一种柱面望远镜结构的立体助视装置

摘要

本发明提供一种柱面望远镜结构的立体助视装置，包括光学结构相互对称的左眼镜和右眼镜，且左眼镜和右眼镜均由依次排列的正柱面透镜组和负柱面透镜组组成；正柱面透镜组为对着被观看屏幕的物镜，负柱面透镜组为对着观看者眼睛的目镜；正柱面透镜组的焦距是负柱面透镜组焦距绝对值的二倍，其光轴在负柱面透镜组光轴的外侧。观看者通过本立体助视装置就能使进入眼睛的图像在水平方向放大二倍，垂直方向不放大，从而使屏幕上显示的只有一半宽度的图像在观看者看来是全宽的，同时使观看者大脑感觉到左眼像和右眼像在空间上重合，但因存在视差，便可在大脑中形成３D立体图像，成像质量好；而且结构简单，制造成本低，市场竞争力强，易于普及应用。

说明书

【技术领域】

本发明属于立体影像显示技术领域，尤其涉及一种用于观看左右格式显示在屏幕上的柱面望远镜结构的立体助视装置。

【背景技术】

从世界范围的发展趋势看，新的3D电影片源越来越丰富，电视的3D频道也越来越多。如何让民众能在家里、出差途中、办公室随时随地观看3D节目，显然是业界感兴趣的课题。传统观看3D节目只能在3D影院或者在3D电视机前。如果能通过某种助视装置，让观看者在普通电视机或者普通电脑上观看3D节目，那么就能低成本地解决随时随地看3D节目的问题。红蓝眼镜（更普遍地说应该是“补色眼镜”）是一种历史很长的立体助视装置，但是它的色彩保真度差，并且会导致观看者色觉暂时性失常（长期使用会造成什么问题，还有待研究和观察）。最近，市面上出现了几种色彩保真度很高的3D助视装置，例如“观屏镜”、“3D影伴”等，其机理都是让3D信号以左右格式显示在普通显示设备上，观看者通过助视装置观看显示屏时，左眼视差像和右眼视差像（以下简称“左眼像”和“右眼像”）会相向移动到中间，位置相互重叠，于是观看者的大脑中就形成了一幅立体像。这种机理的助视装置有一个共同的缺陷，就是视角放大率为1，观看者看到的图像的大小及长宽比例与屏幕显示的一样，而由于采取左右格式显示，所以观看者最终感觉到的立体像在宽度上最多只有显示屏宽度的二分之一。显示的高度如果是满屏的，那么观看者看到的图像就会变得细长（高度不变，宽度压缩了一半）；显示的高度如果也压缩一半，那么图像的长、宽比例是变得协调了，但是图像的高度和宽度都缩小了一半，面积则只有满屏时的四分之一。众所周知，观看3D影像时，画面越大，则效果越震撼，因此这种机理的助视装置虽然实现了3D图像色彩的高保真，但是观看画面变小了，观看的效果不够理想。

【发明内容】

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种能使进入眼睛的图像在水平方向放大二倍，垂直方向不放大，可在大脑中形成３D立体图像，成像质量好，结构简单，制造成本低，具有很强的市场竞争力的柱面望远镜结构的立体助视装置。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：

一种柱面望远镜结构的立体助视装置，包括有光学结构相互对称的左眼镜和右眼镜，且所述左眼镜和右眼镜均由依次排列的正柱面透镜组和负柱面透镜组组成；其中，所述正柱面透镜组为物镜，对着被观看的屏幕；所述负柱面透镜组为目镜，对着观看者的眼睛。

进一步地，所述正柱面透镜组的像方焦距是所述负柱面透镜组的像方焦距的绝对值的二倍，且所述正柱面透镜组的像方焦面与所述负柱面透镜组的物方焦面基本重合。

进一步地，所述正柱面透镜组的光轴位于所述负柱面透镜组的光轴的外侧，其两光轴的间距△满足公式：

其中，是所述负柱面透镜组的像方焦距，取正值；w是屏幕的宽度；是屏幕到所述立体助视装置的距离，取正值；是屏幕上的左眼像和右眼镜分别经所述左眼镜和右眼镜成的虚像到所述左眼镜和右眼镜的距离，取正值；是所述左眼镜的中心轴和右眼镜的中心轴到所述屏幕的中心轴的距离。

