CN103246143B - 具有光栅结构的多角度投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有光栅结构的多角度投影系统，包括显示光源、棱镜膜、柜体、抗反射膜和薄膜光栅，在所述的显示光源上覆盖有棱镜膜，柜体放置于显示光源与棱镜膜的正上方，所述的柜体的内侧面涂覆有抗反射膜，柜体的外侧面覆置有薄膜光栅。本发明使观众从多角度观看到演示内容，提高装置的出光效率及图像质量，适用于产品展示、文字展示以及各种移动终端上。

Description

具有光栅结构的多角度投影系统

技术领域

本发明涉及一种投影系统，具体地说是涉及一种基于光栅的多角度投影系统。

背景技术

幻影成像技术是基于分光镜原理通过反射搭建在其上方的显示器中的演示内容，同时透射显示柜内部的实物，二者叠加构成了展示系统。其不足之处在于显示器需要通过支架搭建在幻影成像玻璃之上，装置体积较大，结构复杂;或者是将柜体倒置，显示器在其下方，这种结构既不稳定，同时视角范围也受到限制。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术中的不足，提供一种结构简单、易于制造，达到改变显示器光源方向并提供多角度观测点的投影系统。

本发明的技术解决方案如下：

一种具有光栅结构的多角度投影系统，包括显示光源、棱镜膜、柜体、抗反射膜和薄膜光栅，在所述的显示光源上覆盖有棱镜膜，柜体放置于显示光源与棱镜膜的正上方，所述的柜体的内侧面涂覆有抗反射膜，柜体的外侧面覆置有薄膜光栅。

所述的显示光源的演示形式根据柜体的形状做后期处理，演示内容可以是经过特殊处理的实拍物体,或者通过计算机获得的文字、图像、视频,或者是LED灯构成的图案等。

本发明的成像原理是：显示光源发射出来的光线经过棱镜膜准直后，经过柜体的侧面，侧面的光栅结构调制光线的传播方向，使光线能够进入人眼。柜体的每个侧面都具有单层或者多层的光栅结构，使得观众能够多角度观看到显示光源的演示内容。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）薄膜光栅结构能够改变显示器光源的传播方向，使观众能够多角度观看到演示内容；

（2）覆盖于显示器之上的棱镜膜，能够准直显示器的出光方向，减少光线之间的串扰，提高装置的出光效率及图像质量；

（3）涂覆在柜体内侧面的抗反射膜能够提高装置的出光效率，减少光线之间的串扰；

（4）覆盖在柜体侧面的多层薄膜光栅,能够分别改变不同波长的光源的传播方向,从而能够实现全彩投影；

（5）简易的投影显示结构使操作、使用更加方便。

（6）

附图说明

图1具有光栅结构的多角度投影系统结构示意图。

图2为显示器演示形式示意图。

图3为单色投影系统的柜体侧面纵向剖视图。

图4为全彩色投影系统的柜体侧面纵向剖视图。

图5为实施例1光路示意图。

图6为实施例1仿真模拟的结果示意图。

图7为实施例2光路示意图。

图8为实施例3光路示意图。

图9为实施例4结构示意图。

图10为实施例4光路示意图

图11为实施例4仿真模拟的结果示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参阅图1，具有光栅结构的投影系统由平板显示器1，棱镜膜2，柜体3，抗反射膜4，薄膜光栅5构成。在所述的显示光源1上覆盖有棱镜膜2，柜体3放置于显示光源1与棱镜膜2的正上方，所述的柜体3的内侧面涂覆有抗反射膜4，柜体的外侧面覆置有薄膜光栅5。所述的柜体由四片三角形连接而成，柜体的材料可以设定为各种塑料、玻璃、石英等透明材质。

图2中，根据柜体的形状，对显示光源的显示形式做前期处理，即，针对图1所述的四面锥体形的柜体，相应的显示光源的演示内容构成斜十字结构，分为四个部分，使人眼观看到正立的图像或文字；各部分的演示内容应尽量放置于三角形的中心附近，并且避免在十字交叉处放置演示内容，此处图形光线容易相互干扰，影响图像效果。

