专利名称：改进的立体像观看器的制作方法
技术领域：
本发明涉及立体影像的观看，在其中一方面是关于立体像观看器(stercoscoplcviewer)的改善，以便使用者能观看立体像片对(stereoscopicpair)的影像。
众人皆知当两张照片为从略微不同的角度所摄得，再由一个人的左右眼分别观看时。可获得具有三度空间景深之效果的单一组合影像。此极成对之像片称之为立体像片对(stcrcocoplcPair)。
人们已经提供许多极关于可拍摄立体像片对之照像极及可观看得到的立体像片对之观看器。
一种常用之观看器使用两片小型放大镜来做为目镜，将立体像片对置于距离透镜通常之位置上，再由透镜中观看。使用时非常类似于用变筒望远镜观看，且具有相当之缺点(1)为了要观看影像之全貌，眼睛必须要极为靠近目镜，眼镜的使用者将不易使眼睛靠近，此外塑料制之眼镜镜片会因摩擦凹镜座而刮伤。
(2)不是每个人都具有完美的视力，有时即使使用眼镜也无法完全矫正其缺陷。为了要舒适的观看，近视的人倾向于把图片靠近眼睛，而远视的人则反其道而行。使用一典型之立体观看器时，无论把装置靠近或远离眼睛都是不可能的，随时都必须将其正置于眼前。为解决此问题，较佳的检视器可以调节焦点，即沿透镜轴线上移动目镜，使能移动虚像靠近或远离眼睛。
(3)人类双眼之间距，介于大约55mm到70mm之间，较佳之远镜和立体观看器亦可调节间距，因此目镜之光学轴线方能调节到眼睛的光学轴线重合。有些人不具有适当调节目镜的能力。
(4)眼睛能够补正因调节目镜所产生之微小误差，但是这会造成眼睛紧张，有时更造成头痛。所以有些人不喜欢使用类似变筒望远镜之装置来观看。
因此本发明之目的为提出一种可观看立体像像片对之观看器且能解决或减轻上述缺点。
依照本发明，观看器包含一对透镜，使用者可经由此透镜观看立体像片对之影像，用来将立体像片对置于透镜后，使得透镜与立体像片对之距离小于透镜之焦距，以致能看到一放大之虚像的装置，每一镜片之长宽尺寸至少和相对应之立体像片影像之长宽尺寸一样大，以便由从远视到近视的使用者皆能将观看器持于距变眼适当之距离处，使得影像能对准使用者之焦距且能观看完整之影像，透镜光轴线在宽度方向之距离使得左右两旁影像之光束在通过透镜后，大体上于两片透镜之交点处相平行，例此，当使用者观看透镜时，其变眼不必分开，且透镜能提供相当于光学楔形镜(opticalwedgcs)之功能，将使用者所见之影像在透镜前方之方向，如同自立体像片对向透镜延续之方向，以向外发散之方式弯曲。
因此我发现经由利用此装置，可避免负正以机械方式调节透镜之焦距及其间之宽度，显然这已大幅简化了观看之装置。使用者仅需将观看器持于眼前之一段距离处，适合其自身之状况且能将影像置于焦点，如此所需之三度空间效果即可呈现。此外，透视可提供一足够大之孔径，以使所有的使用者都能完整地观看立体像片对。
因为此透镜将会相当大，最好使用佛奈尔透镜(fresnellcns)以减少体积和重量。
立体像片对通常为用立体照相机拍摄景物而得到的一对照片或印刷之影像，然后以观看器来安装像片对。
在本发明之一极简单的实施例中，透镜具有测距之功用，因此，使用者可轻易地将透镜持于立体像片对前。
本发明将参照附图来举例说明，附图包括
图1为根据本发明所制观看器范例之透视图；图2至图7表示观看器设计之图案；图8至
图10为装有测距装置的改良系统之设计图；
图11所得到的透镜系统。
根据附图，观看器10具有正面11，其上装有一对佛奈尔透镜12及14，相连于一直立之线15。其后方有一直立之支撑20。装有立体像片对之影像22，此单一之像片具有两不同之影像位于相对透镜12及14之置立且平行之位置上。影像22直立地装置在支撑20上，借助一对向前间隔的支臂24所形成之机构，影像22可插入其中。
在一梯形之基座26上，正面装置和后方支撑互相间隔装置。
在设计观看器10时，必须决定自立体像片对22到透镜14及16之距离U。利用已知之方程式可求出其值1/(U) ＋ 1/(V) ＝ 1/(F)
