UA20493U

UA20493U - Personal binocular device for reviewing images

Info

Publication number: UA20493U
Application number: UAU200609291U
Authority: UA
Inventors: Maksym Serhiiovych Zolotariov; Volodymyr Oleksandrovyc Mishyn
Original assignee: Maksym Serhiiovych Zolotariov; Volodymyr Oleksandrovyc Mishyn
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2007-01-15

Abstract

The proposed personal binocular device for reviewing images contains a video monitor, two lenses for focusing light radiation, and two prisms for refracting light radiation. The prisms are installed with a possibility to vary the distance between the prisms and the video monitor. The lenses are installed with a possibility to vary the distance between each other. To adjust the positions of the prisms and the lenses, adjusting screws are provided. The lenses are closed by screens designed for protecting the lenses against contamination and damage.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до систем відображення інформації, зокрема: до категорії систем для 2 персонального спостереження зображень, виконаних у вигляді переносних дисплеїв, та може бути використана у пристроях для перегляду зображень під час наукових досліджень, навчання, розваг.The useful model belongs to information display systems, in particular: to the category of systems for 2 personal observation of images, made in the form of portable displays, and can be used in devices for viewing images during scientific research, education, entertainment.

Відомий персональний пристрій для перегляду зображень у якому використаний проекційний метод відображення інформації. Цей пристрій містить джерело інформації, яке попередньо проектує зображення на угнутий всередину екран, з якого зображення потрапляє на призму, де проміні переломлюються для спрямування 70 до очей користувача |див. патент США Мо5708449 з класу (309(235/00 опублікований 13.01.1998 року).A well-known personal device for viewing images in which the projection method of information display is used. This device contains an information source that pre-projects an image onto an inwardly concave screen, from which the image hits a prism where the rays are refracted to direct 70 to the user's eyes |see. US patent Mo5708449 from class (309(235/00 published on January 13, 1998).

Цьому відомому пристрою для перегляду зображень присутня ціла низка недоліків, а саме. Саме через застосування проекційної технології передачі інформації, потрібна дуже висока яскравість джерела зображення, що спричиняє підвищене енергоспоживання й тепловіддачу пристрою. Збільшення розміру пристрою, що викликано необхідністю надати користувачеві мінімально-необхідну відстань для фокусування погляду. 12. Неможливість чітко підбудувати пристрій під конкретну відстань між зіницями користувача та неможливість зміни відстані до віртуального зображення. Невеликий кут огляду віртуального зображення. Велика вага пристрою, що викликано використанням призми великого розміру. Відомо, що у системах перегляду зображень проекційного типу, є в наявності ще один суттєвий недолік - втрата більш ніж 5095 яскравості зображення. Даний недолік компенсується в подібних системах зображенням яскравості відсвічування джерела зображення, що веде до збільшення витрати електроенергії й тепловіддачі пристрою.This famous image viewer has a number of disadvantages, namely. Precisely because of the use of projection information transmission technology, a very high brightness of the image source is required, which causes increased energy consumption and heat dissipation of the device. An increase in the size of the device caused by the need to provide the user with the minimum necessary distance to focus the gaze. 12. The inability to clearly align the device to a specific distance between the user's pupils and the inability to change the distance to the virtual image. A small viewing angle of the virtual image. The large weight of the device, caused by the use of a large-sized prism. It is known that in projection type image viewing systems, there is another significant drawback - the loss of more than 5095 times the brightness of the image. This drawback is compensated in similar systems by the image of the brightness of the image source illumination, which leads to an increase in the consumption of electricity and the heat output of the device.

Частка перелічених недоліків усунута у персональному пристрою для перегляду зображень у якому застосовано систему з двома джерелами зображення, розташованими вертикально, інформація з яких через дзеркало, що встановлено під певним кутом, розгортається у напрямок зору та потрапляє через оптичні лінзи до очей користувача |див. патент США Мо5331333 з класу (309(53/02 опублікований 19.07.1994 року). 29 Основним недоліком цього пристрою для перегляду зображень є вертикально розташування двох джерел шо зображення. Саме таке їх просторове положення примушує використовувати два дзеркала відповідних розмірів і, як наслідок, приводить до збільшення габаритів та розмірів пристою. Враховуючи те, що пристрій утримується головою користувача, будь-яке збільшення ваги пристрою приводить до швидкої втомленості, що не відповідає враженню, що склалося, про приємний відпочинок. оSome of the listed disadvantages are eliminated in a personal device for viewing images, which uses a system with two image sources located vertically, information from which through a mirror installed at a certain angle is expanded in the direction of vision and enters the user's eyes through optical lenses | see US patent Mo5331333 from class (309 (53/02 published on 19.07.1994). 29 The main disadvantage of this device for viewing images is the vertical arrangement of two image sources. This is their spatial position, forcing the use of two mirrors of the corresponding sizes and, as a result, leads to an increase in the size and dimensions of the stand. Given that the device is held by the user's head, any increase in the weight of the device leads to rapid fatigue, which does not correspond to the impression of a pleasant rest.

Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту що досягається, і який приймається за прототип, являється Ге») персональний бінокулярний пристрій для перегляду зображень, який містить два джерела зображень у вигляді дисплеїв, два оптичних елементи у вигляді лінз для зведення світлового потоку, та два оптичних елементи у М вигляді призм для переломлення світлового потоку. Під час користування цим пристроєм, зображення з кожного о джерела спочатку потрапляє на оптичні лінзи, де світлові промені зводяться для зменшення напруги на акомодаційний апарат користувача, далі зображення потрапляє на призми, де світловий потік спрямовується до с очей користувача |див. патент США Мо4982278 з класу НО4-М13/00 опублікований 01.01.1991 року).The closest in essence and the effect that is achieved, and which is taken as a prototype, is Ge"), a personal binocular device for viewing images, which contains two sources of images in the form of displays, two optical elements in the form of lenses for reducing the light flux, and two optical elements in the form of M prisms for refracting the light stream. When using this device, the image from each o source first falls on the optical lenses, where the light rays are reduced to reduce the stress on the user's accommodation apparatus, then the image falls on the prisms, where the light flow is directed to the user's eyes | see. US patent Мо4982278 from class ХО4-М13/00 published on 01.01.1991).

Основний недоліком цього персонального бінокулярного пристрою для перегляду зображень являється те, що в його конструкції використовують для створення віртуального оточення два джерела зображення, що не тільки « ускладнюю пристрій, але й занадто підвищує його пристрою, оскільки у якості джерел зображень традиційно використовують коштовні джерела. но) с Іншим недоліком цього персонального бінокулярного пристрою для перегляду зображень є жорсткоThe main disadvantage of this personal binocular device for viewing images is that its design uses two image sources to create a virtual environment, which not only complicates the device, but also increases its device too much, since expensive sources are traditionally used as image sources. but) c Another disadvantage of this personal binocular device for viewing images is rigid

І» зафіксована відстань до віртуального зображення, що може викликати дискомфорт у користувачів, оскільки кожна людина природно має власну точку ясного зору.And" the distance to the virtual image is fixed, which can cause discomfort to users, since each person naturally has his own clear point of view.

Наступним недоліком цього персонального бінокулярного пристрою для перегляду зображень є відсутність можливості регулювати відстань між оптичними елементами відповідно до власної відстані між оптичними ді центрами очей користувачів. У цьому пристрої застосовано середньостатистичне значення відстані, яке є ав | прийнятним далеко не для віх користувачів.Another disadvantage of this personal binocular device for viewing images is the lack of ability to adjust the distance between the optical elements according to the own distance between the optical centers of the users' eyes. In this device, the average statistical value of the distance is applied, which is av | not acceptable for their users.

Таким чином, відомий пристрій має невдосконалену конструкцію, що обумовлено наявністю двох джерел е зображень, а також неможливістю пристосування (регулювання) пристрою з врахуванням індивідуальних (Те) 20 особливостей розмірів органів зору конкретного користувача.Thus, the known device has an unimproved design, which is due to the presence of two image sources, as well as the impossibility of adjusting (adjusting) the device taking into account the individual (Te) 20 features of the size of the visual organs of a particular user.

