CN102414598A - 具有额外镜头的主动式显示器成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像系统(1)，其包括主动式显示器(2)和弹性额外镜头(10)，所述弹性额外镜头(10)由不透光的材料制成，布置在主动式显示器周围，并意在消除主动式显示器和观察者之间的光泄漏。所述成像系统包括：a、泵送装置(14)，其能够产生所述额外镜头的内部区域(18)和外部区域(19)之间的空气压力差，b、用于在所述额外镜头的内部区域和外部区域之间达到阈值压力差时接通主动式显示器(2)的装置(20)，所述阈值压力差被称为接通压力Pa。

Description

具有额外镜头的主动式显示器成像系统

技术领域

本发明的领域是装备有具有主动式显示器的目镜的成像系统的领域。

背景技术

当运用成像系统观察场景的时候，观察者在一个目镜(或一对目镜)中看到由主动式显示器产生的图像。观察者的眼睛和目镜3之间的距离允许光从显示器泄漏，如图1所示。

用于消除这些光泄漏的第一个方案在于使用恰好安装在眼睛周围的眼罩(通常由弹性橡胶制成)，或者围绕双眼的遮罩。图2显示了成像系统所装备的遮罩10’的一个例子，在这种情况下，该成像系统是IR照相机1。这种眼罩和这种遮罩被称为眼罩。这种方案是不够的，因其不保证光密封的紧密性，尤其是当观察者不先断开显示器而移开成像系统的时候。此外，因为眼罩(无论是弹性的或者刚性的)不能围绕眼睛周围完美接触，也会有光泄漏。

第二个方案在于用电光设备补充前述方案，所述电光设备能够检测到在每个目镜的正确距离处眼睛的存在，并且能够在只有确认眼睛在正确位置时才接通显示器。这种成像系统是复杂的，未必适于照相机的使用条件(尘土、下雨等)。此外，这种电光设备发射出光，因此没有隐秘性。

第三种方案是，在眼罩里放置开关，所述开关借助于眼罩在观察者上的压力接通显示器。这种方案的缺点是不保证光不泄露。事实上，例如，可以简单地通过用手在开关上按压而将显示器接通。

发明内容

本发明的目的是在成像系统和观察者之间避免光泄漏。

本发明的方案建立于以下原理：如果空气不泄露的话，眼罩内部的光也不泄露。

更特别的，本发明的主题是一种成像系统，其包括主动式显示器和弹性眼罩，所述弹性眼罩由不透光的材料制成，布置在主动式显示器周围，并意在消除主动式显示器和观察者之间的光泄漏。其主要的特征在于，其包括：

a.泵送装置，其能够产生所述眼罩的内部和外部之间的空气压力差，

b.用于在达到阈值压力差时接通主动式显示器的装置，所述阈值压力差被称为接通压力Pa。

用这种方法，当检测到相对于外部的眼罩内部的过度增压(或增压不足)时，接通所述主动式显示器。

优选地，所述用于接通显示器的装置包括用于确定眼罩内部的空气压力Pi的装置。这些装置是，例如布置在眼罩内部的压力传感器或能够测量泵送的空气流量的流量计。眼罩外部的空气压力Pe可以用另外的传感器测量，或通过位于眼罩内部的传感器上的记忆效应测量。

根据本发明的特性，所述眼罩包括至少一个壁，所述泵送装置包括穿过所述眼罩的一个壁或多个壁的管。

根据本发明的另外的特性，所述眼罩包括内壁和外壁，其间形成有空间；内壁包括穿过其中的微型通道，以及，泵送装置包括穿过眼罩外壁的管。

其可以包括连接到所述泵送装置的泵送空气调节器。

所述用于接通主动式显示器的装置有利地包括用于将空气压力差|Pi-Pe|与阈值压力比较的装置。

所述空气泵送装置能够以脉冲方式将空气送到眼罩内，或者根据另一变体，其能够从眼罩吸取空气。

当所述泵送装置能够以脉冲方式将空气送到眼罩内时，所述系统可以包括灰尘过滤器。

眼罩可以包括从一边到另一边穿过其一个壁或多个壁的微型孔，以避免眼罩内部的过度空气压力Pi。在这种情况下，在内壁和外壁之间具有弯道，从而避免通过微型孔的直接光泄露。

