mm的位置，并与Z轴垂直，其大小未变，仍为64mm，但其末端已向+X方移动了 20mm。这样就使左、右眼的虚像中心位置比原来左、右并排方式靠近了 40_的位置，只需再移动24_就可以完全重合了，分配到每个左右眼像向中心的偏移量只需偏移12_，这只需略为有些偏心就可以达到。经计赫采用焦距F=155_的偏心镜，经过它放大成像后，其成像位置位于1116mm处，放大倍数为7.2倍，因此用1280分辨率的显示屏基本上看不出馬赛克。如用1920分辨率的屏效果当然会更好。
[0037]设显示屏的高度及反射镜的高度符合4:3的比例，即高为85mm，这时适合于竖拍的图像，例如人物写真、花卉特写等，使屏面能得到充分的利用。如果其高度按16:9设计，这时显示屏的高度及反射镜的高度应为36 _。这适合横拍的风景片及舞台片，使屏面能得到充分的利用。如果原始的长度64mm有所变化,例如将原显示屏64_X85_的竖放改成为横放即设计中的长度64mm增大为85mm，即增大为1.33倍，所求出的在XZ平面的各项参数均乘以1.33倍而Y方向的高度一律改成64mm，而人的双眼的距离仍维持为65mm，即大致相当，只需将这两个反射镜的长度应乘以1.33后两端再加点余量，倾角维持不变，即可在设计范围之内。当然严格地说还可以从光路再进行一次严格的设计而准确确定各参量的大小。
[0038]另一种用四片反射镜获得正立体像的方法是将两个显示屏对称地放在中心Z轴的左、右两边，显示面朝内向着Z轴:经反复设计，已做出一组数据可满足上述两项要求。设显示屏的长度为64毫米，对称地位于中心Z轴的左、右两边，左、右方向设为X方向，原点右方为正，左方为负。垂直于X及Z轴的方向为Y方向，今只在XZ平面上(Y=O)S卩能反映出全部情况。设左眼像的底端如图中箭头的羽毛底部的座标为(_75，0，0)，经计算，左端第一反射镜的底端Al的坐标位置为X=-28mm，Z=9mm,镜面长为52mm与水平X轴的倾角为54度。另端为BI，镜面朝向显示屏。第二反射镜底部Cl坐标X=-42mm，Z=75mm，镜面长为30mm与水平X轴的倾角为10度，另端为D，镜面朝向第一反射镜。左眼显示屏上的左眼像在第一左反射镜中形成反过来的虚像，而该反过来的虚像在第二左反射镜中形成再反过来的虚像即成为正的虚像了。这时形成左眼正虚像的位置在位于正前方Z=180mm的位置，并与Z轴垂直，其大小未变，仍为64mm,但其末端已向X方移动了 IOmm的距离。
[0039]再考虑中心轴右方的情况。右边的情况与左边是反对称的，因此右显示屏位于X=75mm的位置，右方安放的第一反射镜及第二反射镜的位置与左边对应的反射镜完全处于反对称位置，即右边第一反射镜的底端的坐标位置为X=28mm, Z=9mm,反射镜面长为52mm与水平-X轴的倾角为54度。镜面朝向显示屏。第二反射镜底部坐标X=42mm，Z=75mm，镜面长为30mm与水平-X轴的倾角为10度，镜面朝向第一反射镜。这样形成左眼正虚像的位置同样位于正前方Z=180mm的位置,并与Z轴垂直,其大小未变,仍为64mm,但其末端已向-X方移动了 10mm。这样就使左、右眼的虚像中心位置靠近了 20mm的位置，只需移动44mm就可以完全重合了，分配到每个左右眼像向中心的偏移量只需偏移22mm，这比上述显示屏(设无厚度)位于中心的情况差不多，其由四平面镜形成的虚像Z轴的位置是一样的，都是180mm，只是其分离的程度由原先每个只需偏移12mm变成要求22mm 了，故要求的偏心度比上述情况要大一些。如果和上一样采用焦距为F= 155mm的偏心透镜，经相互偏移合成为立体像的位置也为:Z= 1116mm处，放大倍数为7.2倍，因此用1280分辨率的显示屏基本上看不出馬赛克。如用1920分辨率的屏效果当然会更好。
[0040]其上述的一组数据不是唯一的，尚可用到多组数据得到相类似的结果。以上只是说明了一种设计方法。例如第一反射面与水平轴的倾角可由54度降低至52度，而显示屏不是垂直的，而是各自向外倾斜I至2度，有利于最终形成的正虚像彼此向中心靠近而易于重合。但这时左眼像的头部(即箭头部)会被截除一点点(见图10)，但右眼像的箭头部是完整的。而右边箭的尾部被截除一点点，但左眼看到的箭尾部却是完整。根据“诱导立体”的原理，看起来仍然是一个完整的箭的立体像。
