CN211207068U - 一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，包含触控装置、透明基板与投影层，所述的投影层包含基底层、光子晶体涂层与石墨烯层，所述的基底层通过背胶层粘贴在所述透明基板的一面，所述的光子晶体层包含纳米级光子晶体，设置在所述基底层远离所述透明基板的一面，用于显示投影影像及提高投影影像的清晰度、柔和度以及降低有害蓝光，所述的石墨烯层设置在所述的光子晶体层远离所述基底层的一面，用于吸收有害蓝光，所述的触控膜设置用于探测触摸动作，本技术方案中投影层包含光子晶体涂层与石墨烯层，在提高投影影像的清晰度与柔和度的同时又可降低有害蓝光从而达到护眼的目的，本实用新型还可实现用户与投影系统的人机交互。

Description

一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统

技术领域

本实用新型涉及光学投影控制技术领域，特别是涉及一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统。

背景技术

现如今投影技术在生活与工作当中的应用已非常广泛，尤其是在大型会议室、指挥控制中心、培训教育结构、展厅、展览馆、机场、橱窗等重要场合的应用。

随着技术的进步，人们对投影技术的要求越来越高，不但对投影清晰还对互动性以及减少有害蓝光提出要求，即达到护眼的目的。现有技术中也提出了各种解决方案。然而，现有技术中解决上述两个问题的方案都不能达到理想的效果，本领域的技术人员也在不懈的寻求新的、理想的解决方案。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型提供了一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，本技术方案中的投影层包含光子晶体涂层与石墨烯层，在提高投影影像的清晰度与柔和度的同时又可降低有害蓝光从而达到护眼的目的，本技术方案中的触控装置可实现用户与投影系统人机交互，具体技术方案如下：

一种交互式仿生微纳光学影像屏系统，包含触控装置、透明基板与投影层，所述的投影层包含基底层、光子晶体涂层与石墨烯层。

所述的基底层通过背胶层粘贴在所述透明基板的一面；所述的光子晶体层包含纳米级光子晶体，设置在所述基底层远离所述透明基板的一面，用于显示投影影像及提高投影影像的清晰度、柔和度以及降低有害蓝光；所述的石墨烯层设置在所述的光子晶体层远离所述基底层的一面，用于吸收有害蓝光。

本技术方案中的纳米级光子晶体的大小不统一，所述的纳米级光子晶体直径在10～500nm的范围内。

需要指出的是，纳米级光子晶体具有色散特性，不同波长的光以一定角度入射到纳米级光子晶体上，其折射角会不相同，纳米级光子晶体会将不同波长的光分开与弱化。投影影像在大小不等纳米级光子晶体间进行色散及漫反射，投影影像经过多次光线反射后，投影影像的色彩会均匀扩散，投影影像中的有害蓝光也会被降低，从而使投影影像画面光线均匀。所以光子晶体涂层具有优良的投影影像显示特性。

所述的石墨烯层设置在所述的光子晶体层远离所述透明基板的一面，用于加强吸收有害蓝光。单层石墨烯对可见光与近红外光特别敏感，且具有良好的吸收作用，而有害蓝光的波长范围为400nm-480nm，在单层石墨烯的吸收范围，所以石墨烯层对吸收有害蓝光具有优良特性。在更优的技术方案中，所述的石墨烯层为多层石墨烯。

所述的透明基板为AG玻璃，所述的AG玻璃包含一个光滑面与一个哑光无反光面，AG玻璃具有理想的抵抗反射环境光和防眩光的同时还有具备水油双疏性质，能够有效防止因过度触碰而污染影像屏的情况。

进一步地，所述的透明基板还可以为钢化玻璃、透明PC、透明亚克力板或普通玻璃，此时所述的透明基板远离光子晶体涂层的一面还设置有抗光膜。

进一步地，所述的抗光膜为：

AG抗眩保护膜，用于减少环境光和眩光对投影效果的影响；或AR保护膜，用于减少影像屏反光与环境光对投影效果的影响，增强投影影像的色彩饱和度与真实度；或AF保护膜，用于减少影像屏反光对投影效果的影响，增强投影影像的透光性。

