專利名稱：二次放大近眼大視角成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種提供近眼觀看視頻影響的大視角成像裝置，特別是一種二次放大近眼大視角成像裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的窺鏡式收視裝置或眼鏡式顯示器其成像原理為一次放大的光學(xué)虛像成像，即為達(dá)到使人眼能正常收看的明視距離，以往的裝置均采用的是能生成放大虛像的光學(xué)鏡頭，無論這些鏡頭屬同軸式目鏡式放大光路系統(tǒng)還是離軸式自由曲面內(nèi)反射光路系統(tǒng)，或離軸式分路放大光學(xué)系統(tǒng)，也不論這些光學(xué)鏡頭的組件有多少。虛像一次成像的不足之處是視頻圖像的放大倍數(shù)受到了限制，如果欲增加放大倍數(shù)就必須增加鏡頭數(shù)量或顯示器尺寸，這樣就大大增加了成本、重量，并使得分辨率不高的顯示器的像素元對視覺的干擾更加嚴(yán)重。而要增加分辨率，成本就大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種二次放大近眼大視角成像裝置，使得現(xiàn)有顯示器在小尺寸、小分辨率條件下獲得只有大尺寸、大顯示器才能得到的大屏甚至全景的顯示效果，且成本更低、用在眼鏡式顯示器上重量更輕，取材也更方便(小尺寸顯示器尤其是小尺寸液晶顯示器更容易買到)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是在窺鏡體內(nèi)固定有顯示器、投影鏡頭、反射鏡、投影屏幕、放大目鏡。
所述的顯示器為視頻顯示器；顯示器液晶電路后有反射背光源的鏡罩和聚光鏡。
所述的顯示器9背面正對菱形反射鏡直角與斜角所夾的一矩形平面，另一矩形平面與投影鏡頭組即投影透鏡A2、投影透鏡B3、投影透鏡C4、投影透鏡D5平行，平面反射鏡6在投影透鏡5主軸線的一側(cè)并與該軸線成35～45度角放置，投影屏幕7又在平面反射鏡6的下邊，兩平面也成35～45度角放置。投影屏幕7的背面與放大目鏡A13、放大目鏡B14平行置于眼睛21之前。
所述的反射鏡是鍍有反射膜的平面鏡或棱鏡。
所述的反射鏡是曲面鏡。
所述的投影鏡頭是一組光學(xué)鏡頭；投影屏幕是能夠透射成像的場鏡。
所述的窺鏡是與眼鏡架連接的窺視暗箱。
所述的放大目鏡是凸透鏡組。
所述的投影屏幕為平面或曲面。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型由于采用了投影光學(xué)鏡頭和放大目鏡(即二次接力放大，先將視頻圖像放大成實(shí)像，再將此已經(jīng)放大的實(shí)像進(jìn)一步放大成更大的虛像)，故視頻圖像放大率較一次放大率大為提高。
2、本實(shí)用新型由于采用了微小尺寸顯示器即可達(dá)到較大尺寸顯示器的顯示效果，故解決了只有用大尺寸顯示器才能達(dá)到超大屏顯示，而適合條件的大尺寸顯示器又缺少貨源的矛盾。
3、本實(shí)用新型由于采用了曲面投影屏幕，故可改善或消除凸透鏡引起的像差。
4、本實(shí)用新型由于采用了投影光學(xué)鏡頭(實(shí)像投影技術(shù))，故可改善或消除LCD像素元引起的視覺干擾，畫面更加清晰柔和。
5、本實(shí)用新型由于采用了微小尺寸顯示器，故分辨率容易提高，且價(jià)格要比同等分辨率的較大尺寸顯示器便宜得多。
6、本實(shí)用新型由于采用了微小尺寸顯示器，用在眼鏡式顯示器上，重量大為減輕。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是二次放大近眼大視角成像裝置中的第一次投影放大光路示意圖。
圖2是二次放大近眼大視角成像裝置中的二次放大光路示意圖。
圖3是二次放大近眼大視角成像裝置中顯示器與背光源間置有聚光鏡的光路示意圖。
圖4是二次放大近眼大視角成像裝置內(nèi)置并固定于窺鏡體中的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖5是置有二次放大近眼大視角成像裝置的窺鏡體連接在眼鏡架上的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是垂直式二次放大近眼大視角成像裝置接力放大光路示意圖。
圖7是垂直式二次放大近眼大視角成像裝置接力放大側(cè)視光路示意圖。
圖8是垂直式二次放大近眼大視角成像裝置內(nèi)置于窺鏡體中的結(jié)構(gòu)透視圖。
圖9是雙顯示器平行置于兩眼之間的前方的二次放大近眼大視角成像裝置接力放大光路示意圖。
圖10是雙顯示器并排(背靠背)于兩眼之間的二次放大近眼大視角成像裝置接力放大光路示意圖。
圖11是雙顯示器分別位于雙眼兩側(cè)的二次放大近眼大視角成像裝置接力放大光路示意圖。