所述眼罩例如是遮罩型，其意在适应观察者的双眼或适应观察者的一只眼睛。

所述成像系统例如是照相机或光放大系统。

附图说明

本发明的其他特性及优点将通过阅读以下详细描述而变得明朗，以下详细描述是作为非限制性示例并参考附图给出的，在附图中：

图1(已说明)示意性的示出了成像系统的目镜和观察者之间的光泄漏，

图2(已说明)示意性的表示了一种根据现有技术的成像系统，在此例中为装备有眼罩的IR照相机，

图3示意性的表示根据本发明的成像系统的示例性眼罩的横截面的前视图，

图4是描述根据本发明的显示器触发装置的示例的操作的流程图。

在不同的附图中，相同的元件使用相同的附图标记。

具体实施方式

根据本发明，能够避免显示器和观察者之间的光泄漏的所述成像系统包括弹性的防护眼罩，所述防护眼罩提供有用于监控空气泄漏的装置，所述空气泄漏是指在眼罩在观察者上处于视觉上不透光的位置时，眼罩内部和外部之间的空气泄漏。

当由显示器、眼罩和观察者形成的包围圈的内部和该包围圈的外部之间保持了空气压力差时，眼罩处于观察者上的适当位置。以下，在应用于眼罩时，术语“内部”即指该包围圈的内部。

根据图3所描述的本发明，眼罩10装备有：

-用于在眼罩内部和外部之间产生空气压力差的装置；

-用于在达到阈值压力时接通显示器的装置，所述阈值压力被称为接通压力。

所述防护眼罩由不透光的材料制成，且足够气密以通过适当的泵送达到所述压力差；这种材料例如可以是橡胶或黑色泡沫或具有所提及的属性的任何其它材料。

用于在该眼罩内部18和外部19之间产生空气压力差的装置包括空气微型泵14和用于启用所述泵的装置，所述空气微型泵14连接到所述内部和外部。例如，其是“thinXXS微型泵”类型的微型泵。

根据第一个实施例，所述泵例如通过中空的弹性管15’连接到防护眼罩的内部和外部，所述中空的弹性管15’穿过眼罩的壁，或者当所述眼罩具有两个或甚至更多壁时，所述中空的弹性管15’穿过壁11，12。

根据另一个实施例，眼罩包括内壁12和外壁11，其间形成空间13。这两个壁可以是同样的不透光且足够气密的材料，例如橡胶或黑色泡沫或具有所提到的属性的任何其它材料。它们也可以由不同的材料制成，至少其中之一是不透光且气密的：典型地，外壁是由橡胶制成的，内壁是由泡沫制成的。

微型通道15a形成在内壁上并且穿过内壁(这些微型通道表示在壁的区域12’上)；所述内壁则是由至少气密的材料制成，外壁由足够气密的不透光材料制成。泵14则一方面通过管连接到内部18，所述管穿过外壁11且通向两壁之间的空间13；所述泵14也通过这些微型通道15a连接到内部18。这些微型通道典型的具有大约1/10mm的直径。该实施例确保被泵送入眼罩的空气的更好的空间分布。

根据一个变体，泵14经由成像系统的内部(“成像系统的内部”的表述指没有眼罩的成像系统)连接到眼罩的外部19，然后使管穿过多余的眼罩的一个壁或多个壁。泵14还可以布置在成像系统的内部，其通过管连接到眼罩的内部18，所述管直接通向眼罩或所述壁间的空间13，管的另一端通向成像系统的外部。