进一步地，所述正柱面透镜组是由综合聚焦能力为正的一片或一片以上的柱透镜排列构成，所述负柱面透镜组是由综合聚焦能力为负的一片或一片以上的柱透镜排列构成。

本发明的有益效果如下：

本发明通过上述技术方案，观看者通过利用本立体助视装置就能使进入眼睛的图像在水平方向放大二倍，垂直方向不放大（或称放大一倍），即在左右眼的视网膜上形成的像都是满屏的，从而使屏幕上显示的只有一半宽度的图像在观看者看来是全宽的，观看者大脑感觉到左眼像和右眼像空间上重合，但因存在有视差，便可在大脑中形成与屏幕等宽的３D立体图像，成像质量好；而且结构简单，制造成本低，具有很强的市场竞争力，易于普及应用。

【附图说明】

图1是本发明所述一种柱面望远镜结构的立体助视装置实施例的结构示意图；

图2是本发明所述一种柱面望远镜结构的立体助视装置的应用成像原理示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2中所示：

本发明实施例所述的一种柱面望远镜结构的立体助视装置，包括有光学结构相互对称的左眼镜1和右眼镜2，且所述左眼镜1和右眼镜2均由依次排列的正柱面透镜组3和负柱面透镜组4组成；其中，所述正柱面透镜组3为物镜，由一片或一片以上的柱透镜排列构成，其综合聚焦能力为正,对着被观看的屏幕5；所述负柱面透镜组4为目镜，由一片或一片以上的柱透镜排列构成，其综合聚焦能力为负,对着观看者的眼睛；而且，所述正柱面透镜组3的像方焦距是负柱面透镜组4的像方焦距的绝对值的二倍，同时正柱面透镜组3的像方焦面31与负柱面透镜组4的物方焦面41基本重合。

另外，所述正柱面透镜组3的光轴32位于负柱面透镜组4的光轴42的外侧（图1中表示为上方），其两光轴的间距△满足公式：

其中， 是负柱面透镜组4的像方焦距，取正值；w是屏幕5的宽度；是屏幕5到本立体助视装置的距离，取正值；是屏幕5上的左眼像和右眼镜分别经左眼镜1和右眼镜2成的虚像7到左眼镜1和右眼镜2的距离，取正值；是左眼镜1的中心轴和右眼镜2的中心轴到屏幕5的中心轴53的距离。

本发明所述的柱面望远镜结构的立体助视装置的工作原理为：从屏幕5的右眼像区52发出的出射光线C经本立体助视装置的右眼镜2折射后，进入观看者的右眼62，右眼像区52上显示的右眼像对右眼镜2成虚像7；如图1，当屏幕5发出光线C对光学系统的入射角为θ时，对应的出射光线C’的出射角为，式中 是负柱面透镜组4的像方焦距（取正值），出射光线C’将进入观看者的眼瞳，由于系统成虚像，故在观看者看来，像点位置就在出射光线C’的反向延长线C’’上；同时，当所述正柱面透镜组3的光轴位于负柱面透镜组4的光轴之间的距离满足一定条件时，经本装置成像后，右眼像的中心会向左移动到屏幕5的中心轴53上，左眼像的中心则会向右移动到屏幕5的中心轴53上，左眼像和右眼像在观看者看来重合在一起，宽度达到全宽，因此观看者就获得一幅全宽的具有立体感的图像。

具体可如图2：右眼像在观看者右眼62看来，它的中心   将处在   位置，该   点位于屏幕5的中心轴53上；它的右端点   位于   位置，处在入射光线C1经右眼镜2后出射光线的反向延长线C1’上；它的左端点  位于   位置，处在入射光线C2经右眼镜2后出射光线的反向延长线C2’上。所以，右眼像对观看者在水平方向的张角被放大二倍，其中心被移动到屏幕5的中心轴53上。本装置的左眼镜1的光学系统与右眼镜2的光学系统以中心轴53相互对称，所以左眼像区51显示的左眼像经过左眼镜1后，在观看者的左眼61看来，水平视场角也被放大了二倍，左眼像的中心   位于   位置，与右眼像的虚像7的中心   重合，其左端点   和右端点   将分别位于  和位置，且分别与右眼像的虚像7的左端点   和右端点重合。

这样，观看者通过利用本发明所述的柱面望远镜结构的立体助视装置就能使进入眼睛的图像在水平方向放大二倍，垂直方向不放大（或称放大一倍），即在左眼61和右眼62的视网膜上形成的像都是满屏的，从而使屏幕5上显示的只有一半宽度的图像在观看者看来是全宽的，观看者大脑感觉到左眼像和右眼像空间上重合，但因存在有视差，便可在大脑中形成与屏幕5等宽的３D立体图像，成像质量好；而且结构简单，制造成本低，具有很强的市场竞争力，易于普及应用。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的专业技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。