[0041]这种将左、右眼显示屏置于成像系统左、右两边的做法有一个原则需要遵守，就是中心光学成像系统的总宽度不得大于人双眼的距离，即65mm，否则挡住视线。一般而言，先给定显示屏的大小，根据所希求的结果，用这一套方法进行设计，确定所需的偏心度达到左右眼像基本上己在前方重合好了，而无需再用对眼的方法使之重合，这样看起来眼睛不会感到累。对于戴眼镜的人，他们的眼睛有点毛病己由他所佩戴的眼镜校正好了，因此就和按正常眼睛设计出的光学系统相一致，因而达到和裸眼相一致的效果。但各人的眼睛终究有些差异，故利用螺旋可调节其观察镜筒作前后运动(见图2，图4)，以达到人眼的精确聚焦，而整个光学系统又能相对于显示屏作前后运动，以达到良好的左右眼像相重合。一般第一眼观看如遇到左、右眼像分开而看不出立体像时，可将成像系统向前(+Z方向)慢慢推进，这两个像会逐渐靠拢，最终重合而看出立体像。立体像的普遍规律是愈看愈立体，愈真实。这时如果将成像系统又按反方向(-Z方向)逐惭向回拉，图像的视场显得更广阔，且有点放大作用，像还显得略大，甚至拉回至原来看起来左、右眼像会分开的位置，也不再分开了，仍然看出是很生动的立体像，愈向外拉看的立体效果愈好，但看起来眼睛有些累。如拉出得过分了，左、右眼像又将分开而看不出立体像了。其所以有这一特性是由于人眼有跟随聚焦的作用，根据环境的变化而可不断调焦，以达最佳效果。这种能力因人而异，并且可以训练而得到增强。这种立体像看多了也自然会得到提高。同理如果光学成像系统固定，左、右显示屏也固定，利用软件能使左、右眼像在左、右显示屏上同步作前后运动，其效果是一样的。即左、右眼像同时向人眼方向移动，易于合成成立体像；而左、右眼像同时向前(即远离人眼方向)运动易看出视场较广阔的立体像，每个人都可以调节到最佳状态。
[0042]对16:9及以上的超宽显示屏或风光片，采用上下叠放(Up & Down)的格式，(图11)最能发挥其屏面效果。这时，将左眼显示屏放在上方，右眼显示屏放在下方就可，或者将一个8:9的屏分成上下两部分，上半屏显示左眼像，下半屏显示右眼像会更好一些。这时的目镜内应装置半月形的偏心透镜，使其较厚的一方在左眼镜筒中朝上，而在右眼的镜筒中的半月型偏心透镜朝下，这时上方的左眼像会向下移动半个像的高度，而下方的右眼像会向上移动半个像的高度因而使其完全重合。为使左、右眼像不致相互串扰，左眼目镜的下半部应设置挡板，使左眼看不到显示屏下半部的右眼像，而右眼目镜的上半部应设置挡板，使右眼看不到显示屏上半部的左眼像。其偏心度使其恰好重合为目的。而其放大倍数由该月牙形偏心透镜的焦距决定，使其放大像的位置位于前方I米左右的距离，放大倍数以5至10倍为宜。
[0043]本实用新型提供一种包含立体观像器的带4G通信系统的个人立体影院装置包括:双摄像头、双显示屏、立体观像器、3G/4G收发装置(器)、微型电脑、话筒、立体声耳机或喇叭、SIM卡、存储卡、蓝牙模块、WLAN模块、锂电池与机盒，按常规方法连接。
[0044]本实用新型利用移动通信已有的3G技术及正在开展的4G技术和己萌芽的5G技术与个人立体影院相结合形成一个可拍摄、可传递、可播放全新的一体化4G+3D发明体系，即所谓“带4G通信系统的个人立体影院”，其功能更为广泛，完备。特别是在3G、4G时代我国已具有自主知识产权的国际3G标准=TD-SCDMA及4G标准:TD_LTE，故其意义尤为重大。
[0045]信息领域有4个方面:信息获取、信息传递、信息处理、信息显示。3D信息显示就是本实用新型的主体。其余3个部分即属于本实用新型的集成创新部分。即有关3D信息获取、信息传递、信息处理是利用在3G、4G领域己有的研究成果适当加以改造加以利用，既节约了研发成本，也扩充了应用范围。
[0046]信息获取是信息过程中的第一个环节，它的基本任务是从给定的环境背景(噪声)中提取有用的信息。3D信息的获取可以通过下列几个途径:
[0047]1.就是利用手机上原具有的摄像头，取其同样规格的两套，安装在个人立体影院的前端，彼此平行，并相隔为人双眼的距离65mm (图12 26’，26)。如果能适当调节二者之间的间距则更好，可随着拍摄主要对象的远近来调节。一般拍摄较远的物体，这间距应适当调大一些，反之，则应小一些。选取其中的一个摄像头(例如左眼摄像头)作为主拍摄镜头，它本身最好具有自动聚焦功能，而另一个摄像头(例如右眼摄像头)作为副拍摄镜头，它不要具备自动聚焦功能，而其拍摄参数如光圈大小、拍摄时间、焦距远近应完全保持与主拍摄镜头一致。特别是焦距应保持一致，否则拍到的左、右眼像有时会大小不一致会破坏立体效果，甚至形不成立体像。所拍摄的立体像可即时观，或实时传给拥有同类装置的人观看，也可存入存储器中供以后观看及传输。
[0048]2.通过4G通信系统，接收专门的3D发射台所放送的3D节目(包括央视的3D频道)，或是由友人所发送的3D节目。或通过位于不远处的装置(包括电脑)由蓝牙或无线局域网所传输过来的3D节目。[0049]3.存储在个人立体影院本身的3D节目或通过USB接口传送其他硬盘，(包括光盘)中所存储的3D节目。
[0050]信息传递将信息以某种形式从空间的某一点转移到另一点(这便是通信)，或从时间上的某一点转移到另一点(这便是存储与检索)的过程。有两方面的涵义，一是从时间上把今天的3D信息存储起来供明天后天一直到未来应用；另一是从空间上把本地的3D信息传输出去到全球各地，甚至一直到遥远的太空，供其他3D接收装置使用。
