CN207181840U - 一种空中成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空中成像系统，包括罩体，罩体上设有供观看的开口，罩体的底部设有用于显示图像的显示器，显示器的上方设有呈45度倾斜设置的供显示器发出光线中的部分穿过的半透半反射镜片，显示器发出的光线中有一部分垂直穿过半透半反射镜片，半透半反射镜片上方设有用于对穿过半透半反射镜片后的光线进行聚焦的光学组件，罩体的顶部设有用于对聚焦后的光线进行逆反射的逆反射层，经逆反射后的光线经过光学组件射向半透半反射镜片，一部分逆返回的光线经半透半反射镜片正面全反射至处于开口前方的成像位置进行空中成像。与现有技术相比，该空中成像系统将图像显示在空中，观看者伸手可穿透性的触摸到图像，给人真实感。

Description

一种空中成像系统

技术领域

本实用新型涉及全息显示成像领域，特别是一种空中成像系统。

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，同时影像的清晰度不高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种高清成像系统，利用光学组件和逆反射材料在空中显示图像，提高图像的明亮度，并可供观看者触摸，给人真实感。

本实用新型采用的技术方案为：

一种空中成像系统，包括罩体，罩体上设有供观看的开口，罩体的底部设有用于显示图像的显示器，显示器的上方设有呈45度倾斜设置的供显示器发出光线中的部分穿过的半透半反射镜片，显示器发出的光线中有一部分垂直穿过半透半反射镜片，半透半反射镜片上方设有用于对穿过半透半反射镜片后的光线进行聚焦的光学组件，罩体的顶部设有用于对聚焦后的光线进行逆反射的逆反射层，经逆反射后的光线经过光学组件射向半透半反射镜片，一部分逆返回的光线经半透半反射镜片正面全反射至处于开口前方的成像位置进行空中成像。

优选地，所述逆反射层由逆反射材料形成，所述逆反射材料包括但不限于工程级逆反射材料、广告级逆反射材料或钻石级逆反射材料。

优选地，所述半透半反射镜片由反射率为30%~70%且透光率为30%~70%的半透半反射材料形成。

更优选地，所述半透半反射材料包括但不限于PC、PMMA、PET或玻璃。

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。

优选地，所述光学组件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。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种空中成像系统，显示器发出的部分光线依次经过半透半反射镜片和光学组件，再经逆反射层原路返回至半透半反射镜片上，再有部分返回的光线经半透半反射镜片正面全反射至处于开口前方的成像位置进行空中成像，这样将图像显示在空中，提高显示图像的明亮度，图像处于观看者的前方，观看者伸手可穿透性的触摸到图像，在视觉体验上得到前所未有的视觉体验，给人真实感。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种空中成像系统的示意图；

图2为本实用新型提供的一种空中成像系统的剖视图；

图3为本实用新型提供的一种空中成像系统形成图像的步骤示意图一；

图4为本实用新型提供的一种空中成像系统形成图像的步骤示意图二。

具体实施方式

根据附图对本实用新型提供的优选实施方式做具体说明。

图1至图4，为本实用新型提供的一种空中成像系统的优选实施方式。如图1至图2所示，该空中成像系统包括罩体10，罩体10上设有供观看的开口11，罩体10的底部设有用于显示图像的显示器20，显示器20的上方设有呈45度倾斜设置的半透半反射镜片30，显示器20发出的光线中有一部分光线穿过半透半反射镜片30，半透半反射镜片30上方设有用于对穿过半透半反射镜片30后的光线进行聚焦的光学组件40，罩体10的顶部设有用于对穿过光学组件40进行逆反射的逆反射层50，经逆反射后的光线经过光学组件40射向半透半反射镜片30，一部分逆返回的光线经半透半反射镜片30正面全反射至处于开口11前方的成像位置60进行空中成像，这样将图像显示在空中，提高显示图像的明亮度，图像处于观看者的前方，观看者伸手可穿透性的触摸到影像，在视觉体验上得到前所未有的视觉体验，给人真实感。成像位置60与开口11之间的间距由显示器20与半透半反射镜片30之间的间距决定。优选地，所述罩体10上可以设置朝向四个方向的开口，罩体10内可以设置呈金字塔形且45度倾斜的半透半反射镜片30，这样在显示器显示图像时，可在每个开口11前方的成像位置60进行空中成像。