В основу корисної моделі поставлена задача спрощення конструкції та розширення технічних властивостей с» персонального бінокулярного пристрою для перегляду зображень за рахунок зменшення кількості джерел зображень та застосування засобів регулювання далекості віртуального зображення відносно очей користувача шляхом зміни оптичної схеми пристрою та забезпечення рухомості оптичних елементів. 29 Рішення поставленої задачі досягається тим, що у персональному бінокулярному пристрої для перегляду с зображень, який містить джерела зображень у вигляді дисплеїв, два оптичних елементи у вигляді лінз для зведення світлового потоку, та два оптичних елементи у вигляді призм для переломлення світлового потоку, згідно з пропозицією, має одне джерело зображень, перед яким встановлені оптичні елементи у вигляді призм, закріплених на рухомій платформі, яка має можливість змінювати відстань між призмами та джерелом зображень, 60 аоптичні елементи у вигляді лінз, які знаходяться за межами призм, закріплені на окремих рухомих платформах, які також мають можливість змінювати відстань між собою, причому рух та фіксування у обраному стані всіх вказаних платформ забезпечується будь-якими відомими регуляторами, наприклад, виконаними у вигляді звичайної гвинтової пари, а також оптичні лінзи з боку очей користувача закрити захисними екранами, розміри яких відповідають розмірам оптичних лінз, для запобігання ушкодженню та забрудненню останніх. бо Таким чином, запропонований персональний бінокулярний пристрій для перегляду зображень містить всього одне джерело зображень й спеціальну оптичну систему, особливістю якої є створення віртуального зображення на відстані, меншому, ніж нескінченність, що визначає більш комфортний перегляд зображень користувачем, а також оптична система має можливість ручного регулювання далекості віртуального зображення, а також підстроювання під будь-яку відстань між зіницями користувачів, тобто враховує індивідуальні властивості зору конкретного користувача.The useful model is based on the task of simplifying the design and expanding the technical properties of a personal binocular device for viewing images by reducing the number of image sources and using means of adjusting the distance of the virtual image relative to the user's eyes by changing the optical scheme of the device and ensuring the mobility of the optical elements. 29 The solution to the given problem is achieved by the fact that in a personal binocular device for viewing images, which contains image sources in the form of displays, two optical elements in the form of lenses for converging the light flow, and two optical elements in the form of prisms for refracting the light flow, according to proposal, has one image source, in front of which optical elements in the form of prisms fixed on a moving platform are installed, which has the ability to change the distance between the prisms and the image source, 60 optical elements in the form of lenses that are outside the prisms, fixed on separate moving platforms , which also have the ability to change the distance between each other, and the movement and fixation in the selected state of all the specified platforms is provided by any known regulators, for example, made in the form of a conventional screw pair, and the optical lenses from the side of the user's eyes are closed by protective screens, the dimensions of which correspond to the dimensions of optical lenses, for avoiding damage and contamination of the latter. because Thus, the proposed personal binocular device for viewing images contains only one image source and a special optical system, the feature of which is the creation of a virtual image at a distance less than infinity, which determines a more comfortable viewing of images by the user, and the optical system also has the possibility of manual adjustment of the distance of the virtual image, as well as adjustment to any distance between the pupils of users, that is, it takes into account the individual properties of a particular user's vision.

Сутність корисної моделі пояснюється ілюстративним матеріалом, на якому зображена оптична система запропонованого персонального бінокулярного пристрою для перегляду зображень, вигляд зверху. Пунктирною лінією зображений світловий потік. Стрілками - напрями пересування платформ. 70 Запропонований персональний бінокулярний пристрій для перегляду зображень містить джерело зображення 1, що може являти собою будь-який пристрій, здатний відображати графічну інформацію, одержану із вхідного сигналу, при цьому, технологія, по якій зроблене джерело зображення 1 (СКТ, ОГЕО, ТЕТ, І СО- дисплеї), а також його тип значення не має. Джерелом вхідного сигналу може служити будь-який зовнішній пристрій, наприклад, комп'ютер, ігрова приставка, ОМО-плеєр тощо), здатне генерувати сигнал, який буде адекватно відображатися /5 джерелом зображення 1.The essence of the useful model is explained by the illustrative material, which shows the optical system of the proposed personal binocular device for viewing images, a top view. The dotted line shows the light flux. Arrows - directions of platform movement. 70 The proposed personal binocular device for viewing images contains an image source 1, which can be any device capable of displaying graphic information received from an input signal, while the technology by which the image source 1 is made (SKT, OGEO, TET, And CO-displays), as well as its type does not matter. The source of the input signal can be any external device (for example, a computer, a game console, an OMO player, etc.) capable of generating a signal that will be adequately displayed /5 by the image source 1.

Наступними важливими елементами пристрою є оптичні елементи - призми 2. Призми 2 служать для переломлення світлового потоку і спрямовування його у очі користувача, а також створення ілюзії спостереження користувачем двох когерентних джерел зображення, тобто як два різних ракурси огляду. Призми 2 жорстко закріплені на платформі З, що має можливість переміщатися вперед-назад за допомогою гвинтової пари 4.The next important elements of the device are optical elements - prisms 2. Prisms 2 serve to refract the light stream and direct it into the user's eyes, as well as create the illusion that the user is observing two coherent image sources, that is, as two different viewing angles. Prisms 2 are rigidly fixed on the platform C, which can be moved back and forth with the help of a screw pair 4.

