專利名稱：計算機輔助設(shè)計的體視圖象顯示和觀看裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型所屬的技術(shù)領(lǐng)域是計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域。
當前的計算機輔助設(shè)計中的圖象顯示，是在電子計算機的屏幕上顯示透視圖象軸側(cè)圖象等，也有按透視學(xué)原理和光照效果所表達的立體觀感的圖象；也有在顯示屏幕上顯示體視圖象的，所顯示的體視圖象的左右圖象是用互補色原理繪制的，即以二種色采繪制，用二色互補色眼鏡觀看；也有使用偏振光方法在屏幕上觀看體視圖象的。上述的第一種方法，當前的有關(guān)計算機輔助設(shè)計的技術(shù)文件中都有詳細的討論，并在實際的計算機輔助設(shè)計工程中大量的應(yīng)用，后二種方法只在個別的技術(shù)書和刊物上有討論。
本實用新型的目的是提高計算機輔助設(shè)計中的圖象顯示功能，顯示出有深度感的，有豐富色采的立體圖象；裝置簡單易行，能普及推廣使用。
本實用新型的內(nèi)容本實用新型是把計算機的圖象顯示技術(shù)與體視技術(shù)相結(jié)合的形成的。本實用新型中所使用的技術(shù)如計算機輔助設(shè)計，計算機屏幕的顯示功能，體視技術(shù)等，在各自的技術(shù)領(lǐng)域中都有詳細的說明，本說明書中不再說明。
本裝置的內(nèi)容是由計算機的圖象顯示裝置，屏幕上顯示的體視圖象和棱鏡立體鏡組成的計算機輔助設(shè)計的體視圖象顯示和觀看裝置。裝置的具體內(nèi)容是使用計算機的二個顯示屏幕，在二個屏幕上分別的顯示體視圖象的左圖象和右圖象；或是使用計算機的一個顯示屏幕，在一個屏幕上的左右二端分別的顯示體視圖象的左圖象和右圖象；用棱鏡立體鏡觀看顯示在屏幕上體視圖象的左右圖象，此時左右圖象就合二為一，呈現(xiàn)出有深度感的立體圖象；而所顯示的體視圖象可以使用電子計算機提供的任何色采；應(yīng)用本裝置時，可以使用電子計算機所具有的全部圖象顯示處理功能。
本實用新型的內(nèi)容還包括把這一裝置用于任何的以電子計算機屏幕為顯示器的裝置，例如用在計算機輔助教育，計算機輔助制造，計算機輔助服裝設(shè)計，仿真器，游戲器等等。例如在它的一個屏幕上顯示體視圖象的左右二個圖象，或用二個屏幕分別的顯示左右二個圖象，用棱鏡立體鏡觀看，顯示成為有深度差的立體圖象等。
本實用新型的內(nèi)容還包括把顯示在屏幕上的體視圖象的左右圖象放大或縮小，或是繪制復(fù)制在圖紙或其它的任何的材料上，用棱鏡立體鏡觀看放大的縮小了的或是繪制打印的體視圖象。例如用大屏幕投影機，各種屏幕尺寸的顯示屏幕，幻燈機投影放大顯示，用印刷復(fù)印裝置放大縮小等。
本實用新型裝置的屏幕上可以顯示動態(tài)的即運動的體視圖象。因此本實用新型適用任何的具有靜態(tài)的動態(tài)的圖象的顯示系統(tǒng)，把當前的任何的以單屏幕、普通圖象(非體視圖象)顯示的，直接觀看方式的圖象顯示系統(tǒng)，裝成為具有與本發(fā)明的計算機輔助設(shè)計的體視圖象顯示和觀看裝置同樣內(nèi)容和功能的顯示觀看裝置，如各類電視顯示系統(tǒng)(包括閉路系統(tǒng))，工農(nóng)業(yè)軍事監(jiān)視監(jiān)測顯示系統(tǒng)和醫(yī)學(xué)監(jiān)視監(jiān)測顯示系統(tǒng)等等，新裝置所