CN211699657U - 一种沉浸式互动显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉浸式互动显示系统，包括用于显示第一影像的第一显示屏、用于显示第二影像的第二显示屏、光学负折射板，第二显示屏为透明液晶显示屏，第二显示屏前方为观众区域，第二显示屏后方为黑暗区域，光学负折射板和第一显示屏均设置在第二显示屏的后方，第一显示屏位于光学负折射板下方，第一显示屏发出的光线经光学负折射板后，在光学负折射板前方空气中重新聚焦形成第一影像的实像，实像和第一显示屏影像关于光学负折射板平面对称，实像平面位于第二显示屏影像平面前面或者后面或者重叠融合。本实用新型给观众直观的感受虚拟的人物或者展品从第二显示屏影像画面走出，给观众营造沉浸式观影和同台表演及三维显示效果，而且看不见光学负折射板，实现真实的科幻视觉效果。

Description

一种沉浸式互动显示系统

技术领域

本实用新型涉及显示领域，特别涉及一种沉浸式互动显示系统。

背景技术

现有技术CN201920660547.2号专利中，公开了一种沉浸式互动全景全息剧院及演出系统，该技术中采用LED显示屏图像反射到向前呈45度放置的全息膜上，在全息膜轴对称面上呈现虚像，虚像位于全息膜后方，在全息膜后方还有背景幕布，背投影设备向背景幕布投影背景。演员在全息膜与背景幕布之间区域表演，实现真人和全息影像同台表演，且全息影像可与观众实现实时互动的表演效果。像两年前演唱会上周杰伦和邓丽君的隔空演唱，2015年央视春晚李宇春演唱的《蜀绣》中同时出现5个李宇春和2016年辽宁卫视春晚中六小龄童《金猴闹春》的表演中变幻莫测的仙女、不停变装的孙悟空以及虚幻的背景等等都用到了类似技术。该技术存在以下缺点：1、该技术使用环境必须在黑暗环境中，否则就会看到全息膜影响视觉效果，而且成像模糊。演员与观众隔了一层全息膜，演员不能穿过全息膜与观众互动。

2、全息膜呈现虚像，人无法触碰到，且距离观众距离较远，影响观众观看体验。

3、虚像不能在背景幕布后方显示，虚像只能位于背景幕布前方突然呈现，虚像呈现给观众突兀感，缺乏真实感，不能给观众全息影像从背景幕布中进出的视觉效果。

4、该技术不能应用于现场教学领域、会议室、展会、广告等领域。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种沉浸式互动显示系统，包括用于显示第一影像的第一显示屏、用于显示第二影像的第二显示屏、光学负折射板，第二显示屏为透明液晶显示屏，第二显示屏前方为观众区域，第二显示屏后方为黑暗区域，光学负折射板和第一显示屏均设置在第二显示屏的后方，第一显示屏位于光学负折射板下方，第一显示屏发出的光线经光学负折射板后，在光学负折射板前方空气中重新聚焦形成第一影像的实像，实像和第一显示屏影像关于光学负折射板平面对称，实像平面位于第二显示屏影像平面前面或者后面或者重叠融合。

进一步地，包括控制器，控制器内存储有第一影像和第二影像，控制器与第一显示屏和第二显示屏相连接，将第一影像输入至第一显示屏显示，将第二影像输入至第二显示屏显示；第一显示屏与第二显示屏交替分时方式显示，或者第一显示屏和第二显示屏以不同亮度方式显示。

进一步地，包括驱动装置，驱动装置与控制器相连接，驱动装置驱动第一显示屏上下左右移动并记录第一显示屏空间坐标位置信息，通过驱动装置驱动第一显示屏移动使实像平面相对于第二显示屏影像平面前后左右移动；光学负折射板与水平面倾斜45度，第一显示屏水平布置于光学负折射板下方，第二显示屏垂直布置于光学负折射板前方。