[0051]3D信息的传递较现有的2D信息量原则上要大一倍，因它同时要传输左、右眼两路信息，但是这两路的信息相关度很大，因此可以只传递其中的一路信息(例如左眼的)再加上这两路间的差值，这时传输的信息量如压缩得好可由2倍降低至约1.25倍。接收到此压缩过的信号后，再由电脑芯片恢复出原有的左、右眼两路信号。有时为了从各个不同的角度由多台立体摄像机同时拍摄，故所需传输的信息量会更大，所需的带宽及传输速率会更高。对动态的立体成像节目传输的速度当然希望愈快愈好，当前3G的传输速度为几个Mb/秒的量级，速度仍嫌有些慢，勉强能达到要求。到4G时代的传输速度能达IOOMb/秒的量级，自然放送的立体节目会十分流畅。到5G时代最高可达IG/秒的量级，更可达到实时多路播放及接收。因此这套立体成像系统包括了从3G到5G以及更高等级的nG的传输。但在这里一般以4G作为代表。
[0052]3D信息的传输可以通过下列几个途径:1.移动通信的4G系统。2.无线局域网。3.蓝牙。4.USB 接口。
[0053]信息处理是对有信息的信号加以变换，以达到信息率的减少或便于提取有用信息的过程，如压缩编码、增强图像信号等。3D信息的处理包括下列几个部分:
[0054]1.与4G的米集、编码、解码、发送系统相一致,本质上就是一部4G手机,但多出一个将经压缩的3D信号恢复至原左、右眼两路信号后再输入至左、右眼显示器。并要求严格的同步。
[0055]2.如果接收的是左、右眼两路信号己合成为左、右并排或上下叠放的图像格式的信号，则应将它分成为单独的左眼像及右眼像的格式分别输入到左眼显示器及右眼显示器并保持它们之间严格的同步。如果光学观看装置是只有左、右各一面反射镜的情况，则应将各个左眼像及右眼像的图像沿水平轴(即X方向)反转一次，这样看出的立体像才是正像。如果左、右兩边各具两面反射镜的情况，则不必。
[0056]3.当前的3D节目为适应不同的观看方法，都已经从原始基本格式(即左、右并排图像)分别变换成适于互补色眼镜、偏光眼镜、液晶快门眼镜或裸眼等各种格式，为适应本实用新型都需要再变换还原成原始基本格式，再按2条分成为单独的左眼像及右眼像的格式分别输入到左眼显示器及右眼显示器并保持它们之间严格的同步。因此，本实用新型的片源丰富。
[0057]4.有的3D光盘原本是用于偏光眼镜或液晶快门眼镜的节目在起初显示时属于左、右并排图像，但横向己略作压缩，故人物显得偏细长，央视频道所显示的3D节目也是如此。因此显示时应将横向放大至原有的正常比例。才能获得逼真的效果。其实这方面可与光盘生产厂及机顶盒生产厂协调解决，放送出来应是正常宽高比的立体像就免除了这一道转換。
[0058]5.实质上这种4G+3D个人立体影院是由两部4G手机加上独特的立体成像系统结合而成。这两部手机将其取出根据上述要求装在前端外，其他可以刪繁就简，特别是选作辅摄像机的那部4G手机除摄像、显示屏、信息存取的功能完全保持并由选作主摄像头那台4G手机由芯片控制使与之同步之外，其它的一些功能可全部取消。只保留用作主摄像机(例如左眼摄像机)的那部4G手机的一切功能即可。由于4G手机即将形成大规模生产，年产属亿台的量级，成本会降得很低。性价比高。由于显示屏是触摸屏且在系统的里面不易接触到，故带来不便，因此在该装置的表面应有能同步启动左、右显示器的对应按钮，同时在显示屏上有对应菜单显示，而且设置其光标能向左、向右、向前、向后的按钮，到达所需菜单上的位置并最后确定启动。并可随时回复到原菜单位置重选。
[0059]6.3D信息处理主要基于微型电脑技术，3D需要同时传输左、右眼像两路信息Dl，Dk，其两路信息的基本信息数据是相同的Dui，需要经图像处理，将左、右眼看到的图像的差异部分I\- Dk= Clui提取出来与相同的基本信息数据合成传输。接收后再还原成左、右的像对分别同步送到左、右显示屏经光学方法观看静止的立体相片。
[0060]7.对于动态图像，Dli, Dei; DL2, De2前后2幅的基本信息数据是相同的Duil2,需要经图像处理，将前后看到的图像的差异部分提取出来dm2与相同的基本信息数据合成传输。接收后再还原成左、右的像对流分别同步送到左、右显示屏经光学方法观看运动的立体影视。
