專利名稱：具有額外鏡頭的主動式顯示器成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是裝備有具有主動式顯示器的目鏡的成像系統(tǒng)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)運用成像系統(tǒng)觀察場景的時候，觀察者在一個目鏡(或一對目鏡)中看到由主動式顯示器產(chǎn)生的圖像。觀察者的眼睛和目鏡3之間的距離允許光從顯示器泄漏，如圖1 所示。用于消除這些光泄漏的第一個方案在于使用恰好安裝在眼睛周圍的眼罩(通常由彈性橡膠制成)，或者圍繞雙眼的遮罩。圖2顯示了成像系統(tǒng)所裝備的遮罩10’的一個例子，在這種情況下，該成像系統(tǒng)是IR照相機(jī)1。這種眼罩和這種遮罩被稱為眼罩。這種方案是不夠的，因其不保證光密封的緊密性，尤其是當(dāng)觀察者不先斷開顯示器而移開成像系統(tǒng)的時候。此外，因為眼罩(無論是彈性的或者剛性的)不能圍繞眼睛周圍完美接觸，也會有光泄漏。第二個方案在于用電光設(shè)備補充前述方案，所述電光設(shè)備能夠檢測到在每個目鏡的正確距離處眼睛的存在，并且能夠在只有確認(rèn)眼睛在正確位置時才接通顯示器。這種成像系統(tǒng)是復(fù)雜的，未必適于照相機(jī)的使用條件(塵土、下雨等)。此外，這種電光設(shè)備發(fā)射出光，因此沒有隱秘性。第三種方案是，在眼罩里放置開關(guān)，所述開關(guān)借助于眼罩在觀察者上的壓力接通顯示器。這種方案的缺點是不保證光不泄露。事實上，例如，可以簡單地通過用手在開關(guān)上按壓而將顯示器接通。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在成像系統(tǒng)和觀察者之間避免光泄漏。本發(fā)明的方案建立于以下原理如果空氣不泄露的話，眼罩內(nèi)部的光也不泄露。更特別的，本發(fā)明的主題是一種成像系統(tǒng)，其包括主動式顯示器和彈性眼罩，所述彈性眼罩由不透光的材料制成，布置在主動式顯示器周圍，并意在消除主動式顯示器和觀察者之間的光泄漏。其主要的特征在于，其包括a.泵送裝置，其能夠產(chǎn)生所述眼罩的內(nèi)部和外部之間的空氣壓力差，b.用于在達(dá)到閾值壓力差時接通主動式顯示器的裝置，所述閾值壓力差被稱為接通壓力Pa。用這種方法，當(dāng)檢測到相對于外部的眼罩內(nèi)部的過度增壓(或增壓不足)時，接通所述主動式顯示器。優(yōu)選地，所述用于接通顯示器的裝置包括用于確定眼罩內(nèi)部的空氣壓力Pi的裝置。這些裝置是，例如布置在眼罩內(nèi)部的壓力傳感器或能夠測量泵送的空氣流量的流量計。 眼罩外部的空氣壓力Pe可以用另外的傳感器測量，或通過位于眼罩內(nèi)部的傳感器上的記憶效應(yīng)測量。
根據(jù)本發(fā)明的特性，所述眼罩包括至少一個壁，所述泵送裝置包括穿過所述眼罩的一個壁或多個壁的管。根據(jù)本發(fā)明的另外的特性，所述眼罩包括內(nèi)壁和外壁，其間形成有空間；內(nèi)壁包括穿過其中的微型通道，以及，泵送裝置包括穿過眼罩外壁的管。其可以包括連接到所述泵送裝置的泵送空氣調(diào)節(jié)器。所述用于接通主動式顯示器的裝置有利地包括用于將空氣壓力差|Pi-Pe|與閾值壓力比較的裝置。

所述空氣泵送裝置能夠以脈沖方式將空氣送到眼罩內(nèi)，或者根據(jù)另一變體，其能夠從眼罩吸取空氣。當(dāng)所述泵送裝置能夠以脈沖方式將空氣送到眼罩內(nèi)時，所述系統(tǒng)可以包括灰塵過眼罩可以包括從一邊到另一邊穿過其一個壁或多個壁的微型孔，以避免眼罩內(nèi)部的過度空氣壓力Pi。在這種情況下，在內(nèi)壁和外壁之間具有彎道，從而避免通過微型孔的直接光泄露。所述眼罩例如是遮罩型，其意在適應(yīng)觀察者的雙眼或適應(yīng)觀察者的一只眼睛。所述成像系統(tǒng)例如是照相機(jī)或光放大系統(tǒng)。