Рухливість платформи З дозволяє виконувати настроювання далекості віртуального зображення. Ніж далі від очей 5 користувача буде перебувати платформа З із призмами 2, тим менше буде відстань між уявлюваними джерелами зображення, що для користувача буде означати наближення віртуального зображення. І, навпаки, чим ближче до очей 5 користувача буде розташована платформа 3, тим більше буде відстань між уявлюваними джерелами зображення, і, відповідно, користувач буде відчувати видалення віртуального зображення. Як свідчить ов їз вищевикладеного, у конструкції пристрою повинний бути присутнім механізм переміщення платформи З користувачем. У якості такого механізму застосовано гвинтову пару 4, обертання якої викликає переміщення но платформи З та її фіксування у обраному положенні, для виключення можливості мимовільної зміни її просторового положення у пристрої внаслідок вібрації, штовхання пристрою, ударі тощо.The mobility of the Z platform allows you to adjust the distance of the virtual image. The farther from the eyes 5 of the user will be the platform C with prisms 2, the smaller will be the distance between the imagined sources of the image, which for the user will mean the approximation of the virtual image. Conversely, the closer the platform 3 is to the user's eyes 5, the greater the distance between the imagined image sources, and, accordingly, the user will feel the removal of the virtual image. As evidenced by the above, the design of the device must include a mechanism for moving the platform with the user. As such a mechanism, a screw pair 4 is used, the rotation of which causes the movement of platform C and its fixation in the selected position, in order to exclude the possibility of an involuntary change of its spatial position in the device due to vibration, pushing the device, impact, etc.

Наступними елементами пристрою є оптичні елементи - лінзи 6, що призначені для фокусування світлового сThe next elements of the device are optical elements - lenses 6, which are designed to focus the light source

Зо потоку і які встановлені за межами призм 2. Застосування лінз 6 необхідно для зниження напруги (оптичного навантаження) на очі 5 користувача, яке викликане тим, що відстань до віртуального зображення не відповідає Ме реальній відстані до джерела зображення 1. «гFrom the flow and which are installed outside the prisms 2. The use of lenses 6 is necessary to reduce the stress (optical load) on the user's eyes 5, which is caused by the fact that the distance to the virtual image does not correspond to the real distance to the image source 1. "g

Наступними елементами пристрою є захисні екрани 7. Екрани 7 потрібні для захисту лінз 6 від ушкодженню й забрудненню. Іншою функцією екранів 7 є обмеження можливості огляду користувачем прихованих внутрішніх о з5 елементів пристрою, які можуть відволікати користувача від спостереження віртуального зображення. сThe next elements of the device are protective screens 7. Screens 7 are needed to protect lenses 6 from damage and contamination. Another function of the screens 7 is to limit the ability of the user to view the hidden internal elements of the device, which can distract the user from observing the virtual image. with

Лінзи 6 та захисні екрани 7 закріплені на платформах 8, що мають можливість переміщатися у боки за допомогою гвинтової пари 9, та саме так підстроювати відстань між оптичними центрами лінз Є до індивідуальної оптичної відстані між очами 5 користувача. Обертання гвинтової пари 9 викликає переміщення платформ 8 та їх фіксування у обраному положенні, для виключення можливості мимовільної зміни їх просторового положення у « пристрої внаслідок вібрації, штовхання пристрою, ударі тощо. шв с Запропонований персональний бінокулярний пристрій для перегляду зображень працює наступним чином.Lenses 6 and protective screens 7 are fixed on platforms 8, which have the ability to move laterally with the help of a screw pair 9, and in this way adjust the distance between the optical centers of the lenses E to the individual optical distance between the eyes 5 of the user. The rotation of the screw pair 9 causes the platforms 8 to move and fix them in the selected position, to exclude the possibility of an involuntary change in their spatial position in the device due to vibration, pushing the device, impact, etc. sv c The proposed personal binocular image viewing device works as follows.

Користувач надягає пристрій на голову та фіксує його у зручному для себе положенні. Оскільки засобі для )» надягання та фіксування загально відомі, наприклад окулярні оправи або шлеми, у описі не згадуються. Далі пристрій, зокрема джерело зображення 1 підключається по джерела інформації, наприклад, до комп'ютера. ПотімThe user puts the device on his head and fixes it in a position convenient for him. Since the means for )» putting on and fixing are generally known, such as eyeglass frames or helmets, they are not mentioned in the description. Next, the device, in particular the image source 1, is connected to an information source, for example, to a computer. Then

Користувач власне рукою, обертаючи гвинтові пари 4 і 9 підбирають найбільш зручну відстань між призмами 2 і ко джерелом зображення 1 та між центрами лінз 6, досягаючи максимальної комфортності перегляду зображень.By rotating the screw pairs 4 and 9, the user selects the most convenient distance between the prisms 2 and the image source 1 and between the centers of the lenses 6, achieving maximum comfort for viewing images.

