CN104166239A - 一种用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，适用于替代广播级高清摄像机现有的传统取景装置(即寻像器)。视频显示目镜部分通过连杆机构连接于耳罩式耳麦上进行旋转并定位；取景装置具有与高清摄像机的视频连接BNC接口和电源接口，输入SDI或HDMI等视频信号，通过虚拟大屏幕显示高清晰画面。本发明头戴式佩戴、单眼观看虚拟大屏幕高清晰画面；观看的视频图像与目标物目视方向一致，目视焦点切换便捷；能最大限度提升摄像人员精准对焦等操作效率，使拍摄的高品质画面与场景同步；解决了采用传统寻像器取景方式带来的色彩还原不准确、聚焦不实的问题，满足了高清摄像的视频画面层次丰富、聚焦准确、细节清晰的要求。

Description

一种用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置

技术领域

本发明涉及一种用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，特别适用于替代广播级高清摄像机现有的传统取景装置，即寻像器，具有头戴式单目佩戴观看大屏幕高清晰度画面的特点。

技术背景

随着越来越多的高清节目问世，人们对高质量画面的要求也越来越高。高清摄像在带来高清晰度画面的同时，也产生了一系列不同于标清使用环境下的问题，其中出现最多的就是聚焦难、跟焦难的问题。尤其在广电行业，广播级高清摄像机通过精准对焦获得高清晰度画质更是一个突出问题。这些问题是由高清摄像机的高清晰度引起的，因为分辨率高，水平视场角比标清大，画面包容的景物多，景深比标清小很多，目前，由于拍摄时高清摄像机的寻像器与标清的是一样的，而高清的景深大约只有标清的一半，所以对聚焦的精确度要求格外苛刻，要想找到准确高清晰的焦点比较困难。摄像师为了把握准确，需要使用标准监视器，而且越大越好。可见，聚焦是电视摄像进入高清时代后所产生的应用难点，是高清与标清摄像机使用的一个重大区别。

目前市面上使用广播级高清摄像机的寻像器实际上是一个小型的LCD黑白或彩色监视器，其显示尺寸为1～7英寸不等，供摄像操作人员取景、调焦、观察画面实际效果和各种电路控制操作信号提示用。摄影师通常通过寻像器监视，检查图像质量，而小尺寸、低分辨率的寻像器显示屏看不出焦距是否对准，容易造成失焦，表现出的画面焦点将变软虚浮，影响画面的清晰度。

为保证对焦精度，广播级高清摄像机一般采用手动方式进行对焦。目前，为解决高清摄像机的聚焦问题，主要是通过对摄影师进行反复跟焦操作训练，并在拍摄时于就近处摆放一个大于20英寸的屏幕监视器，通过双眼目视观看来辅助摄像师的对焦等操作，以适应高清摄像机的拍摄要求。但是该拍摄方式只能在室内固定场所使用，不适用于室外光照和流动使用场景。因此，目前还没有一个方便快捷、具有普遍适用环境的辅助设备用作高清摄像过程的寻像取景。本发明提出一种头戴式单眼视频眼镜取景装置，通过头戴式佩戴，用高清晰度大显示画面来监视调焦过程，使拍摄的高品质画面保持与场景同步，解决了传统拍摄方式带来的色彩还原不准确、聚焦不实的问题，满足了高清摄像的视频画面层次丰富、聚焦准确、细节清晰的要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：针对摄像师在进行高清拍摄时无法通过窄小的取景框中看到大尺寸高清晰度画面，导致难以实时监视曝光和对焦不准所带来的色彩还原不准确、聚焦不实的问题。本发明提出一种头戴式单眼视频眼镜取景装置，通过同步实时观看高清晰大尺寸显示画面来监视调焦过程，实现与高清摄像机在拍摄现场的完美匹配，能够精确、稳定地获得高清晰大尺寸画面。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，特别涉及一种适用于广播级高清摄像机的头戴式单目视频眼镜寻像器，其特征在于：大屏幕虚拟显示目镜部分、眼罩、连杆机构、耳罩和麦克风、头戴固定结构、弧形头夹、视频和电源线缆。等效于2米处观看尺寸大于50英寸以上的大屏幕虚拟显示目镜部分内部采用微显示器和放大倍率大于14的目镜光学系统，微显示器固定在带有螺纹的底座上，微显示器的微显示面面向目镜光学系统，并位于光学系统的焦面，微显示器与目镜光学系统的间距通过旋转底座来调节，以满足不同佩戴者的视力。所述大屏幕虚拟显示目镜的出瞳方向即眼部方向具有眼罩，以遮挡外部环境光线。大屏幕虚拟显示目镜部分通过连杆机构以连接于耳罩的外壳上，耳罩的外壳以活动转轴方式与耳罩连接，通过旋转耳罩外壳将大屏幕虚拟显示目镜部分置于眼部观看位置或头顶位置，分别进行视频目镜单元的工作和非工作状态操作，在非工作状态下，连杆机构通过其末端与耳罩的连接轴做旋转，将大屏幕虚拟显示目镜调整至头戴固定结构上方位置，此时微显示器处于断电状态；切换至工作状态时，只需旋转拨下连杆机构至大屏幕虚拟显示目镜与眼睛对齐的工作位置，即可通电使用。头戴固定结构一端连接于耳麦的耳罩上，另一端连接于便于稳定佩戴于头部的弧形头夹；摄像者通过对视频眼镜取景装置的头部佩戴，与高清摄像机连接的视频连接通过BNC接口和电源接口，经过线缆或WIFI、蓝牙的无线传输方式输入SDI或HDMI视频信号，通过目镜观看虚拟大屏幕高清晰画面。