具有的特征是〈1〉原來的是單屏幕和普通非體視圖象，新裝置則改為由二個屏幕和二個圖象組成；在左右二個屏幕上，分別顯示由體視技術(shù)的方法取得左圖象和右圖象；或是也只使用一個屏幕，但在屏幕的左右二端分別的顯示有由體視技術(shù)的方法取得左圖象和右圖象二個圖象；〈2〉使用棱鏡立體鏡觀看屏幕圖象，左右圖象就合成為一個有深度差的立體圖象，〈3〉新的系統(tǒng)與原系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)的圖象能區(qū)分圖象中物體的遠和近。
采用棱鏡片作為基本件，組成為棱鏡立體鏡。作為基本件的棱鏡片的面積為100至4000平方毫米之間，棱鏡片的二面所夾的二面角a為0.5度至16度之間，(按園周角為360度)，角a為10度的棱鏡片記為Δ10.0，等等，制作棱鏡片的材料為無色透明材料，如光學(xué)玻璃，玻璃，塑料等，棱鏡片作成薄形的，其厚度取決于所用材料的強度和方便于裝設(shè)在鏡架上，棱鏡片的形狀多樣化，例如園形、矩形橢園形等。以棱鏡片為基本件組成為多種型式的棱鏡立體鏡如下雙鏡片棱鏡立體鏡左右眼通過左右鏡片觀看圖象、雙鏡片棱鏡立體鏡由二個棱鏡片組成的，按裝在鏡架的左右二端，左右二個棱鏡片中心距為50至90毫米，按裝棱鏡片的鏡架用任何有足夠強度的材料制作，如塑料、金屬、本材；二個鏡片的薄的一側(cè)相對的放置在鏡架上，鏡架的長度在80毫米至180毫米之間，寬度在20毫米至100毫米之間，厚度取決于棱鏡片的厚度，便于按裝和使用，鏡架也可以制成望遠鏡樣的筒形的，筒的長度和筒的張角多樣化，筒長可取為100毫米至300毫米之間；鏡架裝置在固定的架子上使用，也可用手持使用。也可制成眼鏡式的，頭載活動式的等等。
單鏡片式棱鏡立體鏡單獨只按裝有一枚棱鏡片的棱鏡立體鏡，即一只眼睛通過棱鏡片觀看，而另一只眼睛直接觀看不用棱鏡片。
望遠式棱鏡立體鏡雙目通過望遠鏡觀看圖象，具有放大和遠望的作用。望遠式棱鏡立體鏡是把左右二只棱鏡片分別的按裝在通用的望遠鏡的左右鏡筒，例如放在物鏡前，或物鏡與目鏡之間，或目鏡后等；也制成把望遠鏡的鏡片和棱鏡立體鏡的棱鏡片研磨成一體的望遠式棱鏡立體鏡。
單鏡片式望遠式棱鏡立體鏡與望遠式棱鏡立體鏡相同，只是使用一只棱鏡片，按設(shè)在望遠鏡的一個筒的物鏡前，或物鏡與目鏡之間，或目鏡后等，另一個望遠鏡筒內(nèi)不裝棱鏡片。
大型固定式棱鏡立體鏡取較大面積的二個棱鏡片，固定的按置在屏幕二個圖象中心連線中的正前方便于觀看的位置。
本實用新型的內(nèi)容特征和實現(xiàn)裝置的方式體視技術(shù)中的體視圖象分為左右二個圖象，二個圖象具有相同的圖象內(nèi)容，只是左圖象和右圖象的圖象間有根據(jù)物體遠近的不同，而有不同的視角差。這二個圖象都遵循透視學(xué)的原則，物體越來越遠則圖象尺寸越來越??；因而當在屏幕上實現(xiàn)顯示體視圖象的左右圖象時，它的作圖方法與常用的作圖方法與常用的作圖方法是相同的，在計算視角差時，一般的視物條件下，取雙眼E的距離在50至90毫米之間，在有特殊顯示的要求下，也可以選用更大或更小的距離E。由此可知，在繪制顯示和處理左右二個圖象時，可以仍然使用電子計算機的計算顯示和圖象處理的全部功能用于進行左右圖象的計算顯示和圖象處理。
