CN2215730Y - 无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无需对焦的宽屏幕电视眼 镜装置，我们日常观看的电视机的宽高比为4∶3。 其效果没有16∶9的电视机好。本实用新型提供的 宽屏幕电视眼镜装置的作用是在水平方向展宽图像 而垂直方向上不变，使得观看普通电视机时也能得到 观看16∶9宽屏幕电视机的效果。它包括由前三棱 镜和后三棱镜组成的光学镜片组，两三棱镜的入射面 和出射面均垂直于同一平面，且后三棱镜的入射面与 前三棱镜的出射面成一夹角。

Description

本实用新型涉及一种眼镜装置，尤其涉及一种可使普通电视机产生宽屏幕效果的电视眼镜装置。

随着电视技术的不断进步，宽屏幕电视机已经开绐在我国市场上出现，这种电视机最显著的特征是使用了宽高比为16：9的宽屏幕显像管。理论和实践都证明，宽高比为16：9的电视图像更加符合人眼的视觉生理特性，从而使电视图像更具生动感人的临场感。电视机的宽屏幕化，其意义不亚于电视由黑白变为彩色。

众所周知，我国电视制式规定的图像宽高比为4：3。在目前的条件下，宽屏幕电视机的优点表现为以下两个方面：一方面是电视台播放所谓信箱式宽银幕电影节目时，能得到满屏重现的效果。普通电视机接收这类节目时，显示的画面上下部分各有一条黑条，中间才有图像，看上去很不舒服，而宽屏幕电视机采用了复杂的技术手段，可以使这种图像充满整个16：9的屏幕重现。另一方面是电视台播放4：3的普通节目时，宽屏幕电视机或者显示比例正确的4：3图像，而让左右两部分出现黑带，或者在屏幕一侧显示比例正确的4：3图像，而在另一侧显示几个小画面。此外，所有的宽屏幕电视机都能把4：3的电视图像经电路处理成横向（水平方向）放大1.33倍（成为16：9图像），使图像充满整个16：9的屏幕，这时图像整体稍显扁平。据日本资料介绍，用宽屏幕电视机接收普通电视，绝大多数用户认为画面充满整个屏幕的效果要好得多，即图像展宽带来的正面效应远大于图像稍带扁平带来的负面效应。不管什么节目，绝大多数画面仍然显得非常自然。可以说宽屏幕电视机是当今电视技术发展的一个方向。

但是，目前宽屏幕电视机价格十分昂贵，如一台三十二英寸的宽屏幕电视接收机，在上海的售价为4～5万元，一般用户难以承受。即使将来价格下降一半，也只有少数人才买得起，对于使用普通电视机 的广大用户来说，目前无法在家中享受观看16：9宽屏幕图像的巨大好处。

本实用新型的目的在于提供一种眼镜装置，它能将用户所观看到的电视图像在水平方向上展宽，而垂直方向不变。用户戴上这种眼镜装置可以在普通电视机上观看到经展宽的宽屏幕画面。

本实用新型的另一个目的在于提供一种水平展宽率为1.33的电视眼镜装置。

为实现上述目的，本实用新型提供的宽屏幕电视眼镜装置包括一组光学镜片组，所述光学镜片组包括前三棱镜和后三棱镜，而所述三棱镜的入射面和出射面垂直于同一平面，且所述后三棱镜的入射面与所述前三棱镜的出射面成一夹角。

如上所述的电视眼镜装置具有如下的特性，即该电视眼镜装置能将入射的光线（图像）在水平方向上展宽，而在垂直方向上不变。通过适当地选取某些参数，可以使水平展宽率等于1.33倍，从而实现上述目的。

下面结合附图详细描述本实用新型的实施例，其中：

图1是本实用新型的电视眼镜装置的光学结构原理示意图；

图2是用本实用新型的电视眼镜装置制成的电视眼镜的一个实施例的结构示意图；

图3是电视眼镜装置的另一种光学结构原理示意图。

参见图1、图1示出了本实用新型的眼镜装置的光学结构原理示意图。如图1所示，本实用新型的电视眼镜装置包括两枚（一组）三棱镜1和2，下面我们将靠近人眼的三棱镜称为后三棱镜2，另一则为前三棱镜1。为说明方便，在本申请中将三棱镜主截面上入射面与出射面之间的夹角定义为三棱镜的顶角，入射面与出射面的交线定义为三棱镜的折射棱线，出射面与底面的交线定义为三棱镜的出射面底角棱线，三棱镜主截面上入射面与出射面的交点称为三棱镜的顶点。