圖中1、菱形反射鏡；2、投影透鏡A；3、投影透鏡B；4、投影透鏡C；5、投影透鏡D；6、平面反射鏡；7、投影屏幕；8、投影光路匯聚點(diǎn)；9、顯示器；10、顯示光線；11、視頻圖像；12、投影屏實(shí)像；13、放大目鏡A；14、放大目鏡B；15、第二次放大光路；16、聚光鏡A；17、聚光鏡B；18、背光源光線；19、背光源；20、背光源罩；21、眼睛；22、窺鏡框；23、眼鏡架；24、放大目鏡C；25、投影鏡頭；26、實(shí)像的放大虛像。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的原理如圖1、圖2、圖3所示二次放大近眼大視角成像系統(tǒng)由背光源19、背光源罩20、聚光鏡A16、聚光鏡B17，顯示器9、菱形反射鏡1、投影透鏡A2、投影透鏡B3、投影透鏡C4、投影透鏡D5，平面反射鏡6、投影屏幕7、放大目鏡A13、放大目鏡B 14所組成。
實(shí)施時(shí)，單目二次放大近眼大視角成像顯示系統(tǒng)由背光源19、背光源罩20、聚光鏡A16、聚光鏡B17，顯示器9所連接構(gòu)成，它與置于眼睛21前的由投影屏幕7、放大目鏡A13、放大目鏡B14構(gòu)成的第二次放大系統(tǒng)相平行。顯示器9背面正對菱形反射鏡直角與斜角所夾的一矩形平面，另一矩形平面與投影鏡頭組即投影透鏡A2、投影透鏡B3、投影透鏡C4、投影透鏡D5平行，平面反射鏡6在投影透鏡5主軸線的一側(cè)并與該軸線成35～45度角放置，投影屏幕7又在平面反射鏡6的下邊，兩平面也成35～45度角放置。投影屏幕7的背面與放大目鏡A13、放大目鏡B14平行置于眼睛21之前。
設(shè)顯示源9顯示的視頻圖像11為倒立的“A”(見圖1)，其發(fā)出的顯示光線10經(jīng)菱形反射鏡1反射后通過投影鏡頭組2、3、4、5匯聚、發(fā)散到平面反射鏡6，再經(jīng)平面反射鏡6反射并投影至投影屏幕7，匯聚成投影光路匯聚點(diǎn)8，形成投影屏實(shí)像12即正立的“A”。此為第一次放大了的實(shí)像。根據(jù)光學(xué)原理當(dāng)f＜u＜2f時(shí)，有v＞2f，且形成倒立的放大的實(shí)像。在這里，顯示器9與投影透鏡A2、投影透鏡B3、投影透鏡C4、投影透鏡D5構(gòu)成的投影鏡頭組(因需在40mm左右的極小距離內(nèi)完成投影，故需一組極微小鏡頭替代一片凸透鏡)之間的u在投影透鏡A2、投影透鏡B3、投影透鏡C4、投影透鏡D5構(gòu)成的投影鏡頭組的f和2f之間，投影屏幕7與投影透鏡A2、投影透鏡B3、投影透鏡C4、投影透鏡D5構(gòu)成的投影鏡頭組的v在2f之外，故顯示器9的視頻圖像11倒立的“A”經(jīng)投影鏡頭投影，在投影屏幕7上形成投影屏實(shí)像12的立正的“A”。
第2次放大見圖2，根據(jù)光學(xué)原理當(dāng)u＜f時(shí)，可形成放大的虛像。在這里，投影屏幕7與放大目鏡A13、放大目鏡B14之間的u小于放大目鏡A13、放大目鏡B14的f，故投射并匯聚到投影屏幕7的投影光路匯聚點(diǎn)8經(jīng)放大目鏡A13、放大目鏡B14折射后形成第二次放大光路15，進(jìn)入眼睛21，投影屏實(shí)像12“A”再一次即第二次被放大為實(shí)像的放大虛像26“A”。此“A”將覆蓋眼睛21的視場范圍。
圖3中的背光源罩20反射背光源19發(fā)出的背光源光線18經(jīng)聚光鏡A16、聚光鏡B17聚光，強(qiáng)烈地照亮顯示器9，使得顯示器9發(fā)出的顯示光線10更集中更亮，投影效果也更好。
實(shí)施例如圖4、圖5所示將兩副二次放大近眼大視角成像裝置放置并固定于窺鏡框22中，形成雙目成像裝置，再將窺鏡框22連接在眼睛架23上供人們佩戴觀看視頻影像。
另一種垂直投影式二次放大近眼大視角成像裝置的原理如圖6所示該裝置由顯示器9、投影鏡頭25、平面反射鏡6、投影屏幕7、放大目鏡C24所組成。實(shí)施時(shí)，顯示器9位于最上方，視頻圖像11的一側(cè)(即顯示器有影像的一側(cè))面朝下水平放置，正下方為投影鏡頭25并與顯示器9平行，投影鏡頭25下方是與其成45～80度角放置的鍍膜反射鏡6，平面反射鏡6的反射面又與投影屏幕7成10～45度角，投影屏幕7與顯示器9及投影鏡頭25垂直。放大目鏡24、投影屏幕7分別位于平面反射鏡6的兩側(cè)而相互平行。
