双目观察装置的制作方法

专利名称：双目观察装置的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及光学技术领域，也涉及观察镜、显示器、电脑桌、学 习桌等技术领域。本实用新型"双目观察装置"是一种能将观看近处物体变成 观看该物体的放远放大的虚像的观察装置。
背景技术：
现有技术的凸透镜放大镜能将观看近处物体变成观看该物体的放远放大的
虚像，例如专利ZL200720125928. 8《观看显示屏的装置》。但是因为该装置放远 物像时观察物靠近焦点所以需要有较长的物距，即需要凸透镜与观察物之间有 较大距离(尤其是面积较大和焦距较长的凸透镜需要的距离更大)，保持较长物 距带来的缺点是装置体积较大。另一现有技术是凹面镜，现有技术的凹面镜是 作为放大镜观看物体的放大虚像，它不是作为放远镜观看物体放远的物像，而 且看到的物像左右颠倒，不能观看文字。
发明内容
要解决的技术问题或目的是本实用新型"双目观察装置"提供的是一种 能将观看近处物体变成观看该物体的被放远放大的虚像的装置，装置中使用反 射镜让光路弯折，既能保证有足够物距又能减少装置的体积，并且利用反射镜 颠倒左右颠倒的物像。
本实用新型中包括具有单一性的两项技术方案，其特定技术特征是装置
中有两个反射镜，这两个反射镜的位置或配合关系是被观察物体的光线先被
一个反射镜反射到另一个反射镜后，再由另一个反射镜第二次反射。
第一项技术方案是双目观察装置(这是一种专门观看显示屏的装置)，包 括凸透镜和支架，并且在该装置中或者是有具有显示屏的装置或者是有专门放 置具有显示屏的装置的专用装置(专用装置指电脑桌、电子书支架等。现有技术
参考专利ZL200720125928.8《观看显示屏的装置》)，要观察的物是显示屏，其 特征是有两个反射镜(反射镜是平面镜或是球面镜或是近似球面的反射镜或是 剖面为抛物线的凹面镜等。例如这两个反射镜是两个平面镜，或者这两个反射 镜是一个平面镜和一个凹面镜，或者这两个反射镜是两个凹面镜，或者这两个 反射镜一个是球面凸面镜另一个是球面凹面镜)。它们的位置关系或配合关系是显示屏的光线是先被一个反射镜反射到另一个反射镜后，再被另一个反射 镜第二次反射到凸透镜(光线经过凸透镜后进入观察者眼睛)，从凸透镜中能看 到显示屏的虚像，如果用平行光顺观察者的观察方向照射凸透镜则平行光通过 凸透镜后再经过两个反射镜的二次反射后可以聚成一个焦点，光线从凸透镜到 这个焦点的光线路程大于或等于光线从显示屏到凸透镜的光线路程(说明此处 是用光线路程的长短做测量远近的尺子)，观察者从凸透镜中能看到显示屏的虚 像。这两个反射镜的作用是转折光线方向、节省光路空间用以减少装置体积， 并且被一个反射镜左右颠倒的物像能被另一个反射镜颠倒过来。
除了凸透镜之外，球面凹面镜同样可以将观看近处物体变成观看该物体的 放远放大的虚像，而且色差小、物像清楚，但是球面凹面镜的缺点是其放远放 大的虚像左右颠倒，不能观看文字。以下技术方案提供的双目观察装置，是通 过凹面反射镜将观看近处物体变成观看该物体的放远放大的虚像并且使用另一 反射镜颠倒左右颠倒的物像，不仅观察者看到的物像正立，而且在保证有放远 物像所需足够物距的情况下能利用光路弯折减少装置的体积。