进一步地，驱动装置包括底盘和剪叉式升降装置，剪叉式升降装置安装在底盘上，第一显示屏安装在剪叉式升降装置上，剪叉式升降装置驱动第一显示屏上下移动，在底盘上安装有行走轮和驱动电机，驱动电机驱动行走轮旋转使底盘左右移动。

进一步地，在第二显示屏前方上安装有透明触摸屏，透明触摸屏与控制器相连接，透明触摸屏的触摸信号输入控制器控制第二显示屏显示和第一显示屏移动及显示；或者包括人肢体感应器，控制器与人肢体感应器相连接，人肢体感应器采集人肢体动作生成第一控制指令信号控制第二显示屏显示和第一显示屏移动及显示；或者包括语音感应器，控制器与语音感应器相连接，语音感应器采集人语音信息生成第二控制指令信号控制第二显示屏显示和第一显示屏移动及显示。

进一步地，包括音频播放装置，控制器与音频播放装置相连接，控制器存储有音频信息；在第二显示屏前方上安装有透明触摸屏，透明触摸屏与控制器相连接，透明触摸屏的触摸信号控制音频播放装置播放相应的音频信息；或者包括人肢体感应器，控制器与人肢体感应器相连接，人肢体感应器采集人肢体动作生成第三控制指令信号控制音频播放装置播放相应的音频信息；或者包括语音感应器，控制器与语音感应器相连接，语音感应器采集人语音信息生成第四控制指令信号控制音频播放装置播放相应的音频信息。

进一步地，第一影像为人物或者展品影像，第一影像与背影影像重叠融合后形成第二影像；根据第一显示屏空间坐标位置信息调整第一影像在第二影像中位置重新形成第二影像。

进一步地，包括摄像装置或者录音装置，摄像装置及录音装置与控制器相连接，摄像装置对后台演员或者展品拍摄形成影像输入控制器作为第一影像；录音装置对后台演员录音形成音频信息存入控制器中。

进一步地，控制器将第一影像输入至第一显示屏显示，将第二影像输入第二显示屏显示，切换为将第二影像输入至第一显示屏显示，将第一影像输入第二显示屏显示，实现第一影像和第二影像前后位置变换。

本实用新型一种沉浸式互动显示系统给观众直观的感受虚拟的人物或者展品从第二显示屏影像画面走出，给观众营造沉浸式观影和同台表演及三维显示效果，而且看不见光学负折射板，实现真实的科幻视觉效果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种沉浸式互动显示系统示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所述，本实用新型提供了一种沉浸式互动显示系统，包括用于显示第一影像的第一显示屏9、用于显示第二影像的第二显示屏1、光学负折射板10，第二显示屏1为透明液晶显示屏，第二显示屏1前方为观众区域，第二显示屏1后方为黑暗区域，光学负折射板10和第一显示屏9均设置在第二显示屏1的后方，光学负折射板10向后倾斜45度，第一显示屏9水平布置于光学负折射板10下方，第二显示屏1垂直布置于光学负折射板10前方，第一显示屏9发出的光线经光学负折射板10反射后，在光学负折射板10前方空气中重新聚焦形成第一影像的实像2，实像2和第一显示屏9影像关于光学负折射板10平面对称，实像2平面与第二显示屏1平行，实像2平面位于第二显示屏1影像平面前面或者后面或者重叠融合。

光学负折射板10是指能在空气中重新聚焦呈现实像的光学镜片，该实像关于光学负折射板10平面对称。例如：CN201720919002.X号专利公开的一种实现空气成像的光学平板结构，也可以采用其它类型的光学负折射板结构。第二显示屏1可以采用OLED透明液晶显示屏等透明液晶显示屏。OLED透明液晶显示屏是自光透明的有机OLED屏幕。第二显示屏1在不显示状态时，第二显示屏1是透明且透光，第一显示屏9发出的光线经光学负折射板10反射后，穿过第二显示屏1在第二显示屏1前方呈现实像。观众也可以透过第二显示屏1看见位于其后方的实像。第一显示屏9可以采用LED显示屏等显示设备。