进一步地，所述基底层为PET、PE、OPP、PVC、PP中的任一种。

进一步地，所述的触控装置为：

激光雷达传感器，设置在交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置；

或激光发射器与红外摄像头，所述的激光发射器设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置，所述的后外摄像头设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的前上方或后上方位置；

或3D结构光摄像头，设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置。

进一步地，光感交互式仿生微纳光学影像屏系统还包含投影仪，所述的投影仪为中长焦投影仪、超短焦投影仪、短焦投影仪、反射式投影仪；

当所述的投影仪为普通投影仪时，所述的投影系统还包含电脑，所述的触控装置与投影仪都接入所述的电脑，由所述的电脑来控制处理触摸信号与投影；

当所述的投影仪为智能投影仪时，所述的触控装置直接接入所述的智能投影仪，由所述的智能投影仪控制处理触摸信号与投影。

本实用新型一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，本技术方案中的投影层包含光子晶体涂层与石墨烯层，在提高投影影像的清晰度与柔和度的同时又可降低有害蓝光从而达到护眼的目的，本技术方案中的触控装置可实现用户与投影系统人机交互。

附图说明

图1为本实用新型一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统的屏幕结构示意图；

图2为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中一实施例激光雷达传感器位置的正面示意图；

图3为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中一实施例激光雷达传感器位置的侧面示意图；

图4为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中一实施例激光发射器与红外摄像头位置的正面示意图；

图5为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中一实施例激光发射器与红外摄像头位置的侧面示意图；

图6为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中另一实施例激光发射器与红外摄像头位置的正面示意图；

图7为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中另一实施例激光发射器与红外摄像头位置的侧面示意图；

图8为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中一实施例3D结构光摄像头位置的示正面意图；

图9为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统中一实施例3D结构光摄像头位置的示侧面意图；

图10为本实用新型一种基于光感交互式仿生微纳光学影像屏系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明的省略是可以理解的。相同或相似的标号对应相同或相似的部件。

本实用新型光线均匀、成像清晰、可降低有害蓝光、抗环境光与抗眩光同时又可实现人机交互，具体实施例如下：

本实施例如图1所示，一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，包含触控装置5、透明基板3与投影层4，所述的投影层4包含基底层、光子晶体涂层与石墨烯层。需要指出的是，透明基板3与投影层4组成了光感交互式仿生微纳光学影像屏。

所述的基底层通过背胶层粘贴在所述透明基板3的一面；所述的光子晶体层包含纳米级光子晶体，设置在所述基底层远离所述透明基板3的一面，用于显示投影影像及提高投影影像的清晰度、柔和度以及降低有害蓝光；所述的石墨烯层设置在所述的光子晶体层远离所述基底层的一面，用于吸收有害蓝光。

本技术方案中的纳米级光子晶体的大小不统一，所述的纳米级光子晶体直径在10～500nm的范围内。

需要指出的是，纳米级光子晶体是采用高低折射率不同的材料交替排列而形成的周期性结构，纳米级光子晶体的此结构可产生光带隙，光带隙具有波长选择功能，可以有选择地使某个波段的光通过而阻止其它波长的光通过，因此，纳米级光子晶体具有色散特性。

不同波长的光以一定角度入射到纳米级光子晶体上，其折射角会不相同，纳米级光子晶体会将不同波长的光分开与弱化。投影影像在大小不等纳米级光子晶体间进行色散及漫反射，投影影像经过多次光线反射后，投影影像的色彩会均匀扩散，投影影像中的有害蓝光也会被降低，从而使投影影像画面光线均匀。所以光子晶体涂层具有优良的投影影像显示特性。

本实施例中，所述的石墨烯层设置在所述的光子晶体层远离所述透明基板的一面，用于加强吸收有害蓝光。

单层石墨烯对可见光与近红外光特别敏感，且具有良好的吸收可见光与近红外光作用，而有害蓝光的波长范围为400nm-480nm，在单层石墨烯的吸收范围，所以石墨烯层对吸收有害蓝光具有优良特性。

因为单层石墨烯对可见光与近红外光垂直的吸收率为 2.3%，所以为了提高石墨烯层对有害蓝光的吸收可对石墨烯层进行多层石墨烯设置。因为单层石墨烯的厚度只有0.335 nm（一个原子的直径），把20万层单层石墨烯叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚，所以本技术方案中的多层石墨烯远少于20万层，本实施例中可选取5到100层，此时石墨烯还具备透明的特性。

