CN107703726A - 一种空中显示系统及空中显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空中显示系统及空中显示方法，包括罩体，罩体上设有供观看的开口，罩体内设有显示器，显示器的上方设有呈45度倾斜设置用于对显示器发出的光线进行全反射的全反射镜，全反射镜的一侧设有设用于对经过全反射镜反射的光线进行折射聚焦的光学组件，穿过光学组件的光线在光学组件前方形成聚焦点再在开口前方发散成与显示器上图像对应的实像。与现有技术相比，该空中显示系统，显示器发出的光线全部被全反射镜反射，再经光学组件折射聚焦，在光学组件前方形成聚焦点再在开口前方发散成与显示器上图像对应的实像，这实像显示在空中，处于观看者的面前，明亮清晰，观看者伸手可穿透性的触摸到实像，给人真实感。
Description
技术领域
本发明涉及全息显示成像领域，特别是一种空中显示系统及空中显示方法。
背景技术
现有技术中，成像是通过一块半透半反射玻璃，将屏幕的影像反射，虚像沿着反射路径反向延长，最终形成一个虚像在玻璃里面（镜子原理），由于半透半反玻璃可以看到玻璃背后，虚像跟玻璃背后的景物融合，从视角上虚像成为了一个在空中显示的全息影像，但这种成像的缺点是只能看不能摸，并且由于光线透过半透半反射玻璃会有光损耗，造成最终成像的影像清晰度不高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种空中显示系统，利用光学组件对光线进行折射聚焦，在空中显示高清图像，可供观看者触摸，给人真实感。
本发明采用的技术方案为：
一种空中显示系统，包括罩体，罩体上设有供观看的开口，罩体内设有显示器，显示器的上方设有呈45度倾斜设置用于对显示器发出的光线进行全反射的全反射镜，全反射镜的一侧设有设用于对经过全反射镜反射的光线进行折射聚焦的光学组件，穿过光学组件的光线在光学组件前方形成聚焦点再在开口前方发散成与显示器上图像对应的实像。
优选地，所述光学组件包括至少一个竖直设置的聚焦透镜，经过全反射镜片反射的光线经过聚焦透镜进行折射聚焦。
优选地，所述光学组件包括三个竖直设置的聚焦透镜，经过全反射镜反射的光线依次经过三个聚焦透镜进行折射聚焦。
更优选地，所述聚焦透镜包括但不限于凸透镜、单菲涅尔透镜、双菲涅尔透镜或不同焦距的菲涅尔透镜。
更优选地，所述全反射镜包括但不限于前反射镜、后反射镜或反射膜。
更优选地，所述显示器为图像发生器，所述图像发生器包括但不限于液晶显示器、LED显示器、OLED显示器或投影器。
本发明还提供一种空中显示方法，包括以下步骤：
1）处于罩体内的显示器发出方向朝上的光线，显示器发出的光线被呈45°倾斜设置的全反射镜全反射；
2）全反射镜反射的光线穿过设置在全反射镜一侧的光学组件进行折射聚焦；
3）穿过光学组件的光线在光学组件前方形成聚焦点再在开口前方发散成与显示器上图像对应的实像。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种空中显示系统，显示器发出的光线全部被全反射镜反射，再经光学组件折射聚焦，在光学组件前方形成聚焦点再在开口前方发散成与显示器上对应的实像，这实像显示在空中，处于观看者的面前，观看者伸手可穿透性的触摸到实像，给人真实感；并且光线经全反射镜和光学组件低损耗，可保持图像的明亮度。
附图说明
图1为本发明提供的一种空中显示系统进行图像显示的示意图一；
图2为本发明提供的一种空中显示系统进行图像显示的示意图二。
具体实施方式
根据附图对本发明提供的优选实施方式做具体说明。
图1至图2，为本发明提供的一种空中显示系统的优选实施方式。如图1至图2所示，该空中显示系统包括罩体10，罩体10上设有供观看的开口11，罩体10内设有显示器20，显示器20的上方设有呈45度倾斜设置用于对显示器20发出的光线进行全反射的全反射镜30，全反射镜30的一侧设有设用于对经过全反射镜30反射的光线进行折射聚焦的光学组件40，穿过光学组件40的光线在光学组件40前方形成聚焦点41再在开口11前方发散成与显示器20上图像对应的实像，这样实像显示在空中，处于观看者的面前，观看者伸手可穿透性的触摸到实像，在视觉体验上得到前所未有的视觉体验，给人真实感；并且光线经全反射镜30和光学组件40无损耗，可保持该实像的明亮度。