如图1所示，在本实施例中，后三棱镜2的折射棱线前三棱镜1的出射面，底角棱线相接（图1中示出了相接的情形），并且前三棱镜1的出射面O₁与后三棱镜2的入射面I₂之间形成一夹角β。由上述前三棱镜1和后三棱镜2组成的电视眼镜装置在使用时，各三棱镜的入射面和出射面应基本上或完全垂直于同一平面，该平面也就是与电视屏幕相垂直的水平面。

下面分析其工作原理。

假设有一光线L₁经前三棱镜1上的A₁点入射至前三棱镜1，其入射角为θ₁，假设前三棱镜1的折射率为n₁，则折射角θ₂为：

θ₂＝arc sin（sinθ₁／n₁） （1）

如前三棱镜的顶角为α₁折射光线A₁A₂相对于前三棱镜1的出射面O₁的入射角为θ₃，则有：

θ₃＝θ₂＋α₁（2）

该出射光线A₂A₃的折射角θ₄为：

θ₄＝arc sin（n₁sinθ₃） （3）

出射光线A₂A₃相对于后三棱镜入射面的入射角θ₅为：

θ₅＝β－θ₄（4）

与前三棱镜相似，光线A₂A₃经过后三棱镜2折射而从A₄点射出，则各入射和折射角分别为：

θ₆＝arc sin（sinθ₅／n₂） （5）

θ₇＝θ₆＋α₂（6）

θ₈＝arc sin（n₂.sinθ₇） （7）

再假设有另一条与光线L₁平行的光线L₂经前三棱镜1上的β₁点入射至前三棱镜1，不难看出，光线L₂经前、后三棱镜1、2折射后仍与光线L₁平行。但由于连续折射，光线L₁和L₂之间的距离已经发生了变化，即也就是说产生了横向放大。

从三棱镜的光学原理可以知道，光线L₁A₁通过前三棱镜1时，只要棱镜不处于最小偏向角状态，那未入射光束的孔径和出射光束的孔径就不相等，也就是说，光线通过三棱镜后会产生横向变化，其角放大率为：

$V_1=\frac{{\mathrm{COS\theta }}_1}{{\mathrm{COS\theta }}_2}·\frac{{\mathrm{COS\theta }}_3}{{\mathrm{COS\theta }}_4}$

（参见光学技术手册P816，由机械工业出版社1984年版王之江主编），同理，这一束光线经过后三棱镜2以后，再一次产生横向变化，其角放大率：

$V_2=\frac{{\mathrm{COS\theta }}_5}{{\mathrm{COS\theta }}_6}·\frac{{\mathrm{COS\theta }}_7}{{\mathrm{COS\theta }}_8}$

所以，通过二枚三棱镜后，其综合角放大率K为：

$\mathrm{K\; =}\frac{{\mathrm{COS\theta }}_7{\mathrm{·COS\theta }}_5{\mathrm{·COS\theta }}_3{\mathrm{·COS\theta }}_1}{{\mathrm{COS\theta }}_8{\mathrm{·COS\theta }}_6{\mathrm{·COS\theta }}_4{\mathrm{·COS\theta }}_2}\mathrm{(8)}$

其中各角度θ₂～θ₈均可从θ₁、α₁、α₂、β、n₁、n₂推算出。因此，只要知道了前三棱镜1和后三棱镜2的顶角α₁、α₂，前三棱镜1的出射面O₁和后三棱镜2的入射面I₂之间夹角β、前三棱镜1和后三棱镜2的折射率n₁、n₂，就能确定任一条光线的放大率K。也就是说，只要改变θ₁、α₁、α₂、β、n₁和n₂，就能改变放大率K。根据本发明人的实验证明，K可在1～1.6之间变化。为适应已成为标准的屏幕宽高比16：9，则K最好定在1.31～1.35之间。

本实用新型的三棱镜可以用任何无色透明材料，如玻璃、塑料等制成，为防止色散现象，前三棱镜1和后三棱镜2最好用同种材料制成，即n₁＝n₂。另外，为方便加工，前三棱镜1和后三棱镜2的顶角也可以取相同值。

根据发明人实验，三棱镜的材料可采用有机玻璃或塑料，前三棱镜和后三棱镜1、2的顶角α₁、α₂一般取在10°～40°之间，前三棱镜1的出射面O₁与后三棱镜2入射面I₂之间夹角β一般取在0°～60°之间。这里可以举出个实施例，三棱镜采用有机玻璃，n＝1.49，前后三棱镜的顶角均选为18°，β选为53°，则K约等于1.33。