所述逆反射层50由逆反射材料形成；所述逆反射材料包括但不限于工程级逆反射材料、广告级逆反射材料或钻石级逆反射材料。

所述罩体10内设有一对用于安放半透半反射镜片30的安放条12，半透半反射镜片30安放在安放条12上且与水平面呈45度夹角。所述半透半反射镜片30由反射率为30%~70%且透光率为30%~70%的半透半反射材料形成；所述半透半反射材料包括但不限于PC（聚碳酸酯，PC工程塑料）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，有机玻璃）、PET(聚对苯二甲酸类塑料)或玻璃。优选，该半透半反射镜片30的反射率为50%且透光率为50%。

所述显示器20为图像发生器，其包括但不限于液晶显示器、LED显示器、OLED显示器或投影器。

所述光学组件40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。

作为一种优选实施方式，宽度为283mm的罩体10底部放置一个显示器20，在距离显示器20的100mm的位置上呈45°倾斜放置一块半透半反射镜片30，与半透半反射镜片30间隔13mm的上方，水平放置一块焦距为120mm的菲涅尔透镜40，在与菲涅尔透镜40间隔为190mm的罩体顶部设有逆反射层50，成像位置60与开口11的间距为80mm。

本实用新型还提供一种空中成像方法，包括以下步骤：

1）处于罩体10底部的显示器20发出方向朝上的光线，显示器20发出的光线中有一部分穿过呈45°倾斜设置的半透半反射镜片30；

2）穿过半透半反射镜片30的光线射向处于半透半反射镜片30上方的光学组件40，光学组件40对穿过半透半反射镜片30的光线进行聚焦，（如图3所示）；

3）经过光学组件40聚焦后的光线朝上射向处于光学组件40上方的逆反射层50，逆反射层50使得光线逆向，光线原路返回射向光学组件40；

4）原路返回射向光学组件40的光线穿过光学组件40，并朝下射向半透半反射镜片30；

5）朝下射向半透半反射镜片30中的部分光线经过半透半反射镜片30正面全反射至处于罩体10上开口11前方的成像位置60进行空中成像，如图4所示。

值得注意的是，在步骤1中，显示器20发出的光线中有一部分是穿过半透半反射镜片30，而另一部分经过半透半反射镜片30的背面全反射至罩体10内；而在步骤5中，朝下射向半透半反射镜片30的光线中有一部分经过半透半反射镜片30正面全反射至处于罩体10上开口11前方的成像位置60进行空中成像，而另一部分穿过半透半反射镜片30。在成像位置60进行的空中成像，处于观看者的前方，观看者在观看时伸手可穿透性的触摸到图像，给人真实感。

综上所述，本实用新型的技术方案可以充分有效的实现上述实用新型目的，且本实用新型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，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对实用新型的实施例做出多种变更或修改。因此，本实用新型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，任何在本实用新型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 (6)

1.一种空中成像系统，其特征在于，包括罩体，罩体上设有供观看的开口，罩体的底部设有用于显示图像的显示器，显示器的上方设有呈45度倾斜设置的供显示器发出光线中的部分穿过的半透半反射镜片，显示器发出的光线中有一部分垂直穿过半透半反射镜片，半透半反射镜片上方设有用于对穿过半透半反射镜片后的光线进行聚焦的光学组件，罩体的顶部设有用于对聚焦后的光线进行逆反射的逆反射层，经逆反射后的光线经过光学组件射向半透半反射镜片，一部分逆返回的光线经半透半反射镜片正面全反射至处于开口前方的成像位置进行空中成像。

2.根据权利要求1所述的空中成像系统，其特征在于：所述逆反射层由逆反射材料形成，所述逆反射材料包括但不限于工程级逆反射材料、广告级逆反射材料或钻石级逆反射材料。

3.根据权利要求1所述的空中成像系统，其特征在于：所述半透半反射镜片由反射率为30%~70%且透光率为30%~70%的半透半反射材料形成。

4.根据权利要求3所述的空中成像系统，其特征在于：所述半透半反射材料包括但不限于PC、PMMA、PET或玻璃。

5.根据权利要求1所述的空中成像系统，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。

6.根据权利要求1所述的空中成像系统，其特征在于：所述光学组件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。