CN108628088B - 一种全息投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全息投影装置，所述全息投影装置包括：金字塔状的全息投影膜；放大光学通路，用于放大显示屏的显示图像，将放大后的显示图像投影至所述全息投影膜。所述全息投影装置的观看体验更好。

Description

一种全息投影装置

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种全息投影装置。

背景技术

全息投影也称为幻影成像，是利用佩拍尔幻象技术，将三维画面悬浮在实景的半空中成像，立体特效的效果较好，无需戴3D眼镜，用户即可感受到3D效果。这一技术已经被广泛应用在商业表演和产品展示中，用于视频通话的产品也已出现。全息投影的实现装置一般是由高亮度投影仪和全息膜装置组成，可实现360度，270度或180度的全息投影。

当前，移动手机使用广泛，有设计者利用手机屏幕和金字塔状投影膜装置，实现了用手机播放360度全息投影的效果。但是，采用现有的投影膜装置，用户的观看体验体验较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一观看体验更好的投影装置。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种全息投影装置，包括：金字塔状的全息投影膜；放大光学通路，用于放大显示屏的显示图像，将放大后的显示图像投影至所述全息投影膜。

可选的，所述全息投影膜沿所述显示屏法线方向的投影的尺寸大于所述显示屏的尺寸。

可选的，所述放大光学通路的中心轴与所述全息投影膜的中心轴重合。

可选的，所述放大光学通路包括：前置菲涅尔透镜和后置菲涅尔透镜，所述后置菲涅尔透镜的尺寸大于所述前置菲涅尔透镜的尺寸，所述后置菲涅尔透镜的尺寸与所述全息投影膜的底座尺寸相适配。

可选的，所述后置菲涅尔透镜的尺寸与所述全息投影膜的尺寸相适配包括：所述全息投影膜沿中心轴的投影内接于所述后置菲涅尔透镜沿中心轴的投影。

可选的，所述放大光学通路还包括凹凸透镜组，所述凹凸透镜组包括凸透镜和/或凹透镜，所述凹凸透镜组安装于所述前置菲涅尔透镜和所述后置菲涅尔透镜之间，所述凹凸透镜组的中心轴与所述前置菲涅尔透镜和所述后置菲涅尔透镜的中心轴重合。

可选的，所述全息投影装置还包括：对焦装置，用于沿所述中心轴移动所述凹凸透镜组、所述前置菲涅尔透镜和/或后置菲涅尔透镜。

可选的，所述金字塔状的全息投影膜的每个侧壁与所述金字塔状的全息投影膜的中心轴的夹角均为45°。

可选的，所述金字塔状的全息投影膜的每个侧壁与所述金字塔状的全息投影膜的中心轴的夹角相等，且均小于45°。

可选的，所述显示图像为对原始图像压缩或拉伸后得到的；对原始图像压缩包括：沿高度方向对所述原始图像按照比例A进行压缩，其中，A＝cotα，α为所述金字塔状的全息投影膜的侧壁与所述金字塔状的全息投影膜的中心轴的夹角；对原始图像拉伸包括：沿宽度方向对所述原始图像按照比例B进行拉伸，其中，B＝tanα。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

通过设置放大光学通路，可以放大显示屏的显示图像，通过将放大后的显示图像投影至全息投影膜，金字塔状的全息投影膜可以接收放大后的显示图像并生成全息图像，因此，利用同样大小的显示图像，本发明实施例中的全息投影装置可以得到更大的全息图像，用户体验更好，应用范围也更加广泛。

进一步，在本发明实施例中，由于投影至全息投影膜的是经过放大光学通路放大后的显示图像，因此全息投影膜沿显示屏法线方向的投影尺寸可以大于显示屏的尺寸，而现有技术中的全息投影膜的尺寸通常小于显示屏的尺寸，故本发明实施例中的全息投影膜的显示区域可以更大，从而可以显示出更大的全息图像，用户在稍远的位置进行观看也可以看到清晰的全息图像，而不必如现有技术中需要凑近观看，用户体验更好，并且可以应用于更多的场景。