[0061]尚设计出一种称作为情侣共用的个人立体影院(图13)。在年青情侣中会最为流行。即一对情侣两人购同一种型号的手机。将其揷入上述个人立体影院上部两个平行的揷口中，使其左右并排放置，其摄像头朝外，对5吋屏面的手机而言，这两个摄像头的距离差不多就等于人双眼的距离65mm，这就构成拍摄立体左、右眼像的立体摄像机。将所拍得的影像就依次存放在各自的手机中，然后取出放置在该个人立体影院的左右揷口中，同步放映刚才所拍摄的立体影像，这也就是现代正提倡的DIY(Do It by Yourself )即自己动手做。所以厂家还可以做出专用的情侣个人立体影院，只需在两边及上面加上这两个能在适当位置可供这两部手机方便揷入并能固定即可。当然也应在这种个人立体影院的适当位置加上能无线同步启动这两部手机的按钮，以及同时在显示屏上有对应菜单显示，而且设置其光标能向左、向右、向前、向后的按钮，到达所需菜单上的位置并最后确定启动。并可随时回复到原菜单位置重选。这才能方便用户，当他们进行蜜月旅行或欢渡假日会大大地增加情趣，同时使他们由平面摄影而提升到立体摄影，真正进入3D时代。用这对情侣手机还可记录结婚的全过程，等他们有了小宝宝后还可以逐年记录小宝宝的3D成长史，比平面录相提高一个层次。在蜜月完毕或假期渡完，取回各人的手机作通信用。其实随时也都可以取下当普通手机用。在大规模生产的情况下光这种无需配备显示屏、摄像头及通信系统的纯光学立体成像器的成本可能不到一部手机的1/10，即不到两部手机的1/20，从商业角度将男用手机上绘制条龙，女用手机上绘条凤，用一个漂亮的包装盒与个人立体影院包装在一起。适当提点点价并称个人立体影院属免费赠送，爱新潮的情侣是难以抗拒这种诱惑的。
[0062]父子、母女、兄弟、姐妹间都可以购同一型号的手机并搭配这样一个光学立体成像系统就可实现这种最新潮的立体成像，尤其大学同学间二人互助以最低的代价(大概是一两次进3D影院的价格即可购到)即可欣赏3D新纪元的新潮产物，除自已DIY 3D节目外，还可从网上或光碟上或直接从3D播放频道上两人轮流观看精彩的3D节目。
[0063]本实用新型应用概括如下:[0064]1.形成个人立体影院。现在流行的立体放映主要有两种:一为公众的立体影院，一为家庭3D电视。而个人立体影院不同于上述两种，是与之并列的独立放映方式，各有其特点。
[0065]2.与上述曾获发明专利的高清晰、全彩色、高亮度立体眼镜具有同样的特点，是3D大众化的排头兵，能广泛地应用到各种领域，由于价格较低，性价比高，易为大众所掌握。
[0066]3.3D互联网上的各种应用诸如:3D博物馆、3D艺术馆、3D旅游、商品3D展现、3D物联网、3D游戏…等就有了大众基础，而不只是少数人的独占，这又会反过来促进3D互联网的发展，形成正反馈。
[0067]4.会引发一个3D婚纱摄影及个人3D写真高潮的到来。
[0068]5.文化的最佳載体是3D，各种舞蹈、歌唱、戏剧的演出不仅剧场内的人可直接欣赏，在剧场外拥有此发明产品的人也可同步欣赏，相差无几。这有利于优秀文化的传播。
[0069]6.在各科技领域及教学方面可根据其自身特点而寻求各自不同的3D应用。例如原子分子的立体结构，立体几何图形，建筑，室内布置及装璜、机械结构等等不一而足。
[0070]7.在商业中更会发挥作用，如服装、模特造型、发型、立体菜谱、网上购物中的商品立体展现等均有用武之地。 [0071]8.公安、交警在亊故或案发现场能如实地重现3D情景，保险公司不必亲临现场由传输过来的3D情景即能决定赔付率。
[0072]9.在国防上也能得到应用，由于便于携带，侦察兵可用来拍摄前沿阵地的3D情景而发回到指挥部。而指挥部根据已掌握的立体景况发给前沿突击队员指挥如何反击。
[0073]10.由于本实用新型的立体显示器采用纯光学合成的方法可对原始采集到的左、右眼像经合成为立体像后其亮度、清晰度、灰度等级、对比度、彩色饱和度不曾降低，由于其互补作用甚至略有增强，而现通用的用液晶快门3D眼镜及偏振片眼镜的立体显示器是无法达到的，故还特别适合医疗显示中，它能满足医疗中这些最基本的要求。此外且易于观测，任何人无需戴任何专用3D眼镜，通过它都极易看出真正无失真的适当放大了的立体像，对医生特别适用。
[0074]本实用新型的积极效果:
[0075]1.拥有此发明产品的人除能接收观看现存的3D节目外，自己也可以拍摄3D节目，丰富了 3D片源，并培养DIY的能力，由于价格不高，易于实现3D的大众化。
[0076]2.由于3D图像的质量是最高的，可提高人们的审美情趣及文化品味，会吸引人的眼球，观众一多会促进3D互联网的节目繁荣，反过来又吸引更多的观众。
[0077]3.在3D新纪元中可形成3D发烧友的最大群体，正如美国的兰球，巴西的足球一样会处于世界领先的地位，引领3D潮流，而3D是文化的最佳載体，有利于本国文化的对外传播。
[0078]4.足不出户，可尽享各地风光，降低节假日景点人满为患的压力。
[0079]5.会使电子商务、电子游戏、物联网等上升到3D时代的新台阶。
[0080]6.开辟一个个人立体影院、个人立体图书馆、个人博物馆的新时代。
[0081]7.让在农村及边远地区的人们也可以享受和城市中差不多一样的3D最新成果。
[0082]8.无需胶片、洗印，可节约木材纸张之类是属于环保的绿色产业。
[0083]【专利附图】

【附图说明】[0084]图1:左、右眼像显示屏位于中心位置的立体成像器示意图。
[0085]图2:图1前视示意图。
[0086]图3:左、右眼像显示屏位于两侧的立体成像器示意图。
