全彩色高清晰(5k～8k)高亮度双竖屏观立体像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种全彩色高清晰(5k～8k)高亮度双竖屏观立体像装置，包括两片反对称的偏心透镜，透镜前有孔的挡光板以及螺旋。立体眼镜框掛靠在具有长方形框架并带双眼镜腿的眼镜架上，成为“手机立体眼镜”。也可将立体眼镜框与两部竖着并排的手机包装在盒内，将立体眼镜框装置在该盒的前上端，其观看对象也是两部竖着并排的手机屏上的左、右眼像。将手机插在该盒的后端，调节两偏心透镜中心间距，在其下端安装一个螺旋，调节两偏心透镜与手机屏的距离，这就成为“双竖屏观立体像器”。本发明专利技术用于观看竖拍的立体像对。如个人立体写真、婚纱摄影、医疗、文体演播、立体自媒体的演播及收视，珍贵文物数字保存及展出，可看到全彩色、超高清晰度、高亮度的立体像。

【技术实现步骤摘要】
全彩色高清晰(5k～8k)高亮度双竖屏观立体像装置
本专利技术涉及一种观立体像装置，具体是在新创立的《非近轴光学》理论指导下设计出的一种全彩色高清晰(5k～8k)高亮度双竖屏观立体像装置。
技术介绍
自从2009年由作者本人首次提出偏心透镜的概念，在实踐上发现偏心透镜能使左右眼像横移，因而满足获得立体像所需满足的重要条件之一，即左右眼像必须经放大后还应在它们成虚像的位置上完全重合才能看到很好的立体像，于是针对笔记本电脑,Ipad，台式电脑,电视屏等设计了立体眼镜,并获得了专利技术专利CN200910070421.0，名称为“全彩色高清晰眼镜式立体观像器装置”，这主要是针对原始的左，右眼像的面积比较大的情况下进行设计的，因此主透镜的焦距比较长，使人在较远处能看清图像，同时放大倍数不宜大，否则会出现马赛克，但偏心距必需较大，否则左右眼像不会在虚像成正像位置重合，而看不出立体像。这之后在市面上流行着一种立体眼镜，它是由两片三棱镜做成，选择合适的顶角大小，可使电脑上或电视屏幕上的左、右眼像重合而获得立体像，但这种方法会破坏像的清晰度，并产生色差(因三稜镜本身就是一个分色镜)，顶角愈大愈严重。这在我们原有的上述专利技术专利中已有过叙述，它只是起辅助作用，即用偏心透镜观看较大的屏面时，有时左、右眼像尚差一点点就可完全重合时，在立体眼镜的左右眼镜片前插一对小顶角三稜镜片时就可以完全重合而看出立体像。因于顶角很少，故对像的破坏可略而不计。2013年以来，随着手机触摸屏的发展，手机显示屏的面积也愈来愈大，且屏的清晰度也愈来愈高，为了获得最高清晰度的3D显示系统，中国专利CN201410554496.7己作报道，专利技术名称：立体观像器以及带4G通信系统的个人立体影院装置。决定采用同型号的两部手机位于V型平面镜的两侧，一部手机显示屏上显示标准的16：9的左眼像，位于V型平面镜的左侧，另一部手机显示屏上显示标准的16：9的右眼像，位于V型平面镜的右侧，这样由V型镜形成的左、右眼虚像正位于V型镜的前端并部分重合，然后用左、右眼的偏心透镜使其进一步完全重合，于是人眼就看出立体了。由于重合得很好，所以看起来不晕眩，又由于所釆的透镜是K9玻璃做成，透光率100%，V型反光镜是镀银膜，反射率也近100%，除了使像作水平反转(即镜像)外，本身不产生像差。当然偏心透镜像差是难免的。但由于使用的是大的原始成像面，所需的放大倍数较小，因而看起来像差不显著，待要求高时，可采用复合透镜，针对某些特别显著的像差进行消除，这已有固定的程序可做这种工作。这里可用现在流行的用一部手机做成的单屏机（常称VR）进行比较。单屏机是指两个标准的16：9的标准左、右眼像并排地放在一个16：9的显示屏面上，因此手机屏的上下端都会空出一块来，不难算出，这时原始的图像的面积只有双侧屏时（它已占满全屏）的1/4,即x方向及y方向的大小只是其1/2，因此单屏机要达到与双侧屏机同样大小的立体像，则单屏机的放大倍数都必须为双屏机的2倍。根据透镜像差理论的一些基本知识，放大倍数愈大像差会急剧增加。像差的种类不同增加倍数也不一样。设放倍数是m，畸变是与m的3次方成比例,彗差是与m的2次方成正比，场曲及像散是与m的1次方(即直接与放大倍数)成正成比。