WO2020215526A1

WO2020215526A1 - 具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒及其用途

Info

Publication number: WO2020215526A1
Application number: PCT/CN2019/099156
Authority: WO
Inventors: 陈国平
Original assignee: 陈国平
Priority date: 2019-04-21
Filing date: 2019-08-03
Publication date: 2020-10-29
Also published as: CN109976042A

Abstract

一种具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒及其用途，其中光学镜筒包括镜筒主体（1），在镜筒主体（1）的一端内设有目镜（11），在镜筒主体（1）的另一端内设有物镜（12），在光学镜筒的焦平面位置上设有LCD显示屏（13），LCD显示屏（13）是光散射式LCD显示屏（13），在光学镜筒内还设有可见的光源（14），光源（14）的位置要满足：设置在光散射式LCD显示屏（13）的可视区域（131）之外，设在光散射式LCD显示屏（13）的前侧或/和后侧，且光源（14）的光线的最大入射角（α）在大于等于30度小于90度之间选择，以及光源（14）的入射光线或反射光线要避开直接入射到目镜（11）可视区域（111）内。本光学镜筒具有透光率高，LCD显示屏（13）的背景为无色或接近无色，且不受外部环境光线强弱影响的优点。

Description

具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒及其用途

技术领域

　　本发明涉及一种光学镜筒，尤其是一种可以用在测距仪、瞄准镜、放大镜、望远镜、显微镜或相机取景器上的即可直接看到物镜外的物体，又能在不受环境光强影响的可在显示屏上用至少一种颜色来显示预定的文字或/和图案的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒及其用途。

背景技术

　　现有一种光学镜筒，包括镜筒主体，在所述镜筒主体的一端设有目镜，在所述镜筒主体的另一端设有物镜，在焦平面位置上设有一穿透式的LCD或LED显示屏，所述LCD显示屏允许使用者从目镜透过物镜直接看到物镜外的物体，同时，所述LCD显示屏也可以LCD驱动器的控制下，显示预先设定的文字或 /和图案。

　　目前，现有的光学镜筒内所使用的LCD显示屏主要有以下几种，第一种是TN显示屏，这种显示屏透光率较低，且在环境光线暗时不能使用；第二种是高透光式液晶显示屏，这种显示屏透光率高，可以达到90%，但是，与TN显示屏一样，在环境光线暗时不能使用；第三种是改进型高透光式液晶显示屏，它是在高透光式液晶显示屏的与显示面相垂直的小侧面设置一单色LED灯，如红色、绿色或蓝色，在光线暗时，打开单色LED灯可以在显示屏上显示出与LED灯的色彩一致，但光强不同的文字或 /和图案，但是，这种改进型高透光式液晶显示屏的背景色与LED灯的颜色相同，一方面使得文字或 /和图案与背景色色差变小，影响使用者的阅读，另一方面由于有色的背景色的存在，降低了显示屏的透光率；除LCD屏以外，另有一种主动发光型显示屏也有被使用，如LED和OLED，由于OLED显示屏是自发光的显示屏，较好地解决了现有显示屏在环境为暗光时不能使用的问题，但是，由于OLED显示屏本身是发光体，如果外部环境光线很强时，OLED显示屏的亮度就会被外部环境的亮度所抵消，这种情况下，存在文字或 /和图案不容易看清的问题；并且其显示屏透过率远达不到高透LCD的水平，另外，由于OLED显示屏的价格昂贵，这样，带有OLED显示屏的光学镜筒的价格也非常贵，只能用于高价格市场。市场上亟需一种透光率高，LCD显示屏的背景为无色透明或接近无色透明，且不受外部环境光线强弱影响且性价比高的光学镜筒。

发明内容

　　为了克服上述问题，本发明提供一种透光率高，LCD显示屏的背景为无色透明或接近无色透明，且不受外部环境光线强弱影响的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒及其用途。

　　本发明的技术方案是：提供一种具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，包括镜筒主体，在所述镜筒主体的一端内设有目镜，在所述镜筒主体的另一端内设有物镜，在光学镜筒的焦平面位置上设有LCD显示屏，所述LCD显示屏的可视区域允许使用者从目镜透过物镜直接看到镜筒主体外的物体，同时，所述LCD显示屏在LCD驱动器的控制下显示文字或 /和图案，所述LCD显示屏是光散射式LCD显示屏，在所述光学镜筒内还设有可见的光源，所述光源的位置要满足：设置在光散射式LCD显示屏的可视区域之外，设在光散射式LCD显示屏的前侧或/和后侧，且光源的光线的最大入射角在大于等于30度小于90度之间选择，以及光源的入射光线或反射光线要避开直接入射到目镜可视区域内。

