專利名稱：無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種眼鏡裝置，尤其涉及一種可使普通電視機產(chǎn)生寬屏幕效果的電視眼鏡裝置。
隨著電視技術的不斷進步，寬屏幕電視機已經(jīng)開紿在我國市場上出現(xiàn)，這種電視機最顯著的特征是使用了寬高比為169的寬屏幕顯像管。理論和實踐都證明，寬高比為169的電視圖像更加符合人眼的視覺生理特性，從而使電視圖像更具生動感人的臨場感。電視機的寬屏幕化，其意義不亞于電視由黑白變?yōu)椴噬?br> 眾所周知，我國電視制式規(guī)定的圖像寬高比為43。在目前的條件下，寬屏幕電視機的優(yōu)點表現(xiàn)為以下兩個方面一方面是電視臺播放所謂信箱式寬銀幕電影節(jié)目時，能得到滿屏重現(xiàn)的效果。普通電視機接收這類節(jié)目時，顯示的畫面上下部分各有一條黑條，中間才有圖像，看上去很不舒服，而寬屏幕電視機采用了復雜的技術手段，可以使這種圖像充滿整個169的屏幕重現(xiàn)。另一方面是電視臺播放43的普通節(jié)目時，寬屏幕電視機或者顯示比例正確的43圖像，而讓左右兩部分出現(xiàn)黑帶，或者在屏幕一側(cè)顯示比例正確的43圖像，而在另一側(cè)顯示幾個小畫面。此外，所有的寬屏幕電視機都能把43的電視圖像經(jīng)電路處理成橫向(水平方向)放大1.33倍(成為169圖像)，使圖像充滿整個169的屏幕，這時圖像整體稍顯扁平。據(jù)日本資料介紹，用寬屏幕電視機接收普通電視，絕大多數(shù)用戶認為畫面充滿整個屏幕的效果要好得多，即圖像展寬帶來的正面效應遠大于圖像稍帶扁平帶來的負面效應。不管什么節(jié)目，絕大多數(shù)畫面仍然顯得非常自然?？梢哉f寬屏幕電視機是當今電視技術發(fā)展的一個方向。
但是，目前寬屏幕電視機價格十分昂貴，如一臺三十二英寸的寬屏幕電視接收機，在上海的售價為4～5萬元，一般用戶難以承受。即使將來價格下降一半，也只有少數(shù)人才買得起，對于使用普通電視機的廣大用戶來說，目前無法在家中享受觀看169寬屏幕圖像的巨大好處。
本實用新型的目的在于提供一種眼鏡裝置，它能將用戶所觀看到的電視圖像在水平方向上展寬，而垂直方向不變。用戶戴上這種眼鏡裝置可以在普通電視機上觀看到經(jīng)展寬的寬屏幕畫面。
本實用新型的另一個目的在于提供一種水平展寬率為1.33的電視眼鏡裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的寬屏幕電視眼鏡裝置包括一組光學鏡片組，所述光學鏡片組包括前三棱鏡和后三棱鏡，而所述三棱鏡的入射面和出射面垂直于同一平面，且所述后三棱鏡的入射面與所述前三棱鏡的出射面成一夾角。
如上所述的電視眼鏡裝置具有如下的特性，即該電視眼鏡裝置能將入射的光線(圖像)在水平方向上展寬，而在垂直方向上不變。通過適當?shù)剡x取某些參數(shù)，可以使水平展寬率等于1.33倍，從而實現(xiàn)上述目的。
以下結(jié)合附圖詳細描述本實用新型的實施例，其中


圖1是本實用新型的電視眼鏡裝置的光學結(jié)構原理示意圖；圖2是用本實用新型的電視眼鏡裝置制成的電視眼鏡的一個實施例的結(jié)構示意圖；圖3是電視眼鏡裝置的另一種光學結(jié)構原理示意圖。
參見
圖1、
圖1示出了本實用新型的眼鏡裝置的光學結(jié)構原理示意圖。如
圖1所示，本實用新型的電視眼鏡裝置包括兩枚(一組)三棱鏡1和2，下面我們將靠近人眼的三棱鏡稱為后三棱鏡2，另一則為前三棱鏡1。為說明方便，在本申請中將三棱鏡主截面上入射面與出射面之間的夾角定義為三棱鏡的頂角，入射面與出射面的交線定義為三棱鏡的折射棱線，出射面與底面的交線定義為三棱鏡的出射面底角棱線，三棱鏡主截面上入射面與出射面的交點稱為三棱鏡的頂點。
如
圖1所示，在本實施例中，后三棱鏡2的折射棱線前三棱鏡1的出射面，底角棱線相接(
圖1中示出了相接的情形)，并且前三棱鏡1的出射面O1與后三棱鏡2的入射面I2之間形成一夾角β。由上述前三棱鏡1和后三棱鏡2組成的電視眼鏡裝置在使用時，各三棱鏡的入射面和出射面應基本上或完全垂直于同一平面，該平面也就是與電視屏幕相垂直的水平面。
下面分析其工作原理。