第二项技术方案是双目观察装置，主要是由观察镜和支架组成，其特征 在于观察镜是由两个反射镜组成，其中的一个反射镜是反射面为球面或近似球 面的凹面镜(例如其反射面是能消除物像畸形的非球面的凹面镜，再例如其剖面 为椭圆的一部分的凹面镜，再例如其剖面为抛物线的凹面镜，等)，另一个反射 镜是平面镜或者是凹面镜(例如该凹面镜的反射面是球面或是近似球面)或者是 曲率较小的凸面镜(例如该凸面镜的反射面是球面或近似球面，与凹面镜比较凸 面镜的曲率较小)。两个反射镜的位置或配合关系是被观察物体的光线先被一 个反射镜反射到另一个反射镜后，再被另一个反射镜第二次反射，观察者从另 一个反射镜中能看到被观察物的虚像，如果用平行光顺观察方向照射观察镜则 平行光通过观察镜的二次反射后可以聚成一个焦点，光线从反射镜到这个焦点 的光线路程大于或等于光线从反射镜到被观察物的位置的光线路程。这两个反 射镜除了能转折光线方向增长光路减少装置体积的作用之外，两个反射镜能把 物像左右颠倒后再颠倒过来使观察者看到正立的物像，其中凹面镜能放大放远
第二项技术方案的附加技术特征如下1，该装置中有显示屏或该装置中包 括"有显示屏的装置"，显示屏是被观察物，观察者从凹面镜中能看到显示屏的 虚像。这种双目观察装置是一种显示器或是一种"有显示屏的装置"(例如电子书、电视、DVD机等)。2，观察镜是由一个凹面镜和一个平面镜组成，它们的位 置关系或配合关系是f^U》fXv +(f + V)，显示屏的光线是先被平面镜反射 到凹面镜后再被凹面镜反射到观察者，如果用平行光顺观察方向照射凹面镜则 平行光通过凹面镜反射后再经过平面镜反射后可以聚成一个焦点，光线从凹面 镜(凹面镜顶点)到这个焦点的光线路程是焦距f ，从显示屏到凹面镜的光线路程
是物距u， v是显示屏虚像的像距，v等于l或大于l、或者v等于2或大于2、 或者v等于3或大于3、或者v等于4或大于4、或者v等于5或大于5，距离 单位用米。观察者从凹面镜中能看到显示屏的被放大和放远的虚像，已经制造 成型的凹面镜的焦距确定，物距u不同则看到的物像远近不同，当u二fXv + (f+v)时从观察镜中看到的显示屏虚像的像距等于v，例如像距可等于l米，或 等于2米，或等于3米，或等于4米，或等于5米，或等于无穷远。3，或者， 该装置包括专门放置具有显示屏的装置的桌台(例如电脑桌，电子书支撑架等)， 上述观察镜安装在桌台上(例如观察镜安装在桌台的表面或桌台的内部)，要观 察的物是显示屏但在双目观察装置中不包括要观察的显示屏。4，或者，支撑观 察镜的支架包括支架底座和可以移动的支架。在可以移动的支架上除了有观察 镜之外还有"具有显示屏的装置"或"专门放置具有显示屏的装置的专用平台"， 调整可以移动的支架能将观察镜和"具有显示屏的装置"或"专门放置具有显 示屏的装置的专用平台" 一起移动到观察者眼前。观察镜是凹面镜和反射镜， 观察物是显示屏。移动支架可以是杆式支架，剪式支架，液压支架等各种构造 的支架。5，或者，该装置包括桌台(例如读书桌、观察台等)，上述凹面镜和反 射镜都安装在桌台上。6，或者，有调整改变物距也就是调整改变凹面镜与被观 察物之间的光线路程长短的机构。7，或者，有表示像距的标记或标示。8，或 者，有调整凹面镜位置或角度、或调整反射镜位置或角度、或调整显示屏位置 或屏面角度、或调整放置观察物平台位置或台面角度的机构。9，或者，装置中 还有凸透镜，凸透镜与反射镜的位置关系或配合关系是被观察物(例如被观察 物是显示屏或书画等)的光线是先被一个反射镜反射到另一个反射镜后，再被另 一个反射镜第二次反射到凸透镜，光线经过凸透镜后进入观察者眼睛，观察者 从凸透镜中能看到被观察物的虚像，如果用平行光顺观察者的观察方向照射凸 透镜则平行光通过凸透镜后再经过两个反射镜的二次反射后可以聚成一个焦 点，光线从凸透镜到这个焦点的光线路程大于或等于光线从被观察物到凸透镜 的光线路程。有益效果