所述大屏幕虚拟显示目镜部分的光学系统可采用目镜系统、微投影系统或自由曲面光学系统方式，并通过改变目镜光学系统与微显示器的微显示面的距离来实现佩戴者对于不同视度的调节，具有视度调节的功能，使摄像者通过显示目镜用单目裸眼就可观看到相当于2米处50寸及以上尺寸的高清晰画面，具有增强摄像画质的辅助功能，使操纵者舒适、方便地进行取景、优化构图、精确聚焦、变焦、选择光圈、放像监视、机位工作状态提示操作。

所述大屏幕虚拟显示目镜部分中采用的微显示器包括LCOS、DMD、OLED，其分辨率可以达到800×600、720P或1080P及以上。

所述头戴固定结构可采用头戴、头盔或后绕式头箍等方式，具有弹性，其开口大小和与头部的夹紧力可调，弧形头夹的内面采用具有弹性柔软材料，其弧度符合耳上部的头颅侧面，具有符合人体工学的自适应佩戴功能。

所述大屏幕虚拟显示目镜部分可以通过连杆机构进行任意位置的定位和微量调整功能，适应佩戴者对大屏幕虚拟显示目镜佩戴位置的个体需求。

所述视频和电源线缆包含视频信号线和电源线，视频信号的输入方式通过有线或WIFI、蓝牙的无线传输方式。

所述取景装置(寻像器)具有与高清摄像机的视频连接BNC和电源通用接口，适用于摄像行业中的广播级、专业级和家用级摄像机，可广泛应用于包括电视台、电影制作室、租赁公司、教育机构、政府部门等高清摄像领域。

本发明与传统取景对焦技术相比，具有如下优点：(1)取景对焦时单眼观看大屏高清晰画面与目标物目视方向一致性和目视焦点切换的便捷性，让摄像者在取景时能够方便、舒适、准确地看到大屏幕视频效果和画面的对比度及色彩等级，能满足高清晰度拍摄时极其精确聚焦的要求；(2)利用高清晰度大显示画面来监视调焦过程，使得拍摄人员的定焦监视能力进一步提高，最大限度提升摄像人员精准对焦等操作效率，使拍摄的高品质画面保持与场景同步，准确地再现画面的色彩和影调。

