CN110927979B - 一种数字屏投远放大阅读系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数字屏投远放大阅读系统，包括衰减片、第一平面透镜、凹面反射镜、显示器件；所述凹面反射镜凹面位于靠近显示器件侧；所述第一平面透镜与显示器件成预定夹角放置；所述衰减片位于第一平面透镜前方靠近人眼观察侧；所述第一平面透镜在朝向凹面反射镜一侧镀有预定透反比的膜，且所述凹面反射镜的曲率半径取值范围为430mm～720mm。采用本发明所述的系统，可以减少环境光的干扰。

Description

一种数字屏投远放大阅读系统
技术领域
本发明涉及一种光学系统，特别是指一种数字屏投远放大阅读系统。
背景技术
随着电子技术和教育形式的快速发展，青少年使用手机、PAD、计算机等电子产品的次数越来越多、时间越来越长，电子屏幕直射眼睛的光线强度比纸质书本大，且有蓝光刺激和闪烁频率，使眼睛睫状肌高度紧张。同时由于手机、PAD的手持便携性，非常容易导致青少年长时间、近距离用眼，迅速消耗远视储备，加大近视概率和加重近视度数。
发明内容
针对上述问题，本发明实施例提供一种数字屏投远放大阅读系统，包括衰减片、第一平面透镜、凹面反射镜、显示器件；所述凹面反射镜凹面位于靠近显示器件侧；所述第一平面透镜与显示器件成预定夹角放置；所述衰减片位于第一平面透镜前方靠近人眼观察侧；所述第一平面透镜在朝向凹面反射镜一侧镀有预定透反比的膜，且所述凹面反射镜的曲率半径取值范围为430mm～720mm。
进一步的，所述第一平面透镜与显示器件之间的夹角范围为30°～60°。
进一步的，所述衰减片的衰减范围为0％～70％。
进一步的，所述显示器件的发光亮度范围为400cd/m2～4500cd/m2。
进一步的，在所述衰减片的前表面和/或，后表面镀有增透膜。
进一步的，所述第一平面透镜上贴有偏振分光片，凹面反射镜上方有涂覆四分之一波片的第二平面透镜。
本发明提供的数字屏投远阅读器通过衰减片用以衰减环境光，降低了通过光学系统后所成杂光的亮度。通过提高显示器件的亮度可以保证光线在通过衰减片后的显示亮度满足人眼观察的要求。并且进一步通过增透膜提高光线利用率。通过添加偏振片和四分之一波片，进一步提高系统的显示效果和光线利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1、图2为本发明第一实施例数字屏投远放大阅读系统结构示意图；
图3为本发明第二实施例数字屏投远放大阅读系统结构示意图；
图4为本发明第三实施例数字屏投远放大阅读系统结构示意图；
图5位本发明第四实施例数字屏投远放大阅读系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
图1给出了本发明第一实施例的数字屏投远放大阅读器。如图1中所示，从人眼观察侧到显示器件侧，依次为出瞳位置1、衰减片2、第一平面透镜3、凹面反射镜4、显示器件5。其中，第一平面透镜3靠近凹面反射镜4的一面镀有预定透反比的膜。显示器件5发出的光线一部分反射出系统造成系统部分光能的损失，另一部分透过第一平面透镜抵达凹面反射镜4。凹面反射镜4为全反镜，将光线再反射回第一平面透镜3。此时，光线一部分光透过第一平面透镜3造成系统部分光能的损失，另一部分光通过第一平面透镜3反射至衰减片2处，随后透过衰减片2进入人眼，由此可以在人眼处呈现放大在远处的虚拟画面。
衰减片2用来衰减环境光造成的杂光。如图2中所示，物体6为在衰减片前方的与显示器件5共轭的物体。物体6发出的光线经过光学系统后也会在人眼前方呈现一个放大的虚拟图像，因此会对显示画面进行干扰。增加衰减片2之后，可以衰减物体6的发光强度，当光线经过光学系统并从系统出射时会再一次经过衰减片2，因此发光强度进一步降低，从而可以减弱环境光通过光学系统所形成的杂光对显示画面造成的干扰。显示器件5与第一平面透镜之间成预定夹角，所述夹角范围为30°～60°，优选的，所述夹角为45°时有最佳的显示效果。本发明中的数字屏投远放大阅读系统的曲率半径范围为430mm～720mm，优选的，当曲率半径为500mm时，人眼看到的显示效果较佳。所述衰减片对光线的衰减度在0％～70％范围内时，对干扰画面的衰减效果较好。相应的，在对干扰画面进行衰减时，需要提高显示器件的亮度，在0％～70％的衰减范围内，显示器件的亮度范围为400cd/m2～4500cd/m2时，进入人眼的光线亮度适中，观赏效果较佳。
第二实施例
图3给出了本发明的第二实施例。从人眼侧到显示器件侧，依次为出瞳位置1、环境中的物体6、第一增透膜7、衰减片2、第二增透膜8、第一平面透镜3、凹面反射镜4、显示器件5。其中，第一平面透镜3靠近凹面反射镜4的一面镀有预定透反比的膜。显示器件5发出的光线一部分反射出系统造成系统部分光能的损失，另一部分透过第一平面镜3抵达凹面反射镜4。凹面反射镜4为全反镜，将光线再反射回第一平面镜3。此时，光线一部分光透过第一平面透镜3造成系统部分光能的损失，另一部分光通过第一平面透镜3反射至衰减片2处，随后透过衰减片2进入人眼，由此可以呈现放大在远处的虚拟画面。由于在衰减片2的前后表面上镀有第一增透膜7、第二增透膜8，因此可以使环境中的物体例如图3中物体6发出的光线尽量多地透射，从而减少光线在衰减片表面上的反射，以减弱环境光产生的杂光对显示画面造成干扰。此外，增透膜还可以使显示器件5发出的光线尽量多地透射至人眼中，有利于提高光学系统的光能利用率。本领域技术人员可以理解的，增透膜也可以只位于衰减片2的一侧。