本实用新型"双目观察装置"可以将观看近处物体变成观看该物体的放远 放大的虚像。双眼同时观看。因为眼睛观看远处的物体比观看近处的物体轻松， 所以观察者使用"双目观察装置"观看近物时会感觉舒适耐劳。学生长时间看 书或看电脑容易近视，是因为长时间观看近物；利用"双目观察装置"能将看 近物变成观看远处的物像，所以"双目观察装置"可以保护眼睛、预防近视或 者治疗假性近视眼。因为凹面镜无色差或色差很小所以用凹面镜为放大放远镜
的"双目观察装置"比专利ZL200720125928.8《观看显示屏的装置》的图像清 楚。因为物像远时需物距大(例如物像无穷远时物距等于焦距，物像大于5米时 物距接近焦距)，所以利用反射镜使光路弯折可以在获得较大物距的同时让装置 体积较小。两面反射镜可以将被反射镜左右颠倒的物像再颠倒过来，观察者看 到的是正立的物像，能观看文字。光线先被平面镜反射到凹面镜后再被凹面镜 反射到观察者可以使物距较大，减少体积，节约成本，物距较大有利于用曲率 较小的凹面镜，利于增大凹面镜的面积。


图1是一种双目观察装置的构造示意图。
图2是两个反射镜及观察物、观察者的位置关系或配合关系的示意图。
图3是一种包含显示屏的双目观察装置的构造示意图。
图4是一种双目观察装置的构造示意图。
图5是图6所示双目观察装置的局部构造示意图。
图6是一种双目观察装置的示意图。
图7是一种双目观察装置的构造示意图。
图8是一种双目观察装置的构造示意图。
图9是一种双目观察装置的构造示意图。
图10是一种双目观察装置的构造示意图。
图11是一种双目观察装置的构造示意图。
图12是一种双目观察装置的构造示意图。
附图中l是反射镜，2是凹面镜，3是支架，4是被观察物或放置被观察 物的位置，5是光线，6是观察者的位置，7是焦点，8是"有显示屏的装置"，座，ll是定位螺钉，12是调整改变
物距的机构，13是表示像距的标记或标示，14是调整凹面镜位置或角度、或调
整反射镜位置或角度、或调整显示屏位置或屏面角度、或调整放置观察物平台
位置或台面角度的机构，15是凸透镜。
具体实施方式
第一项技术方案实施例是下面的例9和例10。第二项技术方案的实施例是 下面的例1、例2、……、例9。
例l: 一种双目观察装置，图l是其构造示意图，它是由观察镜和支架3组 成，观察镜是由两个反射镜(1和2)组成，其中的一个反射镜2是反射面为球面
的凹面镜，另一个反射镜1是平面镜。两个反射镜的位置或配合关系是被观
察物体放置在4的位置，被观察物体的光线5先被反射镜1反射到另一个反射 镜2后，再被另一个反射镜2第二次反射，观察者6从反射镜2中能看到被观 察物的虚像(观察者6不是装置的组成部分而是使用该装置的人)。如图2所示， 如果用平行光5顺着观察者的观察方向照射凹面镜2则平行光5通过凹面镜2 后再经过反射镜1后能聚成一个焦点7，光线从凹面镜2到这个焦点7的光线路 程(即从2到1再到7的路程长短)大于或等于光线从放置被观察物体的位置4 到凹面镜2的光线路程(即从2到1再到4的路程长短)。
例2: —种双目观察装置，图3是其构造示意图，这种双目观察装置是一种 显示器。4是被观察的物也就是显示器8上的显示屏(显示器8与现有技术的显 示器组成相同，其中包括电源、电路、信号接口等等构件)，支架3安装在显示 器8的外壳上，支架3上安装有平面反射镜1和球面凹面反射镜2，它们的位置 关系或配合关系是u约等于f，如果用平行光顺观察方向照射凹面镜则平行 光通过凹面镜反射再经过平面镜反射后可以聚成一个焦点，这个焦点正好在显 示屏上，平面反射镜1和球面凹面反射镜2的顶点切面的夹角约等于45度，观 察者通过观察镜能看到显示屏在无穷远处的虚像。13是表示像距大小的标记既 写有"无穷远"字样的标签。