　　作为对本发明的改进，所述光源是红、绿和蓝之一的单光源，或者是由红、绿和蓝中的任意两色或三色所组成的混合色光。

　　作为对本发明的改进，所述光源是LED光源。

　　作为对本发明的改进，所述光源为至少一个点光源，每个所述点光源独立地设在光散射式LCD显示屏与物镜之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域内。

　　作为对本发明的改进，所述光源为至少一个点光源，每个所述点光源独立地设在光散射式LCD显示屏与目镜之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域内。

　　作为对本发明的改进，所述光源为多个点光源，所有点光源设在一个环形面板的内侧面上，所述环形面板设在光散射式LCD显示屏与物镜之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域内。

　　作为对本发明的改进，所述光源为多个点光源，所有点光源设在一个环形面板的内侧面上，所述环形面板设在光散射式LCD显示屏与目镜之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域内。

　　作为对本发明的改进，所述光源为面光源，所述面光源包括匀光板，在所述匀光板设有一等于或大于所述可视区域的面积的通孔，在所述匀光板的侧面上设有至少一个点光源，在所述通孔之外设有一圈有效发光区域，在所述有效发光区域内发出的均斜射到所述光散射式LCD显示屏的可视区域之内。

　　作为对本发明的改进，所述面光源设在光散射式LCD显示屏与物镜之间的内壁上，或设在光散射式LCD显示屏与目镜之间的内壁上，或直接贴附在光散射式LCD显示屏的外平面上。

　　本发明还提供一种具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒在测距仪、瞄准镜、放大镜、望远镜、显微镜和相机取景器方面的用途。

　　本发明由于合理地配置了光源在镜筒主体内的位置，使光源的入射光倾斜于光散射式LCD显示屏的可视区域照射，LCD显示区域内的文字或/和图案会发生光散射，呈现与色灯一样的色彩；而由于光散射式LCD显示屏的透光率较高可达90%以上，入射光基本上穿透了光散射式LCD显示区域内文字或/和图案以外的背景部分，斜着射向筒壁，而被黑色的筒壁吸收，这样，光散射式LCD显示屏的可视区域的背景基本上是无色透明的，而当光源设在光散射式LCD显示屏与目镜之间时，即使有部分有色光被向目镜方向反射，但是，由于反射角的正确配置，反射光也不会被反射到目镜内，所以使用者看起其可视区域的背景仍然基本是无色透明的；而在超亮环境下，可以通过关闭光源，回归原本光散射显示屏的黑色文字或/和图案显示，获得良好的对比度。本发明与带有TN显示屏的光学镜筒相比，具有显示屏透光率高，且可在环境光线暗时仍能使用优点；本发明与带有高透光式液晶显示屏的光学镜筒相比，可在环境光线暗时仍能使用优点；本发明与带有改进型高透光式液晶显示屏的光学镜筒相比，本发明不仅可在环境光线暗时仍能使用，而且背景色为无色透明，文字或/和图案显示更加清晰；本发明与带有LED或OLED显示屏的光学镜筒相比，具有价格低廉，透过率高和在外部环境的亮度超高的情况下，可以切换成黑色显示的优点。所以本发明可以改善所有现存技术的缺点，获得一个性价比最佳的具有穿透式显示功能的光学镜筒。