第三实施例
如图4中所示为本发明的第三实施例。从人眼侧到显示器件侧，依次排列着出瞳位置1、环境中的物体6、衰减片2、偏振分光片9、第一平面透镜3、四分之一波片11、第二平面透镜10、凹面反射镜4、显示器件5，其中，第二平面透镜10上涂覆有四分之一波片11。显示器件5发出第一线偏振光。偏振分光片9可以透射第一线偏振光、反射第二线偏振光。因此，显示器件5发出的光线在透过第一平面透镜3到达偏振分光片9时，光线全部透过并传输至四分之一波片上。第一线偏振光在通过四分之一波片11之后转变为第一圆偏振光。光线随后透过第二平面玻璃10达到凹面反射镜4。光线在凹面反射镜4的反射表面反射，因此光线再次透过第二平面玻璃10并第二次通过四分之一波片11，此时第一圆偏振光转变为第二线偏振光。当光线传输至偏振分光片9时，由于偏振分光片可以透射第一线偏振光、反射第二线偏振光，因此光线在到达偏振分光片9时全部反射至衰减片2处。光线通过衰减片2后传输至人眼中，因此人眼可以观察到放大的虚拟显示画面。
物体6为环境中的物体，例如观察者自己。物体6所处的位置与显示器件5共轭，因此物体6的光线在经过光学系统后出射的光线也在人眼位置呈现一个放大的虚拟图像，从而对显示画面进行干扰。图4中的衰减片可以衰减物体6进入光学系统的光线并会在光线出射光学系统时进行再次衰减以减弱环境中物体对显示画面的干扰作用。
第四实施例
如图5中所示为本发明的第四实施例。从人眼侧到显示器件侧依次排列着出瞳位置1、环境中的物体6、第一增透膜7、衰减片2、第二增透膜8、偏振分光片9、第一平面透镜3、四分之一波片11、第二平面透镜10、凹面反射镜4、显示器件5，其中，四分之一波片涂覆在第二平面透镜10上。显示器件5发出第一线偏振光。偏振分光片9可以透射第一线偏振光、反射第二线偏振光。因此，显示器件5发出的光线在透过第一平面透镜3到达偏振分光片9时，光线全部透过并传输至四分之一波片上。第一线偏振光在通过四分之一波片11之后转变为第一圆偏振光。光线随后透过第二平面透镜10达到凹面反射镜4。光线在凹面反射镜4的反射表面反射，因此光线再次透过第二平面透镜10并第二次通过四分之一波片11，此时第一圆偏振光转变为第二线偏振光。当光线传输至偏振分光片9时，由于偏振分光片可以透射第一线偏振光、反射第二线偏振光，因此光线在到达偏振分光片9时全部反射至衰减片2处，由于在衰减片的前后表面镀有增透膜，因此光线几乎全部出射至人眼中，有利于提高系统的光能利用率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种数字屏投远放大阅读系统，其特征在于，包括衰减片(2)、第一平面透镜(3)、凹面反射镜(4)、显示器件(5)；
所述凹面反射镜(4)为全反镜，并且凹面位于靠近显示器件侧；
所述第一平面透镜(3)与显示器件(5)成预定夹角放置；
所述衰减片(2)位于第一平面透镜(3)前方靠近人眼观察侧，所述衰减片(2)与所述凹面反射镜(4)和所述第一平面透镜(3)紧靠；所述衰减片对光线的衰减度为70％；
所述第一平面透镜(3)在朝向凹面反射镜(4)一侧镀有预定透反比的膜，且所述凹面反射镜(4)的曲率半径取值范围为430mm～720mm；
所述显示器件(5)发出的光线一部分反射出系统，另一部分透过所述第一平面透镜(3)抵达所述凹面反射镜(4)；所述凹面反射镜(4)将光线再反射回所述第一平面透镜(3)；光线一部分透过所述第一平面透镜(3)，另一部分通过所述第一平面透镜(3)反射至所述衰减片(2)处；光线透过所述衰减片(2)进入人眼，并在人眼处呈现放大在远处的虚拟画面；
在所述衰减片(2)的前表面上镀有第一增透膜(7)和在所述衰减片(2)的后表面上镀有第二增透膜(8)；所述衰减片用以衰减环境光造成的杂光，在所述衰减片的前后表面上镀有第一增透膜、第二增透膜，用以使环境中的物体发出的光线尽量多地透射，从而减少光线在衰减片表面上的反射，以减弱环境光产生的杂光对显示画面造成干扰。
2.根据权利要求1所述的数字屏投远放大阅读系统，其特征在于：系统中进一步包括偏振分光片(9)、第二平面透镜(10)、四分之一波片(11)；
所述显示器件(5)发出第一线偏振光；
所述偏振分光片(9)用于透射第一线偏振光、反射第二线偏振光，并与所述第一平面透镜(3)贴合；
所述第二平面透镜(10)设置于所述凹面反射镜(4)的上方；并且，
所述四分之一波片(11)涂覆在所述第二平面透镜(10)上。
3.根据权利要求2所述的数字屏投远放大阅读系统，其特征在于：所述第一平面透镜与显示器之间的夹角范围为30°～60°。
4.根据权利要求2所述的数字屏投远放大阅读系统，其特征在于：所述显示器件的发光亮度范围为400cd/m2～4500cd/m2。
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