CN106842599B - 一种3d视觉成像方法及实现3d视觉成像的眼镜 - Google Patents

Abstract

一种3D视觉成像方法及实现3D视觉成像的眼镜，所述3D视觉成像方法包括：在眼镜镜片的前端设置不透光挡板；然后根据人的双眼距离、人眼与所述屏幕边界的距离及观看角度，计算所述不透光挡板遮挡左眼视角范围和右眼视角范围的遮挡比例h；通过调节该遮挡比例h，以得到3D观看最佳效果。本发明3D视觉成像方法是基于普通眼镜提出的技术解决方案，实现简单，应用面广泛。同时，本发明实现3D视觉成像的眼镜结构简单，制造成本低，使用方便，通过不透光挡板遮挡左眼部分可视范围和右眼部分可视范围，配合运动变化场景视频，增强2D视频的3D显示效果，使3D观看更自然。本发明在环幕电影院、家庭平面动态电影等场合具有广泛的应用前景。

Description

一种3D视觉成像方法及实现3D视觉成像的眼镜

技术领域

本发明涉及3D成像技术领域，特别是涉及一种3D视觉成像方法及实现3D视觉成像的眼镜。

背景技术

现实世界是三维立体世界，它为人的双眼提供了两幅具有位差的图像，映入双眼后即形成立体视觉所需的视差，这样经视神经中枢的融合反射，以及视觉心理反应便产生了三维立体感觉。利用这个原理，通过显示器将两幅具有位差的左图像和右图像分别呈现给左眼和右眼，就能获得3D的观看效果。现实世界给人眼丰富的信息，其中产生立体效果的主要有静态视差和运动视差。

为了使显示的场景和物体具有深度感觉(也就是3D)，人们在各方面进行了尝试。3D显示技术的研究经历了十几年的发展，取得了十分丰硕的成果，从各种手执式观测器、3D立体眼镜、头盔显示器，到现在最新的不需要眼镜的3D显示器，有用棱镜的、透镜的、光栅的、电子开关的等等很多种类。

现有的3D眼镜分为被动式3D眼镜和主动式3D眼镜，被动式3D眼镜设置特制镜片，片源为3D左右分屏，需要3D投影仪、3D电视机等其他3D设备搭配使用；主动式3D眼镜，片源为3D,左右闪烁，也需要3D投影仪、3D电视机等其他3D设备配合使用；HMD头带设备，片源为3D，相关设备配置高。因此现有的3D观看设备均存在配置多，成本高，使用不便的问题。

因此，有必要提供一种新的3D视觉成像方法及实现3D视觉成像的眼镜，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种节省成本，可增强3D显示效果的一种3D视觉成像方法及实现3D视觉成像的眼镜。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种3D视觉成像方法，包括：

首先在眼镜镜片的前端设置不透光挡板；

然后根据人的双眼距离、人眼与所述屏幕边界的距离及观看角度，计算所述不透光挡板遮挡左眼视角范围和右眼视角范围的遮挡比例h：

h＝f/g＝(tanα/tanβ-1)e/g

其中，d为人眼距离所述屏幕的垂直距离，e为所述不透光挡板左边缘距离所述屏幕左边界垂直平面的垂直距离，f为不透光挡板长度，g为人的左眼左边界与右眼右边界之间的距离，α为左眼最右视线与水平方向的夹角，β为右眼最左视线与水平方向的夹角；

通过调节该遮挡比例h，以得到3D观看最佳效果。

进一步，所述眼镜为平光眼镜、近视眼镜、远视眼镜、老花眼镜、散光眼镜中的一种。

一种基于单眼3D视觉成像原理的眼镜，包括眼镜主体，所述眼镜主体的前端设有不透光挡板，所述不透光挡板遮住左眼部分可视范围和右眼部分可视范围，所述眼镜主体或/和所述不透光挡板上设有调节装置，用于调节所述不透光挡板遮挡所述左眼可视范围或所述右眼可视范围的大小或比例，以使左眼和右眼同时只能看到所观看屏幕的左边界或右边界。

进一步，所述眼镜主体包括镜框及设置于所述镜框内的镜片。

进一步，所述调节装置包括设置于所述镜框边缘的托架，所述托架上设有沿左右方向延伸的通孔，所述不透光挡板的边缘设有滑杆，所述滑杆穿过所述通孔，通过推动所述不透光挡板使所述滑杆沿所述通孔左右移动，来调节所述不透光挡板的遮挡比例。

