WO2019223090A1 - 一种智能混合现实望远镜 - Google Patents

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Abstract

一种智能混合现实望远镜，涉及望远镜领域，包括光学图像采集模块（1）、电子图像采集模块（2）、连接光学图像采集模块（1）和电子图像采集模块（2）的成像模块以及与成像模块对应的图像观察模块（6）。光学图像采集模块（1）的设置实现了通过光学采集手段对物体影像进行采集，电子图像采集模块（2）以电子成像的形式实现了对物体影像的采集，由于成像模块同时连接光学图像采集模块（1）和电子图像采集模块（2），实现了光学图像和电子图像的混合显示，并通过图像观察模块（6）实现对成像模块显示影像的观察，从而使得该智能混合现实望远镜能够同时具有光学图像和电子图像的双重优点。

Description

一种智能混合现实望远镜 技术领域
本发明涉及望远镜领域，特别涉及一种智能混合现实望远镜。
背景技术
望远镜是一种利用透镜或反射镜以及其他光学器件观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入光阑并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。又称"千里镜"。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径(最大8毫米)粗得多的光束，送入人眼，使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。
原有的望远镜只是单纯的通过设置在望远镜内的光学透镜以反射和/或折射的原理实现对光线的聚集作用，从而实现成像。但是这种望远镜在对成像要求高的领域并不能适用。为此，技术人员开发出了图像传感器，以增强望远镜的成像效果。即，望远镜的物镜将光线聚集到图像传感器上，通过图像传感器将光信号转换为电子信号，电子信号经过图像处理器的处理，在一个微镜头上呈现高质量的画面，最后通过目镜查看微镜头上呈现的高质量图像。
虽然图像传感器的设置实现了对望远镜成相效果的增强，但是单纯的通过图像传感器还是不能够满足目前人们对光学图像的高要求。其问题出现在微镜头所呈图像为单纯的通过图像处理器处理后得到的电子图像，其视觉效果受到限制，并且电子图像显示的内容单一。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能混合现实望远镜，其优点是能够通过光学图像和电子图像混合实现对物象的显示效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种智能混合现实望远镜，包括光学图像采集模块、电子图像采集模块、连接光学图像采集模块和电子图像采集模块的成像模块以及与成像模块对应的图像观察模块。
通过采用上述技术方案，光学图像采集模块的设置实现了通过光学采集手段对物体影像进行采集，电子图像采集模块以电子成像的形式实现了对物体影像的采集，形成一个光学实像，由于成像模块同时连接光学图像采集模块和电子图像采集模块，实现了光学图像和电子图像的混合显示，并通过图像观察模块实现对成像模块显示影像的观察，从而使得该智能混合现实望远镜能够同时具有光学图像和电子图像的双重优点。同时，由于电子图像成像过程中可通过调节成像的电子信号，实现对电子成像的成像信息的设置和管理，使得成像模块的成像内容更加的丰富，如在观看卫星时，可通过电子图像采集模块实现对每一卫星的标注，使得成像模块的成像信息中不仅具有卫星图样，同时可显示卫星的信息；又如观看星云时候，可以通过电子图像采集模块获得彩色的星云图像，与光学影像混合以后，可以实现彩色星云的观测，克服了肉眼在弱光条件下无法感知色彩的缺陷。
作为本发明的改进，所述图像观察模块包括目镜和/或显示屏。
通过采用上述技术方案，目镜的设置实现了对成像模块图像信息 的直接观察，使得使用人员能够直接通过目镜观看实物图像，同时，当需要多人同时观察时，可将图像观察模块设置为显示屏，并通过显示屏显示成像模块的图像信息，从而拓宽了对实物的观察方式。
作为本发明的改进，所述光学图像采集模块包括第一物镜镜头。