控制器6内存储有第一影像和第二影像，控制器6与第一显示屏9和第二显示屏1相连接，将第一影像输入至第一显示屏9显示，将第二影像输入至第二显示屏1显示；第一显示屏9与第二显示屏1交替分时方式显示，或者第一显示屏9和第二显示屏1以不同亮度方式显示。交替分时方式显示是指第一显示屏9与第二显示屏1交替显示，两者显示时间点不同，也就是第一显示屏9显示的时候，第二显示屏1关闭，快速开关第一显示屏9和第二显示屏1显示画面，使第一影像和第二影像具有纵深感，达到深度融合3D显示效果。不同亮度方式显示是指第一显示屏9与第二显示屏1显示亮度不同，使第一影像和第二影像达到深度融合3D显示效果。第一影像与第二影像的纵深度，可以通过调节第一显示屏9上下位置实现。

为了实现实像2相对于第二显示屏1前后左右移动，给观众直观的感受虚拟的人物或者展品从第二显示屏影像画面走出，给观众营造沉浸式观影和同台表演。在进一步技术方案中，包括驱动装置，驱动装置与控制器6相连接，驱动装置驱动第一显示屏9上下左右移动并记录第一显示屏9空间坐标位置信息，通过驱动装置驱动第一显示屏9移动使实像2平面相对于第二显示屏1影像平面前后左右移动。驱动装置包括底盘和剪叉式升降装置8，剪叉式升降装置8安装在底盘上，第一显示屏9安装在剪叉式升降装置8上，剪叉式升降装置8驱动第一显示屏9上下移动，在底盘（图中未示出）上安装有行走轮7和驱动电机（图中未示出），驱动电机驱动行走轮7旋转使底盘左右移动。当第一显示屏9上下升降时，实像2前后移动，给观众直观的感受虚拟的人物或者展品从第二显示屏影像画面进出的科幻视觉效果。当第一显示屏9左右移动时，实像2左右移动，给观众直观的感受虚拟的人物或者展品在第二显示屏1前方左右移动。例如：实像2在第二显示屏1后方呈现，控制第一显示屏9向下移动时，实像2从第二显示屏1后方穿过第二显示屏1在第二显示屏1前方呈现，这样可以避免第一影像突然呈现，避免给观众突兀感，给观众实像2是从第二显示屏1走出来的视觉感，不是凌空而出。

为了实现实像2相对于第二显示屏1前后左右移动，给观众直观的感受虚拟的人物或者展品从第二显示屏影像画面走出，给观众营造沉浸式观影和同台表演。本实用新型还提供了第二种方案中：

第二影像为背影场景，第一影像为虚拟的人物或者展品， 控制器将第一影像输入至第一显示屏9显示，将第二影像输入第二显示屏1显示，切换为将第二影像输入至第一显示屏9显示，将第一影像输入第二显示屏1显示，实现虚拟的人物或者展品进入背影场景后方的视觉效果。

例如：第二影像为背影场景，第一影像为虚拟的人物或者展品， 将第一影像输入至第一显示屏9显示，将第二影像输入第二显示屏1显示，切换为将第二影像输入至第一显示屏9显示，将第一影像输入第二显示屏1显示，使第一影像的虚拟的人物或者展品位于第二影像的背影场景后方；然后重新将影像切换，将第一影像输入至第一显示屏9显示，将第二影像输入第二显示屏1显示，此时第一影像的虚拟的人物或者展品位于第二影像的背影场景前方，然后控制第一显示屏9向下移动时，使第一实像2在第二显示屏1前方移动，这样可以避免第一影像突然呈现，避免给观众突兀感，给观众第一实像2是从第二实像11走出来的视觉感，不是凌空而出。