当达到阈值压力差时，用于将显示器2接通的装置例如简化成由观察者驱动的开关，所述阈值压力差被称为接通压力，所述观察者自己决定阈值压力是否达到或者通过声音或其他信号使其得知。

优选的，当达到阈值压力差时，用于接通显示器2的装置包括用于确定眼罩内部空气压力Pi和外部空气压力Pe的自动装置和连接到显示器触发装置的用于将压力差|Pi-Pe|与阈值压力比较的自动装置，所述阈值压力差被称为接通压力。

用于确定空气压力的装置包括，例如，布置在泵送空气的路径上的流量计17b，其经由泵送的空气流量间接确定压力Pi。也可以使用位于相同路径上或者布置在眼罩内部的压力传感器17a，该压力传感器17a直接测量压力Pi。眼罩外部的空气压力Pe可以用布置在眼罩外部的另外的传感器21测量，或通过位于眼罩内部的传感器17a上的记忆效应测量：Pe则等于成像系统通电一小段时间后所测得的压力。如果可能的话，例如，使用MEMS(Micro Electro Mechanical System，微电子机械系统)类型的微型传感器。有些微型传感器具有非常小的尺寸，例如2×2×1.5mm³。

用于接通显示器2的装置20还包括用于将通过这种方式(直接或间接)确定的压力差|Pi-Pe|与称为接通压力Pa的预定阈值压力进行比较的装置，在所述预定阈值压力之上则显示器2接通，在所述预定阈值压力之上则显示器2断开。压力Pa通常预先存储在这些比较装置中。比较元件，例如是逻辑电路或模拟电路或模拟电路和逻辑电路的组合；其可以布置在成像系统的内部。

启用泵14有各种方式。例如，可以由观察者通过开关直接控制。也可以通过用于触发显示器的装置20控制，只要压力差|Pi-Pe|未达到阈值压力Pa，所述装置20启动泵14，当达到这个阈值或者另外一个阈值时，则停用。在这种情况下，观察者发动这些触发装置。

在适当的情况下，眼罩也提供有有压力调节器，其连接到用于确定压力Pi的装置，连接到泵，并且可能连接到显示器触发装置。当显示器2接通后，调节器启动或者停用泵14以将压力差|Pi-Pe|保持在接近于Pa的最佳压力：根据压力差|Pi-Pe|和该最优操作压力Pf之间的可接受的差值，调节器启动或停用泵。调节器也可以提供安全功能，其根据感测到的内部压力Pi和阈值压力之间可接受的差值，启动或停用泵14，所述阈值压力被称为安全压力Ps。

例如，调节器由触发装置20处理，如图3和图4所示。这些触发装置20的操作参考图4的流程图进行描述。当泵14被启用时(步骤A)，比较压力差|Pi-Pe|与接通压力Pa(步骤B)：

如果|Pi-Pe|＜Pa，泵送不足，重复步骤A，否则，显示器2被接通(步骤C)。

于是，比较压力差与最优操作压力Pf(步骤D)：

如果|Pi-Pe|＜Pf，保持泵送，并重复步骤A，否则，停用。

这种调节功能也可以通过与这些触发装置20分离的调节器处理，所述触发装置20只连接到用于确定压力Pi的装置17a并连接到泵14。

到目前为止，当眼罩的内部18和外部19压力差基于内部压力Pi大于外部环境压力Pe时，显示器2已被触发，也就是说，基于眼罩内部的过度增压：Pi＞Pe。在这种情况下，泵14动作从而以脉冲方式将空气从外部19送到内部18。然后可以为此设备增加灰尘过滤器。

根据一个变体，当眼罩的内部和外部的压力差基于内部压力Pi小于外部环境压力Pe时，显示器2联通，也就是说，基于眼罩内部的增压不足：Pi＜Pe。在这种情况下，泵动作以将空气从内部吸取到外部。然后，颠倒内部压力Pi和阈值压力Pa和Ps比较的步骤：如果Pi＜Pa显示器接通，如果Pi＜Ps泵送停用。