参见图2，图2是应用图1所示电视眼睛装置制成的电视眼镜。它包括眼镜框11、镜框脚12。在镜框11上原装镜片的位置上装设黑镜片21和22，在黑镜片21，22上开有视窗（图中未示出）。在所述视窗上、下侧设置有滑槽41，42，如图1结构的电视眼镜装置61，62通过滑槽41，42装到黑镜片21和22上。将电视眼镜装置61，62在滑槽41，42中左右移动，可以调节电视眼镜的瞳距，以适应不同人的实际瞳距。电视眼镜装置61，62的上、下，左、右四周应处理成不透光。

当然图2所示的电视眼镜也可以没有镜框脚12，而在眼镜框11上设置夹持装置，这样原来戴眼镜者就能通过夹持装置将电视眼镜夹在原来戴的眼镜上使用。

对于图1的电视眼镜装置，其三棱镜还可有如图3所示的变化。如图3所示，它与图1的区别在于将前三棱镜和后三棱镜的顶角切去，形成所谓的“前四棱镜”1A和“后四棱镜”2A。实质上，该“前四棱镜”1A的入射面I_1A与出射面O_1A的夹角α₁，以及“后四棱镜”2A的出射面I₂A与入射面O_2A之间的夹角α₂与图1的相似。因此这种“四棱镜”的工作原理与本实用新型所述的三棱镜相同。

上面较详细地描述了本实用新型的实施例。使用本实用新型的电视眼镜装置，不仅可以使用户无需更动电视机就可以获得如同观看真正宽屏幕电视机一样的效果，还连带产生了其它两个优点：首先就是由于图像展宽，所以视在图像的发光面积增大，相当于用户的电视机画面加大了。如屏幕展宽1.33倍，则相当于电视屏幕对角线尺寸增加至1.22倍，一台18寸电视机就相当于22寸，21寸电视机就相当于25寸，而25寸电视机则相当于30寸。另一个优点是有利于保护视力，屏幕展宽以后，为了不放过图像的各个细节，眼球自然要快速跟踪画面上的变化，加强了眼肌运动，不易产生眼睛凝视窄画面而带来的眼睛疲劳，这对于保护沉迷于电视游戏机的青少年视力，尤有好处。再者，本实用新型的电视眼镜使用时无需调焦。如以18寸电视机为例，佩戴这种电视眼镜可以在近至1.5米远至任意远的距离内观看电视而无需对焦。

本实用新型已通过上述实施例结合附图加以详细地公开，但这仅仅是为了说明本实用新型而不是对本实用新型加以任何限制。凡在以本实用新型的权利要求书范围内的种种变化和变换，比如变换眼镜架的结构、改变镜片形状、改变镜片和镜头的结合形式，改变三棱镜顶角及尺寸大小，改变三棱镜垂直截面的形状以及为减少反射而采用表面镀膜，在电视眼镜装置内增设防止光线杂乱反射的消杂光光阑等，对于本技术领域的技术人员来说都是显而易见的。因此，本实用新型应由所附权利要求书予以限定。

Claims (8)

1、一种无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，包括光学镜片组，其特征在于，所述光学镜片组包括前三棱镜和后三棱镜，两组所述三棱镜的入射面和出射面垂直于同一平面，且所述后三棱镜的入射面与所述前三棱镜的出射面成一夹角。

2、如权利要求1所述的无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，其特征在于，所述后三棱镜的折射棱线与所述前三棱镜的出射面底角棱线靠近或者相接。

3、如权利要求2所述的无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，其特征在于，所述前三棱镜和后三棱镜的顶角角度在10°～40°之间。

4、如权利要求3所述的无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，其特征在于，所述后三棱镜的入射面与所述前三棱镜的出射面的夹角在0°～60°之间。

5、如权利要求3所述的无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，其特征在于，所述前三棱镜的顶角与所述后三棱镜的顶角角度相等。

6、如权利要求1所述的无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，其特征在于，还包括眼镜框、镜框脚，在所述眼镜框上设置有开有视窗的黑镜片，所述光学镜片组位于所述黑镜片的视窗处。

7、如权利要求1所述的无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，其特征在于，还包括眼镜框、位于眼镜框上的夹持装置，在所述眼镜框上设置有开有视窗的黑镜片，所述光学镜片组位于所述黑镜片的视窗处。

8、如权利要求6或7所述的无需对焦的宽屏幕电视眼镜装置，其特征在于，在所述黑镜片的视窗上下侧设置有滑槽，所述光学镜片组可在滑槽中滑动。

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