本發(fā)明的其他特性及優(yōu)點將通過閱讀以下詳細(xì)描述而變得明朗，以下詳細(xì)描述是作為非限制性示例并參考附圖給出的，在附圖中圖1(已說明)示意性的示出了成像系統(tǒng)的目鏡和觀察者之間的光泄漏，圖2(已說明)示意性的表示了一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的成像系統(tǒng)，在此例中為裝備有眼罩的IR照相機(jī)，圖3示意性的表示根據(jù)本發(fā)明的成像系統(tǒng)的示例性眼罩的橫截面的前視圖，圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的顯示器觸發(fā)裝置的示例的操作的流程圖。在不同的附圖中，相同的元件使用相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明，能夠避免顯示器和觀察者之間的光泄漏的所述成像系統(tǒng)包括彈性的防護(hù)眼罩，所述防護(hù)眼罩提供有用于監(jiān)控空氣泄漏的裝置，所述空氣泄漏是指在眼罩在觀察者上處于視覺上不透光的位置時，眼罩內(nèi)部和外部之間的空氣泄漏。當(dāng)由顯示器、眼罩和觀察者形成的包圍圈的內(nèi)部和該包圍圈的外部之間保持了空氣壓力差時，眼罩處于觀察者上的適當(dāng)位置。以下，在應(yīng)用于眼罩時，術(shù)語“內(nèi)部”即指該包圍圈的內(nèi)部。根據(jù)圖3所描述的本發(fā)明，眼罩10裝備有-用于在眼罩內(nèi)部和外部之間產(chǎn)生空氣壓力差的裝置；_用于在達(dá)到閾值壓力時接通顯示器的裝置，所述閾值壓力被稱為接通壓力。所述防護(hù)眼罩由不透光的材料制成，且足夠氣密以通過適當(dāng)?shù)谋盟瓦_(dá)到所述壓力差；這種材料例如可以是橡膠或黑色泡沫或具有所提及的屬性的任何其它材料。
用于在該眼罩內(nèi)部18和外部19之間產(chǎn)生空氣壓力差的裝置包括空氣微型泵 14和用于啟用所述泵的裝置，所述空氣微型泵14連接到所述內(nèi)部和外部。例如，其是 "thinXXS微型泵”類型的微型泵。根據(jù)第一個實施例，所述泵例如通過中空的彈性管15’連接到防護(hù)眼罩的內(nèi)部和外部，所述中空的彈性管15’穿過眼罩的壁，或者當(dāng)所述眼罩具有兩個或甚至更多壁時，所述中空的彈性管15，穿過壁11，12。根據(jù)另一個實施例，眼罩包括內(nèi)壁12和外壁11，其間形成空間13。這兩個壁可以是同樣的不透光且足夠氣密的材料，例如橡膠或黑色泡沫或具有所提到的屬性的任何其它材料。它們也可以由不同的材料制成，至少其中之一是不透光且氣密的典型地，外壁是由橡膠制成的，內(nèi)壁是由泡沫制成的。微型通道15a形成在內(nèi)壁上并且穿過內(nèi)壁(這些微型通道表示在壁的區(qū)域12’ 上)；所述內(nèi)壁則是由至少氣密的材料制成，外壁由足夠氣密的不透光材料制成。泵14則一方面通過管連接到內(nèi)部18，所述管穿過外壁11且通向兩壁之間的空間13 ；所述泵14也通過這些微型通道15a連接到內(nèi)部18。這些微型通道典型的具有大約l/10mm的直徑。該實施例確保被泵送入眼罩的空氣的更好的空間分布。根據(jù)一個變體，泵14經(jīng)由成像系統(tǒng)的內(nèi)部(“成像系統(tǒng)的內(nèi)部”的表述指沒有眼罩的成像系統(tǒng))連接到眼罩的外部19，然后使管穿過多余的眼罩的一個壁或多個壁。泵14 還可以布置在成像系統(tǒng)的內(nèi)部，其通過管連接到眼罩的內(nèi)部18，所述管直接通向眼罩或所述壁間的空間13，管的另一端通向成像系統(tǒng)的外部。當(dāng)達(dá)到閾值壓力差時，用于將顯示器2接通的裝置例如簡化成由觀察者驅(qū)動的開關(guān)，所述閾值壓力差被稱為接通壓力，所述觀察者自己決定閾值壓力是否達(dá)到或者通過聲音或其他信號使其得知。優(yōu)選的，當(dāng)達(dá)到閾值壓力差時，用于接通顯示器2的裝置包括用于確定眼罩內(nèi)部空氣壓力Pi和外部空氣壓力Pe的自動裝置和連接到顯示器觸發(fā)裝置的用于將壓力差 IPi-Pe與閾值壓力比較的自動裝置，所述閾值壓力差被稱為接通壓力。用于確定空氣壓力的裝置包括，例如，布置在泵送空氣的路徑上的流量計17b，其經(jīng)由泵送的空氣流量間接確定壓力Pi。也可以使用位于相同路徑上或者布置在眼罩內(nèi)部的壓力傳感器17a，該壓力傳感器17a直接測量壓力Pi。眼罩外部的空氣壓力Pe可以用布置在眼罩外部的另外的傳感器21測量，或通過位于眼罩內(nèi)部的傳感器17a上的記憶效應(yīng)測量Pe則等于成像系統(tǒng)通電一小段時間后所測得的壓力。如果可能的話，例如，使用 MEMS (Micro Electro Mechanical System，微電子機(jī)械系統(tǒng))類型的微型傳感器。有些微型傳感器具有非常小的尺寸，例如2X2X1. 5mm3。