此号U为透镜至立体像片对之距离，V为成像到透镜之距离，F为透镜之焦距。
如果选择一虚像位于，例如，透镜后方500mm处，以确保U小于F，并选择透镜之焦距为1900mm，由上述之公式可得U为138mm。
所得的观看器10大略地以侧视图展现于图2中。由图可知，虚像位于物体之后方，也就是说，立体像片对之后，相对于其对中各别之影像被放大了。
其次，为决定透镜尺寸，影像大小和最大观看距离之关系，我们必须考虑倍率(Magnification)。根据参考书，例如由法兰西斯·魏斯敦·希尔斯(FramcisWcstonSears)所著之“光学”(“Optics”)一书。
倍率(Magnification)＝ 250/(F)当使用者由立体像片对前250mm处观看，也就是在透镜前方112mm处，此时，如果印刷品高度h为90mm，则放大后可见之印刷品大小为90× (250mm)/190 (F为1900mm)求得118mm根据观看器11且参考图3，假设影像距离透镜500mm，则可由此例之运算得知确实之虚像大小为289mm，也就是影像大小＝118× (500＋112)/250 ＝289mm参照图4且再次利用相似三角形之比例，如果透镜之高度H为130mm，则当我们观看之透镜大小为1300mm时，眼睛可自Xmm外观看且仍能看见全部之影像。X可以如下方式计算(X＋500)/389 ＝ (X)/130由上可解出X＝408mm。
也就是说，观看器可持于紧靠双眼到最远至408mm处而眼睛仍可看见全部之影像。
透镜12及14应被切割成同型之长方形，亦即其高与宽之比例和立体像片对之图片相同，两透镜紧邻安装，其间没有空隙。
特此提出当透镜宽与高之尺寸等于或大于影像大小时，在远至无限远之任何距离处皆能看见完整影像。
其次，眼睛之间距必须由观看器之平面图来考虑，因为两个影像必须如同来自单一三维光源发出的光束般呈现在脑中。
参考图5，若假设立体片对之间距为65mm，也就是指，二影像中心相同点在宽度方向之间隔，同时希望自二透镜交点处射出之光束互相平行，则
tanθ＝ 32.5/138 ＝0.236θ＝13.3°假设透镜之折射率为1.5，则根据史奈尔定律(SnellsLaw)(Sinβ)/(Sinα) ＝1.5此处a为法线和射出光线之夹角，而β为入射光线到法线之角度，此外θ＝β－a＝13.3°。利用一简单电脑程序，以每次1°之间隔测试a的数值，可得到角度a＝24°时出满足上述条件，这就是说，每面透镜在其相交过线外的棱镜角度应为24°。
一片透镜，当使用其光学轴线以外的部分时，功能如同一棱镜，这是可被证明的。因此，当观看器10的透镜12及14必须产生如同－24°棱镜的效果时，且由上述参考书“光学”的第91页可知，一片具有折射率1.5之薄镜片，其曲率半径为焦距长度之半，透镜12及14之曲率半径大约为195/2 ＝95mm参照图6，若X为曲面中心到透镜边缘之距离，
sin24°＝ (X)/95所以X＝38.6mm因此两片边邻边之透镜12及14，其中心应在于相距38.6×2处，亦即相距77.2mm。
如此布置，其成果见于图7，如此当沿区域40之任何位置观看时，这处景物之放大虚像总会看来如单一影像，且此对透镜将看来如一单一连续之透镜。这将避免重叠影像(doubleVision)之可能，且观察者自长距离(例如1公尺)外将看到图片完整的影像，一半是由左图片产生，另一半则由右方产生。如此将具有“捕捉视线”(“eyecatching”)之特点，以广告为目的时有利用价值，且当观察者靠近时，他仍可看见三度空间之效果。
在图7所示之情形中，可注意在两片透镜之交连处，左手旁和右手旁之影像将呈现如平行光线。其余光线则逐渐发散，故当使用者观看透镜时，其双眼不必分开。同时，透镜在光轴线宽度方向之间距大于人们双眼最小之正常距离，没有人的眼睛需要分开才能观看观看器。在本例中其间距为77.2mm，故此该值大于典型最小之人眼间距70mm。