作为本发明的改进，所述第一物镜镜头与所述成像模块一一对应并至少设置有一个。
通过采用上述技术方案，由于第一物镜镜头设置数量可以大于一个，使得在实用该望远镜时可通过多个镜头实现对物体的图像采集，即包括单筒望远镜、双筒望远镜以及多筒望远镜。
作为本发明的改进，所述电子图像采集模块包括第二物镜镜头，连接第二物镜镜头的成像芯片、连接成像芯片的图像处理器以及连接图像处理器的电子显示器。
通过采用上述技术方案，由于第二物镜镜头采集图像信息后，可通过成像芯片将光学图像信息转换成电子图像信息，从而方便通过图像处理器对电子图像进行多种处理，以实现电子图像的多功能化。
作为本发明的改进，所述成像芯片包括CMOS传感器或CCD传感器。
作为本发明的改进，所述成像模块包括成像镜片以及用于将光学图像采集模块输出的光学图像和电子图像采集模块输出的电子图像集成于所述成像镜片的图像混合单元。
通过采用上述技术方案，成像镜片配合图像混合单元，实现了将光学图像信息以及电子图像信息混合显示在同一空间位置上的功能。
作为本发明的改进，所述图像混合单元包括部分透光镜片，所述部分透光镜片用于将所述光学图像反射至所述成像镜片并将所述电子图像透射至所述成像镜片。
通过采用上述技术方案，部分透光镜片本身既能够透射一部分光，同时还具有反光的作用，通过部分透光镜片可改变光学图像的传输路径，使得光学图像和电子图像同时呈现在同一位置，从而实现了光学图像与电子图像的混合显示。
作为本发明的改进，所述部分透光镜片与所述电子显示器之间设置有用于将电子显示器显示的电子图像透射至所述成像镜片的透射镜片组件。
通过采用上述技术方案，透射镜片组的设置可使得改变呈现在成像镜片上的图像的大小，从而方便电子显示器与部分透光镜片之间位置关系的设置。
作为本发明的改进，所述透射镜片组由若干凸透镜和/或若干凹透镜组成。
作为本发明的改进，所述成像镜片固定设置在望远镜壳体内，所述透射镜片组沿成像镜片的轴线与望远镜壳体滑移连接。
通过采用上述技术方案，由于不同透射镜片组之间的折射角度不同，使得不同的透射镜片组投射到成像镜片上的像的大小不同，当需要更换电子显示器或透射镜片组时，可能由于电子显示器大小以及透射镜片组之间的位置关系不匹配，此时可滑动透射镜片组，从而调节透射镜片组的位置，以使得投射到成像镜片上的像的大小符合要求。
作为本发明的改进，所述透射镜片组与所述成像镜片之间设置有用于调节电子图像投射在所述成像镜片上的像的大小的调光镜片组。
综上所述，本发明具有以下有益效果：由于通过部分透光镜片的设置改变了光学图像的传输路径，使得光学图像与电子图像集中显示到了同一个成像镜片上，从而实现了将光学图像和电子图像混合显示于同一成像镜片上的功能，当用户通过目镜观察成像镜片上的图像时，可观察到一混合图像，从而使得用户既能通过光学图像信息查看物体具体图像，也能够配合电子图像实现多种显示功能。同时，由于本技术领域人员可知，目镜镜头内设置有透射镜片，从而能够进一步的对传输至人眼的图像进行光学处理，使得人眼能够更加清楚舒适的观察成像镜片上的内容。
附图说明
图1是智能混合现实望远镜的整体结构示意图；
图2是电子图像采集模块结构示意图；
图3是图2中的A部放大图；
图4是实施例一中的光路传输原理图；
图5是实施例三中的光路传输原理图；
图6是实施例五的整体结构示意图。
图中，1、第一物镜镜头；2、电子图像采集模块；21、第二物镜镜头；22、成像芯片；23、图像处理器；24、电子显示器；3、部分透光镜片；41、透射镜片组；42、调光镜片组；5、成像镜片；6、目镜镜头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图1中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例一：一种智能混合现实望远镜，如图1所示，包括光学图像采集模块、电子图像采集模块2、连接光学图像采集模块和电子图像采集模块2的图像观察模块。其中、图像观察模块包括但不限定于目镜镜头6和/或显示屏，此处优选为目镜镜头6。当使用该望远镜时，可通过光学图像采集模块将光学图像传输至图像观察模块，电子图像采集模块2将电子图像信息传输至图像观察模块，从而使得使用者能够通过图像观察模块同时观察到电子图像信息和光学图像信息。光学图像采集模块和电子图像采集模块2均通过物镜镜头采集图像信息，此处，将光学图像采集模块命名为第一物镜镜头1，将电子图像采集模块2的图像采集装置命名为第二物镜镜头21。同时，当图像观察模块设置为显示屏时，可将显示屏设置为多组，以方便多个人员同时观察望远镜的图像采集信息；当图像观察模块设置为目镜镜头6时，由于目镜镜头6内还存在透镜片，从而实现对透过目镜镜头6的图像信息的光学处理，使得人眼能够更加清楚舒适的观察图像采集信息的内容。