用于接通顯示器2的裝置20還包括用于將通過這種方式(直接或間接)確定的壓力差I(lǐng)Pi-PeI與稱為接通壓力Pa的預(yù)定閾值壓力進(jìn)行比較的裝置，在所述預(yù)定閾值壓力之上則顯示器2接通，在所述預(yù)定閾值壓力之上則顯示器2斷開。壓力Pa通常預(yù)先存儲在這些比較裝置中。比較元件，例如是邏輯電路或模擬電路或模擬電路和邏輯電路的組合；其可以布置在成像系統(tǒng)的內(nèi)部。啟用泵14有各種方式。例如，可以由觀察者通過開關(guān)直接控制。也可以通過用于觸發(fā)顯示器的裝置20控制，只要壓力差|Pi-Pe|未達(dá)到閾值壓力Pa，所述裝置20啟動泵14，當(dāng)達(dá)到這個閾值或者另外一個閾值時，則停用。在這種情況下，觀察者發(fā)動這些觸發(fā)裝置。在適當(dāng)?shù)那闆r下，眼罩也提供有有壓力調(diào)節(jié)器，其連接到用于確定壓力Pi的裝置，連接到泵，并且可能連接到顯示器觸發(fā)裝置。當(dāng)顯示器2接通后，調(diào)節(jié)器啟動或者停用泵14以將壓力差|Pi-Pe|保持在接近于Pa的最佳壓力根據(jù)壓力差| Pi-Pe |和該最優(yōu)操作壓力Pf之間的可接受的差值，調(diào)節(jié)器啟動或停用泵。調(diào)節(jié)器也可以提供安全功能，其根據(jù)感測到的內(nèi)部壓力Pi和閾值壓力之間可接受的差值，啟動或停用泵14，所述閾值壓力被稱為安全壓力Ps。例如，調(diào)節(jié)器由觸發(fā)裝置20處理，如圖3和圖4所示。這些觸發(fā)裝置20的操作參考圖4的流程圖進(jìn)行描述。當(dāng)泵14被啟用時(步驟A)，比較壓力差|Pi-Pe|與接通壓力 Pa (步驟B)如果|Pi-Pe| < Pa，泵送不足，重復(fù)步驟A，否則，顯示器2被接通(步驟C)。于是，比較壓力差與最優(yōu)操作壓力Pf (步驟D)如果|Pi-Pe| < Pf，保持泵送，并重復(fù)步驟A，否則，停用。這種調(diào)節(jié)功能也可以通過與這些觸發(fā)裝置20分離的調(diào)節(jié)器處理，所述觸發(fā)裝置 20只連接到用于確定壓力Pi的裝置17a并連接到泵14。到目前為止，當(dāng)眼罩的內(nèi)部18和外部19壓力差基于內(nèi)部壓力Pi大于外部環(huán)境壓力Pe時，顯示器2已被觸發(fā)，也就是說，基于眼罩內(nèi)部的過度增壓Pi > Pe。在這種情況下，泵14動作從而以脈沖方式將空氣從外部19送到內(nèi)部18。然后可以為此設(shè)備增加灰塵
過濾器ο根據(jù)一個變體，當(dāng)眼罩的內(nèi)部和外部的壓力差基于內(nèi)部壓力Pi小于外部環(huán)境壓力Pe時，顯示器2聯(lián)通，也就是說，基于眼罩內(nèi)部的增壓不足Pi < Pe。在這種情況下，泵動作以將空氣從內(nèi)部吸取到外部。然后，顛倒內(nèi)部壓力Pi和閾值壓力Pa和Ps比較的步驟 如果Pi < Pa顯示器接通，如果Pi < Ps泵送停用。眼罩可以包括稱之為增壓孔的孔11a，其功能是避免內(nèi)部18的過度壓力(太高或太低，取決于其涉及過度增壓或增壓不足)或者避免過度壓力差|Pi-Pe|，而內(nèi)部18的過度壓力可能損害觀察者的眼睛。這些增壓孔在包括光學(xué)彎道的路徑上，從一邊到另一邊貫通厚度穿過眼罩的壁11和12 (或其壁)。這些孔典型的具有大約1/20毫米的直徑；其足夠小以在外罩的內(nèi)部和外部之間保持足夠壓力差而不會過度泵送。眼罩例如是眼罩型并且意在適應(yīng)于觀察者的眼睛，或者是遮罩型并且意在適應(yīng)于觀察者的雙眼，必要時，所描述的裝置是重復(fù)的(每只眼睛一部分)；但是，泵可以是兩部分公用的。圖3中以功能的方式表示的眼罩的外部元件在實踐中以人體工學(xué)方式布置，以避免妨礙觀察者。所述成像系統(tǒng)，例如是IR照相機(jī)或IR光放大系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種成像系統(tǒng)(1)，其包括主動式顯示器(2)和彈性眼罩(10)，所述彈性眼罩(10) 由不透光的材料制成，布置在所述主動式顯示器周圍，并意在消除所述主動式顯示器和觀察者之間的光泄漏，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括a.泵送裝置(14)，所述泵送裝置能夠產(chǎn)生所述眼罩的內(nèi)部(18)和外部(19)之間的空氣壓力差，b.