进一步，通过设置安装于前置菲涅尔透镜和后置菲涅尔透镜之间的凹凸透镜组，可以使得两片菲涅尔透镜之间的距离更小，进而有利于减小光学放大通路的体积，使得本发明实施例中的全息投影装置更便于携带。

另外，通过将全息投影膜侧壁与中心轴的夹角设置为小于45°，可以进一步增加显示区域的尺寸，进而可以更清晰的显示更大的全息图像。这种设计有利于显示高度方向大于宽度方向的图像，例如人像等，使得本发明实施例可以更广泛的应用于产品展示、视频聊天、电话会议、表演播放等场景中。

附图说明

图1是现有技术中一种全息投影系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种全息投影装置的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种全息投影膜与后置菲涅尔透镜的投影关系的示意图；

图4是本发明实施例中一种放大光学通路的结构示意图；

图5是本发明实施例中一种全息投影膜的结构示意图；

图6是本发明实施例中一种全息投影装置的应用场景的示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，当前移动手机使用广泛，有设计者利用手机屏幕和金字塔状投影膜装置，实现了用手机播放360度全息投影的效果。但是，现有的投影膜装置的用户的观看体验较差。

现有的手机360°全息投影系统，由手机和金字塔状的投影膜装置组成，图1为一种现有的全息投影系统的示意图，手机屏幕11可以显示适于进行全息投影的图像，通常是将手机屏幕分为四个区域，分别显示四个图像，并将这四个图像投影至金字塔状的投影膜12的四个侧壁，用户可以通过金字塔状的投影膜12进行观看，可以观看到3D的全息图像。

经发明人研究发现，在现有的全息投影系统中，手机屏幕需要被分为四个区域，分别显示四个图像，这四个图像的大小最大均只有四分之一的手机屏幕大小，用户通过金字塔状的全息投影膜12观看到的3D全息图像最大也只有四分之一的手机屏幕大小。

手机屏幕的光路投射方向垂直于屏幕，为了显示图像的比例正常，金字塔状的全息投影膜12的每个侧壁通常均和手机屏幕呈45度夹角，由于在金字塔状的全息投影膜12在光路方向的投影在手机屏幕范围内时，才能有效接收到手机屏幕的投射光线，故金字塔状的全息投影膜12的垂直显示高度最大只有手机屏幕的宽度的二分之一。

由此，通过金字塔状的全息投影膜12得到的全息图像较小，用户只能在凑近全息投影膜12时才能观看清楚，使用较为不便，用户体验较差。当全息投影图像较大时，用户即便凑近全息投影膜12时，也不能清晰的观看，故现有技术中的全息投影系统的使用范围较窄。

若想得到更大的全息图像，可以利用更大的屏幕，例如利用平板电脑或液晶屏观看，但限制性依然较大，不够方便，并且平板电脑或液晶屏的成本也较高。

为了解决上述问题，在本发明实施例中，提供了一种全息投影装置，其中包括放大光学通路，用于放大显示屏的显示图像，并将放大后的显示图像投影至所述全息投影膜，金字塔状的全息投影膜可以接收放大后的显示图像并生成全息图像，从而可以使得全息图像更加清晰，进而利用同样大小的显示图像，本发明实施例中的全息投影装置可以得到更大的全息图像，用户体验更好，应用范围也更加广泛。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合图2对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明实施例中，全息投影装置可以包括金字塔状的全息投影膜21，以及光学放大通路22。

金字塔状的全息投影膜21可以采用现有技术中的结构，也即包括四个侧壁、尖端和底座，尖端靠近显示屏26以接收投射的画面。或者，全息投影膜21也可以是可以实现全息投影的其他结构，例如为截锥或棱锥状，与现有技术中包括四个侧壁的结构不同，其可以包括更多或更少的侧壁等。

