一种全景虚拟光学成像系统.pdf

本发明涉及一种光学成像系统，特别是关于光学镜片与显示器结合，实现近乎临场感的成像系统。一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：光学透镜相对平行于视频显示器。所述光学系统的光学透镜是凸透镜。所述光学系统的视频显示器外围尺寸大于光学透镜外围尺寸。所述光学系统的视频显示器外围尺寸等于光学透镜外围尺寸。所述光学系统的视频显示器与光学透镜通过连接杆连接。所述光学系统的视频显示器与光学透镜之间的距离通过调节阀调节所述光学系统的视频显示器的显示面是平面。这种全景虚拟光学成像系统，它可将人眼视场置于全景视频图象中，产生观看全景视频图象的虚拟效果。并可调节焦距，满足不同视力者清晰地观看视频全景虚拟图象的要求。

1、  一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：光学透镜相对平行于视频显示器。

2、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的光学透镜是凸透镜。

3、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的视频显示器外围尺寸大于光学透镜外围尺寸。

4、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的视频显示器外围尺寸等于光学透镜外围尺寸。

5、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的视频显示器与光学透镜通过连接杆连接。

6、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的视频显示器与光学透镜之间的距离通过调节阀调节。

7、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的视频显示器的显示面为平面。

8、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的视频显示器的显示面为曲面。

9、  根据权利要求1所述的一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：所述的光学系统的光学透镜是单片凸透镜。

一种全景虚拟光学成像系统
所属技术领域：本发明涉及一种光学成像系统，特别是关于光学镜片与显示器结合，实现近乎临场感的成像系统。
背景技术：已知的虚拟光学成像系统有三种光路系统，即：同轴目镜多片透镜放大光路系统、离轴式自由曲面内反射镜光路系统及离轴式凹面镜反射放大光路系统。上述系统的不足之处是：一、焦距不可调或不易调。原因在于上述光学系统或因设计、加工已固定成形，或因镜片较多而不易调整。二、成像画面较小，窗框感较重。原因在于上述光学系统的显示器平面均必须小于镜头反射及放大面，使得显示面与显示面边沿的边框同时成像、限制了眼的视野，更不能实现全景虚拟。扩大画面与减小镜头的矛盾难以克服。三、上述光学系统或者因镜头多而重量较重，或因设计、加工复杂而成本较高。
发明内容：本发明的目的是：提供一种全景虚拟光学成像系统，它可将人眼视场置于全景视频图象中，产生观看全景视频图象的虚拟效果。并可调节焦距，满足不同视力者清晰地观看视频全景虚拟图象的要求。
本发明的技术方案是：设计一种全景虚拟光学成像系统，其特征是：光学透镜相对平行于视频显示器。
所述光学系统的光学透镜是凸透镜。
所述光学系统的视频显示器外围尺寸大于光学透镜外围尺寸。
所述光学系统的视频显示器外围尺寸等于光学透镜外围尺寸。
所述光学系统的视频显示器与光学透镜通过连接杆连接。
所述光学系统的视频显示器与光学透镜之间的距离通过调节阀调节。
所述光学系统的视频显示器的显示面是平面。
所述光学系统的视频显示器的显示面为曲面。
所述光学系统的光学透镜是单片凸透镜。
本发明与已有技术相比具有如下优点：
1、由于采用单片凸透镜，所以设计、制作、加工非常简单，材料来源广泛，价格低。而且较之多片和离轴式镜头重量要轻。
2、由于光学系统的视频显示器外围尺寸大于光学透镜外围尺寸，故为实现全景虚拟图象提供了可能。
3、由于光学系统中的焦距可调节，适用于各种视力的佩戴者观看。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。
附图说明：
图1是实施例1中平面显示器光学成像系统结构侧视图。
图2是实施例1中平面显示器光学成像系统结构俯视图。
图3是实施例2中曲面显示器光学成像系统结构侧视图。
图4是实施例2中曲面显示器光学成像系统结构俯视图。
图5是实施例中全景虚拟原理及视场示意图。
图中：1、眼睛；2、凸透镜；3、平面显示器；4、连接杆；5、调节阀；6、眼的光心；7、视场角；8、虚象；9、曲面显示器。
实施例1如图1所示：凸透镜2通过连接杆4与平面显示器3相对平行连接。
使用时如图2所示：凸透镜2通过连接杆4与平面显示器3相对平行连接。
由图5可知，阿尔法是眼睛1的视场角，贝它是显示屏3外侧点A与凸透镜2外侧点C的连线的延长线与光轴OO’的夹角。因为贝它＝arctgAB/2(u+x)，阿尔法＝2arctgCD/2x，所以，当满足贝它＞阿尔法/2＝arctgCD/2x时，眼1地视场角7将在虚象8的范围之内，视频图象边框现象消失。
实施例2如图3所示，曲面显示器9是为消除可能出现的微弱象差以及更趋向全景虚拟所设。
图4是实施例2使用状态示意图。
图1与图3的调节阀5用于调节平面显示器3、曲面显示器9与凸透镜2的距离，以适应不同视力的观者的“明视距离”的需要。