本实施例中，所述的透明基板3为AG玻璃，所述的AG玻璃包含一个光滑面与一个哑光无反光面，AG玻璃具有理想的抵抗反射环境光和防眩光的同时还有具备水油双疏性质，能够有效防止因过度触碰而污染影像屏的情况。所述的投影层4设置在AG玻璃的光滑面上。

在更优的技术方案中，所述的透明基板3还可以为钢化玻璃、透明PC、透明亚克力板或普通玻璃，此时所述的透明基板远离光子晶体涂层的一面还设置有抗光膜。需要指出的是，此时透明基板3的材质为适合做屏幕的透明材质，除了上述的几种外，也可以为其他，本实施例并不对其限制。

本实施例中，抗光膜通过背胶层粘贴在透明基板3远离光子晶体涂层的一面。

本实施例中的抗光膜可以为AG抗眩保护膜，AG抗眩保护膜具有良好的抗眩光、抗环境光、抗指纹、油污、高透光等特点，广为大众所使用。在投影领域，AG抗眩保护膜可达到理想的抗环境光和眩光对投影效果的影响。

在可替代的技术方案中，抗光膜还可以为AR保护膜，AR保护膜可以有效地消减影像屏本身的反射，增加影像屏的透过率，减少环境光对投影效果的影响，增强投影影像的色彩饱和度与真实度。

在另一可替代的技术方案中，抗光膜还可以为AF保护膜，AF保护膜可以有效地消减影像屏本身的反射，增强投影影像的透光性，还具有优良的防污和防指纹特点。

需要指出的是，本技术方案中抗光膜除了上面提到的3种外还可以为具有近似性能的其他膜层，本技术方案并不限定于上述3种。

本实施例中，所述基底层为PET、PE、OPP、PVC、PP中的任一种。

进一步地，所述的触控装置5为激光雷达传感器、激光发射器与红外摄像头或3D结构光摄像头。

如图2与图3所示，激光雷达传感器贴着光感交互式仿生微纳光学影像屏1触摸面设置在显示区下边框的中间位置或显示区上边框的中间位置，需要指出的是激光雷达传感器是设置在边框上且不遮挡屏幕显示区域，图3中标号9为观看面。激光雷达传感器是基于三角测距原理，可实现360度全方位扫描，测距范围在0.1m—16m，频率可达9000Hz，非常适合大屏触控交互操作。

图4与图5，图6与图7为激光发射器与红外摄像头两个实施例，如图所示，所述的激光发射器贴着光感交互式仿生微纳光学影像屏1触摸面设置在显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置，需要指出的是激光雷达传感器是设置在边框上且不遮挡屏幕显示区域，所述的红外摄像头6设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏1触摸面的前上方位置或后上方位置，图7中标号9为观看面，需要指出的是，激光雷达传感器与红外摄像头6各两种位置可组合为多种安装方式实施例，而图4与图5，图6与图7为其中两个，其余不一一列举。当手指或任何不透明的物体接触光感交互式仿生微纳光学影像屏1触摸面时，激光发射器发出的光线被反射到红外摄像头6中，再通过对光电位置的计算，得到精确的触摸位置。激光发射器与红外摄像头6的触摸方式探测触控精确，可实现多指触控以及多手势识别。

需要指出的是，激光发射器与红外摄像头触摸方式中的红外摄像头6可以通过支架设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏1触摸面的前上方或后上方位置，如：可以设置在屏幕上方的天花板上或投影机上，不管设置在哪里前提是摄像头可以扫描到整个屏幕，以及可无障碍的采集到被反射的激光扫描器发出的光线，所以摄像头的位置不固定限制。

图8与图9为3D结构光摄像头设置的一个实施例，如图所示，3D结构光摄像头设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏1触摸面的显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置，图9中标号9为观看面。通过3D结构光摄像头上的近红外激光器，将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头进行捕捉采集，然后通过运算单元将这种结构的变化换算成深度信息，以此来获得位置与动作关系。3D结构光摄像头与上述两种触摸方式区别很大，3D结构光摄像头已脱离了在屏幕上操作的限制。本实施例采用的深圳奥比中光科技有限公司的3D结构光摄像头Astra系列产品，但本实用新型不限于此。