假設有一光線L1經(jīng)前三棱鏡1上的A1點入射至前三棱鏡1，其入射角為θ1，假設前三棱鏡1的折射率為n1，則折射角θ2為θ2＝arc sin(sinθ1／n1) (1)如前三棱鏡的頂角為α1折射光線A1A2相對于前三棱鏡1的出射面O1的入射角為θ3，則有θ3＝θ2＋α1(2)該出射光線A2A3的折射角θ4為θ4＝arc sin(n1sinθ3) (3)出射光線A2A3相對于后三棱鏡入射面的入射角θ5為θ5＝β－θ4(4)與前三棱鏡相似，光線A2A3經(jīng)過后三棱鏡2折射而從A4點射出，則各入射和折射角分別為θ6＝arc sin(sinθ5／n2) (5)θ7＝θ6＋α2(6)θ8＝arc sin(n2.sinθ7) (7)再假設有另一條與光線L1平行的光線L2經(jīng)前三棱鏡1上的β1點入射至前三棱鏡1，不難看出，光線L2經(jīng)前、后三棱鏡1、2折射后仍與光線L1平行。但由于連續(xù)折射，光線L1和L2之間的距離已經(jīng)發(fā)生了變化，即也就是說產(chǎn)生了橫向放大。
從三棱鏡的光學原理可以知道，光線L1A1通過前三棱鏡1時，只要棱鏡不處于最小偏向角狀態(tài)，那未入射光束的孔徑和出射光束的孔徑就不相等，也就是說，光線通過三棱鏡后會產(chǎn)生橫向變化，其角放大率為V1=COSθ1COSθ2·COSθ3COSθ4]]>(參見光學技術手冊P816，由機械工業(yè)出版社1984年版王之江主編)，同理，這一束光線經(jīng)過后三棱鏡2以后，再一次產(chǎn)生橫向變化，其角放大率V2=COSθ5COSθ6·COSθ7COSθ8]]>所以，通過二枚三棱鏡后，其綜合角放大率K為K =COSθ7·COSθ5·COSθ3·COSθ1COSθ8·COSθ6·COSθ4·COSθ2(8)]]>其中各角度θ2～θ8均可從θ1、α1、α2、β、n1、n2推算出。因此，只要知道了前三棱鏡1和后三棱鏡2的頂角α1、α2，前三棱鏡1的出射面O1和后三棱鏡2的入射面I2之間夾角β、前三棱鏡1和后三棱鏡2的折射率n1、n2，就能確定任一條光線的放大率K。也就是說，只要改變θ1、α1、α2、β、n1和n2，就能改變放大率K。根據(jù)本發(fā)明人的實驗證明，K可在1～1.6之間變化。為適應已成為標準的屏幕寬高比169，則K最好定在1.31～1.35之間。
本實用新型的三棱鏡可以用任何無色透明材料，如玻璃、塑料等制成，為防止色散現(xiàn)象，前三棱鏡1和后三棱鏡2最好用同種材料制成，即n1＝n2。另外，為方便加工，前三棱鏡1和后三棱鏡2的頂角也可以取相同值。
根據(jù)發(fā)明人實驗，三棱鏡的材料可采用有機玻璃或塑料，前三棱鏡和后三棱鏡1、2的頂角α1、α2一般取在10°～40°之間，前三棱鏡1的出射面O1與后三棱鏡2入射面I2之間夾角β一般取在0°～60°之間。這里可以舉出個實施例，三棱鏡采用有機玻璃，n＝1.49，前后三棱鏡的頂角均選為18°，β選為53°，則K約等于1.33。
參見圖2，圖2是應用
圖1所示電視眼睛裝置制成的電視眼鏡。它包括眼鏡框11、鏡框腳12。在鏡框11上原裝鏡片的位置上裝設黑鏡片21和22，在黑鏡片21，22上開有視窗(圖中未示出)。在所述視窗上、下側(cè)設置有滑槽41，42，如
圖1結(jié)構的電視眼鏡裝置61，62通過滑槽41，42裝到黑鏡片21和22上。將電視眼鏡裝置61，62在滑槽41，42中左右移動，可以調(diào)節(jié)電視眼鏡的瞳距，以適應不同人的實際瞳距。電視眼鏡裝置61，62的上、下，左、右四周應處理成不透光。
當然圖2所示的電視眼鏡也可以沒有鏡框腳12，而在眼鏡框11上設置夾持裝置，這樣原來戴眼鏡者就能通過夾持裝置將電視眼鏡夾在原來戴的眼鏡上使用。
對于
圖1的電視眼鏡裝置，其三棱鏡還可有如圖3所示的變化。如圖3所示，它與
圖1的區(qū)別在于將前三棱鏡和后三棱鏡的頂角切去，形成所謂的“前四棱鏡”1A和“后四棱鏡”2A。實質(zhì)上，該“前四棱鏡”1A的入射面I1A與出射面O1A的夾角α1，以及“后四棱鏡”2A的出射面I2A與入射面O2A之間的夾角α2與
圖1的相似。因此這種“四棱鏡”的工作原理與本實用新型所述的三棱鏡相同。