进一步，所述通孔内设有胶圈。

进一步，所述滑杆远离所述不透光挡板的端部装有螺母，所述螺母的直径大于所述通孔的直径。

进一步，所述不透光挡板包括两个挡板部分重叠设置，每个所述挡板上设有所述调节装置，用于调节所述挡板使其向所述眼镜主体中间收缩或向所述眼镜两侧延伸。

进一步，所述挡板或所述眼镜主体可选择的设有滑块或沿左右方向延伸的滑槽，所述滑块沿所述滑槽移动，带动所述挡板沿左右移动以改变遮蔽区域。

进一步，每个所述挡板的上端或/和下端凸设有T形的所述滑块，所述眼镜主体的镜框上凹设有T形的所述滑槽，所述滑块装设在所述滑槽内。

进一步，所述不透光挡板的边缘设有刻度，用于观测调节的距离。

本发明的有益效果：

本发明3D视觉成像方法是基于普通眼镜提出的技术解决方案，实现简单，应用面广泛。同时，本发明实现3D视觉成像的眼镜结构简单，制造成本低，使用方便，通过不透光挡板遮挡左眼部分可视范围和右眼部分可视范围，配合运动变化场景视频，增强2D视频的3D显示效果，使3D观看更自然。本发明在环幕电影院、家庭平面动态电影等场合具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为采用本发明3D视觉成像方法在观看时双眼视角范围示意图；

图2为采用本发明3D视觉成像方法在观看时遮挡比例调节示意图；

图3为本发明实现3D视觉成像的眼镜第一实施例的结构示意图；

图4为本发明实现3D视觉成像的眼镜第二实施例的结构示意图；

图5为图3的侧视图。

图中，1—眼镜主体、11—镜框、12—镜片、2—不透光挡板、3—托架、4—通孔、

5—滑杆、6—胶圈、7—螺母、8—滑块、9—滑槽、10—左眼、13—右眼、14—屏幕。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，是采用本发明眼镜观看时双眼视角范围的示意图，基于单眼3D成像原理，物体的远近差异会引起晶状体焦距及瞳孔直径的调节，位置的前后不同会引起的移动时的差异(如速度)。即人在观看具有动作变化场景的2D视频时，由于场景内远近物体的运动速度等的差异，人的大脑能依据经验自动补全场景物体的三维信息，故能实现三维纵深度的变化。但这时，受限于二维平面显示屏的边界，人的双眼可通过屏幕边界轻易辨别显示屏的三维特征，从而大大降低3D显示效果。本发明采用不透光挡板2挡在镜片12前面，阻挡住左眼10部分可视范围，让左眼10只能看到屏幕14左边界，同时不透光挡板2遮挡住右眼13部分可视范围，使右眼13也只能看到屏幕14左边界，这样，双眼所看到的图像是不相干的两张图像，即双眼无法通过接受具有相对位差的两张图像而生成立体感觉，即模糊显示屏幕的现实立体边界，从而增强3D的显示效果，使3D观看更自然。上述眼镜结构简单，制造成本低，效率高，可用作电影观看眼镜，在环幕电影院、家庭平面动态电影等具有广泛的应用前景。

如图2，在本实施例中，不透光挡板2遮住左眼10大部分可视范围，遮住右眼13小部分可视范围，在其它实施例中，可以通过调节装置调节不透光挡板2的位置，调换左右眼遮挡部分比例，也可得到类似或相同的3D增强效果。由于不同人的双眼距离不同，且观看点与显示屏幕的距离以及观看角度不同，则可通过调节装置，调节不可透光挡板2进行相应校正。例如，观看者从中间往右移动时，可使不透光挡板2右移，使左眼10可视范围变大，右眼13可视范围变小。其他位置的移动，也可依据类似办法得到观看最佳效果。

根据人的双眼距离、人眼与屏幕边界的距离及观看角度，调节调节装置，以调节不透光挡板2遮挡左眼10视角范围和右眼13视角范围的遮挡比例。

设定人眼距离屏幕14的垂直距离为d，不透光挡板2左边缘距离屏幕14左边界垂直平面的垂直距离为e，不透光挡板2长度为f，人的左眼10左边界与右眼13右边界之间的距离为g，左眼10最右视线与水平方向的夹角为α，右眼13最左视线与水平方向的夹角为β，则

tanα＝d/e，tanβ＝d/(e+f)；

则etanα＝(e+f)tanβ；

经过推算，f＝(tanα/tanβ-1)e；

则不透光挡板2的遮挡比例h＝f/g＝(tanα/tanβ-1)e/g，通过调节该遮挡比例h，得到3D观看最佳效果。

若直接遮蔽单眼，即不透光挡板2完全遮挡左眼10或右眼13，观看者会由于视觉最大边界的缩小而感到没那么自然，但也可以实现上述3D增强效果。

如图3-5所示，本发明提供一种基于上述3D视觉成像原理的眼镜，包括眼镜主体1，在本实施例中，眼镜主体1为普通眼镜，包括镜框11及设置于镜框11内的镜片12。眼镜主体1的前端设有不透光挡板2，不透光挡板2遮住左眼部分可视范围和右眼部分可视范围，眼镜主体1或/和不透光挡板2上设有调节装置，用于调节不透光挡板2遮挡左眼10可视范围或右眼13可视范围的大小或比例，以使左眼10和右眼13同时只能看到所观看屏幕14的左边界或右边界。