把當前的任何的以單屏幕單圖象顯示的，直接觀看方式的圖象顯示系統(tǒng)，裝置成具有與本實用新型裝置具有同樣內(nèi)容和功能的顯示觀看裝置系統(tǒng)，如各類電視顯示系統(tǒng)(包括閉路系統(tǒng))，工農(nóng)業(yè)軍事監(jiān)視監(jiān)測顯示系統(tǒng)和醫(yī)學(xué)監(jiān)視監(jiān)測顯示系統(tǒng)等等，要求把原有的單圖象改為顯示成體視技術(shù)中的左右二個圖象，用棱鏡立體鏡觀看，由于是運動圖象，所以要求左右二個圖象同步運動。在體視技術(shù)中取得同步的左右體視圖象的方法很多，例如在工業(yè)監(jiān)視監(jiān)測用的顯示系統(tǒng)中，把原有的一臺工業(yè)監(jiān)視用的攝象機，改為二臺攝象機，按體視技術(shù)的視角差原則，同時攝取同一監(jiān)視對象的圖象等等。
本實用新型裝置使用的棱鏡立體鏡，已有詳細的說明，在制作上沒有困難。上述的鏡片的面積和鏡片的二面角a也依據(jù)實際的顯示屏的大小，左右顯示屏間或左右圖象間距，和觀看者與屏幕的距離調(diào)正。按裝鏡片的鏡架作成任意的方便使用的型式，簡單的只在長條形的架上裝左右棱鏡片；可制成有筒狀防光罩的；可制成如醫(yī)生反光鏡式的活動式的如煉鋼工人用的活動型墨鏡式樣等等。當使用任意型式的棱鏡立體鏡觀看屏幕上的體視圖象時，把棱鏡立體鏡放在眼前相當于一般的放置眼鏡的位置，或是稍前一些，雙目同時注視圖象或是左眼通過左鏡片注視左圖右眼通過右鏡片注視右圖，則左右二個圖象在視場中合二為一，就成為有深度差的立體圖象。實際上有些人不用棱鏡立體鏡，也能把左右二個體視圖象合成為一個有深度差的立體圖象，雙眼同時注視圖象略事習(xí)慣后即可；實現(xiàn)應(yīng)用本實用新型裝置發(fā)明中的單鏡片式棱鏡立體鏡更為簡單，單獨只用一枚棱鏡片即可，即一只眼睛通過棱鏡片觀看，而另一只眼睛直接觀看不用棱鏡片。
本實用新型裝置不適用于立體盲的人使用，也不適用于立體視弱的人。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是提高了計算機輔助設(shè)計中的圖象顯示功能，顯示出有深度差的，有豐富色采的立體圖象；裝置簡單易行，能普及推廣使用。
現(xiàn)有的計算機輔助設(shè)計在其屏幕顯示的圖象中也顯示出一定的立體觀感。但這些立體觀感是以線透視效果，消隱線，明暗變化和陰影等幾種效果表達出來的。它們一般是屬于心理立體觀感。例如線透視效果是物體越來越遠時，尺寸越來越小。
本實用新型裝置的顯示和觀看的是體視學(xué)的左右圖象組成的，它除了仍采用計算機的各種作圖和顯示功能外，它的立體觀感是以視物的遠近不同的視角差產(chǎn)生的，因而屬于生理立體感，有圖象躍出屏幕的多層次的立體感。
現(xiàn)有的計算機輔助設(shè)計用的屏幕圖象中的立體圖象也有應(yīng)用互補色原理顯示的，但它只能顯示二種色采。
現(xiàn)有的計算機輔助設(shè)計用的屏幕圖象中的立體圖象也有應(yīng)用偏振過濾系統(tǒng)的，但設(shè)備多而復(fù)雜。
本實用新型適用于把當前的任何的以單屏幕，普通圖象(非體視圖象)顯示的，直接觀看方式的圖象顯示系統(tǒng)，裝置成具有與本發(fā)明的計算機輔助設(shè)計的體視圖象顯示和觀看裝置同樣內(nèi)容與功能的顯示觀看裝置。它區(qū)別于現(xiàn)有的顯示系統(tǒng)的最大的特征是圖象有遠近之分的真實的立體圖象。例如用在飛行訓(xùn)練模擬器上更近于真實的環(huán)境。又如用在計算機輔助服裝設(shè)計中，服裝是呈現(xiàn)有深度的立體模型的。