例3: —种双目观察装置，如图4所示，观察镜由平面镜1和凹面放大镜2 组成，观察镜通过支架3安装在一个显示器外壳上，显示器上的显示屏4的光 线5照射到凹面镜2后反射到平面镜1，再由平面镜1反射，观察者6可以看见 显示屏虚像。12是由伸縮套管和定位插销构成的可以调整改变物距的机构。14 是调整凹面镜、反射镜位置及角度的机构。例4: 一种双目观察装置，图5和图6是其构造示意图，这种双目观察装置 是一种电子书。如图5所示(图5是双目观察装置的局部构造示意图) 一个平 面镜1、 一个近似球面的凹面镜2和一个与现有技术的电子书组成相同的电子书
8都安装在箱体式支架3上(内)，电子书8上的显示屏4是要观察的物，5是显 示屏的光线，观察者从观察镜中能看到显示屏的虚像，12是调整改变物距也就 是调整改变凹面镜与被观察物显示屏之间的光线路程长短的机构，12由定位螺 钉和能上下移动电子书8的顶杆构成，拧松螺钉可上下移动顶杆，拧紧螺钉可 固定顶杆。调整12可以调整观察者看到的显示屏虚像的远近距离，例如，当u =fXl +^+1)时从观察镜中看到的显示屏虚像的像距等于1米，当11 = ￡乂5 + (f+5)时从观察镜中看到的显示屏虚像的像距等于5米，从显示屏4到平面镜1 再到凹面镜2的路程是li，凹面镜2的焦距是f 。在调整改变物距机构的顶杆上 有标尺刻度13，看标尺刻度可以知道u或v的大小。观察者可将像距调整到自 己眼睛明视远点的距离，可使眼睛舒适耐劳、预防近视。如图6所示，双目观 察装置的支架包括安装着观察镜的箱体式支架3、支架底座10和可以移动的支 架9。在箱体式支架3上(外)有可以移动的支架9、支架底座10和定位螺钉ll(它 们的构造与现有技术的相同)，支架9由套管和连杆构成能利用其折叠和伸展改 变箱体3的位置使箱体3和其中的观察镜、显示屏都移动到观察者眼前，拧松 螺钉11可调整箱体3的高低，拧紧螺钉11可固定箱体3的高低。支架底座10 上有孔，可用螺钉固定在桌面或其它物体上。
例5: —种双目观察装置，图7是其构造示意图，这种双目观察装置是一种 "有显示屏的装置"。"有显示屏的装置"8的显示屏4是要观察的物("有显示 屏的装置"8是现有技术的装置，它包括线路、信号源、电源、显示屏等等构件)。 1是平面反射镜，2是凹面放大镜，3是支撑观察镜的支架，5表示显示屏射出 的光线，光线5经观察镜1和2的反射后再到观察位置6，观察者从观察镜中能 看到显示屏的虚像。光线5从显示屏到反射镜1再到凹面镜2的光线路程等于 或小于凹面镜2的焦距。12是调整改变物距的机构即是调整改变光线5从显示 屏到凹面镜2的光线路程远近的机构，12由定位螺钉和伸縮套管组成。13是表 示像距的标记既在能上下移动的管上刻有标尺，此标记能反应物距的大小和像 距的大小。14是调整角度的机构，双目观察装置还包括可以移动的支架9，支 架底座IO，定位螺钉ll。
例6: —种双目观察装置，图8是其构造示意图，这种双目观察装置是一种观看电子书的装置(在这种双目观察装置中不包括电子书)，电子书的显示屏是 要观察的物。1是平面反射镜，2是凹面放大镜，3是支撑观察镜的支架，4是
放置电子书的空位置，5表示电子书的显示屏射出的光线，光线5经观察镜1和 2的反射后再到观察位置6，观察者从观察镜中能看到显示屏的虚像。12是调整 改变物距的机构，14是调整反射镜位置或角度的机构。9是可以移动的支架， IO是支架底座。