[0087]图4:图3前视示意图。
[0088]图5:本实用新型设置四块反射镜的光路走向示意图。左、右眼像显示屏位于两侧。
[0089]图6:本实用新型设置四块反射镜的光路走向示意图。左、右眼像显示屏位于中心。
[0090]图7:图5将另一对称部分配齐的全图。
[0091]图8:图7中人眼前再加上偏心透镜后的光路图。
[0092]图9:实物像与V形反光镀膜镜中虚像位置关系图。
[0093]图10:诱导立体示意图。
[0094]图11:偏心透镜，超宽风景画应作上下叠放再通过顺时针方向旋转90度的偏心透镜来观看立体像。
[0095]图12:双摄像头并排放在个人立体影院的顶上或中部进行立体摄像。
[0096]图13:情侣个人立体影院。
[0097]图14:4G+3D个人立体影院简明框图。
[0098]【具体实施方式】
[0099]本实用新型参照附图详细说明如下:
[0100]下述【具体实施方式】中所涉及的部件及其连接方式如无特殊说明和描述，部件均为市售，部件连接方法是按通用常规方法连接。
[0101]参阅图1是本实用新型的一种立体成像器的剖面图，图2是其前视图，是由两块镀反光膜的镜面4，4’，点上黑点的面即为其反射面。而左、右眼图像高清显示屏2，2’背对背地揷入到中心位置。11’为左眼像输入端口、11为右眼像输入端口。左、右眼显示屏上的左右眼像1’，I通过反射镜，这时在前端形成两个平放着的左眼虚像3’及右眼虚像3，人双眼14，14’通过镜筒中的偏心透镜9，9’而看到立体像。如两显示屏上的左、右眼像是静止的，看出来就是静止的立体像；动态的，看出来就是动态的立体像，即通常所谓的电影或录相。如图所示，高清显示屏2’及2上点上黑点的面即为其图像显示面。可显示静态图或动态图像。这些图像由存储的或由接收到的左眼视频图像I’、右眼视频图像I显示在左高清晰显示屏、右高清晰显示屏上，这两个左、右眼像通过平面镜4’及4生成左、右眼虚像3’，3，位于立体显示器的前端，它与中心Z轴垂直并对称地位于中心Z轴的两侧。左平面镀膜镜4’、右平面镀膜镜4，与中心Z轴各呈45度角，故它们相互构成90度角(彼止垂直)，呈倒“V”字型结构。镀膜(镀银、或铝)的反射镜面(用黑点标出)朝内，位于中心Z轴两侧，且与中心Z轴对称。偏心透镜9’、9(用作目镜)位于人左、右眼的正前方，并与中心Z轴垂直，最厚点朝外，最薄点朝内，与X轴平行(见图11)，设置偏心透镜的目的是使这两个左眼虚像、右眼虚像对重合在一起，且同时具有放大作用，人的左、右眼分别通过左眼的目镜、右眼的目镜即看出栩栩如生的放大了的立体像。
[0102]5与5'为前侧壁，保护并固定反射镜4，4’。13、13’是偏心透镜套筒。8是透镜运动架，在其左右两侧各固定一个透镜套筒13'、13，内用固定圈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，使偏心透镜能随该架作前后运动而调焦。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，偏心透镜套筒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。28是固定两个偏心套筒的外套筒使成为一整体，并确定上述两套筒的相隔距离。两左、右眼图像显示屏2，2’背对背地固定在一起，上下左右均对齐且成为整体，如人眼看到左右眼像有点合不到一起形成不了立体像时，可将2，2’向里推一点点(远离人眼方向)这样就会合起来而看到立体像，愈往外拉，立体感越强，视野显得愈阔。一般是用不着作这种调节的，当人眼靠近此观察窗口即可看出栩栩如生的立体像。
[0103]图3、图4是左、右眼显示屏位于两侧位置的示意图，图3是剖面图，图4是前视图，与图2相同。见图3，使左眼像显示屏2’及右眼像显示屏2分别位于中心Z轴的左、右两边的对称位置，显示面朝内。并保持这这两块成90度角的镀反射膜的镜面4’，4成正“V”形并位于正中位置，并与中心Z轴对称。左、右显示屏面与各自的反射镜面均成45度角，左、右眼显示屏上的左右眼像1’，I通过反射镜，这时在前端形成两个平放着的左眼虚像3’及右眼虚像3，像人从镜子中看到的虚像一样。和上面的设计原理一样，位于前端，对称地处于中心轴两侧，且与中心Z轴垂直。人的左、右眼14’，14对称地处于中心Z轴的两侧，在人眼与形成的虚像之间，在靠近左、右眼之前，对称地放置左、右眼偏心透镜9’，9，这两个左、右眼偏心透镜的目的有两个:1.适当选定这两个偏心透镜的焦距，使在离左、右眼前面约I米左右的位置形成放大倍数5到6倍的放大像。2.是选定偏心度的大小，使放大了的左、右眼虚像，彼此向靠近中心Z轴方向平行移动并最终重合在一起。并与主轴垂直。位于眼前的二个偏心透镜(目镜)的中心点距离使等于人的双目的距离约65毫米。人的左、右眼通过目镜分别看到经放大了的左、右眼虚像，并经过偏心透镜的作用，使左、右眼虚像重叠在一起而在大脑中形成栩栩如生的立体像。