如图10所示，光感交互式仿生微纳光学影像屏系统还包括投影仪7，市面上常见的投影仪有普通投影仪与智能投影仪两种，普通投影仪只有投影功能，需要外接电脑来进行数据处理。而智能投影仪是普通投影仪与电脑的结合体，市面上常见的智能投影仪有搭载了安卓、windows、或云系统的投影仪，这些智能投影仪具有独立的UI操作界面与扩展接口，可直接连接外部的触摸模块并进行数据处理。

本实施例中的投影仪7可以为中长焦投影仪、超短焦投影仪、短焦投影仪、反射式投影仪中的任一种。

在本实施例中，当投影仪7为普通投影仪时，投影系统还包含电脑8，触控装置5与投影仪7都接入电脑8，由电脑8来控制处理触摸信号与投影。

当投影仪7为智能投影仪时，此时只需将触控装置5接入投影仪7，由智能投影仪控制处理触摸信号与投影。

本投影系统开机后，影像通过投影仪投射在光感交互式仿生微纳光学影像屏1一面，而安装有抗光膜的一面为触控操作面。通过操作交光感交互式仿生微纳光学影像屏1上的投影界面可与电脑或智能投影仪进行人机交互，同时交互式高清护眼影像屏具有护眼功能，适合长时间使用，无眼部疲劳感。

本实用新型可实现抗环境光与抗眩光，以及降低有害蓝光从而达到护眼的目的，除此之外本实用新型还可实现用户与投影系统人机交互。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，包含触控装置与透明基板与投影层，其特征在于：

所述的投影层包含基底层、光子晶体层与石墨烯层；

所述的基底层通过背胶层粘贴在所述透明基板的一面；所述的光子晶体层包含纳米级光子晶体，设置在所述基底层远离所述透明基板的一面，用于显示投影影像及提高投影影像的清晰度、柔和度以及降低有害蓝光；所述的石墨烯层设置在所述的光子晶体层远离所述基底层的一面，用于吸收有害蓝光；

所述的触控装置用于探测触摸动作。

2.如权利要求1所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，所述的透明基板为AG玻璃，所述的AG玻璃包含一个光滑面与一个哑光无反光面。

3.如权利要求1所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，所述的透明基板为钢化玻璃、透明PC、透明亚克力板或普通玻璃中的一种。

4.如权利要求3所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，

所述的透明基板远离光子晶体层的一面还设置有抗光膜，此时所述的透明基板设置有所述抗光膜的一面为触控面。

5.如权利要求4所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，所述的抗光膜为：

AG抗眩保护膜，用于减少环境光和眩光对投影效果的影响；

或AR保护膜，用于减少影像屏反光与环境光对投影效果的影响，增强投影影像的色彩饱和度与真实度；

或AF保护膜，用于减少影像屏反光对投影效果的影响，增强投影影像的透光性。

6.如权利要求1所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，所述的纳米级光子晶体直径在10～500nm的范围内。

7.如权利要求1所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，所述的触控装置为激光雷达传感器，设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置。

8.如权利要求1所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，所述的触控装置为激光发射器与红外摄像头，所述的激光发射器设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置，所述的红外摄像头设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的前上方或后上方位置。

9.如权利要求1所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，所述的触控装置为3D结构光摄像头，设置在光感交互式仿生微纳光学影像屏触摸面的显示区下边框中间位置或显示区上边框中间位置。

10.如权利要求1所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统，其特征在于，还包含投影仪，所述的投影仪为中长焦投影仪、超短焦投影仪、短焦投影仪、反射式投影仪；

当所述的投影仪为普通投影仪时，所述的光感交互式仿生微纳光学影像屏系统还包含电脑，所述的触控装置与投影仪都接入所述的电脑，由所述的电脑来控制处理触摸信号与投影；

当所述的投影仪为智能投影仪时，所述的触控装置直接接入所述的智能投影仪，由所述的智能投影仪控制处理触摸信号与投影。

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