全息投影膜21沿显示屏26法线方向的投影尺寸可以大于显示屏26的尺寸。显示屏26的法线方向通常与全息投影装置的光路方向一致，全息投影膜21沿显示屏26法线方向的投影尺寸与全息投影膜21的底座23的尺寸一致，可以大于显示屏26的尺寸。

图2示出的显示屏26在法线方向上的投影内接于光学放大通路22下底面，如此，显示屏26区域内的所有显示图像均可以经由放大光学通路22投影至全息投影膜21。

在本发明具体实施的变化例中，显示屏26的面积也可以大于或者小于光学放大通路22的下底面的面积。当显示屏26的面积大于光学放大通路22的下底面的面积时，可以仅对显示屏26的部分图像进行放大。具体的尺寸关系可以根据需要确定。

在本发明实施例中，全息投影膜21沿显示屏26法线方向的投影尺寸可以大于显示屏26的尺寸，而现有技术中的全息投影膜的尺寸通常小于显示屏的尺寸，故本发明实施例中的全息投影膜21的显示区域可以更大，从而可以显示出更大的全息图像，用户在稍远的位置进行观看也可以看到清晰的全息图像，而不必如现有技术中需要凑近观看，用户体验更好，并且可以应用于更多的场景。

在具体实施中，放大光学通路22的中心轴可以与全息投影膜21的中心轴重合，也即为图2中轴线AB。

放大光学通路22和全息投影膜21也可以是不同于图2的其它形状，对不同形状的放大光学通路22和全息投影膜21，放大光学通路22的中心轴可以是穿过所述放大光学通路22的中心的沿光路方向的对称轴，所述全息投影膜21的中心轴可以是穿过所述全息投影膜21的中心的沿光路方向的对称轴。

放大光学通路22可以包括前置菲涅尔透镜25和后置菲涅尔透镜24，后置菲涅尔透镜24的尺寸大于前置菲涅尔透镜25的尺寸，后置菲涅尔透镜24的尺寸可以与全息投影膜的底座23的尺寸相适配。

具体地，全息投影膜21沿中心轴AB的投影可以内接于后置菲涅尔透镜24沿中心轴的投影，二者的投影关系可以参见图3。

全息投影膜21和后置菲涅尔透镜24的形状不限于图2和图3所示，全息投影膜21安装于能够接收到后置菲涅尔透镜24的投影的位置即可。

参见图4，放大光学通路还可以包括凹凸透镜组41，凹凸透镜组41可以包括凸透镜和凹透镜。在本发明的其它实施例中，凹凸透镜组41也可以仅包括凹透镜或凸透镜。

凹凸透镜组41安装于前置菲涅尔透镜42和后置菲涅尔透镜43之间，凹凸透镜组41的中心轴与前置菲涅尔透镜42和后置菲涅尔透镜43的中心轴重合。

利用凹凸透镜组41可以进行光路的平行放大，但为对焦需要，通常两片菲涅尔透镜的距离较大，通过增加凹凸透镜组41，可以减小两片菲涅尔透镜之间的距离，进而减小光学放大通路的体积，更便于携带。

本发明实施例中的全息投影装置还可以包括对焦装置，用于沿所述中心轴移动所述凹凸透镜组41、所述前置菲涅尔透镜42和/或后置菲涅尔透镜43。

参见图5，金字塔状的全息投影膜的侧壁与全息投影膜的中心轴的夹角为α，α可以是45°。此时，全息投影膜可以生成与显示屏图像等长宽比例的全息图像。

全息投影膜的每个侧壁与中心轴的夹角α也可以并非为45°，例如，可以小于45°。

当α小于45°时，显示图像可以是对原始图像压缩或拉伸后得到的：

对原始图像压缩可以包括：沿高度方向对原始图像按照比例A进行压缩；

对原始图像拉伸可以包括：沿宽度图像对原始图像按照比例B进行拉伸；

其中，A＝cotα，B＝tanα。

参见图6，全息投影膜61为包括四个侧面的金字塔形状，通过图中示意可以看出，显示屏62显示的原始图像的高度方向和宽度方向具有对应关系。图6中的CD方向为全息投影膜61的高度方向，相对应的，原始图像的某一方向如果在全息成像时投射至全息投影膜61的高度方向(也即CD方向)，则该方向为原始图像的高度方向，原始图像垂直于该高度方向的方向为宽度方向。