附图说明

图1是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例大屏幕虚拟现实目镜部分内部剖切图；

图3是本发明实施例大屏幕虚拟现实目镜部分底部视图；

图4是本发明实施例的后视图；

图5是本发明实施例的左视图；

图6是本发明实施例的右视图；

图7是本发明实施例连杆机构实现拉伸并定位功能的结构截面图

图8是本发明实施例连杆机构通过耳罩外壳实现旋转并定位功能的结构截面图；

图9是本发明实施例头戴固定结构实现自适应佩戴功能的拉伸结构截面图；

图10是本发明实施例头戴固定结构实现自适应佩戴功能的拉伸结构截面放大图。

附图标记对照表：

1——大屏幕虚拟显示目镜部分        2——眼罩                 3——连杆机构

4——耳罩                   5——头戴固定结构                  6——弧形头

夹

7——视频和电源线缆                8——麦克风

9——微显示器                      10——微显示面

11——目镜光学系统                 12——底座

13——视度调节杆                   14——顶柱

15——顶柱弹簧                     16——连杆拉伸限位槽

17——连杆旋转限位槽               18——连杆旋转定位块

19——毂位                         20——连杆上挡片

21——头戴调整柔性卡子             22——头戴调整限位柱；

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容。

实施例

本发明实施例中，如图1立体图所示，主要组成包括大屏幕虚拟显示目镜部分1、眼罩2、连杆机构3、耳罩4和麦克风8、头戴固定结构5、弧形头夹6、视频和电源线缆7，麦克风8；如图4是本发明实施例的后视图；图5是本发明实施例的左视图；图6是本发明实施例的右视图。其中：大屏幕虚拟显示目镜部分1用于显示和观看60寸高清大屏幕画面；眼罩2用于人眼在视频观看时遮挡外部环境光线，位于显示目镜系统的出瞳位置即眼部位置；连杆机构3用于实现大屏幕虚拟显示目镜部分1与耳罩4的外壳连接，并通过旋转耳罩4的外壳带动连杆机构3对大屏幕虚拟显示目镜部分1进行位置定位，以实现工作与非工作状态的操作；耳罩4用于固定佩戴，内部装有音频处理器和喇叭；头戴固定结构5用于取景装置的头部自适应佩戴和固定；弧形头夹6用于稳固取景装置的佩戴，其内面采用具有弹性柔软材料，弧度符合耳上部的头颅侧面，与耳罩4和头戴固定结构共同配合，具有符合人体工学的头部自适应佩戴功能；视频和电源线缆7用于摄像机SDI或HDMI视频信号的输入和大屏幕虚拟显示目镜部分1的电源供电；麦克风8用于对话。

如图2所示，是大屏幕虚拟显示目镜部分1内部的剖面图，主要包括微显示器9，微显示面10，目镜光学系统11，底座12。其中：微显示器9用于驱动微显示面10的画面显示；目镜光学系统11用于放大成像微显示面10的画面，便于人眼通过目镜光学系统11观看放大的虚拟高清大屏幕画面；底座12用于固定和密封微显示器，并通过旋转螺纹来调整微显示面10与目镜光学系统11的间距，实现视度调节功能。大屏幕虚拟显示目镜部分1的内部核心部件采用OLED微显示器9和目镜光学系统11组成大屏幕显示组件，所用OLED微显示器9的物理尺寸小于1英寸，分辨率可以为800×600、720P或1080P及以上，采用的目镜光学系统11放大倍率约为15倍，把微显示面10的画面放大，摄影师通过目镜光学系统11面向内观看放大了的高清大屏幕画面。微显示器9密封固定在带有螺纹的底座12上，微显示器9的微显示面10面向目镜光学系统11，并位于目镜光学系统11的焦面。微显示器9与目镜光学系统11的第一光学面(即最靠近微显示面的光学面)间距可以通过旋转底座12来调节，用以改变微显示器9的微显示面10与目镜光学系统11的间离，以实现不同佩戴者的视力对视度的调节。

如图3所示，主要说明大屏幕虚拟显示目镜部分1的视度调节功能与结构，主要是通过左右滑动视度调节杆13来实现。从外部来看，其底端设置的视度调节杆13，摄像师通过左右滑动视度调节杆，实现视度调节的功能，以满足不同佩戴者的视度需求。大屏幕虚拟显示目镜部分1能使摄像者通过目镜系统用单目裸眼就可清楚观看到相当于2米处60寸及以上尺寸的高清晰画面。具有增强摄像画质的辅助功能，使操纵者舒适、方便地进行取景、优化构图、精确聚焦、变焦、选择光圈、放像监视、机位工作状态提示操作。