[0104]图5是本实用新型设置四块反射镜的光路走向示意图。左、右眼像显示屏位于两侦牝这里只绘制了中心Z轴左方的光路图，而右方的光路图与左方的光路图反对称。左显示屏上的左眼图仍然以一支箭I’为代表，以箭头及箭尾的光线走向用箭头表示，先射到第一反射镜Ml’形成反虛像3’，此反虚像再经过第二反射镜M2’再反一次就在前端形成正虚像6’。它与X轴平行，并尽量要求穿越中心Z轴。由于Z轴右面的情况反对称，因此右方显示屏上的右眼像通过对称位置的第一、笫二反射镜Ml，M2在前端形成正虚像6，与X轴平行，穿Z轴的地点及穿越的长度与正虚像6’相同。适当地调整M1，M2.的倾斜角度及与显示屏的相对位置，有可能使两个正虚像3，3’完全重合
[0105]图6，将两个显示屏背对背地放在中心轴上显示面朝外的情况:为简便起见暂不考虑显示屏的厚度。这里只绘制了中心Z轴右方的光路图，而左方的光路图与右方的光路图反对称。右显示屏上的右眼图仍然以一支箭I为代表，以箭头及箭尾的光线走向用箭头表示，先射到第一反射镜Ml形成反虛像3，此反虚像再经过第二反射镜M2再反一次就在前端形成正虚像6。可以看到正虚像6已穿越中心Z轴，根据Z轴左方的情况与右方是反对称的，因此左方形成的正虚像6’会与6重合一部分。但如考虑显示器厚度会降低这钟重合的程度。[0106]图7是将图5右半部的光路也全部绘制，具体地说明由4块反光镜将显示屏上的左、右眼像I’，I形成左、右眼正虚像6’，6，而且可叠合一部分，降低需要用偏心透镜使它们再将左右眼像偏转使重合在一起的程度。
[0107]图8是将图7中的尚未完全重合的左、右眼像6’，6用人眼前再放置一对偏心透镜9 ’，9使这两个像重合在一起形成合成的立体像7，并同时加以放大的示意图。
[0108]图9实物像与V形反光镀膜镜中虚像位置关系图。通过图9可给出一些量的概念。设人的双眼位于这两个互成90度镜面4’，4的延长线上，其距离正好等于人双眼14’，14的距离65_处,这时位于X轴上正负40_高40_的左、右箭头I’，I所形成的虚像3’，3正好位于Z=40mm的位置，并左右并排头尾相接着。如果左右箭头离Z轴各增加20mm，这时虚像仍保持头尾衔接的状态不变，只是沿Z轴的方向前移了 20_。当左右两个箭头沿X轴左、右对称地移动如图中la’及la，结果也都是这样，首尾相接，只是沿Z轴移动相应的距离，如3a’，3a。但如果左、右两箭头向靠近人眼方向移动(即负Z方向)，如lb’，lb，情况大不一样，左右眼虚像处于Z轴的位置不变，而沿X方向移动彼此重叠一部分，这正是形成立体像所期求的。当下移20mm，这两个左右眼像居然完全重合了，见3b’，3b。为绘图清楚起见将左、右箭头放置在X轴正负70mm处，这时它们的虚像3b’，3b在Z=70mm处彼此重合，这时原则上裸眼就看出立体像了。当然我们不能在这样近的距离来看。但如果将左、右眼像放置在离中心Z轴250mm的位置，并向-Z方向(即向靠近人眼方向)推进20mm,这时在Z=250mm的位置左右眼像完全重合，这正是一般人的明视距离，可以用裸眼很舒适地看出栩栩如生的立体像。这就是发明人本人最早申请的一个专利“立体成像宫”(专利号:97201143.9)的基本设计思想。当时是用两张左右眼7吋彩照反洗来形成立体像，效果十分逼真。要想获得正的立体像，需采用四片平面镜，使反过来的镜像再反过来一次，就形成正的立体像。这种情况同样可以找到在明视距离处使左右眼像重合的位置安排，这就可以用裸眼直接看到正的立体像了。
[0109]平面镜本身沒有放大作用，要想获得放大的立体像，在左、右眼睛前面相应地放两个放大镜(最好是消像差的，光线光学中完全可以做到，而电子光学中则不能)。但这时由于放大作用且该合成的像与左、右眼的角度不同，这时放大的像又会有些分离了，左眼像有些向右(+X方向)移过头了，而右眼像则向左(-X方向)移过头了。于是在设计时还是应保留一些不完全重合的量，这样经放大后就完全重合了。
[0110]有一点应说明的是:不是将两个显示屏的左、右眼像沿人眼方向移动，使它们的虚像彼此易于重合，而是由于设计和制造的方便往往是将两个显示屏固定而是将呈V形状的光学系统(包括两个反射镜)向前方向(即正Z方向，离人眼较远方向)推移，以利于左、右眼
虚像重合。
[0111]在图中可看出左反射镜本身完全屏蔽了右眼像，使左眼只看到左眼像，右反射镜本身完全屏蔽了左眼像，使右眼只看到右眼像，何况还可以在左右反射镜交界处与人眼之间加隔板故根本不存在“串扰”。这样一些特性充分地用到设计中。
[0112]由于观看的是镜面中的虚像，所以与显示屏上的像是反过来的，正如我们在镜子中看到我们自已的像是反过来的一样。因此为得到和实际事物相一致的立体像，就应先利用软件将显示屏中原有的左、右眼像沿水平方向作一次反转，然后由此反转过的左、右眼像分别在左、右镜面中形成的再反过来的虚像经双眼看出来的才是正的立体像，与真实事物相吻合。