不透光挡板2可以是单一的一块挡板，通过调节装置调节挡板在眼镜左右方向的位置，从而调节遮挡的比例或大小；不透光挡板2也可以是两块或几块挡块部分重叠设置，通过调节两块挡板使其向眼镜主体1中间收缩或向眼镜左右两侧延伸，从而调节不透光挡板2的遮挡区域。

如图3，在第一实施例中，调节装置包括置于镜框11边缘的托架3，托架3上设有沿眼镜主体1左右方向延伸的通孔4，不透光挡板2的边缘设有滑杆5，滑杆5穿过通孔4，通过推动不透光挡板2使滑杆5沿通孔4左右移动，来调节不透光挡板2的遮挡比例。优选的，通孔4内设有胶圈6，胶圈6具有一定的阻力，使得滑杆5在移动过程中可以停在需要的位置处，而不会任意滑动。滑杆5远离不透光挡板2的端部装有螺母7，螺母7的直径大于通孔4的直径，在滑杆5向左或向右移动到滑杆5端部时，螺母7可以挡在托架3上，防止滑杆5掉落，脱离托架3。在本实施例中，镜框11的上下两侧对称的设有托架3和滑杆5，在其它实施例中，也可以单独在镜框11的上侧。

如图4及图5，在第二实施例中，不透光挡板2包括两个挡板部分重叠设置，每个挡板上设有调节装置，用于调节不透光挡板2的遮挡范围。不透光挡板2或眼镜主体1可选择的设有滑块8或沿左右方向延伸的滑槽9，滑块8沿滑槽9移动，带动挡板沿左右移动以改变遮蔽区域。在本实施例中，每个挡板的上端或/和下端凸设有T形的滑块8，镜框11上凹设有T形的滑槽9，滑块8装设在滑槽9内。在其它实施例中，也可以在挡板的上端或/和下端开设滑槽9，在镜框11上设置滑块8，两者相配合，使得挡板可沿眼镜主体1左右移动即可。

优选的，不透光挡板2的边缘设有刻度，用于观测调节的距离。

除了上述实施例中所列的调节装置的调节结构及方式，本领域技术人员也可以采用其它常用实施方式来调节不透光挡板的遮挡范围及遮挡比例。

本发明3D视觉成像方法是基于普通眼镜提出的技术解决方案，实现简单，应用面广泛。同时，本发明实现3D视觉成像的眼镜结构简单，制造成本低，使用方便，通过不透光挡板2遮挡左眼10部分可视范围和右眼13部分可视范围，配合运动变化场景视频，增强2D视频的3D显示效果，使3D观看更自然。且相对于遮蔽单眼观看，观看可视范围大，使3D观看更加自然。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (4)

1.一种实现3D视觉成像的眼镜，其特征在于，包括：眼镜主体，所述眼镜主体的前端设有不透光挡板，所述不透光挡板遮住左眼部分可视范围和右眼部分可视范围，所述眼镜主体或/和所述不透光挡板上设有调节装置，用于调节所述不透光挡板遮挡所述左眼可视范围或所述右眼可视范围的大小或比例，以使左眼和右眼同时只能看到所观看屏幕的左边界或右边界；

所述的比例，具体为：

h＝f/g＝(tanα/tanβ-1)e/g

其中，h为遮挡比例，d为人眼距离所述屏幕的垂直距离，e为所述不透光挡板左边缘距离所述屏幕左边界垂直平面的垂直距离，f为不透光挡板长度，g为人的左眼左边界与右眼右边界之间的距离，α为左眼最右视线与水平方向的夹角，β为右眼最左视线与水平方向的夹角；

所述眼镜主体包括镜框及设置于所述镜框内的镜片；

所述调节装置包括设置于所述镜框边缘的托架，所述托架上设有沿左右方向延伸的通孔，所述不透光挡板的边缘设有滑杆，所述滑杆穿过所述通孔，通过推动所述不透光挡板使所述滑杆沿所述通孔左右移动，来调节所述不透光挡板的遮挡比例；

所述不透光挡板包括两个挡板部分重叠设置，每个所述挡板上设有所述调节装置，用于调节所述挡板使其向所述眼镜主体中间收缩或向所述眼镜两侧延伸；

所述挡板或所述眼镜主体可选择的设有滑块或沿左右方向延伸的滑槽，所述滑块沿所述滑槽移动，带动所述挡板沿左右移动以改变遮蔽区域；

每个所述挡板的上端或/和下端凸设有T形的所述滑块，所述眼镜主体的镜框上凹设有T形的所述滑槽，所述滑块装设在所述滑槽内。

2.根据权利要求1所述的实现3D视觉成像的眼镜,其特征在于：所述通孔内设有胶圈。

3.根据权利要求1所述的实现3D视觉成像的眼镜,其特征在于：所述滑杆远离所述不透光挡板的端部装有螺母，所述螺母的直径大于所述通孔的直径。

4.根据权利要求1所述的实现3D视觉成像的眼镜,其特征在于：所述不透光挡板的边缘设有刻度，用于观测调节的距离。

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