設(shè)視頻圖像11的平面為abcd，并令ab為上、cd為下、ac為左、bd為右，則當(dāng)眼睛21通過放大鏡頭24觀看時(shí)，其視線與放大目鏡24的主軸重合，與投影屏幕7的平面垂直。這時(shí)，面朝下的視頻圖像11的cd邊(下邊)靠近眼睛21而ab邊(上邊)在其對面，ac邊(左邊)這時(shí)在眼睛21的右邊，bd邊(右邊)在眼睛21的左邊。根據(jù)光學(xué)原理，當(dāng)顯示器9與投影鏡頭25之間的距離在投影鏡頭25的2倍焦距和1倍焦距之間時(shí)，視頻圖像11上的abcd各點(diǎn)發(fā)出的光線在通過投影鏡頭25時(shí)將發(fā)生折射并通過焦點(diǎn)，然后沿各自倒立的點(diǎn)前進(jìn)，在遇到鍍膜平面反射鏡6后發(fā)生反射，最終投影于投影屏幕7的a’b’c’d’，形成了放大的實(shí)像。這個實(shí)像原本是倒立的，但由于平面反射鏡6反射的緣故，在眼睛21看來則是一幅正立的像。由于投影屏幕7距放大鏡頭24的距離小于放大鏡頭24的焦距，故實(shí)像a’b’c’d’經(jīng)過放大目鏡24后，眼睛21看到的是經(jīng)過放大目鏡24再次放大的第一次放大過的實(shí)像a’b’c’d’的虛像a”b”c”d”，即實(shí)現(xiàn)了二次放大。特別是第一次放大的實(shí)像a’b’c’d’所張視角若超過了眼睛21的視角范圍，則眼睛21將通過放大目鏡24，再通過平面反射鏡6(半鍍膜時(shí))看到一幅放大了的幾乎全景的虛像a”b”c”d”(見圖7)。
實(shí)施例如圖8所示顯示器9位于最上方，視頻圖像11的一側(cè)面朝下水平放置，正下方為投影元件25(鏡頭)并與顯示器9平行，投影鏡頭25下方則是與其成45～80度角放置的平面反射鏡6。平面反射鏡6的反射面又與投影屏幕7成10～45度角，后者又與顯示器9及投影鏡頭25垂直。放大鏡目24與投影屏幕7分別位于平面反射鏡6的兩側(cè)而相互平行。
他們相互連接固定并裝置于窺鏡框22中，窺鏡框22可安裝有眼鏡架23，以便人們佩戴。放大目鏡24處為窺孔。
其他3種不同組合(見圖9、圖10、圖11)的二次放大近眼大視角成像裝置的實(shí)施原理也與上所示原理基本相同，都是先將顯示器影像投影成實(shí)像，再以此實(shí)像為放大對像再次放大成虛像。差別只是結(jié)構(gòu)、光路不同。
權(quán)利要求1.二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是在窺鏡體內(nèi)固定有顯示器(9)、投影鏡頭、反射鏡、投影屏幕(7)、放大目鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的顯示器(9)為視頻顯示器；顯示器液晶電路后有反射背光源的鏡罩和聚光鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的顯示器(9)背面正對菱形反射鏡直角與斜角所夾的一矩形平面，另一矩形平面與投影鏡頭組即投影透鏡A(2)、投影透鏡B(3)、投影透鏡C(4)、投影透鏡D(5)平行，平面反射鏡(6)在投影透鏡(5)主軸線的一側(cè)并與該軸線成35～45度角放置，投影屏幕(7)又在平面反射鏡(6)的下邊，兩平面也成35～45度角放置。投影屏幕(7)的背面與放大目鏡A(13)、放大目鏡B(14)平行置于眼睛(21)之前。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的反射鏡是鍍有反射膜的平面鏡或棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的反射鏡是曲面鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的投影鏡頭是一組光學(xué)鏡頭；投影屏幕(7)是能夠透射成像的場鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的窺鏡是與眼鏡架連接的窺視暗箱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的放大目鏡是凸透鏡組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次放大近眼大視角成像裝置，其特征是所述的投影屏幕為平面或曲面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種提供近眼觀看視頻影響的大視角成像裝置，特別是一種二次放大近眼大視角成像裝置。其特征是在窺鏡體內(nèi)固定有顯示器(9)、投影鏡頭、反射鏡、投影屏幕(7)、放大目鏡。所述的顯示器(9)為視頻顯示器；顯示器液晶電路后有反射背光源的鏡罩和聚光鏡。這種二次放大近眼大視角成像裝置，使得現(xiàn)有顯示器在小尺寸、小分辨率條件下獲得只有大尺寸、大顯示器才能得到的大屏甚至全景的顯示效果，且成本更低、用在眼鏡式顯示器上重量更輕，取材也更方便(小尺寸顯示器尤其是小尺寸液晶顯示器更容易買到)。
文檔編號G02B27/18GK2842465SQ200520128438
公開日2006年11月29日 申請日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者王小光 申請人:王小光