如图1所示，所述大屏幕虚拟显示目镜部分1可以通过连杆机构3进行任意位置的定位和微量调整功能，适应佩戴者对大屏幕虚拟显示目镜1佩戴位置的个体需求。图7是连杆机构实现拉伸并定位功能的结构截面图，相关功能部件均位于耳罩4上，包括：连杆机构3、顶柱14、顶柱弹簧15、连杆拉伸限位槽16。其中：连杆机构3用于提供观看大屏幕虚拟显示目镜部分1所需的臂长；顶柱14用于连杆机构3臂长调整完毕后的卡位于连杆拉伸限位槽16中，以便固定连杆机构3的臂长；顶柱弹簧15的作用在于使顶柱14与连杆拉伸限位槽16的卡位具有适度的力度。连杆机构3连接于耳罩4内壳部分的一端具有连杆拉伸限位槽16，通过拉伸或收缩卡位的方式来调节大屏幕虚拟显示目镜部分1所需的佩戴臂长和位置，位于耳罩内部的连杆末端的限位槽16随连杆伸缩而前后移动，并定位于顶柱14和顶柱弹簧15组成的结构槽中并锁住，实现连杆机构3的拉伸并定位功能，连杆拉伸限位槽16相邻两槽距离约0.5mm，以能实现的大屏幕虚拟显示目镜部分1微量位置调节，以适应佩戴者对大屏幕虚拟显示目镜部分1单眼佩带位置的个体需求。

如图1所示，大屏幕虚拟显示目镜部分1通过连杆机构3以连接于耳罩4的外壳上，耳罩4的外壳相对于内壳进行相对转动，以活动转轴方式与耳罩连接，通过旋转耳罩外壳将大屏幕虚拟显示目镜部分1置于眼部观看位置或其它位置，分别进行视频目镜单元的工作和非工作状态操作，在非工作状态下，连杆机构3通过其末端与耳罩4的连接轴作旋转，将大屏幕虚拟显示目镜部分1调整至头顶上方位置，此时OLED微显示器9处于断电状态；切换至工作状态时，只需旋转拨下连杆机构3至大屏幕虚拟显示目镜部分1与眼睛对齐的工作位置，即可通电使用。本发明实施例中，OLED微显示器9的通电与断电状态通过位置传感器实现自动控制。图8是连杆机构3通过耳罩4实现旋转并定位功能的结构截面图，相关功能部件位于耳罩4上，包括：连杆旋转限位槽17、连杆旋转定位块18、毂位19、连杆上挡片20。其中：连杆旋转限位槽17位于耳罩4内壳上，用于旋转后定位并固定连杆机构3的位置；连杆旋转定位块18位于耳罩4外壳上，用于与连杆旋转限位槽17进行对位卡位固定；毂位19位于耳罩的外壳上，用于限制旋转角度范围；连杆上挡片20位于耳罩4的外壳上，用于限位转动的最大与最小位置。旋转耳罩4外壳的同时带动连接于外壳上的连杆机构3旋转，耳罩外壳内表面上的连杆旋转限位槽17和连杆上挡片20随同耳罩外壳旋转，当达到合适的使用位置时，连杆旋转限位槽17将在某一个槽内与连杆旋转定位块18彼此卡位来锁定当前连杆机构3的位置，并且连杆上挡片20旋转到毂位19时为其极限位置而不能再作旋转。

如图1所示，高清摄像头戴式视频眼镜取景装置是通过耳罩4、头戴固定结构5和弧形头夹6固定于人头部。弧形头夹6的内面采用具有弹性柔软的硅胶材料，其弧度符合耳上部的头颅侧面。头戴固定结构5具有一定强度的弹性，头戴长度伸缩可调，并同时调整其开口大小和头部的夹紧力。头戴固定结构5的两端连接于耳罩4和弧形头夹6，可分别独立进行伸缩调整，具有符合人体工学的头部自适应佩戴功能。图9是头戴固定结构5实现自适应佩戴功能的拉伸结构截面图，相关功能部件包括：头戴调整柔性卡子21、头戴调整限位柱22。其中：头戴调整柔性卡子21用于调整头戴固定结构5长度后的固定卡位；头戴调整限位柱22用于限定调整头戴固定结构5的最大和最小长度。头戴固定结构5的端头连接部与头戴调整限位柱22之间组成了限位槽，能够让头夹调整柔性卡子21限定于其中的某一槽位，以适应不同佩戴者头部轮廓和大小的差异。

