CN103149697A - 一种柱面镜立体影像助视屏及立体影像重现*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柱面镜立体影像助视屏及立体影像重现***，柱面镜立体影像助视屏由并排设计且相互贴紧的左柱面透镜和右柱面透镜组成，立体影像重现***包括柱面镜立体影像助视屏和显示屏，柱面镜立体影像助视屏设于显示屏和观看者眼睛之间的中间位置，且柱面镜立体影像助视屏与显示屏之间的距离小于等于两柱面透镜的焦距，显示屏上显示的左右格式的立体视差图像，形成并排的左眼像区和右眼像区，左柱面透镜和右柱面透镜的光心分别正对着左眼像区和右眼像区的中轴线或中轴线外侧。通过本发明既保留现有左右格式3D助视装置色彩保真度高的优点，又在垂直方向保持角放大率为1而在水平方向角放大率达到2左右，实现重现的3D图像的长宽比例协调。

Description

一种柱面镜立体影像助视屏及立体影像重现***
【技术领域】
本发明属于立体影像显示技术领域，尤其涉及一种柱面镜立体影像助视屏及立体影像重现***。
【背景技术】
随着3D电影、视频片源的越来越丰富，观赏3D影像即将成为一种时兴的娱乐活动。在3D影院和在3D电视机前观看，是目前3D观赏的主要途径，但这两种方式的花费都比较高，并且不能随个人的方便想看就看。利用红蓝眼镜可以在普通电脑屏幕上看3D节目，解决了低成本和灵活性的问题，但是它的色彩保真度差，并会导致观看者色觉暂时性失常。最近，世面上出现了几种适用于左右格式显示的3D助视装置，其机理都是让观看者左眼观察到的左眼视差像（以下简称“左图”或“左像”）被往右移动到显示屏的中间，右眼观察到的右眼视差像（以下简称“右图”或“右像”）被往左移动到屏幕的中间，于是在观看者看来，左、右两像重合，观看者的脑中就形成了一幅立体像。左右格式的3D助视装置具有色彩保真度高的优点。其原理可分为两类，一是通过平面反射镜组来移动图像，二是通过偏心的球面镜来移动图像。这两种原理都有一个共同的缺陷，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。由于显示屏采取左右格式显示，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，那么图像的高、宽比例是变得协调了，但是看到的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，观看效果大打折扣。
【发明内容】
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种既能保留现有的左右格式3D助视装置色彩保真度高的优点，又能在垂直方向保持角放大率为1，而在水平方向角放大率达到2，从而实现合成的3D图像的比例协调，制作成本低的柱面镜立体影像助视屏及立体影像重现***。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：
一种柱面镜立体影像助视屏，主要由左柱面透镜和右柱面透镜组成，所述左柱面透镜和右柱面透镜并排设计且相互贴紧连接一起。
进一步地，所述左柱面透镜和右柱面透镜为柱面菲涅耳透镜。
进一步地，所述左柱面透镜和右柱面透镜的焦距小于等于50cm。
一种立体影像重现***，包括有本发明所述的柱面镜立体影像助视屏、显示屏，所述柱面镜立体影像助视屏设于所述显示屏和观看者眼睛之间的中间位置，且所述柱面镜立体影像助视屏与所述显示屏之间的距离小于等于所述左柱面透镜和右柱面透镜的焦距，所述显示屏上显示的图像是左右格式的立体视差图像，形成并排的左眼像区和右眼像区，所述左柱面透镜和右柱面透镜的光心分别正对着所述左眼像区和右眼像区的中轴线，或者对着所述左眼像区和右眼像区的中轴线外侧。
进一步地，所述左柱面透镜和右柱面透镜的光心之间的距离d=cf/u，其中c为所述左眼像区和右眼像区的中轴线之间的距离，f为所述左柱面透镜和右柱面透镜的焦距，u为所述左柱面透镜和右柱面透镜与所述显示屏之间的距离。
进一步地，所述左柱面透镜和右柱面透镜的高度l≥hu/D+4mm，其中h为所述左眼像区和右眼像区的高度，u为所述左柱面透镜和右柱面透镜与所述显示屏之间的距离，D为观看者眼睛与所述显示屏之间的距离，4mm为观看者眼瞳的直径。
进一步地，所述左柱面透镜和右柱面透镜的宽度b≥（c+65）/2 mm，其中c为左眼像区 和右眼像区之间的中心距，65的单位为mm， 表示人眼的平均瞳距。
本发明的有益效果如下：
本发明通过上述技术方案，观看者观看左右格式的３D视差图像，就能在大脑中形成３D立体图像，既能保留现有的左右格式3D助视装置色彩保真度高的优点，又能在垂直方向保持角放大率为1，而在水平方向角放大率达到2左右，从而让观看者看到的3D图像的比例协调；另外，左柱面透镜和右柱面透镜采用柱面菲涅耳透镜，既降低了成本，又提高了成像质量。
【附图说明】
图1是本发明所述一种立体影像重现***实施例的结构示意图。
【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中所示：
本发明实施例所述的一种立体影像重现***，包括有柱面镜立体影像助视屏1和显示屏2，所述柱面镜立体影像助视屏1设于显示屏2和观看者眼睛3之间的中间位置；其中，所述柱面镜立体影像助视屏1主要由左柱面透镜11和右柱面透镜12组成，所述左柱面透镜11和右柱面透镜12并排设计且相互贴紧连接一起，且均可为柱面菲涅耳透镜，其焦距均小于等于50cm，并且所述柱面镜立体影像助视屏1与显示屏2之间的距离小于等于左柱面透镜11和右柱面透镜12的焦距；3D图像以左右格式显示在所述显示屏2上，形成并排的左眼像区21和右眼像区22，所述左柱面透镜11和右柱面透镜12的光心分别正对着左眼像区21和右眼像区22的中轴线，或者对着左眼像区21和右眼像区22的中轴线外侧，即左柱面透镜11的光心正对左眼像区21的中心或在左眼像区21的中轴线偏左侧，右柱面透镜12的光心正对右眼像区22的中心或在右眼像区的中轴线偏右侧。
另外，所述左柱面透镜11和右柱面透镜12的光心之间的距离d=cf/u，其中c为左眼像区21和右眼像区22的中轴线之间的距离，f为左柱面透镜11和右柱面透镜12的焦距，u为左柱面透镜11和右柱面透镜12与显示屏2之间的距离。
所述左柱面透镜11和右柱面透镜12的高度l≥hu/D+4mm，其中h为左显示区21和右显示区22的高度，u为左柱面透镜11和右柱面透镜12与显示屏2之间的距离，D为观看者眼睛3与显示屏2之间的距离，4mm为观看者眼瞳的直径。
所述左柱面透镜11和右柱面透镜12的宽度b≥（c+65）/2 mm，其中c为左眼像21和右眼像22之间的中心距，65的单位为mm，表示人眼的平均瞳距。
本发明所述立体影像重现***的工作原理为：观看者通过柱面镜立体影像助视屏1看到的显示屏2上的影像在水平方向的角放大率Г为：
 其中，D为观看者眼睛3与显示屏2之间的距离，u为左柱面透镜11和右柱面透镜12与显示屏2之间的距离，f为左柱面透镜11和右柱面透镜12的焦距；当D=2u，且u≈f时，角放大率Г≈2，则显示屏2上的左眼像区21和右眼像区22在满屏显示的情况下，在观看者看来，左眼像区21和右眼像区22的宽度（水平方向）被放大了近一倍，而高度（垂直方向）的尺寸没有放大，最终在人脑中形成的3D图就恢复了正常的比例。
例如：显示屏2为ipad的显示屏，其宽度为200mm，高度为140mm，人们***方向放大率为1.9。
这样，通过本发明所述的柱面镜立体影像助视屏和立体影像重现***观看左右格式的３D视差图像，观看者就能在大脑中形成３D立体图像，既能保留现有的左右格式3D助视装置色彩保真度高的优点，又能在垂直方向保持角放大率为1，而在水平方向角放大率达到1.9，从而实现重现的3D图像的比例协调；另外，左柱面透镜11和右柱面透镜12采用柱面菲涅耳透镜，既降低了成本，又提高了成像质量。
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。