附图说明

　　图1是本发明的第一种实施例的平面结构示意图。

　　图2是本发明的第二种实施例的平面结构示意图。

　　图3是本发明的第三种实施例的平面结构示意图。

　　图4是本本发明的第四种实施例的平面结构示意图。

　　图5是本发明的第五种实施例的平面结构示意图。

　　图6是本发明的第六种实施例的平面结构示意图。

　　图7是图5和图6中的灯板结构示意图。

　　图8是图7的侧面剖视结构示意图。

　　图9是本发明的第七种实施例的平面结构示意图。

　　图10是图9中有面光源的结构示意图。

　　图11是本发明的第八种实施例的平面结构示意图。

　　图12是本发明的所示实施例的第一种使用状态剖面结构示意图。

　　图13是本发明的所示实施例的第二种使用状态剖面结构示意图。

　　图14是本发明的所示实施例的第三种使用状态剖面结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

　　在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

　　本发明中的穿透式液晶显示是指液晶显示器不仅具有可显示文字或/和图案内容，而且还可以穿过所述液晶显示屏看到对面的物像。

　　本发明中的最大入射角是指光源14射入液晶显示屏的可视区域中的所有入射光中的角度最大的入射角。

　　请参见图1，图1所揭示的是一种具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，包括镜筒主体1，在所述镜筒主体1的一端内设有目镜11，在所述镜筒主体1的另一端内设有物镜12，在光学镜筒的焦平面位置上设有LCD显示屏13，所述LCD显示屏13的可视区域131允许使用者从目镜11透过物镜12直接看到镜筒主体1外的物体，同时，所述LCD显示屏13在LCD驱动器的控制下，显示文字或 /和图案（未画出），所述LCD显示屏13是光散射式LCD显示屏，在所述光学镜筒内还设有可见的光源14，所述光源14的位置要满足：设置在光散射式LCD显示屏的可视区域131之外，并设在光散射式LCD显示屏的后侧，且光源14的光线的最大入射角α在大于等于30度小于90度之间选择，以及光源14的入射光线或反射光线要避开直接入射到目镜可视区域111内。本发明中的前侧是指光散射式LCD显示屏与目镜11之间的位置，本发明中的后侧是指光散射式LCD显示屏与物镜12之间的位置。为了使物相在目镜11中呈正图像，在所述散射式LCD显示屏与物镜12之间还设有棱镜15。

　　优选的，所述光源14的光线的最大入射角α也可以在大于等于45度小于89度之间选择。

　　优选的，所述光源14的光线的最大入射角α也可以在大于等于60度小于88度之间选择。

　　本实施例中的光散射式LCD显示屏可以采用深圳赛科显示器有限公司生产的光散射式LCD显示屏，具体为Reversed PDLC。（下同）。

　　本实施例中的光源14是点光源，所述点光源是设在镜筒主体1的内表面上的，或嵌在镜筒主体1的内表面上的。

　　本发明与带有TN显示屏的光学镜筒相比，具有显示屏透光率高，且可在环境光线暗时仍能使用优点；本发明与带有高透光式液晶显示屏的光学镜筒相比，可在环境光线暗时仍能使用优点；本发明与带有改进型高透光式液晶显示屏的光学镜筒相比，本发明不仅可在环境光线暗时仍能使用，而且背景色为无色透明，文字或/和图案显示更加清晰；本发明与带有LED或OLED显示屏的光学镜筒相比，具有价格低廉，透过率高和不受外部环境的亮度影响的优点。

　　请参见图2，图2是本发明的第二种实施例的平面结构示意图。

　　图2所示实施例与图1所示实施例相比，其大体结构相同，所不同的是图2中的点光源为两个，对称设在镜筒主体1的内表面的对称部位上，其发射光分别斜向照射在光散射式LCD显示屏的可视区域131内。显然，对称的两个点光源由于在可视区域内照射亮度均匀，效果要比第一种实施例要好。

　　请参见图3，图3是本发明的第三种实施例的平面结构示意图。

　　图3所示实施例与图1所示实施例相比，其大体结构相同，所不同的是图3中的点光源是设在光散射式LCD显示屏的前侧，其发射光分别斜向照射在光散射式LCD显示屏的可视区域131内。

　　请参见图4，图4是本本发明的第四种实施例的平面结构示意图。

　　图4所示实施例与图3所示实施例相比，其大体结构相同，所不同的是图4中的点光源为两个，对称设在镜筒主体1的内表面的对称部位上，其发射光分别斜向照射在光散射式LCD显示屏的可视区域131内。

　　请参见图5，图5是本发明的第五种实施例的平面结构示意图。

　　本实施例中，所述光源14为多个点光源（图中所示为6个，也可以根据需要设置大于1个的点光源，请参见图7和图8），所有点光源设在一个环形面板141的内侧面1411上，环形面板141的中间通孔1412的面积大于或等于所述可视区域131的面积，以保证光线能到达可视区域131内，所述环形面板141设在光散射式LCD显示屏与物镜12之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域131内。

　　请参见图6，图6是本发明的第六种实施例的平面结构示意图。

　　图6所示实施例中，所述光源14为多个点光源（图中所示为6个，也可以根据需要设置大于1个的点光源，请参见图7和图8），所有点光源设在一个环形面板141的内侧面1411上，环形面板141的中间通孔1412的面积大于或等于所述可视区域131的面积，以保证光线能到达可视区域131内，所述环形面板141设在光散射式LCD显示屏与目镜11之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域131内。

　　请参见图9，图9是本发明的第七种实施例的平面结构示意图。

　　图9所示实施例中，所述光源14为面光源，所述面光源包括匀光板142（参见图10），在所述匀光板142设有通孔1421，所述通孔1421大于或等于所述可视区域131的面积，在所述匀光板142的侧面上设有至少一个点光源，在所述通孔1421之外设有一圈有效发光区域1422，在所述有效发光区域1422内发出的光斜射到所述光散射式LCD显示屏的可视区域131之内；所述面光源设在光散射式LCD显示屏与物镜12之间的内壁上。