故这时双侧屏的立体成像器的像差比起单屏的立体成像器(通常就直接叫成VR)会小很多，根据上述像差理论它的畸变只为单屏的1/8，彗差只有1/4，而像散和场曲只有1/2。比起那些用LCOS等不足1吋的原始像自然会小得更多得多。这就是为什么在双侧屏的设计中我们只用了一对的单片的偏心透镜所看出的放大像也基本上看不出有什么像差，如要采用更高的放大倍数，也可以用复合偏心透镜。故要形成更高质量的立体像具有更大的潛质。从这里可以看到采用两部手机来获得高成像质量的立体像具有相当多的优点。早在上世纪末及本世纪初，开始考虑如何形成理想立体像的问题，逐步确立要获得理想的立体成像必须满足下到5个条件:1）应有完美的左、右眼平面像(这是前提)。2）必须使左眼像及右眼像在眼睛前方的某一合适成像位置同时到达并完全重合,否则形成不了立体像。3）必须保证左眼只能看到左眼像，右眼只能看到右眼像,否则会产生串扰。4）必须在左眼像及右眼像合成立体像的过程中，不得有任何损失(包括清晰度，亮度，彩色，灰度等级等),且图像稳定，不得闪砾。5）必须在对原像加以放大时,其产生的像差应保持在人眼察觉不出的范围之内。其中第一条可以说是前提。经过上百年的平面摄影，以及近一二十年来立体电影的发展，这些专业3D制片人可以说是做得相当完美的，即使是业余影摄者用性能较好的手机也可以做得不错。可以把所拍摄的平面左眼像及平面的右眼像左、右并排(SidebySide)地放在一起，或是上下叠放(Up&Down)放在一起做成录相带或实时播放出去，他们的制作任务就算完结了，接着就是如何播放的问题。立体电影或是立体电视或是所谓的裸眼3D它们各自有不同的方法希望满足上述这些要求，但都有各自的不足之处。例如电影院使用两台偏振方向互相垂直的偏振光分别放映左眼像及右眼像，射在同一个屏幕上，这就满足了条件2），再戴上偏光眼镜来观看，其左眼镜片只能看到放左眼像的偏振光图像，其右眼镜片只能看到放右眼像的偏振光图像，这就满足条件3）。但不是绝对的，左眼偏振片也能看到一点右眼像，而右眼偏振片也能看到一点左眼像,这就产生串扰。又例如立体电视它们是采用液晶快门立体眼镜来观看。它是使用时分的方法，即上一帧图像是一幅左眼像时，这时左眼的液晶快门是开着的，而右眼的液晶快门是关着的，当显示下一帧为右眼像时,这时右眼的液晶快门是开着的，而左眼的液晶快门是关着的，这就满足条件3），同时它们都显示在同一个电视屏上于是满足条件2）随着帧频变化来回切换，使人感到闪烁，看起来很不舒服，后来将帧频由50/60赫芝提高到120甚至240赫芝，情况有所好转。无论是偏光片或是液晶快门，它们的透光率只有50%左右，本身略带灰色，对彩色的饱和度也受到些影响，因此这两种方法都难以满足条件4）。至于用柱面微镜所做成的裸眼3D它有相当长的历史，而裸眼就能观看立体的确具有诱人的优点，但其致命的弱点是清晰度降低了一半，而且还只有站在某些适当的位置才能看到立体。这是由于先将左、右眼像分成柵纲状并彼此嵌合在一起，即一细条左眼像，旁边紧挨着的就是一细条右眼像,布满在同一显示屏上，这就满足条件2)然后在它们的交界处，放上柱面微镜，使左眼只能看到左眼像，右眼只能看到右眼像，这就满足条件3)，因此是牺牲一半清晣度而获得立体，是由其成像本身决定的，而不可能通过改良而增加清晣度。且难以显现较大的景深。还有所谓全息成像法，当然是最理想的成像方法，用裸眼随处可看，但一直仍在研究中，虽有进展，但要走进现实尚需时日。而用传统的成像方法难以满足上述第2)个必须条件。所谓传统光学就是指我们现在中学直至大学学过的光学即近轴光学(也叫高斯光学)。是研究旋转轴对称透镜在对称轴附近的光学成像规律的科学，所以叫“近轴光学”,180年前由德国科学家高斯硏究得最彻底，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种观立体像装置，其特征在于：它主要包括偏心透镜、透镜支架，偏心透镜有带透光孔的挡光板并连接透镜支架，左、右偏心透镜圆心的几何中心相隔的距离大于人两眼瞳孔中心的相隔距离，在56～76mm之间并可调；/n偏心透镜的非近轴光学成像公式在平凸透镜作薄透镜近似并假定其折射率N为1.5时写成如下解析式：/nf