例7: —种双目观察装置，图9是其构造示意图，这种双目观察装置是一种 读书桌或观察台或电脑桌。1是平面反射镜，2是凹面放大镜，3是支撑观察镜 的支架，4是放置观察物的空位置(例如观察物是书或者是显示器等要观察的 物)，观察物的光线5经观察镜1和2的先后二次反射后再到观察位置，观察者 从观察镜中能看到显示屏的虚像。支架底座是桌台IO， 12是由定位螺钉和伸縮 套管组成的调整改变物距u的机构，凹面放大镜的焦距是f，当u二fXv +(f + v)时从观察镜中看到的显示屏虚像的像距等于v。
例8: —种双目观察装置，图10是其构造示意图，这种双目观察装置是一 种电脑(在双目观察装置中包括显示屏等组成电脑的构件)或者是放置电脑的桌 台(在双目观察装置中不包括电脑)。观察镜是由一个凹面镜2和一个平面镜1 组成，1是平面反射镜，2是凹面放大镜，3是支撑观察镜的支架即桌体，4是 显示屏位置或者是放置电脑显示器的空位置，显示屏的光线5经观察镜1和2 的先后二次反射后再到观察位置，观察者从观察镜中能看到显示屏的虚像。配 合关系是如果用平行光顺观察方向照射凹面镜则平行光通过凹面镜反射后再 经过平面镜反射后可以聚成一个焦点，光线从凹面镜(凹面镜顶点)到这个焦点的 光线路程是焦距f，从显示屏到凹面镜的光线路程是物距u， v是显示屏虚像的 像距，f^u^fXv +(f+v)，当f二u时显示屏的虚像无穷远。
例9: 一种双目观察装置，图ll是其构造示意图，这是一种专门观看电子
书的装置。15是凸透镜，3是支架，4是放置电子书的位置(该装置可以包括电 子书，也可以不包括电子书而是只有放置电子书的空位置)，IO是专门放置电子 书的桌台，要观察的物是电子书上的显示屏，有两个反射镜，其中反射镜1是 平面镜，反射镜2是球面凹面镜。它们的位置关系或配合关系是电子书上显 示屏的光线5是先被一个反射镜1反射到另一个反射镜2后，再被另一个反射 镜2第二次反射到凸透镜15(光线经过凸透镜后进入观察者眼睛)，观察者从凸 透镜15中能看到显示屏的虚像。12是由定位螺钉和伸縮套管组成的调整改变显示屏到凸透镜路程远近的机构。如果用平行光顺观察者的观察方向照射凸透镜 则平行光通过凸透镜后再经过两个反射镜的二次反射后可以聚成一个焦点，光 线从凸透镜到这个焦点的光线路程大于或等于光线从显示屏到凸透镜的光线路程。
例10: —种双目观察装置，图12是其构造示意图，这种双目观察装置(装 置中包括电脑显示器)是一种显示器(或者这种双目观察装置是一种电脑桌，也 就是说在该装置中没有电脑显示器而是有专门放置电脑显示器的专用空位置
4)。 4是显示屏的位置，有凸透镜15和壳体式的支架3，要观察的物是显示屏， 有两个平面反射镜1和2。它们的位置关系或配合关系是显示屏4的光线5是 先被一个反射镜1反射到另一个反射镜2后，再被另一个反射镜2第二次反射 到凸透镜15，观察者从凸透镜中能看到显示屏的虚像。如果用平行光顺观察者 的观察方向照射凸透镜则平行光通过凸透镜后再经过两个反射镜的二次反射后 可以聚成一个焦点，光线从凸透镜到这个焦点的光线路程约等于光线从显示屏 到凸透镜的光线路程。这两个反射镜的作用是转折光线方向、节省光路空间用 以减少装置体积，并且被一个反射镜左右颠倒的物像能被另一个反射镜颠倒过
权利要求1，双目观察装置，主要是由观察镜和支架组成，其特征在于观察镜是由两个反射镜组成，其中的一个反射镜是反射面为球面或近似球面的凹面镜，另一个反射镜是平面镜或者是凹面镜或者是曲率较小的凸面镜，这两个反射镜的位置或配合关系是被观察物体的光线是先被一个反射镜反射到另一个反射镜后，再被另一个反射镜第二次反射，观察者从另一个反射镜中能看到被观察物的虚像，如果用平行光顺观察方向照射观察镜则平行光通过观察镜的二次反射后可以聚成一个焦点，光线从反射镜到这个焦点的光线路程大于或等于光线从反射镜到被观察物的位置的光线路程。