[0113]图10说明利用发明人发现的“诱导立体”的新原理，可说明当左眼像最右端有些图像沒有拍着，见3’，而右眼像最左端有些图像沒有拍着，见3，(为便于理鮮有意将3’及3在Z方向隔开一点点，实际是合在一起的)。25是表明光学成像系統，不再细画。这是用两个摄像头拍立体像对时经常遇到的现象，这时只要大部分都重合上了，头尾部分只是分别被右眼及左眼看着，但由于诱导的作用仍然看到包括头尾都在内的整体都是立体的感觉。利用这一新原理可以将原4:3的视场增宽至近5:3 (15:9)，即接近现在通用宽幅16:9。
[0114]图11超宽风景画其宽高比一般要大于16:9，应作上下叠放最合理，直接放在中心Z轴的前端，并与Z轴垂直，见图11 (a)，再通过顺时针方向旋转90度的偏心透镜来观看立体像。偏心透镜是根据发明人的发明专利(CN200910070421.0)中有关偏心透镜部分作些改造用到本专利中来。见图1lb下两个园片，它原是由两个曲率半径不同的球面构成，由于是偏心的，所以左眼偏心镜是它的左边A点最厚，右边B点最薄，厚薄用灰度表示，愈黑处愈厚。右眼偏心透镜则反之。用此偏心透镜作上下叠放格式观看时，应将该左、右眼偏心透镜各自顺时针方向旋转90度用作目镜即是。这时会将上面的左眼像下移半个高度，而将下面的右眼像上移半个高度，于是左、右眼像重合在一起而看到立体了。
[0115]图12双摄像头并排放在个人这体影院的顶上进行立体摄像。26’，26为左、右眼摄像头当该摄像头就可用智能手机常用的就可以
[0116]图13情侣个人立体影院，就是将两部同型号的手机并排地揷到此光学立体成像器的上端的固定槽中，然后将其立起，使各手机原有摄像头进行彔相或拍照，存入各自的手机中。图13a为此装置的示意图，其中26’，26为左、右眼摄像头，30’，30为拍左、右眼像的手机27即光学成像系统。28’ 一 28为手机小闪光灯。拍完后，将这两个手机取下，将拍左眼像的手机揷入左侧的揷槽中，将拍右眼像的手机揷入右侧的揷槽中并固定，图13b及13c分别为左、右侧视图。然后同步播放所拍的录相就相当在立体影院看电影，当然也可以看原存放的3D彔相片或接收4G系统传来的3D节目。
[0117]图14: 4G+3D个人立体影院简明框图。
[0118]本实用新型提供的一种带4G通信系统的个人立体影院装置包括:双摄像头、双显示屏、光学立体观像器装置、3G/4G收发装置、微型电脑、话筒、立体声耳机或喇叭、SIM卡、存储卡、蓝牙模块、WLAN模块、锂电池与机盒。
[0119]基本构成组件是双摄像头、双显示屏、一套光学观看装置、一套3G/4G收发装置(器)、一套微型电脑、一个话筒、一套立体声耳机或喇叭、一块SM卡、一块存储卡、一个蓝牙模块、一个WLAN模块、一块锂电池与机盒，上述部件可采用市场通用产品，按通用方式连接。
[0120]所有基本构成组件按这张简明框图(图14)相互连接即可构成可拍摄、可传递、可播放全新的一体化4G+3D发明体系，即带4G通信系统的个人立体影院装置。
[0121]本实用新型以光学立体观像器装置和CPU为核心，分别加上某个或某几个基本构成组件可派生出多种产品:
[0122]如只加双显示屏立体声耳机、特别是环绕立体声耳机或喇叭则成为立体个人影院；如只加双摄像头则成为立体照相机、立体摄像机；如加双显示屏和双摄像头则成为可供各专业应用的3D设备，诸如3D内窥医疗设备、交警、刑警现场拍摄分析装置等等；如只加WLAN模块和蓝牙模块就成了类似iPAD3，可发送、接收3D节目数据信息，观赏立体视像；再加上3G/4G收发装置与SM卡除了构成一体机外，还具有3G/4G手机的一切功能。
[0123]本实用新型的突出特点还在于:
[0124]1.进行了优化设计，人眼、偏心透镜及左、右眼显示像的位置及其虚像的位置作最佳配置，因而当人的双眼靠近观察窗口时，类似人站在窗前观看窗外风光一样，无论男女老少一下子就能看出立体像，无需另戴专门的3D眼镜，对原本戴眼镜的就不必再戴一付眼镜了，故显得十分方便，看起来不累。故属于准裸眼类。
[0125]2.附设有调节装置，例如针对各人的双眼距离略有不同而设有眼间距调节。对个别眼睛有差异的人目镜离虚像的距离可略加调节而处于最佳位。对个别双眼会聚能力较弱的人(例如那些从来看不出画中画的人)设有光学系统可与两边显示屏作相对运动的调节装置，如开始时左、右眼像不能重合而看不出立体时，可将光学系统慢慢向前推进，这两个像就会渐渐靠近并最终合成立体像。当然利用电学的方法使左、右眼像同时向人眼方向移动，其效果也是一样的，这在未来设计中是最佳的选择。使此左、右眼像同时向前移(相当于光学系统向人眼方向向外拉出)会增强立体效果并扩大视场。