图3中，对于单色光源的投影系统，所述的薄膜光栅5的光栅方向平行于柜体的底面，通常光栅周期设定为300～800nm，光栅高度设定为100nm～500nm，柜体侧面与底面所成夹角设定在30～60°。

图4中，对于全彩色光源的投影系统，所述薄膜光栅5的光栅方向平行于柜体的底面，通常光栅周期设定为300～800nm，其中，5(a)的光栅周期大于5(b)的光栅周期，5(b)的光栅周期大于5(c)的光栅周期，光栅高度设定为100nm～500nm，柜体侧面与底面所成夹角设定在30～60°。

图5是实施例1，其中以550nm绿光作为显示光源波长，显示光源的显示内容为英文字母“S”“J”“T”“U”，光栅周期设定为400nm，光栅高度为300nm，柜体的侧面与底角均成45°，从而得到俯视角3°，在人眼的可接受范围之内。

图6是实施例1运用Lighttools光学仿真软件模拟的结果，各个侧面的仿真结果为正立的英文字母“S”“J”“T”“U”，图像质量良好。

图7是实施例2，其中以550nm绿光作为显示光源波长，设定四个侧面的薄膜光栅周期分别为400nm、400nm、450nm、450nm时，光栅高度均为300nm，柜体的侧面与底面的夹角为45°，从而得到俯视角分别为3°，3°，12°，12°，在人眼的可接受范围之内，两侧的图像质量良好。

图8是实施例3，光源一侧为550nm绿光源，另一侧为650nm红光源，设定柜体各个侧面与底面均成45°时，光栅周期分别设置为400nm、473nm，光栅高度分别为400nm、300nm，从而得到俯视角均为3°，在人眼的可接受范围之内，两侧的图像质量良好。

图9是实施例4，光源为全彩色光源，红绿蓝（红光650nm，绿光550nm，蓝光450nm）三色光源强度比例为1：1：1，光源内容为英文字母“HF”，柜体为三角柱体，柜体侧面与底面成45°，柜体的侧面覆置三层光栅薄膜，薄膜由内到外，光栅周期依次为318nm、380nm、460nm，光栅高度均为300nm。

图10是实施例4的光路示意图，由从而得到俯视角为3°左右。

图11是实施例4运用Lighttools光学仿真软件模拟的结果，图像在人眼观察处为红绿蓝三色混合的显示内容，其他处为双色或单色的显示内容，字母“HF”为正立图像，在人眼观察处，字母可分辨。

Claims (9)

1.一种具有光栅结构的多角度投影系统，特征在于其构成包括显示光源(1)、棱镜膜(2)、柜体(3)、抗反射膜(4)和薄膜光栅(5)，在所述的显示光源(1)上覆盖有棱镜膜(2)，柜体(3)放置于显示光源(1)与棱镜膜(2)的正上方，所述的柜体(3)的内侧面涂覆有抗反射膜(4)，柜体的外侧面覆置有薄膜光栅(5)。

2.根据权利要求1所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的柜体为中空的四面锥体、三棱锥体、三角柱体或圆锥体。

3.根据权利要求1所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的柜体是由塑料、玻璃或石英透明材质制成。

4.根据权利要求1所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的柜体的各侧面与柜体底面之间具有相同或者不同的夹角，其夹角设定依据为光源波长、观众视角或光栅周期。

5.根据权利要求1所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的显示光源是平板显示器，其演示形式根据柜体形状做处理；或者所述的显示光源是LED灯。

6.根据权利要求1所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的抗反射膜具有周期性微结构，对可见光区域的各波长具有高透射率。

7.根据权利要求1所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的薄膜光栅的光栅方向平行于柜体的底面，根据不同的光源波长和视角，光栅具有不同的周期。

8.根据权利要求7所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的薄膜光栅(5)是单层或多层叠加的方式覆盖在柜体外侧面。

9.根据权利要求8所述的具有光栅结构的多角度投影系统，其特征是，所述的多层叠加的薄膜光栅，由下层光栅到上层光栅，其光栅周期依次增大。