根据本发明之观看器同时具有一功能，就是没有不想要的当从透镜相接处之圆柱底部内观看且具有如上之角度θ时，在立体影像之任一边可通常见到之单一影像，而传统之观看器则常有此情形。如此则不必装置障板而大幅简化观看器之构造，此外当观看器不用时，可轻易地将透镜12及14和后方支撑20，以铰链放平在基座26上。
在一修改过之实用例中，只需要透镜12及14，但此时具有测距装置50是有利用价值的，它能帮助使用者决定，使用者是否将立体像片对22大约置于距透镜12及14之正确距离处。此种装置图示于
图11中。测距装置50可置于透镜12及14之下方，且如将要说明的，测距装置可由佛奈尔透镜之部份来组成。事实上，这些透镜和透镜12及14，可全由单一塑胶铸模制成。
现在说明测距器50之功用，首先参照图8及9，考虑图片上之一点，当光学棱镜紧邻图片时，影像差不多和图片上之点位于相同位置。当光学棱镜移开图片时，虽然折射角一直相同(如同第9图所示示，图中忽略了棱镜厚度)，但所见影像则向右手方向移动或指棱镜之较小端。换句话说，影像之偏离量X决定于tanδ×y。
比处δ＝(通过棱镜之折射角)y＝图片和棱镜间之距离即然δ因棱镜材料之折射率和棱镜之内角所固定，X之数值决定于y。
如果一对棱镜，其中一片在另一片之上，且一片之薄端紧邻另一片之厚端，如
图10所示，来观看如一对立体像片之成对影像，则当这些棱镜向垂直方向远离图片时，自棱镜A所见之右侧影像和自棱镜B所见之左侧影像，将看来如同互相移向对方，相接触然后通过对方。
如果一透镜而板上装有这些棱镜，且适当选择折射率和棱镜角度，则这些影像可被安排在当观看透镜和图片在正确距离相互相交会。
实用上由于我们希望每一影像之中心点能在观看器之中心线上重会，故折射之需求和佛奈尔透镜12及14之边缘相同，具有相同之折射率，因此棱镜之角度亦应为24°。
利用此种安排，通常所需用来装置透镜和立体片对以及保持其正确位置之框架，现在将可省略，取而代之者为，使用者可须将透镜12及14和测距离50持于一手中，而将立体片对置于另一手中。
图10中所示之棱镜A及B，最好能成为佛奈尔透镜之一部分，如同
图11所示。
权利要求1.一种观看器，其特征在于它包括一对透镜，通过该透镜使用者来观看一个立体像片对的影像；一个在透镜后面提供立体像片对的装置，它使透镜与立体像片对间的距离小于透镜的焦距，使得使用者看到一个放大的虚像；每个镜片的长和宽的尺寸至少要与对应的立体像片的影像和长和宽的尺寸一样大，使影像能对正使用人的焦距并观看到完整影像；透镜光轴线在宽度方向的距离保证左右两边影像的光束在通过透镜之后大体上在两透镜之交点处平行；如此当使用者观看透镜时双眼不必分开，并且透镜提供了光学楔形镜的功能，将使用者所见的影像在透镜前方，如自立体像片对向透镜延续的方向，以向外发散方式弯曲。
2.如权利要求1中所述的－观看器，其特征在于其中之透镜为佛奈尔透镜。
3.如前述任一权利要求中所述的－观看器，其特征是立体相片对为摄影相片对且具有装置来将相片对装于透镜后方预先决定处。
4.如权利要求1或2中所述的－观看器，其特征在于结合测距之装置，使得使用者能放置立体相片对于透镜后方所欲之间隔处。
5.如权利要求4中所述的－观看器，其特征在于其中之测距装置包含一对交错之棱镜，其安装使得左方及右方手边影像之中心点，在所欲之间隔时，呈现重合。
6.如权利要求5中所述的－观看器，其特征在于其中之棱镜与透镜一体铸模组成。
专利摘要本实用新型涉及一种立体影像观看器，它由一对透镜，及在透镜后面提供立体像片对的装置组成，它使透镜与立体像片对间的距离小于透镜的焦距，使得使用者看到一个放大的虚像；并观看到完整的影像。
文档编号G02B27/22GK2044735SQ8820589
公开日1989年9月20日 申请日期1988年5月21日 优先权日1987年5月22日
发明者安东尼·塔克·索罗 申请人:安东尼·塔克·索罗