CN205427333U - 正投虚像显示系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种正投虚像显示系统，属于光学制造技术领域。本实用新型的正投虚像显示系统，其中，平面反射镜、投影机与正投屏在球面准直反射镜的同侧，位置关系依次为球面准直反射镜、平面反射镜、正投屏、投影机；正投屏放置在球面准直反射镜一倍焦距处；投影机投射出来的光线经平面反射镜反射后照在正投屏上，光线经正投屏反射后，投射在球面准直反射镜上，在眼点处成正立放大的虚像，眼点位于一倍焦距之外。系统制造周期短，成本低，空间利用率高，光路折叠后光路所占空间长度减小30%可满足飞行模拟、科研、娱乐等领域准直虚像显示的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种正投虚像显示系统，属于光学制造技术领域。
背景技术
虚像显示系统运用虚拟现实的高科技手段，将由多台投影设备投射出的图像投射到曲面屏幕上，在曲面屏幕上的画面经几何/颜色校正和融合后形成一幅连续的画面。由于曲面屏幕位于球面准直镜的一倍焦距之内，所以双曲面屏幕上的画面在球面准直反射镜上成像在无穷远处，呈正立放大的虚像。
虚像显示系统目前主要使用背投显像方式，即观察者与投影设备在屏幕的对侧，从投影机投射出来的图像照射到背投屏时会透过背投屏幕并发生散射，观察者看到的是透射出来的光。但背投显示方式，占用空间大，背投屏制造成本高，对比度低，色彩还原性差。
发明内容
本发明的目的是为解决现有虚像显示系统成本高，对比度低，色彩还原性差的问题，提供一种正投虚像显示系统。
一种正投虚像显示系统，具体包括投影机、平面反射镜、正投屏、球面准直反射镜。
其位置及连接关系为：平面反射镜、投影机与正投屏在球面准直反射镜的同侧，位置关系依次为球面准直反射镜、平面反射镜、正投屏、投影机；其中，正投屏放置在球面准直反射镜一倍焦距处；投影机投射出来的光线经平面反射镜反射后照在正投屏上，光线经正投屏反射后，投射在球面准直反射镜上，在眼点处成正立放大的虚像，眼点位于一倍焦距之外。
所述球面准直反射镜内表面（即凹面）形状为球面镜形状的一部分，球面准直反射镜角度取决于显示系统需要的视场角大小。
所述正投屏的面型通过光学计算，由球面准直反射镜上的点光线反追迹得到。正投屏作为图像源，通过球面准直反射镜在眼点处成正立放大虚像。正投屏靠近球面准直反射镜的外表面喷涂增益漆。
所述平面反射镜的位置要求能将投影机投射的光线完全反射到正投屏上并使反射光线打满正投屏，同时不遮挡正投屏到球面准直反射镜上的光线。
所述投影机的位置要求不遮挡所有的反射光线，并使正投虚像显示系统所占空间最小。
观察者和投影机位于正投虚像显示系统正投屏的同一侧，从投影机投射出来的光通过平面反射镜反射，照射到正投屏后反射到球面准直反射镜上，观察者看到正投屏散射回来的光。
有益效果
本发明的正投虚像显示系统，制造周期短，成本低，空间利用率高，光路折叠后光路所占空间长度减小30%可满足飞行模拟、科研、娱乐等领域准直虚像显示的使用要求。
附图说明
图1为本发明的正投虚像显示系统光路结构示意图；
图2为具体实施方式中的正投虚像显示装置总体轴测示意图；
标号说明：1-投影机，2-平面反射镜，3-正投屏，4-球面准直反射镜，5-眼点，6-房体，7-底座，8-上盖。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明。
所述正投虚像显示系统包括投影机1、平面反射镜2、正投屏3、球面准直反射镜4，如图1所示。本实施例将正投虚像显示系统加入房体6、上盖8和底座7，制作得到正投虚像显示装置，如图2所示，球面准直反射镜4和房体6无缝连接后一起固定在底座7上，上盖8位于房体上；所述球面准直反射镜4、房体6、底座7、上盖8组成一个封闭空间。正投屏3、平面反射镜2、观察者位于封闭空间内；投影机1固定在上盖上。
球面准直反射镜半径取决于房体内座舱大小，本实施例中，球面准直反射镜4的半径3米，长6210mm、宽4442㎜、高2170mm、垂直球心角43o、水平球心角180o。球面准直反射镜4采用轻质结构玻璃钢蜂窝材料，外表面复合预渗玻璃布，经过真空加温固化，内表面喷涂反射膜而成。
所述正投屏3采用复合玻璃钢材料制成，正投屏3靠近球面准直反射镜的外表面喷涂增益漆。正投屏3的面型及位置根据球面准直反射镜4上物点反追迹形成初始像面，并经过垂轴像差计算反复优化获得。本实施例的正投屏3的面型为一自由曲面，大边长3522mm、小边长2892mm、高1260㎜。
本实施例中眼点位置距准直球面反射镜中心的垂直距离1085mm,水平距离550mm；眼点0度视场角距球面准直反射镜距离2247mm；球面准直反射镜0度视场角距正投屏1540mm。
所述平面反射镜2的位置及大小保证不遮挡正投屏3到球面准直反射镜4上的光线，并确保将投影机1投射出的光线完全反射到正投屏3上，并能将正投屏3外表面打满反射光。
所述投影机1位置不遮挡所有的反射光线，并尽量使整个显示系统所占空间最小。
本发明的显示系统的光路为：投影机1发射光线至平面反射镜2，光线经平面反射镜2反射后在正投屏3上散射成图像，图像经球面准直反射镜4反射后在眼点5处成正立放大虚像。正投屏位于球面准直反射镜的一倍焦距上。
Claims (2)
1.正投虚像显示系统，其特征在于：包括投影机、平面反射镜、正投屏、球面准直反射镜；平面反射镜、投影机与正投屏在球面准直反射镜的同侧，位置关系依次为球面准直反射镜、平面反射镜、正投屏、投影机；其中，正投屏放置在球面准直反射镜一倍焦距处；投影机投射出来的光线经平面反射镜反射后照在正投屏上，光线经正投屏反射后，投射在球面准直反射镜上，在眼点处成正立放大的虚像，眼点位于一倍焦距之外；
所述球面准直反射镜凹面形状为球面镜形状的一部分，球面准直反射镜角度取决于显示系统需要的视场角大小；
所述正投屏的面型通过光学计算，由球面准直反射镜上的点光线反追迹得到；正投屏作为图像源，通过球面准直反射镜在眼点处成正立放大虚像；正投屏靠近球面准直反射镜的外表面喷涂增益漆；
所述平面反射镜的位置能将投影机投射的光线完全反射到正投屏上并使反射光线打满正投屏，同时不遮挡正投屏到球面准直反射镜上的光线；
所述投影机的位置不遮挡所有的反射光线，并使正投虚像显示系统所占空间最小。
2.根据权利要求1所述的正投虚像显示系统，其特征在于：观察者和投影机位于正投虚像显示系统正投屏的同一侧，从投影机投射出来的光通过平面反射镜反射，照射到正投屏后反射到球面准直反射镜上，观察者看到正投屏散射回来的光。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201520658500.4U CN205427333U (zh) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | 正投虚像显示系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520658500.4U CN205427333U (zh) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | 正投虚像显示系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205427333U true CN205427333U (zh) | 2016-08-03 |
Family
ID=56518411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520658500.4U Active CN205427333U (zh) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | 正投虚像显示系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205427333U (zh) |
Cited By (6)
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- 2015-08-28 CN CN201520658500.4U patent/CN205427333U/zh active Active
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