[实用新型]平面动态画面立体视觉增强镜

说明书

本实用新型属日常生活娱乐或教学实验用品。

本世纪初德国科学家Pulfrich发现：当用一透过率较小（设为R）的中性滤光片遮住人的双眼中的一只，再与另一裸眼同时去观察一个在平面内摆动的摆时，会看到摆的运动轨迹变为一“立体”的封闭弧圈，且当不同的眼睛被遮住时，摆沿弧圈运动的方向相反。这一现象被称作Pulfrich效应。对这一效应的解释是：视觉成象的快慢与入射眼睛的光强有关，强则快，弱则慢，因而，在Pulfrich效应中，被滤光片遮住的眼睛的成象落后于另一支裸眼，落后的时间间隔可称为弛豫时间τ。对某人而言，τ＝τ（R），即τ只与滤光片的透过率R有关，当滤光片透过率在10^－1左右时，τ值的统计结果在10^－3－10^－2秒之间。弛豫时间的存在，使两眼在同一时刻见到的同一运动质点在运动方向上的位置不同，戴有滤光片的眼睛见到的质点位置，在质点运动方向上，落后于裸眼见到的位置。其结果，根据立体视角的原理，在双眼视觉的合成图象中，合成的质点位置（虚位置）与实际的质点位置不一样，或远或近，据所遮眼之不同而定。同理，当所遮眼不变，而质点运动方向改变时，合成图象中的合成质点位置的远近也发生变化。

设双眼间距为L，其连线中点距质点运动平面的垂直距离为S，质点运动V＜＜光速C，L＜＜S成立，可假设双眼连线所在平面与质点运动平面平行。再设τ值可正可负，确定正负的方法为：当质点运动的正方向向左，则遮右眼时τ为正值，遮左眼时τ为负值。由此，可导出成象后合成质点的位置偏离真实运动平面的距离y为：

y＝ (Vτ)/(L-Vτ) S （L＞｜Vτ｜） （1）

y的正负表示偏离是向远还是向近。

图1为依据公式（1）导出的一简谐振子x＝Asin（2πft）＝0.5sin（2πt）（米）在戴滤光片观察时的虚运动轨迹。L，S，τ值分别取0.065米，2米和0.005秒。

平面动态画面立体视觉增强镜（下简称增强镜）即根据Pulfrich效应及其原理提出的。目前，Pulfrich效应仍鲜为人知，而且没有在实际生活中得到应用。现代社会中，普通（黑白、彩色）电视已广泛进入家庭，人们正期待着立体电视的出现。增强镜能使人们在某一程度上实现他们欣赏立体画面的愿望。

Pulfrich效应是一种生理和物理等方面的综合效应。让更多的人了解它的实质以及获得一种测量视觉神经信号传递速度的手段都是很有意义的。由此可见，推出增强镜使其在生活娱乐及教学实验中得以应用是很有意义的。

把一只眼睛用中性滤光片遮住是增强镜设计的最基本思想。达到这一目的可采用多种形式。若使其能在实际生活、学习中得以使用，应对增强镜设计提出更多要求。把目前生活中使用的眼镜镜架用到增强镜上则有较多的局限性。本实用新型为增强镜提供了一种效能多、方便实用的集装型镜架。

增强镜的镜架有五个组件，分别为两个镜腿、两个镜片可拆装的镜框和一个框间连接梁（镜梁）。组装后成为一个完整的镜架（图3）。为了滤光片遮不同眼睛的需要，镜架设计中镜腿与镜框的连接可在两个相反的方向进行。镜腿反向后，既可达到遮光片从一侧换为另一侧的目的，为同一目的。还可采用镜腿沿其轴向转180°仍可连接的连接方式（镜腿与镜框的连接（参见图4）。每一镜框上还应有一连接装置，使镜腿与其连接后成为一手柄支撑眼镜，目的为适应增强镜短时使用的需要（图5）。镜梁与镜框的连接方式，可采用一端固定或两端都不固定的方式，框能在梁上有阻尼地滑动。这种设计是为不同人使用同一付增强镜的需要（图6）。增强镜镜架设计中，在镜框上可有一装置以使其能挂于普通眼镜架上（图7）。镜梁上还可有能使整个镜架支撑于鼻子上的装置。

以上设计的优点在于：任何双眼健康的人都能使用同一付增强镜而不受眼部尺寸及是否戴眼镜的限制。由于双眼视力等原因的差异可方便地选择哪只眼被滤光片遮住效果最好。附加另一滤光片，使镜腿充当手柄，一付增强镜即可双人同时使用。由于组装后与普通眼镜相似而显得美观耐用。

配有具以上优点之镜架的增强镜的推出将产生的积极效果：1.家庭生活中，观看电视（无论黑白、彩电）有了新的乐趣。增强镜不仅使在动态画面中可看到立体效果，而且有减弱电视图象光点杂波保护视力的功能。2.电影院放映普通电影时可向观众提供一种可使动态画面立体化的娱乐工具。3.学校能更方便地使学生观察到Pulfrich效应，使在生理、物理等教学中亲身体验某些基本概念。

图2是某增强镜镜架特例的设计图。

图3为该特例的组件与组合后的形状。