如图1所示，摄像者通过对视频眼镜取景装置的头部佩戴，与高清摄像机连接的视频连接通过BNC接口和电源接口，经过线缆或WIFI等无线传输方式输入SDI或HDMI等视频信号，通过目镜观看虚拟大屏幕高清晰画面。电源供电采用直接从摄像机取电或单独电源即电池供电方式。

本发明适用于摄像行业中的广播级、专业级和家用级摄像机，可广泛应用于包括电视台、电影制作室、租赁公司、教育机构、政府部门等高清摄像领域。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳代表性实施例。应当指出，以上所述仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，且对于在本发明原理的基础上所做出若干变型，也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，其特征在于包括：大屏幕虚拟显示目镜部分(1)、眼罩(2)、连杆机构(3)、包括耳罩(4)和麦克风(8)的耳麦、头戴固定结构(5)、弧形头夹(6)、视频和电源线缆(7)；等效于2米处观看尺寸大于50英寸以上的大屏幕虚拟显示目镜部分(1)内部采用微显示器(9)和放大倍率大于14的目镜光学系统(11)，微显示器(9)固定在带有螺纹的底座(12)上，微显示器(9)的微显示面(10)面向目镜光学系统(11)，并位于光学系统的焦面，微显示器(9)与目镜光学系统(11)的间距通过旋转底座(12)来调节，以满足不同佩戴者的视力；所述大屏幕虚拟显示目镜(1)的出瞳方向即眼部方向具有眼罩(2)，以遮挡外部环境光线；大屏幕虚拟显示目镜部分(1)通过连杆机构(3)以连接于耳罩(4)的外壳上，耳罩(4)的外壳以活动转轴方式与耳罩(4)连接，通过旋转耳罩(4)的外壳将大屏幕虚拟显示目镜部分(1)置于眼部观看位置或头顶位置，分别进行视频目镜单元的工作和非工作状态操作，在非工作状态下，连杆机构(3)通过其末端与耳罩(4)的连接轴做旋转，将大屏幕虚拟显示目镜(1)调整至头戴固定结构(5)上方位置，此时微显示器(9)处于断电状态；切换至工作状态时，只需旋转拨下连杆机构(3)至大屏幕虚拟显示目镜(1)与眼睛对齐的工作位置，即可通电使用；头戴固定结构(5)一端连接于耳罩(4)上，另一端连接于便于稳定佩戴于头部的弧形头夹(6)；摄像者通过对视频眼镜取景装置的头部佩戴，与高清摄像机连接的视频连接通过BNC接口和电源接口，经过线缆或WIFI、蓝牙的无线传输方式输入SDI或HDMI视频信号，通过目镜观看虚拟大屏幕高清晰画面。

2.根据权利要求1所述的用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，其特征在于：所述轻小型高倍率目镜光学系统(11)采用目镜系统、微投影系统或自由曲面光学系统方式，并通过改变目镜光学系统(11)与微显示器(9)的微显示面(10)的距离来实现佩戴者对于不同视度的调节，具有视度调节的功能，使摄像者通过显示目镜用单目裸眼就可观看到相当于2米处50寸及以上尺寸的高清晰画面，具有增强摄像画质的辅助功能，使操纵者舒适、方便地进行取景、优化构图、精确聚焦、变焦、选择光圈、放像监视、机位工作状态提示操作。

3.根据权利要求1所述的用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，其特征在于：所述大OLED微显示器(9)包括LCOS、DMD、OLED，分辨率达到800×600、720P或1080P及以上。

4.根据权利要求1所述的用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，其特征在于：所述头戴固定结构(5)采用头戴、头盔或后绕式头箍方式，具有弹性，头戴固定结构(5)开口大小和与头部的夹紧力可调。

5.根据权利要求1所述的用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，其特征在于：所述弧形头夹(6)的内面采用具有弹性柔软材料，弧形头夹(6)弧度符合耳上部的头颅侧面，具有符合人体工学的自适应佩戴功能。

6.根据权利要求1所述的用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，其特征在于：所述大屏幕虚拟显示目镜部分(1)通过连杆机构(3)进行任意位置的定位和微量调整功能，适应佩戴者对大屏幕虚拟显示目镜(1)佩戴位置的个体需求。

7.根据权利要求1所述的用于高清摄像机的头戴式视频眼镜取景装置，其特征在于：所述视频和电源线缆(7)包含视频信号线和电源线，视频信号的输入方式通过有线或WIFI、蓝牙的无线传输方式。