Claims (7)

1.一种柱面镜立体影像助视屏，其特征在于：主要由左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）组成，所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）并排设计且相互贴紧连接一起。
2.根据权利要求1所述的柱面镜立体影像助视屏，其特征在于：所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）为柱面菲涅耳透镜。
3.根据权利要求2所述的柱面镜立体影像助视屏，其特征在于：所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）的焦距小于等于50cm。
4.一种立体影像重现***，其特征在于：包括有权利要求1至3中任何一项所述的柱面镜立体影像助视屏（1）、显示屏（2），所述柱面镜立体影像助视屏（1）设于所述显示屏（2）和观看者眼睛（3）之间的中间位置，且所述柱面镜立体影像助视屏（1）与所述显示屏（2）之间的距离小于等于所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）的焦距，所述显示屏（2）上显示的图像是左右格式的立体视差图像，形成并排的左眼像区（21）和右眼像区（22），所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）的光心分别正对着所述左眼像区（21）和右眼像区（22）的中轴线，或者对着所述左眼像区（21）和右眼像区（22）的中轴线外侧。
5.根据权利要求4所述的立体影像***，其特征在于：所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）的光心之间的距离d=cf/u，其中c为所述左眼像区（21）和右眼像区（22）的中轴线之间的距离，f为所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）的焦距，u为所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）与所述显示屏（2）之间的距离。
6.根据权利要求5所述的立体影像重现***，其特征在于：所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）的高度l≥hu/D+4mm，其中h为所述左眼像区（21）和右眼像区（22）的高度，u为所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）与所述显示屏（2）之间的距离，D为观看者眼睛（3）与所述显示屏（2）之间的距离，4mm为观看者眼瞳的直径。
7.根据权利要求6所述的立体影像***，其特征在于：所述左柱面透镜（11）和右柱面透镜（12）的宽度b≥（c+65）/2 mm，其中c为左眼像区（21）和右眼像区（22）之间的中心距，65的单位为mm ，表示人眼的平均瞳距。
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