2，根据权利要求l所述的双目观察装置，其特征是装置中有显示屏或装置 中有"有显示屏的装置"，显示屏是被观察物，观察者从凹面镜中能看到显示屏 的虚像。
3，根据权利要求2所述的双目观察装置，其特征是观察镜是由一个凹面镜和一个平面镜组成，它们的位置关系或配合关系是f^U^fXv +(f + V)，显 示屏的光线是先被平面镜反射到凹面镜后再被凹面镜反射到观察者，如果用平 行光顺观察方向照射凹面镜则平行光通过凹面镜反射后再经过平面镜反射后可 以聚成一个焦点，光线从凹面镜到这个焦点的光线路程是焦距f，从显示屏到凹面镜的光线路程是物距u， v是显示屏虚像的像距，v等于l或大于l、或者v 等于2或大于2、或者v等于3或大于3、或者v等于4或大于4、或者v等于 5或大于5，距离单位用米。
4，根据权利要求l所述的双目观察装置，其特征是有专门放置具有显示屏 的装置的桌台，上述观察镜安装在桌台上。
5，根据权利要求l所述的双目观察装置，其特征是支撑观察镜的支架包括 支架底座和可以移动的支架，在可以移动的支架上除了有观察镜之外还有"具 有显示屏的装置"或"专门放置具有显示屏的装置的专用平台"，调整可以移动 的支架能将观察镜和"具有显示屏的装置"或"专门放置具有显示屏的装置的 专用平台"一起移动到观察者眼前。
6，根据权利要求l所述的双目观察装置，其特征是有桌台，上述凹面镜和 反射镜都安装在桌台上。
7，根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的双目观察装置，其特征是有调整改变物距也就是调整改变凹面镜与被观察物之间的光线路程长短的机 构。
8，根据权利要求7所述的双目观察装置，其特征是有表示像距的标记或标示。
9，根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的双目观察装置，其特征是 有调整凹面镜位置或角度、或调整反射镜位置或角度、或调整显示屏位置或屏 面角度、或调整放置观察物的平台位置或台面角度的机构。
10，双目观察装置，包括凸透镜和支架，并且在该装置中或者是有显示屏 装置或者是有专门放置具有显示屏的装置的专用装置，要观察的物是显示屏， 其特征是有两个反射镜，它们的位置关系或配合关系是显示屏的光线是先被 一个反射镜反射到另一个反射镜后，再被另一个反射镜第二次反射到凸透镜， 从凸透镜中能看到显示屏的虚像，如果用平行光顺观察者的观察方向照射凸透 镜则平行光通过凸透镜后再经过两个反射镜的二次反射后可以聚成一个焦点， 光线从凸透镜到这个焦点的光线路程大于或等于光线从显示屏到凸透镜的光线 路程。
专利摘要本实用新型双目观察装置涉及光学技术领域，它是一种将观看近物变成观看该物的被放远放大的虚像的装置。它主要由观察镜和支架组成，其特征是有两面反射镜，其中一个反射镜是凹面镜，这两个反射镜的位置或配合关系是被观察物体的光线是先被一个反射镜反射到另一个反射镜后，再被另一个反射镜第二次反射，观察者从另一个反射镜中能看到被观察物的虚像，如果用平行光顺观察方向照射观察镜则平行光通过观察镜的二次反射后可以聚成一个焦点，光线从反射镜到这个焦点的光线路程大于或等于光线从反射镜到被观察物的光线路程。两面反射镜能减少装置的体积并使物像正立。用该装置看书或看电脑可以预防近视。
文档编号G02B7/182GK201397428SQ20092000520
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者王霖华 申请人:王霖华