光学设备制造技术

一种用于训练高尔夫球手的光学设备，其形式为一副带有染色镜片的眼镜，镜片之一是倾斜的，使得一个投射在该镜片内表面上的图象被反射到使用人的一只眼睛上。该图象包括帮助高尔夫球手训练击球的信息。为了降低重像图象，允许产生双目视觉和将该投射的图象叠加在一个背景视野上，这些镜片的吸收率为６０％～８５％。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及用于产生一个相对于背景的图象的光学设备，该设备特别适用于帮助训练高尔夫球。在各种情况下需要有一个叠加在背景景色上的图象。例如，一位处理一个高尔夫球的运动员如果在其正常的视野叠加一个只有该运动员才能看到的图象，那就会有助于他的击球。这类情况例如描述于国际申请No.PCT/IB 02/00953的说明书中。该国际申请描述一个系统，其中光线用一个聚光元件集中而后通过一个将图象引到一反射器上的标线(一个光网格)，该反射器具有光束分离器性质并将光从标线反射到眼睛而同时沿从正常视野来的方向通过该光。通常制造一个该申请提到的那种类型的光束分离器需要涂敷一个光反射涂层，该涂层可以称之为镜片的内表面即面对眼睛的表面。涂敷此类光反射涂层可能很贵，而且如果该涂层不是一种令人满意的材料，那么该涂层可能由于刮擦、磨损等而容易损伤。与该类镜片有关的另一因素是，使用人的没有接受从标线来的图象的第二眼睛直接暴露于总视野。换言之，接受该图象的一只眼睛通过一个镜片来观察该总视野，而在另一只眼睛和总视野之间却没有放置镜片。在一定程度上，用一个罩住双眼的外镜片或护目镜可以补偿这种不平衡，但该最终产品的总体外观可能对某些使用人是不能接受的。同时，在使用人双眼上的不同的光强度可能干扰和影响使用人的视力和平衡。美国专利No.3498293描述一种用于为一个人取向的系统。使用一个镜射的镜片或一个取决于波长的光束分离器即选择地反射和依赖于重量的装置。在为一个使用人取向中遇到的问题与处理高尔夫球时遇到的问题十分不同。在该专利说明书中参考了高尔夫球，但没有公开如何瞄准一个高尔夫球。在一个实施例中这些镜片是半透明的，但没有公开这些镜片的其它性质。已知半透明镜片能产生重像或二次图象，但在上述美国说明书中既没有说明也没有考虑与此有关的问题。美国专利No.4806011公开了一种系统，其中使用一个部分反射的小的辅助镜片来将一个图象投射到使用人的眼睛上。该辅助镜片的位置及其尺寸可能是问题并能够对使用人成为一个实际危害源。在提供能用于高尔夫球训练辅助的光学设备时，希望有一个尽可能具有一副正常的眼镜或太阳镜的外观的系统，该系统不是不合情理地笨重而且制造时相当容易而不贵。专利技术概要本专利技术提供用于在背景景色上产生图象的光学设备，该设备包括至少一个第一镜片和一个装置，使用人通过该第一镜片能够用一只第一眼睛看到该背景景色，该第一镜片是透光的，而且它在该第一镜片的第一表面与大气的界面处有一外反射表面，而在该第一镜片的第二表面与大气的界面处有一内反射表面，该装置用于将一个图象投射在外反射表面上，该外反射表面的取向能将一第一光强度的投射图象的第一图象反射在第一眼睛上，而且其中该第一镜片用至少在560nm～660nm的光谱范围内具有至少60％的吸收率A的镜片材料制成，使得由该内反射表面的引向第一眼睛的该投射图象的第二图象具有小于第一强度的16％的第二强度。该镜片材料可以在400nm～700nm的光谱范围内具有至少60％的吸收率。虽然较窄的光谱范围(560nm～660nm)基本上对应于眼睛最能接收的光谱范围，但大多数人能接收更宽的光谱范围如400nm～700nm内的图象。为了产生令人满意的第一图象，在若干可变的因素之间必须取得折中。可以称为重像图象的第二图象的强度必须显著地小于第一图象或主要图象的强度。如后面要说明的，可以通过合适地选择镜片材料的吸收率和折射率来控制这些相对强度。必须从外反射表面反射足够的光能来产生强度可以接受的主要图象。该图象应当相对于一个对比的背景来被优选地观察，它是由第一镜片形成的，因此容易看到。一般说来，当吸收率增大时，相对于第一图象强度的第二图象强度减小。但是，当吸收率增大时，镜片的使光从总视野透射到眼睛的能力减小。后面要提到的另一因素是，如果一只眼睛上的光强度的变化大于另一眼睛上的光强度的12％，那么使用人的双目视觉就会停止。