进一步的，上述第一物镜镜头1和第二物镜镜头21可分离式设 置，也可包含于同一保护外壳中，使得望远镜为整体式结构，在此不做限定，但均在本实施例的说明范围内。
如图2、图3和图4所示，上述电子图像采集模块2包括第二物镜镜头21，连接第二物镜镜头21的成像芯片22、连接成像芯片22的图像处理器23以及连接图像处理器23的电子显示器24。其中，电子显示器24与目镜镜头6之间设置有成像模块，成像模块包括成像镜片5以及用于将光学图像采集模块输出的光学图像和电子图像采集模块2输出的电子图像混合显示于成像镜片5的图像混合单元；成像芯片22包括但不限定CMOS传感器或CCD传感器，此处优选为CMOS传感器，而与CMOS传感器配合的图像处理器23为现有的光学相机中常用的电子元件，在此不做具体限定，但均在本实施例的说明范围内。
其中，图像混合单元包括部分透光镜片3，部分透光镜片3用于将所述光学图像反射至成像镜片5并将所述电子图像透射至所述成像镜片5，部分透光镜片3与上述第一物镜镜头1的轴线夹角优选为45度，成像镜片5设置在部分透光镜片3与目镜镜头6之间，部分透光镜片3与电子显示器24分设于把透镜片的两侧，且部分透光镜片3与电子显示器24之间的连线垂直于第一物镜镜头1的轴线。此处，部分透光镜片3的无第一物镜镜头1轴线的夹角不做具体限定，只要能够通过部分透光镜片3将自身所反射的光学图像以及透射的电子图像信息混合显示于成像镜片5即在本实施例的说明范围内。当第一物镜镜头1采集到光学图像时，可通过部分透光镜片3的反射作 用成像于成像镜片5上，同时第二物镜镜头21采集的光学信号经过成像镜片5以及图像处理器23的转换作用转换为电子图像信息，并显示在电子显示器24上，电子显示器24的电子图像信息通过部分透光镜片3的透射作用成像于成镜片，从而实现通过成像镜片5混合显示电子图像信息和光学图像信息。
进一步的，为了使得电子图像信息更加清楚的透射在成像镜片5上，在电子显示器24与部分透光镜片3之间设置有与望远镜固定的透射镜片组41，透射镜片组41由若干凸透镜和凹透镜组成，并起到凸透镜或凹透镜的成像作用。进一步的，透射镜片组41与部分透光镜片3之间设置有与望远镜滑移连接的调光镜片组42。当更换透射镜片组41、电子显示器24或由于移动望远镜过程中对望远镜内的结构造成损伤时，电子显示器24的电子图像信息将很难清晰的显示于成像芯片22，此时，可调节调光镜片组42的位置，从而实现调节电子显示器24的电子图像在成像镜片5上的成像效果。
此处，调光镜片组42的调节方式可包括机械调节方式或电动调节方式，此处优选为沿成像镜片5的轴线在望远镜的客体设置一腰型孔，通过固定连接调光镜片组42并穿设于腰型孔的固定栓调节调光镜片组42的位置，但调节调光镜片组42沿成像镜片5轴线移动的方式均在本实施例的保护范围内。
由于通过部分透光镜片3的设置改变了光学图像的传输路径，使得光学图像与电子图像集中显示到了同一个成像镜片5上，从而实现了将光学图像和电子图像混合显示于同一成像镜片5上的功能，当用 户通过目镜观察成像镜片5上的图像时，可观察到一混合图像，从而使得用户既能通过光学图像信息查看物体具体图像，也能够配合电子图像实现多种显示功能。同时，由于本技术领域人员可知，目镜镜头6内设置有透射镜片，从而能够进一步的对传输至人眼的图像进行光学处理，使得人眼能够更加清楚舒适的观察成像镜片5上的内容。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中未设置调光镜片组42，并将透射镜片组41设置为沿成像镜片5的轴线与望远镜壳体滑移连接。由于不同透射镜片组41之间的折射角度不同，使得不同的透射镜片组41投射到成像镜片5上的像的大小不同，当需要更换电子显示器24或透射镜片组41时，可能由于电子显示器24大小以及透射镜片组41之间的位置关系不匹配，此时可滑动透射镜片组41，从而调节透射镜片组41的位置，以使得投射到成像镜片5上的像的大小符合要求。
