虛擬影院立體眼鏡的制作方法

專利名稱：虛擬影院立體眼鏡的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及眼鏡，尤其涉及一種讓使用者配戴后觀看電視或使用電腦時，能夠體現虛擬現實大場景立體效果的虛擬影院立體眼鏡。
二背景技術：
現有配合電視或電腦使用的虛擬影院立體眼鏡主要有兩種一種是利用光學原理，把電視或電影畫面分解成兩個相同的虛擬畫面，使人的兩眼能看到電視或電影的立體畫面，或是利用光學原理把電視或電影畫面放大，讓戴鏡者兩只眼睛好像進入被放大電視畫面現場，產生立體的視覺效果；另一種是配合電腦顯示器使用，其利用電路模仿真實狀況，使左右眼畫面連續互相交替呈現在屏幕上，并同步配合液晶眼鏡鏡片的開閉，使眼睛看到正確畫面，即左眼看到左眼、右眼看到右眼應該看到的影像，加上人眼視覺的暫留生理特性，從而看到真正的立體3D影像。
以上兩種虛擬影院立體眼鏡產生的立體感覺，都是只分別利用了人眼生理特性產生立體感覺的某一方面，因此造成在多數情況使用者并不能真正體會到接近于真實狀況的立體感覺；另外，以上兩種眼鏡實現人眼立體感覺的方式，都是只能用于電腦或電視顯示中的一種，不能互通使用，這樣給使用者造成的很多不方便。
三、實用新型內容本實用新型的主要目的在于克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種虛擬影院立體眼鏡，其根據光學與電子硬件結合而產生立體視覺效果的原理，并結合人眼生理功能綜合設計而成，其通過在鏡架上設置穿透式液晶鏡片、凸透鏡、反射鏡構成具有立體影像放大效果的結構，使其在配合電腦使用時，顯示器的影像經電腦中設置的市售公用顯示卡立體芯片(NVIDIA VGA chip)處理而產生依序連續互相交替的畫面，使普通顯示變成雙影顯示，這樣，互相交替的畫面經過兩塊凸透鏡與兩塊反射鏡組成的光學放大系統后，形成連續互相交替的放大虛擬影像畫面，此時，將顯示卡立體芯片發生連續的同步信號傳輸給3D液晶眼鏡鏡片，當顯示左眼放大虛擬影像圖像時，3D液晶眼鏡左鏡片開通，右眼鏡片關閉當顯示右眼放大虛擬影像圖像時，3D液晶眼鏡的右鏡片開通，左眼鏡片關閉，如此反復，左右眼就各自看到相應的放大虛擬影像圖像，并在大腦中形成接近于真實大小的立體影像；當其與電視配合使用時，由于3D液晶眼鏡鏡片為穿透式鏡片，不會影響光學放大系統對影像進行放大處理，使用者仍然可以看到經放大的虛擬影像圖像；達到可在電腦或電視上互通使用的效果。
本實用新型的目的是由以下技術方案實現的。
本實用新型虛擬影院立體眼鏡，包括鏡架、鏡片；其特征在于，所述鏡架體為空心盒體，其前側面分別設有兩個對稱的空心柱盒及圓柱形管體，空心柱盒位于圓柱形管體上方，圓柱形管體端部為人眼觀測口；鏡架體后側面分別設有兩個對稱的空心柱盒及伸縮管，伸縮管位于空心柱盒上方；鏡片和凸透鏡鑲嵌在伸縮管管體內，鏡片接口與信號線一端連接，信號線另一端插入電視或電腦的接口，凸透鏡位于鏡片后面；前側面空心柱盒內嵌設兩塊水平反射鏡，該兩塊水平反射鏡之間的夾角約呈90度且其中一塊與伸縮管內嵌設的凸透鏡中心面水平傾斜約45度狀；圓柱形管的人眼觀測口內側鑲嵌凸透鏡，后側面空心柱盒內嵌設兩塊垂直反射鏡，該兩塊垂直反射鏡之間的夾角呈90度且其中一塊與人眼觀測口內側鑲嵌的凸透鏡中心面呈垂直傾斜45度狀；鏡架體上部設有配戴裝置。
前述的虛擬影院立體眼鏡，其中鏡架體為矩形空心盒體。