上面較詳細地描述了本實用新型的實施例。使用本實用新型的電視眼鏡裝置，不僅可以使用戶無需更動電視機就可以獲得如同觀看真正寬屏幕電視機一樣的效果，還連帶產(chǎn)生了其它兩個優(yōu)點首先就是由于圖像展寬，所以視在圖像的發(fā)光面積增大，相當于用戶的電視機畫面加大了。如屏幕展寬1.33倍，則相當于電視屏幕對角線尺寸增加至1.22倍，一臺18寸電視機就相當于22寸，21寸電視機就相當于25寸，而25寸電視機則相當于30寸。另一個優(yōu)點是有利于保護視力，屏幕展寬以后，為了不放過圖像的各個細節(jié)，眼球自然要快速跟蹤畫面上的變化，加強了眼肌運動，不易產(chǎn)生眼睛凝視窄畫面而帶來的眼睛疲勞，這對于保護沉迷于電視游戲機的青少年視力，尤有好處。再者，本實用新型的電視眼鏡使用時無需調(diào)焦。如以18寸電視機為例，佩戴這種電視眼鏡可以在近至1.5米遠至任意遠的距離內(nèi)觀看電視而無需對焦。
本實用新型已通過上述實施例結(jié)合附圖加以詳細地公開，但這僅僅是為了說明本實用新型而不是對本實用新型加以任何限制。凡在以本實用新型的權利要求書范圍內(nèi)的種種變化和變換，比如變換眼鏡架的結(jié)構、改變鏡片形狀、改變鏡片和鏡頭的結(jié)合形式，改變?nèi)忡R頂角及尺寸大小，改變?nèi)忡R垂直截面的形狀以及為減少反射而采用表面鍍膜，在電視眼鏡裝置內(nèi)增設防止光線雜亂反射的消雜光光闌等，對于本技術領域的技術人員來說都是顯而易見的。因此，本實用新型應由所附權利要求書予以限定。
權利要求1.一種無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，包括光學鏡片組，其特征在于，所述光學鏡片組包括前三棱鏡和后三棱鏡，兩組所述三棱鏡的入射面和出射面垂直于同一平面，且所述后三棱鏡的入射面與所述前三棱鏡的出射面成一夾角。
2.如權利要求1所述的無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，其特征在于，所述后三棱鏡的折射棱線與所述前三棱鏡的出射面底角棱線靠近或者相接。
3.如權利要求2所述的無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，其特征在于，所述前三棱鏡和后三棱鏡的頂角角度在10°～40°之間。
4.如權利要求3所述的無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，其特征在于，所述后三棱鏡的入射面與所述前三棱鏡的出射面的夾角在0°～60°之間。
5.如權利要求3所述的無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，其特征在于，所述前三棱鏡的頂角與所述后三棱鏡的頂角角度相等。
6.如權利要求1所述的無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，其特征在于，還包括眼鏡框、鏡框腳，在所述眼鏡框上設置有開有視窗的黑鏡片，所述光學鏡片組位于所述黑鏡片的視窗處。
7.如權利要求1所述的無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，其特征在于，還包括眼鏡框、位于眼鏡框上的夾持裝置，在所述眼鏡框上設置有開有視窗的黑鏡片，所述光學鏡片組位于所述黑鏡片的視窗處。
8.如權利要求6或7所述的無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，其特征在于，在所述黑鏡片的視窗上下側(cè)設置有滑槽，所述光學鏡片組可在滑槽中滑動。
專利摘要本實用新型涉及一種無需對焦的寬屏幕電視眼鏡裝置，我們?nèi)粘Ｓ^看的電視機的寬高比為4∶3。其效果沒有16∶9的電視機好。本實用新型提供的寬屏幕電視眼鏡裝置的作用是在水平方向展寬圖像而垂直方向上不變，使得觀看普通電視機時也能得到觀看16∶9寬屏幕電視機的效果。它包括由前三棱鏡和后三棱鏡組成的光學鏡片組，兩三棱鏡的入射面和出射面均垂直于同一平面，且后三棱鏡的入射面與前三棱鏡的出射面成一夾角。
文檔編號G02C7/00GK2215730SQ9423870
公開日1995年12月20日 申請日期1994年5月16日 優(yōu)先權日1994年5月16日
發(fā)明者朱維南 申請人:朱維南