在虚拟的人物与演员3同台演出时，第一影像为虚拟的人物影像，第一影像可以是3D全息影像或者2D全息影像。也可以在后台演员饰演虚拟的人物，通过摄像装置对后台演员拍摄形成影像输入控制器6作为第一影像。首先将第一影像与背景场景重叠融合后形成第二影像；根据第一显示屏9空间坐标位置信息调整第一影像在第二影像中位置重新形成第二影像，调整第一显示屏9位置，使实像2与第二影像重叠融合，然后控制第一显示屏9向下移动，实像2从第二影像中走出，当第一显示屏9左右移动时，控制器6根据第一显示屏9空间坐标位置信息调整第一影像在第二影像中位置重新形成第二影像。当第一显示屏9向上移动时，实像2向第二影像方向移动并进入第二影像中，给观众直观的感受虚拟的人物或者展品从第二显示屏影像画面进出的科幻视觉效果。

为了实现虚拟的人物与演员3同台演出交互，在影像方面，包括以下三种方案，

第一种方案：在第二显示屏1前方上安装有透明触摸屏（图中未示出），透明触摸屏与控制器6相连接，透明触摸屏的触摸信号输入控制器6控制第二显示屏1显示和第一显示屏9移动及显示。

例如：演员3在透明触摸屏上点击虚拟的人物或者展品，展示虚拟的人物或者展品的实像2从第二显示屏1中跃出。在透明触摸屏上虚拟的人物或者展品区域做放大触摸手势，第二显示屏1就是放大虚拟的人物或者展品显示。

第二种方案：包括人肢体感应器5，控制器6与人肢体感应器5相连接，人肢体感应器5采集人肢体动作生成第一控制指令信号控制第二显示屏1显示和第一显示屏9移动及显示。

例如：当演员3抖脚时，展示虚拟的人物或者展品的实像2从第二显示屏1中跃出，当演员3做向前后左右移动手势时，展示虚拟的人物或者展品的实像2向前后左右移动，演员3向前后左右行走时，展示虚拟的人物或者展品的实像2向前后左右移动。

第三种方案：包括语音感应器4，语音感应器4就是麦克风，控制器6与语音感应器4相连接，语音感应器4采集人语音信息生成第二控制指令信号控制第二显示屏1显示和第一显示屏9移动及显示。

例如：当演员3说：“请某某出来”时，展示虚拟的人物或者展品的实像2从第二显示屏1中跃出，当演员3说：“请向前后左右移动”时，展示虚拟的人物或者展品的实像2向前后左右移动。

同理，在音频方面，包括音频播放装置，控制器6与音频播放装置相连接，控制器6存储有音频信息；录音装置对后台演员录音形成音频信息存入控制器6中或者将预先录制的音频信息存储至控制器6中。其包括以下三种方案：

第一种方案：在第二显示屏1前方上安装有透明触摸屏，透明触摸屏与控制器6相连接，透明触摸屏的触摸信号控制音频播放装置播放相应的音频信息；

例如：演员3在透明触摸屏上点击音频信息播放图标时，音频播放装置播放相应的音频信息。

第二种方案：包括人肢体感应器5，控制器6与人肢体感应器5相连接，人肢体感应器5采集人肢体动作生成第三控制指令信号控制音频播放装置播放相应的音频信息；

例如：当演员3拍掌时，音频播放装置播放相应的音频信息。

第三种方案：包括语音感应器4，控制器6与语音感应器4相连接，语音感应器4采集人语音信息生成第四控制指令信号控制音频播放装置播放相应的音频信息。

例如：在演员3与虚拟的人物进行对话时，音频播放装置播放相应的对话音频信息。虚拟的人物如同机器人一样，无所不能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种沉浸式互动显示系统，其特征在于，包括用于显示第一影像的第一显示屏（9）、用于显示第二影像的第二显示屏（1）、光学负折射板（10），第二显示屏（1）为透明液晶显示屏，第二显示屏（1）前方为观众区域，第二显示屏（1）后方为黑暗区域，光学负折射板（10）和第一显示屏（9）均设置在第二显示屏（1）的后方，第一显示屏（9）位于光学负折射板（10）下方，第一显示屏（9）发出的光线经光学负折射板（10）后，在光学负折射板（10）前方空气中重新聚焦形成第一影像的实像（2），实像（2）和第一显示屏（9）影像关于光学负折射板（10）平面对称，实像（2）平面位于第二显示屏（1）影像平面前面或者后面或者重叠融合。