前述的虛擬影院立體眼鏡，其中鏡片為3D穿透式液晶鏡片。
前述的虛擬影院立體眼鏡，其中伸縮管內鑲嵌的凸透鏡為長焦距凸透鏡，焦距為4.0m以上；人眼觀測口內側鑲嵌的凸透鏡為短焦距凸透鏡，焦距為0.1至1.0m。
前述的虛擬影院立體眼鏡，其中配戴裝置包括頭戴松緊帶及萬向調節裝置，該萬向調節裝置由兩塊兩端分別設有圓形凹槽的條形板、兩根端部設有球體的圓柱體及螺絲構成，圓柱體的球體分別夾設在兩塊條形板的圓形凹槽中，兩根圓柱體分別與鏡架和頭戴松緊帶連接，兩塊條形板通過螺絲連接在一起。
四

圖1為本實用新型立體結構示意圖。
圖2為本實用新型配戴裝置結構示意圖。
圖2A為圖2所示凹槽部位結構放大示意圖。
圖3為本實用新型結構主視示意圖。
圖4為本實用新型結構俯視示意圖。
圖5為本實用新型結構側視示意圖。
圖6為光學立體影像放大原理示意圖。
圖7為本實用新型實施效果示意圖。
圖中標號說明13D穿透式液晶鏡片、21長焦距凸透鏡、22短焦距凸透鏡、3反射鏡、31水平反射鏡、32垂直反射鏡、4配戴裝置、41萬向調節裝置、411條形板、412圓柱體、413松緊帶、414螺絲、415球體、416凹槽、5鏡架、51空心盒體、52空心柱盒、53圓柱形管、54空心柱盒、55伸縮管。
五具體實施方式
參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本實用新型虛擬影院立體眼鏡，包括鏡架5、鏡片1；鏡架體為空心盒體51，其前側面分別設有兩個對稱的空心柱盒52及圓柱形管體53，空心柱盒52位于圓柱形管體53上方，圓柱形管體53端部為人眼觀測口；鏡架體51后側面分別設有兩個對稱的空心柱盒54及伸縮管55，伸縮管55位于空心柱盒54上方；鏡片1和凸透鏡21鑲嵌在伸縮管55管體內，鏡片1接口與信號線一端連接，信號線另一端插入電視或電腦的接口；凸透鏡21位于鏡片1后面，前側面空心柱盒52內嵌設兩塊水平反射鏡31，該兩塊水平反射鏡31之間的夾角呈90度且其中一塊與伸縮管55內嵌設的凸透鏡21中心面呈水平傾斜45度狀；圓柱形管53的人眼觀測口內側鑲嵌凸透鏡22，后側面空心柱盒54內嵌設兩塊垂直反射鏡32，該兩塊垂直反射鏡32之間的夾角呈90度且其中一塊與人眼觀測口內側鑲嵌的凸透鏡22中心面呈垂直傾斜45度狀；鏡架體51上部設有配戴裝置4。本實施例中，鏡架體51為矩形空心盒體；鏡片1為3D穿透式液晶鏡片；伸縮管55內鑲嵌的凸透鏡21為4.0m焦距凸透鏡；人眼觀測口內側鑲嵌的凸透鏡22為1.0cm焦距凸透鏡；配戴裝置4包括頭戴松緊帶413及萬向調節裝置41，該萬向調節裝置41由兩塊兩端分別設有圓形凹槽416的條形板411、兩根端部設有球體415的圓柱體412及螺絲414構成，圓柱體412的球體415分別夾設在兩塊條形板411的圓形凹槽416中，兩根圓柱體412分別與鏡架體51和頭戴松緊帶413連接，兩塊條形板411通過螺絲414連接在一起。
本實用新型組裝時，先將虛擬影院立體眼鏡的鏡架制成，然后將市售3D穿透式液晶鏡片1和4.0m焦距凸透鏡21鑲嵌在伸縮管55內，再將水平反射鏡31鑲嵌在空心柱盒52內，并使兩塊水平反射鏡31之間的夾角呈90度且其中一塊與伸縮管55內嵌設的凸透鏡21中心面呈水平傾斜45度狀；隨后將1.0cm焦距凸透鏡22鑲嵌在圓柱形管53的人眼觀測口內，并將垂直反射鏡32鑲嵌在空心柱盒54內，使兩塊垂直反射鏡32之間的夾角呈90度且其中一塊與圓柱形管53內嵌設的凸透鏡22中心面呈垂直傾斜45度狀；將配戴裝置4裝設在鏡架體51上。