本實用新型的名稱是計算機輔助設(shè)計的體視圖象顯示和觀看裝置。它由電子計算機顯示裝置和棱鏡立體鏡組成，如圖1所示在電子計算機的的左屏幕L上顯示體視圖象的左圖，在電子計算機的右屏幕R上顯示體視圖象的右圖，也可以只使用一個屏幕，在屏幕的二端分別顯示體視圖象的左右圖；屏幕的大小任選，但屏幕的間距，或圖象的間距，棱鏡立體鏡與屏幕的間距略作調(diào)正。
在觀看者的雙眼(E1，Er)前方有棱鏡立體鏡，雙眼通過按裝在鏡架上鏡片，即左眼通過左鏡片(T1)看左圖，右眼通過右鏡片(Tr)看右圖，適當?shù)恼{(diào)節(jié)眼與鏡片和鏡片與屏幕的距離，稍加適應(yīng)后在視場中就把左右圖合二而一成為有深度差的立體圖象。
棱鏡立體鏡中的雙鏡片式棱鏡立體鏡有多種型式，它的舉例的一種的示意圖如圖2由二個棱鏡片(T1，Tr)組成的，按裝在鏡架K的左右二端，左右二個棱鏡片的中心距取為65毫米；二個鏡片的薄的一側(cè)相對的放置在鏡架上，鏡架也可以制成各種方便使用形式的，可制成望遠鏡樣的筒形的，活動型的等；左右二個棱鏡片的尺寸相同，如圖3所示，都取為25毫米×20毫米，棱鏡片二面角a取為10度，制作棱鏡片的材料為無色透明的光學(xué)玻璃，棱鏡片作成薄形的，厚度根據(jù)鏡架和鏡片的強度和按裝要求定。
單鏡片式棱鏡立體鏡的舉例示意圖如圖4單獨只按裝有一枚棱鏡片的棱鏡立體鏡，只有一只眼睛通過棱鏡，另一只眼睛不用棱鏡而直接看圖象，也同樣在視場中把左右圖合二而一成為有深度差的立體圖象。
權(quán)利要求1.計算機輔助設(shè)計的圖象和觀看裝置，有由互補色立體鏡與顯示有互補色體視圖象的屏幕組成的，有由偏振光立體鏡和顯示有偏振光體視圖象的屏幕組成的，其特征是由棱鏡立體鏡和顯示有通用的體視圖象的屏幕組成，1-1.把體視技術(shù)中的通用的圖象，分別的顯示在左屏幕和右屏幕上，或是顯示在一個屏幕的左右二端，設(shè)單屏幕的對角線尺寸Tt，可取二屏幕中心的水平間距為1-2倍的Tt，屏幕至棱鏡立體鏡的間距可取2-6倍的Tt，1-1-1.通用的體視圖象是計算機圖形中通常使用的圖象，通用的體視圖象不受色采種類和光線種類的限制，1-1-2.顯示通用體視圖象由大屏幕投影機，現(xiàn)有尺寸的顯示屏幕，幻燈機投影放大組成，和印刷在紙張上組成，1-2.棱鏡立體鏡的基本部件是一片或二片棱鏡片，1-2-1.一種棱鏡片的二面角為0.5度至16度之間，面積為100至4000平方毫米之間，左右鏡片中心距為50-90毫米，裝在鏡架上，1-2-2.只有一枚棱鏡片的單鏡片式，1-2-3.左右棱鏡片分別裝在望遠鏡的左右鏡筒，例如裝在物鏡前，或物鏡與目鏡之間，或目鏡后，也有把望遠鏡鏡片和棱鏡片研磨成一體的，也有只裝一枚棱鏡片的，
專利摘要本實用新型是一種計算機輔助設(shè)計的體視圖象顯示和觀看裝置。它由計算機顯示裝置和棱鏡立體鏡組成，形成顯示觀看有深度差的立體圖象的裝置。裝置的內(nèi)容和功能是在二個屏幕上分別的顯示體視圖象的左圖象和右圖象，或是在一個屏幕上的左右二端分別的顯示體視圖象的左圖象和右圖象，用棱鏡立體鏡觀看顯示在屏幕的圖象，左右圖象就合成為一個有深度差的立體圖象；圖象可以使用任何色彩；本裝置也適用于其它的顯示監(jiān)視監(jiān)測系統(tǒng)。
文檔編號G06F3/14GK2071358SQ8821638
公開日1991年2月13日 申請日期1988年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月10日
發(fā)明者賀守正, 賀守毅, 賀東琛 申請人:賀守正, 賀守毅, 賀東琛