用于在所述眼罩的內(nèi)部和外部之間達(dá)到閾值壓力差時接通所述主動式顯示器(2) 的裝置(20)，所述閾值壓力差被稱為接通壓力Pa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于用于接通所述顯示器的裝置包括用于確定所述眼罩的內(nèi)部(18)的空氣壓力Pi和外部(19)的空氣壓力Pe的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，用于確定空氣壓力的裝置是布置在所述眼罩內(nèi)部的壓力傳感器(17a)，或者是能夠測量泵送空氣流量的流量計(17b)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述眼罩包括至少一個壁，所述泵送裝置包括穿過所述眼罩的一個壁或多個壁的管(15’)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述眼罩包括內(nèi)壁 (12)和外壁(11)，在所述內(nèi)壁(12)和所述外壁(11)之間形成有空間(13)，所述內(nèi)壁(12) 包括穿過所述內(nèi)壁(12)的微型通道(15a)，而且，所述泵送裝置包括穿過所述眼罩的外壁 (11)的管(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述泵送裝置包括管，所述管布置在所述成像系統(tǒng)的內(nèi)部，并且將所述眼罩的內(nèi)部(18)連接到外部(19)，成像系統(tǒng)的內(nèi)部指沒有眼罩的系統(tǒng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括連接到所述泵送裝置(14)的泵送空氣調(diào)節(jié)器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求2至7任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，用于接通所述主動式顯示器的裝置(20)包括用于將空氣壓力差|Pi-Pe|與閾值壓力比較的裝置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述泵送裝置(14)能夠以脈沖方式將空氣送到所述眼罩的內(nèi)部(18)或者能夠從所述眼罩內(nèi)部吸取空氣。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述泵送裝置(14)能夠以脈沖方式將空氣送到所述眼罩的內(nèi)部，而且，所述成像系統(tǒng)包括灰塵過濾器。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述眼罩(10)包括增壓微型孔(11a)，所述增壓微型孔(Ila)沿著具有光學(xué)彎道的路徑從一邊到另一邊穿過所述眼罩的一個壁或多個壁，以避免所述眼罩內(nèi)部的過度空氣壓力Pi或過度壓力差
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述眼罩(10)是遮罩型并且意在適應(yīng)于觀察者的雙眼，或者是眼罩型并且意在適應(yīng)于觀察者的一只眼睛。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的成像系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述系統(tǒng)是照相機(jī)或光放大系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成像系統(tǒng)(1)，其包括主動式顯示器(2)和彈性額外鏡頭(10)，所述彈性額外鏡頭(10)由不透光的材料制成，布置在主動式顯示器周圍，并意在消除主動式顯示器和觀察者之間的光泄漏。所述成像系統(tǒng)包括a、泵送裝置(14)，其能夠產(chǎn)生所述額外鏡頭的內(nèi)部區(qū)域(18)和外部區(qū)域(19)之間的空氣壓力差，b、用于在所述額外鏡頭的內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域之間達(dá)到閾值壓力差時接通主動式顯示器(2)的裝置(20)，所述閾值壓力差被稱為接通壓力Pa。
文檔編號G02B23/16GK102414598SQ201080018656
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者G·莫雷爾 申請人:泰勒斯公司