　　请参见图11，图11是本发明的第八种实施例的平面结构示意图。

　　图11所示实施例中，所述光源14为面光源，所述面光源包括匀光板142（参见图10），在所述匀光板142设有设有通孔1421，所述通孔1421大于或等于所述可视区域131的面积，在所述匀光板142的侧面上设有至少一个点光源，在所述通孔1421之外设有一圈有效发光区域1422，在所述有效发光区域1422内发出的光斜射到所述光散射式LCD显示屏的可视区域131之内；所述面光源设在光散射式LCD显示屏与目镜11之间的内壁上。

　　本发明还提供一种具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒在测距仪20，可以显示出被看到物体的与使用者之间的实际距离，也可以显示被看到物体的属性等内容，瞄准镜、放大镜、望远镜、显微镜和相机取景器方面的用途。

　　其中，图12是本发明的所示实施例的在测距仪中使用状态剖面结构示意图。图13是本发明的所示实施例在瞄准镜中使用状态剖面结构示意图。图14是本发明的所示实施例的在望远镜中使用状态剖面结构示意图。

　　当然，本发明也可以显微镜和相机取景器上使用，相机取景器包括照相机和摄像机两类。

　　本发明中，所述光源14是红、绿和蓝之一的单光源，或者是由红、绿和蓝中的任意两色或三色所构成的混合色光。优选的所述光源14是LED光源。

　　本发明中，所有未加特别注释的光源均为光源，即所有单色光源或由红、绿和蓝中任意两种或三种颜色混合成的混合光源。

　　需要说明的是，针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地解释本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims

1. 一种具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，包括镜筒主体（1），在所述镜筒主体（1）的一端内设有目镜（11），在所述镜筒主体（1）的另一端内设有物镜（12），在光学镜筒的焦平面位置上设有LCD显示屏（13），所述LCD显示屏（13）的可视区域（131）允许使用者从目镜（11）透过物镜（12）直接看到镜筒主体（1）外的物体，同时，所述LCD显示屏（13）在LCD驱动器的控制下显示文字或 /和图案，其特征在于：所述LCD显示屏（13）是光散射式LCD显示屏，在所述光学镜筒内还设有可见的光源（14），所述光源（14）的位置要满足：设置在光散射式LCD显示屏的可视区域（131）之外，设在光散射式LCD显示屏的前侧或/和后侧，且光源（14）的光线的最大入射角（α）在大于等于30度小于90度之间选择，以及光源（14）的入射光线或反射光线要避开直接入射到目镜可视区域（111）内。

2. 根据权利要求1所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）是红、绿和蓝之一的单光源，或者是由红、绿和蓝中的任意两色或三色所组成的混合色光。

3. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）是LED光源。

4. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）为至少一个点光源，每个所述点光源独立地设在光散射式LCD显示屏与物镜（12）之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域（131）内。

5. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）为至少一个点光源，每个所述点光源独立地设在光散射式LCD显示屏与目镜（11）之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域（131）内。

6. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）为多个点光源，所有点光源设在一个环形面板（141）的内侧面（1411）上，所述环形面板（141）设在光散射式LCD显示屏与物镜（12）之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域（131）内。

7. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）为多个点光源，所有点光源设在一个环形面板（141）的内侧面（1411）上，所述环形面板（141）设在光散射式LCD显示屏与目镜（11）之间的内壁上，所述点光源发出的光线斜射在光散射式LCD显示屏的可视区域（131）内。

8. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）为面光源，所述面光源包括匀光板（142），在所述匀光板（142）设有一等于或大于所述可视区域（131）的面积的通孔（1421），在所述匀光板（142）的侧面上设有至少一个点光源，在所述通孔（1421）之外设有一圈有效发光区域（1422），在所述有效发光区域（1422）内发出的均斜射到所述光散射式LCD显示屏的可视区域（131）之内。

9. 根据权利要求8所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述面光源设在光散射式LCD显示屏与物镜（12）之间的内壁上，或设在光散射式LCD显示屏与目镜（11）之间的内壁上，或直接贴附在光散射式LCD显示屏的外平面上。

10. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）的光线的最大入射角（α）在大于等于45度小于89度之间选择。

11. 根据权利要求1或2所述的具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒，其特征在于：所述光源（14）的光线的最大入射角（α）在大于等于60度小于88度之间选择。

12. 一种具有穿透式液晶显示功能的光学镜筒在测距仪、瞄准镜、放大镜、望远镜、显微镜和相机取景器方面的用途。