[0126]3.本实用新型充分地利用了“诱导立体”的原理，例如一个完整的箭，左眼像沒有箭头，其它全拍到了 ；右眼像沒有箭尾，其它全拍到了 ；经合成后仍显现出的是一支完整的立体箭。这可以扩大视场。例如原本摄像机的镜头是4: 3的视场，通过这一方法可加宽为5: 3的视场了。
[0127]4.所采用的偏心透镜是由光学玻璃制成，其透光率几近100%精心设计成像质量最优，具有人眼几乎察觉不出的像差。所采用的反光镜是表面镀银的镜面，其反光率也几近100%，且平面镜不产生像差，只是使图像反转，由这两项使得该系统是高亮度、高清哳度。对这种需将像偏移易产生色差，也已尽量克服，故能保证这一成像系统没有可察觉出的色边。这些因素使其成像质量目前处于最佳档次。而反观使用液晶快门的立体电视系统及采用偏振片观看的大众立体电影院这两种眼镜的透光率一般只有50%左右，自然不会很亮。而液晶电视需要将左、右眼像在屏幕上来回切換，虽提高了帧频但在某些场合仍感觉到“发闪”，对人眼不舒适；而偏振片对其另一偏掁方向的光的滤除不是100%的，总会发现一些“鬼影”；而本实用新型采用纯光学合成，左右眼像是严格隔离的，故不存在“串扰”且无所谓“发闪”。而目前所谓的裸眼显示，或则用隔断光柵或电光栅，或则用塑料微柱镜，不管用哪种，都将使清哳度至少降低一半，且只有在某些固定位置才能看出立体，否则图像反转会引起头晕。何况片源摄制难度大增，需多组摄像头才能获得较多的正常观看位置。因此综上所述本实用新型处于成像质量最佳的档次就不足为奇。
【权利要求】
1.一种立体观像器，包括:左平面镀膜镜、右平面镀膜镜、左偏心透镜、右偏心透镜做成的目镜，上下底板以及调节装置；其特征还包括:带驱动电路的左显示屏、右显示屏、立体视频的左眼像输入端口、右眼像输入端口，在显示屏上显示的左眼视频像、右眼视频像； 所述的左平面镀膜镜、右平面镀膜镜与主轴各呈45度角，它们相互构成90度角彼止垂直，与中心Z轴对称；镀膜镜面朝向中心Z轴，位于中心Z轴两侧；两个薄的显示屏背对背地合并在一起，位于中心位置，且与中心Z轴平行；左显示屏、右显示屏两个显示屏的屏面朝夕卜，位于左面的显示屏显示左眼像，位于右面的显示屏显示右眼像，左眼像、右眼像分別为存储器或由4G接收系统供给，左眼像、右眼像由各自对应的左反射镜、右反射镜形成左眼、右眼的虚像，位于前端，对称地处于中心Z轴两侧，且与中心Z轴垂直；人的左眼、右眼对称地处于中心Z轴的两侧，在人眼与形成的虚像之间，在靠近左眼、右眼之前，对称地放置左偏心透镜、右偏心透镜；或者所述的左平面镀膜镜、右平面镀膜镜共采用四块，将两个显示屏对称地放在中心Z轴的左、右两边，显示面朝内向着Z轴；这四块平面镀膜镜的位置左右对称，使原来显示面上的正像经过两次反射后最终在中心Z轴的前端形成与水平X平行的左右眼正像，彼此靠近，且与中心Z轴对称。
2.按照权利要求1所述的立体观像器，其特征在于所述的偏心透镜的焦距F=IOCtam?240mm,直径20?65臟，偏心距为1.0mm?10.0臟。
3.按照权利要求1所述的立体观像器，其特征在于所述的左偏心透镜、右偏心透镜做成的目镜采用半月牙型偏心球面透镜，或者它的一个面为平面，即曲率半径为无穷大，另一个面仍为球面或者这两个面的曲率半径均为无穷大，即由两个平面构成小顶角的稜镜。
4.一种个人立体影院装置，其特征在于包括: 1)权利要求1所述的立体观像器；以及 2)双摄像头、双显示屏、4G收发器、微型电脑、话筒、立体声耳机或喇叭、SIM卡、存储卡、蓝牙模块、WLAN模块、锂电池与机盒，按常规方法连接，具体为:锂电池与CPU连接，提供CPU运作的能源；CPU与存储卡、SM卡、4G发射机、4G接收机、WLAN、蓝牙连接；左摄像头、右摄像头、话筒与4G发射机连结；左耳机喇叭、右耳机喇叭以及属于光学立体观像器的左显示屏、右显示屏相连接；上述的各个部件装在一个机盒中。
5.按照权利要求4所述的个人立体影院装置，其特征在于该装置的前端装有两个相隔为30mm?80mm的平行摄像头，用于随时拍摄立体“像对”，通过4G传输到其他拥有此个人立休影院的持有者供其观看或送给总站存储，并被需要者调阅观看；所述的双显示屏是高清显示屏，即包括OLED显示屏，3G或4G手机用的显示屏。
6.按照权利要求5所述的个人立体影院装置，其特征在于所述的手机是两部同型号的手机并排地插到立体成像器的上端的固定槽中，然后将其立起，使各手机原有摄像头进行彔相或拍照，存入各自的手机中，拍完后将这两个手机原先位于左边的就插入左侧的插槽中，原先放置在右边的手机则放在右侧的插槽中并固定，然后同步播放所拍的录相，相当在立体影院看电影，或观看原存放的3D彔相片或接收4G传来的3D节目。
【文档编号】G02B27/22GK203799123SQ201320836061
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】丁守谦, 李进良 申请人:丁守谦