眼罩可以包括称之为增压孔的孔11a，其功能是避免内部18的过度压力(太高或太低，取决于其涉及过度增压或增压不足)或者避免过度压力差|Pi-Pe|，而内部18的过度压力可能损害观察者的眼睛。这些增压孔在包括光学弯道的路径上，从一边到另一边贯通厚度穿过眼罩的壁11和12(或其壁)。这些孔典型的具有大约1/20毫米的直径；其足够小以在外罩的内部和外部之间保持足够压力差而不会过度泵送。

眼罩例如是眼罩型并且意在适应于观察者的眼睛，或者是遮罩型并且意在适应于观察者的双眼，必要时，所描述的装置是重复的(每只眼睛一部分)；但是，泵可以是两部分公用的。

图3中以功能的方式表示的眼罩的外部元件在实践中以人体工学方式布置，以避免妨碍观察者。

所述成像系统，例如是IR照相机或IR光放大系统。

Claims (13)

1.一种成像系统(1)，其包括主动式显示器(2)和弹性眼罩(10)，所述弹性眼罩(10)由不透光的材料制成，布置在所述主动式显示器周围，并意在消除所述主动式显示器和观察者之间的光泄漏，其特征在于，所述成像系统包括：

a.泵送装置(14)，所述泵送装置能够产生所述眼罩的内部(18)和外部(19)之间的空气压力差，

b.用于在所述眼罩的内部和外部之间达到阈值压力差时接通所述主动式显示器(2)的装置(20)，所述阈值压力差被称为接通压力Pa。

2.根据权利要求1所述的成像系统(1)，其特征在于用于接通所述显示器的装置包括用于确定所述眼罩的内部(18)的空气压力Pi和外部(19)的空气压力Pe的装置。

3.根据权利要求2所述的成像系统(1)，其特征在于，用于确定空气压力的装置是布置在所述眼罩内部的压力传感器(17a)，或者是能够测量泵送空气流量的流量计(17b)。

4.根据前述权利要求任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述眼罩包括至少一个壁，所述泵送装置包括穿过所述眼罩的一个壁或多个壁的管(15’)。

5.根据权利要求1至3任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述眼罩包括内壁(12)和外壁(11)，在所述内壁(12)和所述外壁(11)之间形成有空间(13)，所述内壁(12)包括穿过所述内壁(12)的微型通道(15a)，而且，所述泵送装置包括穿过所述眼罩的外壁(11)的管(15)。

6.根据权利要求1至3任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述泵送装置包括管，所述管布置在所述成像系统的内部，并且将所述眼罩的内部(18)连接到外部(19)，成像系统的内部指没有眼罩的系统。

7.根据前述权利要求任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述成像系统包括连接到所述泵送装置(14)的泵送空气调节器。

8.根据前述权利要求2至7任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，用于接通所述主动式显示器的装置(20)包括用于将空气压力差|Pi-Pe|与阈值压力比较的装置。

9.根据前述权利要求任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述泵送装置(14)能够以脉冲方式将空气送到所述眼罩的内部(18)或者能够从所述眼罩内部吸取空气。

10.根据前述权利要求任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述泵送装置(14)能够以脉冲方式将空气送到所述眼罩的内部，而且，所述成像系统包括灰尘过滤器。

11.根据前述权利要求任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述眼罩(10)包括增压微型孔(11a)，所述增压微型孔(11a)沿着具有光学弯道的路径从一边到另一边穿过所述眼罩的一个壁或多个壁，以避免所述眼罩内部的过度空气压力Pi或过度压力差|Pi-Pe|。

12.根据前述权利要求任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述眼罩(10)是遮罩型并且意在适应于观察者的双眼，或者是眼罩型并且意在适应于观察者的一只眼睛。

13.根据前述权利要求任一项所述的成像系统(1)，其特征在于，所述系统是照相机或光放大系统。

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