本實用新型與電腦配合使用時，將市售的公用顯示卡立體芯片(NVIDIAVGA chip)卡插入電腦主板標準PCI槽內，并將市售立體芯片驅動軟件裝設在電腦主機內，使信號線一端與虛擬影院立體眼鏡的市售3D穿透式液晶鏡片1連接，信號線另一端插入電腦的標準公用接口，把虛擬影院立體眼鏡的松緊帶套在頭部，旋轉萬向調節裝置41，使眼睛位于人眼觀測口并對準1.0cm焦距凸透鏡22或者鏡架體51前側面圓柱形管53的中心，即可使用。觀看顯示屏影像A時，使用者距顯示屏4.0m以內，調節后側面伸縮管55的長短至影像清晰為止。用電腦播放視頻或進行游戲時，影像經市售公用顯示卡立體芯片(NVIDIA VGA chip)卡和市售立體芯片驅動軟件處理變成表象為重影的左右眼影像，左右眼影像光線分別經過市售3D穿透式液晶鏡片1，經4.0m焦距凸透鏡21到水平反射鏡31，經折射到垂直反射鏡32，再經折射并經過1.0cm焦距凸透鏡22后到達人眼，人眼便可看到具有復雜層次感的廣角放大立體影像B(圖6、圖7所示)。
本實用新型與電視配合使用時，觀看者配戴立體眼鏡，將配戴裝置4的頭戴松緊帶413套在頭上，旋轉頭戴萬向調節裝置41，使人眼對準1.0cm焦距凸透鏡22或前側面圓柱形管53中心，觀看者距電視影像4.0m以內，調節后側面伸縮管55長短至影像清晰為止。電視影像光線經4.0m焦距凸透鏡21到水平反射鏡31，經折射到垂直反射鏡32，再經折射并經過1.0cm焦距凸透鏡22后到達人眼，人眼得到廣角放大影像B(圖6、圖7所示)。
本實用新型的工作原理是其根據光學與電子硬件結合而產生立體視覺效果的原理，并結合人眼生理功能綜合設計而成。
一、人眼生理功能。物質世界是三維空間，但人的眼睛所看到的物像在視網膜上顯示的卻是平面的，而且兩只眼睛接收的物像有視差，但是大腦能憑經驗將兩個重疊的物像混合起來，形成具有一定深度和距離的單一物像，由此產生立體視感。所以，人的眼睛只是一個傳感器，產生視覺需要大腦。另外，環境對人眼和大腦判斷影像有很大的影響，人們平時看到的立體世界是一種無限大的感覺，要使影像十分真實的在現于腦海中，除了要有層次、深度外，還應該使影像中物體的大小接近于真實物體大小，使大腦就會真正產生身臨其境的幻象。
二、立體光學放大原理。根據凸透鏡成像原理，物體在距凸透鏡1倍焦距內時可呈現倒立放大的虛擬影像，例如放大鏡。因此可以用焦距分別為0.5cm至1.0m及4.0m以上的凸透鏡、鏡筒及反射鏡組成一個影像放大系統，反射鏡起正像作用，使呈現在人眼中的倒立虛擬影像反轉為正像，平面反射鏡的反射面與鏡筒縱向成45度角置于鏡筒內，4.0m焦距凸型球面鏡設置在與平面反射鏡相對的另一邊鏡筒內，1.0cm焦距凸型球面鏡設置在人眼觀測位置，其中心點的切平面與平面反射鏡反射面的夾角應小于30度。這樣，如果顯示屏在距立體眼睛4.0m范圍內，便可在人眼中呈現出放大6倍以上的虛擬影像B。