在很大程度上，相对于上述参数，必须在很大的自觉基础上取得折中。然而已经通过实验确立这种折中，当吸收率A至少为60％而两个图象的强度之比小于16％时，产生一种能至少适用于一些高尔夫球手的可以通过地接受的状况。最好是，镜片材料具有至少70％的吸收率，其好处是第二强度小于第一强度的约9％。因而第二图象的“强度”显著降低了。但最好是该镜片材料具有80％～85％的吸收率。这将保证信号(第一图象)对噪声(第二图象)之比大于25∶1，即第二图象的强度小于第一图象强度的4％。这在第一图象和第二图象之间产生令人满意的对比。按照本专利技术的不同方面，第一镜片用折射率为n的材料制成，使得由表达式2·(1-A)2]]>给出的光因子小于0.10。最好该光因子小于0.05。第一镜片最好厚度基本上均匀。第一镜片的厚度应当尽可能小，理想的镜片其厚度应当小于2mm。这样的理由是当镜片的厚度减小时第二图象越移近第一图象。此时第二图象的效果可能是仅仅使第一图象稍许变模糊而并不产生一个清晰而分开的第二图象。为了使提供的光学设备基本上为一副传统的眼镜的形式，该设备最好包括一个邻近使用人第二眼睛的第二镜片，制造该第二镜片的材料与制造第一镜片的材料相同。该设备可以包括一个供第一和第二镜片用的支架，使得第二镜片相对于使用人的取向为第二眼睛的视线与第二镜片的对着第二眼睛的表面成直角，而第一镜片相对于使用人的取向为第一眼睛的视线在邻近(即更接近)第二眼睛的侧面上与第一镜片的第一表面成锐角。用于投射该图象的装置可以是任何合适的类型。虽然该装置为主动装置和使用一个电池为动力的光源也属于本专利技术的范围之内，但最好仅仅为此目的而利用天然光或环境光。该装置可以是PCT/IB 02/00953中描述的那种类型。最好该装置包括一个屏蔽板，该板带有一个或几个界定该图象的透光部位。这些透光部位可以包括界定屏蔽板中细孔的线或槽。这些透光部位可以与一个滤光片一起使用，该滤光片可以更换或变化，从而改变图象的颜色。这样做可以满足使用人的要求或改变光因子。屏蔽板和镜片的形状例如可以是曲面的，以适当方式补偿镜片形状，使得使用人看到的投射的图象能包括直线。如果使用一个主动的(电池为动力的)图象投射系统，那么该系统或至少电池和伴随的电子部件可以是与该设备的其余部分可脱开地啮合的。附图简述下面参考附图作为例子进一步描述本专利技术，附图中附图说明图1是例示作为本专利技术设备基础的原理的一种镜片的截面图；图2是按照本专利技术的一副眼镜的性质的光学设备的平面图；图3是本专利技术设备的侧视图；以及图4是本专利技术另一方案的示意图。优选实施例描述附图1例示本专利技术设备中使用的镜片10的截面。该镜片用透光材料如玻璃或塑料(如聚碳酸酯)制成，并有一外反射表面12和一内反射表面14。该镜片材料具有吸收率A和反射率n。镜片具有均匀的厚度T，此处T最好≤2mm。图1例示照射到外反射表面12上的入射光线I1。该光线产生第一反射光线IR1和折射光线IT1。当光线IT1射到内反射表面14上时，在内部反射出光线IR2而该光线IR2在外表面12与大气的界面上折射而产生光线IT2。在内表面与大气的界面上产生出射的折射光线IR3。一个观察从外表面12产生的光线的人因而将用眼睛18看到一个由光线IR1产生的主要图象和一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在背景景色上产生图象的光学设备，该设备包括至少一个第一镜片和一个装置，使用人通过该第一镜片能够用一第一眼睛看到该背景景色，该第一镜片是透光的，而且它在该第一镜片的第一表面与大气的界面处有一外反射表面，而在该第一镜片的第二表面与大气的界面处有一内反射表面，该装置用于将一个图象投射在外反射表面上，该外反射表面的取向能将一第一光强度的投射图象的第一图象反射在第一眼睛上，其中该第一镜片用至少在５６０ｎｍ～６６０ｎｍ的光谱范围内具有至少６０％的吸收率Ａ的镜片材料制成，使得由该内反射表面引向第一眼睛的该投射图象的第二图象具有小于第一强度的１６％的第二强度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ范斯特拉亚坦，
申请(专利权)人：格林豪塞国际有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]