全息投影膜61的侧壁与中心轴的夹角记为α(图未示)，α小于45°。此时，若直接将显示屏62的显示图像进行投放，则全息投影膜61生成的全息图像与原始图像相比，长宽比例会失真。

故可以先对原始图像进行压缩或拉伸后，得到显示图像，进而得到与原始图像相比无失真的全息图像。进行压缩时，沿对应于全息投影膜61的全息图像的高度方向进行压缩；进行拉伸时，在对应于全息投影膜61的全息图像的宽度方向进行拉伸。

通过设置与全息投影膜61的中心轴的夹角小于45°的侧壁，可以进一步增加显示区域的尺寸，进而可以更清晰的显示更大的全息图像。这种设计有利于显示高度方向大于宽度方向的图像，例如人像等，使得本发明实施例可以更广泛的应用于产品展示、视频聊天、电话会议、表演播放等场景中。

在本发明实施例中，通过设置放大光学通路，可以放大显示屏的显示图像，通过将放大后的显示图像投影至全息投影膜，金字塔状的全息投影膜可以接收放大后的显示图像并生成全息图像，从而可以使得全息图像更加清晰，进而利用同样大小的显示图像，本发明实施例中的全息投影装置可以得到更大的全息图像，用户体验更好，应用范围也更加广泛。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种全息投影装置，其特征在于，包括：

金字塔状的全息投影膜；

放大光学通路，用于放大显示屏的显示图像，将放大后的显示图像投影至所述全息投影膜；所述放大光学通路的中心轴与所述全息投影膜的中心轴重合；

所述放大光学通路包括：前置菲涅尔透镜和后置菲涅尔透镜，所述后置菲涅尔透镜的尺寸大于所述前置菲涅尔透镜的尺寸，所述后置菲涅尔透镜的尺寸与所述全息投影膜的底座尺寸相适配；所述后置菲涅尔透镜的尺寸与所述全息投影膜的底座尺寸相适配包括：所述全息投影膜沿中心轴的投影内接于所述后置菲涅尔透镜沿中心轴的投影。

2.根据权利要求1所述的全息投影装置，其特征在于，所述全息投影膜沿所述显示屏法线方向的投影的尺寸大于所述显示屏的尺寸。

3.根据权利要求1所述的全息投影装置，其特征在于，所述放大光学通路还包括凹凸透镜组，所述凹凸透镜组包括凸透镜和/或凹透镜，所述凹凸透镜组安装于所述前置菲涅尔透镜和所述后置菲涅尔透镜之间，所述凹凸透镜组的中心轴与所述前置菲涅尔透镜和所述后置菲涅尔透镜的中心轴重合。

4.根据权利要求3所述的全息投影装置，其特征在于，还包括：对焦装置，用于沿所述中心轴移动所述凹凸透镜组、所述前置菲涅尔透镜和/或后置菲涅尔透镜。

5.根据权利要求1所述的全息投影装置，其特征在于，所述金字塔状的全息投影膜的每个侧壁与所述金字塔状的全息投影膜的中心轴的夹角均为45°。

6.根据权利要求1所述的全息投影装置，其特征在于，所述金字塔状的全息投影膜的每个侧壁与所述金字塔状的全息投影膜的中心轴的夹角相等，且均小于45°。

7.根据权利要求6所述的全息投影装置，其特征在于，所述显示图像为对原始图像压缩或拉伸后得到的；

对原始图像压缩包括：沿高度方向对所述原始图像按照比例A进行压缩，其中，A＝cotα，α为所述金字塔状的全息投影膜的侧壁与所述金字塔状的全息投影膜的中心轴的夹角；

对原始图像拉伸包括：沿宽度方向对所述原始图像按照比例B进行拉伸，其中，B＝tanα。

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