该光学组件40包括至少一个竖直设置的聚焦透镜，经过全反射镜30反射的光线经过聚焦透镜进行折射聚焦。所述聚焦透镜包括但不限于凸透镜、单菲涅尔透镜、双菲涅尔透镜或不同焦距的菲涅尔透镜。
所述全反射镜30包括但不限于前反射镜、后反射镜或反射膜。
所述显示器20为图像发生器，所述图像发生器包括但不限于液晶显示器、LED显示器、OLED显示器或投影器。
作为一种较佳的优选实施方式，如图1至图2所示，该光学组件40包括三个竖直设置的聚焦透镜，经过全反射镜30反射的光线依次经过三个聚焦透镜进行折射聚焦。三个聚焦透镜按照从左至右的顺序记为第一聚焦透镜401、第二聚焦透镜402和第三聚焦透镜403，这样全反射镜30反射的光线依次经过这三个聚焦透镜401、402、403，在第三个聚焦透镜403前方形成聚焦点41，然后聚焦点41发散光，在开口前形成与显示器20上图像对应的实像。
值得注意的是，这三个聚焦透镜401、402、403之间的间距由各自的焦距决定，在光学组件40前方形成的聚焦点41则由第三个聚焦透镜403的焦距决定，因此，聚焦点41发散形成的图像与开口11之间的间距也是由第三个聚焦透镜的焦距决定。该聚焦点41形成的图像为与显示器上图像对应的实像，图像的明亮度高，观看者伸手可穿透性的触摸到图像，给人真实感。
另外，每一个聚焦透镜都有波纹面和光滑面；为了得到更加清晰明亮的图像，可将第一聚焦透镜401设置为波纹面朝向全反射镜，第二聚焦透镜402和第三聚焦透镜403的各自波纹面相对设置。
本发明还提供一种空中显示方法，包括以下步骤：
1）处于罩体内的显示器20发出方向朝上的光线（如图1所示），显示器20发出的光线被呈45°倾斜设置的全反射镜30全反射（如图2所示）；
2） 处于罩体内的显示器20发出方向朝上的光线（如图1所示），显示器20发出的光线被呈45°倾斜设置的全反射镜30全反射（如图2所示）
3） 穿过光学组件40的光线在光学组件40前方形成聚焦点41再在开口11前方发散成与显示器上图像对应的实像（如图2所示）。
综上所述，本发明的技术方案可以充分有效的实现上述发明目的，且本发明的结构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对发明的实施例做出多种变更或修改。因此，本发明包括一切在专利申请范围中所提到范围内的所有替换内容，任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。
Claims (7)
1.一种空中显示系统，其特征在于，包括罩体，罩体上设有供观看的开口，罩体内设有显示器，显示器的上方设有呈45度倾斜设置用于对显示器发出的光线进行全反射的全反射镜，全反射镜的一侧设有设用于对经过全反射镜反射的光线进行折射聚焦的光学组件，穿过光学组件的光线在光学组件前方形成聚焦点再在开口前方发散成与显示器上图像对应的实像。
2.如权利要求1所述的空中显示系统，其特征在于：所述光学组件包括至少一个竖直设置的聚焦透镜，经过全反射镜片反射的光线经过聚焦透镜进行折射聚焦。
3.如权利要求1所述的空中显示系统，其特征在于：所述光学组件包括三个竖直设置的聚焦透镜，经过全反射镜反射的光线依次经过三个聚焦透镜进行折射聚焦。
4.如权利要求2或3所述的空中显示系统，其特征在于：所述聚焦透镜包括但不限于凸透镜、单菲涅尔透镜、双菲涅尔透镜或不同焦距的菲涅尔透镜。
5.如权利要求2或3所述的空中显示系统，其特征在于：所述全反射镜包括但不限于前反射镜、后反射镜或反射膜。
6.如权利要求2或3所述的空中显示系统，其特征在于：所述显示器为图像发生器，所述图像发生器包括但不限于液晶显示器、LED显示器、OLED显示器或投影器。
7.一种空中显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）处于罩体内的显示器发出方向朝上的光线，显示器发出的光线被呈45°倾斜设置的全反射镜全反射；
2）经过全反射镜反射的光线穿过设置在全反射镜一侧的光学组件进行折射聚焦；
3）穿过光学组件的光线在光学组件前方形成聚焦点再在开口前方发散成与显示器上图像对应的实像。
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