Світлові проміні з джерела зображення 1 за допомогою призм 2 спрямовуються до очей 5 користувача, а лінзи 6 о фокусують зображення. Захисні екрани 7 не перешкоджають перегляду зображень. їх Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення від раніш відомих полягає в тому, що у пристрої 5р використане одне плоске джерело зображень, а оптична система має можливість примусово зманювати ік місцезнаходження у пристрої. Вказані властивості, у сукупності дозволяють зменшити кількість коштовних вузлів сю пристрою без погіршення якості зображення, що переглядається, а також настроювати пристрій у відповідності до індивідуальних особливостей зору і акомодаційного апарату конкретного користувача. Жодний з відомих пристроїв не може володіти відміченими властивостями, оскільки містять або декілька джерел зображень, або одне, але не ов плоске і проекційного типу, що знижує яскравість зображень, та конструктивно виконані без можливості переміщення оптичних елементів у двох напрямках, що робить їх не зручними для деяких користувачів, зір та очі с яких відрізняються від середньостатистичних.Light rays from the image source 1 are directed to the user's eyes 5 using prisms 2, and lenses 6 o focus the image. Protective screens 7 do not interfere with viewing images. The essential difference between the proposed technical solution and the previously known ones is that the 5p device uses one flat source of images, and the optical system has the ability to forcibly deceive the location of the device. The specified properties, in aggregate, allow to reduce the number of expensive nodes of this device without deterioration of the quality of the viewed image, as well as to configure the device in accordance with the individual characteristics of vision and the accommodation apparatus of a particular user. None of the known devices can possess the noted properties, because they contain either several image sources, or one, but not of the flat and projection type, which reduces the brightness of the images, and are structurally made without the possibility of moving the optical elements in two directions, which makes them inconvenient for some users, whose vision and eyes differ from the average.

До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: 60 - спрощення конструкції за рахунок використання одного джерела зображення; - зменшення ваги з тієї ж причини; - розширення технічних властивостей за рахунок можливості регулювання просторового положення оптичних елементів пристрою; - забезпечення можливості настроювання далекості віртуального зображення й відстані між оптичними 65 центрами очей з тієї ж причини.The technical advantages of the proposed technical solution, in comparison with the prototype, include the following: 60 - simplification of the design due to the use of one image source; - weight loss for the same reason; - expansion of technical properties due to the possibility of adjusting the spatial position of the optical elements of the device; - providing the ability to adjust the distance of the virtual image and the distance between the optical 65 centers of the eyes for the same reason.

Соціальний ефект від впровадження запропонованої корисної моделі, у порівнянні з використанням прототипу,The social effect of the implementation of the proposed useful model, in comparison with the use of a prototype,

отримують за рахунок зручності користування пристроєм в наслідок можливості настроювати пристрій у залежності від індивідуальних властивостей зору користувача.are obtained due to the ease of use of the device as a result of the ability to configure the device depending on the individual properties of the user's vision.

Економічний ефект від впровадження запропонованої корисної моделі, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок зниження вартостіThe economic effect of the implementation of the proposed useful model, in comparison with the use of the prototype, is obtained due to a reduction in cost

Claims

Formulation of the invention 70 Personal binocular device for viewing images, which contains image sources in the form of displays, two optical elements in the form of lenses for converging the light flow, and two optical elements in the form of prisms for refracting the light flow, which is characterized by the fact that it contains one image source , in front of which are installed optical elements in the form of prisms fixed on a moving platform, which has the ability to change the distance between the prisms and the image source, and optical elements in the form of lenses that are beyond the limits of the prisms, fixed on separate moving platforms that also have the possibility of changing the distance between each other, and the movement and fixation in the selected spatial position of all the specified platforms is provided by any known regulators, for example, made in the form of ordinary screw pairs, and the optical lenses from the side of the user's eyes are closed by protective screens, the dimensions of which correspond to the dimensions of the optical lenses to prevent damage and contamination of the latter.

what with (ze)

(o) "c) c - i"

name) ((c) s.h.)

se) syu"

60 b5