实施例三：
本实施例与实施例一的区别在于：如图5所示，第一物镜镜头1、部分透光镜片3、成像镜片5、目镜镜头6、透射镜片组41、电子显示器24均设置为两个，从而生成两组光路传输路线。使用人员可通过两个目镜镜头6观看物体的成像信息，其优点是保留了由于视差所产生的立体视觉信息。
实施例四：
本实施例于实施例以的区别在于：
第一物镜镜头1的光学影像透射部分透光镜片3并投射在成像镜片5上，电子显示器24的电子影像通过部分透光镜片3的折射作用投射在成像镜片5上，透射镜片组41位于部分透光镜片3与第一物镜镜头1之间。通过采用以上技术方案，实现了将光学图像与电子图像混合呈现在成像镜片5上。
实施例五：
如图6所示，本实施例与实施例一的区别之处在于：第一物镜镜头1和第二物镜镜头21包裹于同一保护外壳中，使得望远镜为整体式结构。
以上具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (12)

  1. 一种智能混合现实望远镜，其特征是：包括光学图像采集模块、电子图像采集模块(2)、连接光学图像采集模块和电子图像采集模块(2)的成像模块以及与成像模块对应的图像观察模块。
  2. 根据权利要求1所述的一种智能混合现实望远镜，其特征是：所述图像观察模块包括目镜和/或显示屏。
  3. 根据权利要求2所述的一种智能混合现实望远镜，其特征是：所述光学图像采集模块包括第一物镜镜头(1)。
  4. 根据权利要求3所述的一种智能混合现实望远镜，其特征是：所述第一物镜镜头(1)与所述成像模块一一对应并至少设置有一个。
  5. 根据权利要求4所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述电子图像采集模块(2)包括第二物镜镜头(21)，连接第二物镜镜头(21)的成像芯片(22)、连接成像芯片(22)的图像处理器(23)以及连接图像处理器(23)的电子显示器(24)。
  6. 根据权利要求5所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述成像芯片(22)包括CMOS传感器或CCD传感器。
  7. 根据权利要求5所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述成像模块包括成像镜片(5)以及用于将光学图像采集模块输出的光学图像和电子图像采集模块(2)输出的电子图像集成于所述成像镜片(5)的图像混合单元。
  8. 根据权利要求7所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述图像混合单元包括部分透光镜片(3)，所述部分透光镜片(3)用于将所述光学图像反射至所述成像镜片(5)并将所述电子图像透射至所 述成像镜片(5)。
  9. 根据权利要求8所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述部分透光镜片(3)与所述电子显示器(24)之间设置有用于将电子显示器(24)显示的电子图像透射至所述成像镜片(5)的透射镜片组(41)件。
  10. 根据权利要去9所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述透射镜片组(41)由若干凸透镜和/或若干凹透镜组成。
  11. 根据权利要求9所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述成像镜片(5)固定设置在望远镜壳体内，所述透射镜片组(41)沿成像镜片(5)的轴线与望远镜壳体滑移连接。
  12. 根据权利要求9所述的一种智能混合现实望远镜，其特征在于：所述透射镜片组(41)与所述成像镜片(5)之间设置有用于调节电子图像投射在所述成像镜片(5)上的像的大小的调光镜片组(42)。
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