2.根据权利要求1所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，包括控制器（6），控制器（6）内存储有第一影像和第二影像，控制器（6）与第一显示屏（9）和第二显示屏（1）相连接，将第一影像输入至第一显示屏（9）显示，将第二影像输入至第二显示屏（1）显示；第一显示屏（9）与第二显示屏（1）交替分时方式显示，或者第一显示屏（9）和第二显示屏（1）以不同亮度方式显示。

3.根据权利要求2所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，包括驱动装置，驱动装置与控制器（6）相连接，驱动装置驱动第一显示屏（9）上下左右移动并记录第一显示屏（9）空间坐标位置信息，通过驱动装置驱动第一显示屏（9）移动使实像（2）平面相对于第二显示屏（1）影像平面前后左右移动；光学负折射板（10）与水平面倾斜45度，第一显示屏（9）水平布置于光学负折射板（10）下方，第二显示屏（1）垂直布置于光学负折射板（10）前方。

4.根据权利要求3所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，驱动装置包括底盘和剪叉式升降装置（8），剪叉式升降装置（8）安装在底盘上，第一显示屏（9）安装在剪叉式升降装置（8）上，剪叉式升降装置（8）驱动第一显示屏（9）上下移动，在底盘上安装有行走轮（7）和驱动电机，驱动电机驱动行走轮（7）旋转使底盘左右移动。

5.根据权利要求3所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，在第二显示屏（1）前方上安装有透明触摸屏，透明触摸屏与控制器（6）相连接，透明触摸屏的触摸信号输入控制器（6）控制第二显示屏（1）显示和第一显示屏（9）移动及显示；或者包括人肢体感应器（5），控制器（6）与人肢体感应器（5）相连接，人肢体感应器（5）采集人肢体动作生成第一控制指令信号控制第二显示屏（1）显示和第一显示屏（9）移动及显示；或者包括语音感应器（4），控制器（6）与语音感应器（4）相连接，语音感应器（4）采集人语音信息生成第二控制指令信号控制第二显示屏（1）显示和第一显示屏（9）移动及显示。

6.根据权利要求3所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，包括音频播放装置，控制器（6）与音频播放装置相连接，控制器（6）存储有音频信息；在第二显示屏（1）前方上安装有透明触摸屏，透明触摸屏与控制器（6）相连接，透明触摸屏的触摸信号控制音频播放装置播放相应的音频信息；或者包括人肢体感应器（5），控制器（6）与人肢体感应器（5）相连接，人肢体感应器（5）采集人肢体动作生成第三控制指令信号控制音频播放装置播放相应的音频信息；或者包括语音感应器（4），控制器（6）与语音感应器（4）相连接，语音感应器（4）采集人语音信息生成第四控制指令信号控制音频播放装置播放相应的音频信息。

7.根据权利要求1所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，第一影像为人物或者展品影像，第一影像与背影影像重叠融合后形成第二影像；根据第一显示屏（9）空间坐标位置信息调整第一影像在第二影像中位置重新形成第二影像。

8.根据权利要求1所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，包括摄像装置或者录音装置，摄像装置及录音装置与控制器（6）相连接，摄像装置对后台演员或者展品拍摄形成影像输入控制器（6）作为第一影像；录音装置对后台演员录音形成音频信息存入控制器（6）中。

9.根据权利要求2所述的沉浸式互动显示系统，其特征在于，控制器（6）将第一影像输入至第一显示屏（9）显示，将第二影像输入第二显示屏（1）显示，切换为将第二影像输入至第一显示屏（9）显示，将第一影像输入第二显示屏（1）显示，实现第一影像和第二影像前后位置变换。

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