三、電子硬件技術。虛擬影院立體眼鏡采用穿透式液晶鏡片，該穿透式液晶鏡片是一種市售產品，其由電視或電腦設置的電路控制液晶眼鏡鏡片開啟和關閉(開啟為眼鏡鏡片全黑以便遮住一眼影像；關閉為眼鏡鏡片為透明以便另一眼看到應該看到的影像)，立體液晶眼鏡即可模仿真實的狀況，使左右眼睛畫面連續互相交替呈現在屏幕上，使人的眼睛看到正確畫面--左眼看到左眼、右眼看到右眼應該看的影像，加上人眼的視覺暫留生理特性，就能看到真正立體3D影像。另外，液晶虛擬影院立體眼鏡(Liquid Crystal ShutterGlasses)技術可以讓視差持續在屏幕上表現出來，通過控制IC送出立體訊號C(左眼->右眼->左眼->右眼->依序連續互相交替重復)至屏幕，并同時送出同步訊號至虛擬影院立體眼鏡的凸透式液晶鏡片1，使其同步切換左、右眼影像D，再通過使用者配戴虛擬影院立體眼鏡設置的凸透鏡21和22以及反射鏡31和32構成的立體影像放大結構，給出放大的影像立體訊號E，使人的左眼看到左眼該看到的景像，右眼看到右眼該看到的景像，而且在大腦中形成完整的立體放大影像B。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求1.一種虛擬影院立體眼鏡，包括鏡架、鏡片；其特征在于，所述鏡架體為空心盒體，其前側面分別設有兩個對稱的空心柱盒及圓柱形管體，空心柱盒位于圓柱形管體上方，圓柱形管體端部為人眼觀測口；鏡架體后側面分別設有兩個對稱的空心柱盒及伸縮管，伸縮管位于空心柱盒上方；鏡片和凸透鏡鑲嵌在伸縮管管體內，鏡片接口與信號線一端連接，信號線另一端插入電視或電腦的接口，凸透鏡位于鏡片后面；前側面空心柱盒內嵌設兩塊水平反射鏡，該兩塊水平反射鏡之間的夾角約呈90度且其中一塊與伸縮管內嵌設的凸透鏡中心面水平傾斜約45度；圓柱形管的人眼觀測口內側鑲嵌凸透鏡，后側面空心柱盒內嵌設兩塊垂直反射鏡，該兩塊垂直反射鏡之間的夾角呈90度且其中一塊與人眼觀測口內側鑲嵌的凸透鏡中心面呈垂直傾斜45度狀；鏡架體上部設有配戴裝置。
2.根據權利要求1所述的虛擬影院立體眼鏡，其特征在于，所述鏡架體為矩形空心盒體。
3.根據權利要求1所述的虛擬影院立體眼鏡，其特征在于，所述鏡片為3D穿透式液晶鏡片。
4.根據權利要求1所述的虛擬影院立體眼鏡，其特征在于，所述伸縮管內鑲嵌的凸透鏡為長焦距凸透鏡，焦距為4.0m以上；人眼觀測口內側鑲嵌的凸透鏡為短焦距凸透鏡，焦距為0.1至1.0m。
5.根據權利要求1所述的虛擬影院立體眼鏡，其特征在于，所述配戴裝置包括頭戴松緊帶及萬向調節裝置，該萬向調節裝置由兩塊兩端分別設有圓形凹槽的條形板、兩根端部設有球體的圓柱體及螺絲構成，圓柱體的球體分別夾設在兩塊條形板的圓形凹槽中，兩根圓柱體分別與鏡架和頭戴松緊帶連接，兩塊條形板通過螺絲連接在一起。
專利摘要虛擬影院立體眼鏡，包括鏡架、鏡片；鏡架體為空心盒體，其前側面設對稱的空心柱盒及圓柱形管體，空心柱盒位于圓柱形管體上方，圓柱形管體端部為人眼觀測口；鏡架體后側面設對稱的空心柱盒及伸縮管，伸縮管位于空心柱盒上方；鏡片和凸透鏡鑲嵌在伸縮管管體內，鏡片接口與信號線一端連接，凸透鏡位于鏡片后面；前側面空心柱盒內嵌設兩塊水平反射鏡，水平反射鏡間的夾角約呈90度且其中一塊與伸縮管內嵌設凸透鏡中心面水平傾斜約45度；人眼觀測口內側鑲嵌凸透鏡，后側面空心柱盒內嵌設兩塊垂直反射鏡，垂直反射鏡間夾角呈90度且其中一塊與人眼觀測口內側鑲嵌的凸透鏡中心面呈垂直傾斜45度狀；鏡架體上部設有佩戴裝置；可在電腦或電視上互通使用。
文檔編號G02B27/22GK2718608SQ200420029410
公開日2005年8月17日 申請日期2004年7月28日 優先權日2004年7月28日
發明者劉琳 申請人:劉琳, 田加勝