【技术特征摘要】
1.一种观立体像装置，其特征在于：它主要包括偏心透镜、透镜支架，偏心透镜有带透光孔的挡光板并连接透镜支架，左、右偏心透镜圆心的几何中心相隔的距离大于人两眼瞳孔中心的相隔距离，在56～76mm之间并可调；
偏心透镜的非近轴光学成像公式在平凸透镜作薄透镜近似并假定其折射率N为1.5时写成如下解析式：
fd=R｛1+√［1–(d/R)2］｝(1)
b=fd×a/（fd-a）(2)
Md=b/a=fd/（fd-a）(3)
T=d[(fd/（fd–a))-1](4)
γ=tan-1[d(1/a-1/b)](5)
其中，fd是偏心透镜的焦距，R是主透镜的半径，a是物距,b是像距,Md是偏心透镜的放大倍数，d是偏心距,T是放大像的横移量,γ是偏角的大小；
根据主透镜上下两表面的曲率半径及折射率N，在给出偏心距b后，根据折射定律即可算出与中心轴的交点Fd再定出主平面即可确定fd，上述其他参数也就完全确定；
在原主透镜截出的一个较小的圆透镜就称为偏心透镜，偏心透镜的焦点Fd是指通过偏心点的平行光线与原主透镜的中心轴的交点，该交点与原透镜的中心的距离称为偏心透镜的焦距fd，物距a和像距b和放大倍数Md则与近轴光学的定义一致；
偏心透镜的偏心距的绝对值小于其半径，当偏心距趋于零时，非近轴光学成像公式又与高斯光学的成像公式完全一样，而横移量及偏角也趋于零。


2.按照权利要求1所述的观立体像装置，其特征在于：所述的偏心透镜是由主透镜取得，该主透镜是由两个共轴球面构成，曲率半径小的那个球面，离人眼较远，曲率半径大的那个球面离眼较最近；此曲率半径可增至无穷大，此时即平面；为了消除像差，这两个表面可以不是球面;该主透镜的横截面，即包含此主透镜旋转对称轴的平面与此透镜相截的横截面应是半月形的，即一面凸出，另一面略凹进；人眼是对着此略凹的面进行观看；主透镜的直径介于30mm～60mm；它的高斯焦距f＝60～120mm；偏心距为1～16mm，故偏心点，用O’或是D来表示，是位于离主透镜中心-1mm，+1mm两点至-16,+16两点的成对位置；以偏心点为圆心，14～28mm为半径作一个圆，从主透镜截出一个圆透镜片，这个直径28～56mm的圆透镜片就是偏心透镜；如果该偏心点是位于主透镜右边，即正X轴的方向，截取出的偏心透镜就用作左眼偏心透镜，这时它的左边较厚，右边较薄；如该偏心点是位于主透镜左边，即负X轴的方向，截取出的偏心透镜就用作右眼偏心透镜，这时它的右边较厚，左边较薄，此偏心透镜的偏心焦距fd随高斯焦距f及d而变，比f要小，沿直径截出的横截面也是半月型，较平坦的一面正对着人眼。


3.按照要求1所述的观立体像装置，其特征在于：所述的偏心透镜是由主透镜取得，当所要求的偏心距比起主透镜的半径小很多时，即只有几个毫米的量级，这时主透镜就直接用作偏心透镜；设置立体眼镜时,用作偏心透镜的主透镜的位于正X方向的偏心点应直接对准左眼的瞳孔，而另一片用作偏心透镜的主透镜的位于负X方向的偏心点应直接对准右眼的瞳孔，在沒有调节左、右眼镜片间距的装置的设计中尤为重要，在有调节装置的设计中，应将两镜片的起始位置按上述方式放置，使得圆主透镜用作偏心透镜时，其两圆心的间距必须大于观看人的两眼瞳孔的间距，具体尺寸由偏心距所需的大小才能使左眼像、右眼像完全重合来决定。


4.按照权利要求1所述的观立体像装置，其特征在于在所述的偏心透镜前加有带孔挡光片，孔的形状会根据不同的应用而有...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁守谦，
申请(专利权)人：丁守谦，
类型：发明
国别省市：天津;12