一种空中悬浮显示系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种空中悬浮显示系统，所述系统包括显示源、光学模组和弧面反射镜，所述光学模组包括透镜组和分光镜，所述透镜组包括至少一个透镜，所述弧面反射镜为凹面反射镜、凸面反射镜或与所述弧面反射镜等效的反射式菲涅尔镜；其中，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经过所述透镜组和所述分光镜后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜后在空中汇聚形成悬浮像。该空中悬浮显示系统能够实现一个大视角、大尺寸、高清晰度无畸变的空中悬浮图像。

An air suspension display system

The embodiment of the invention provides an air suspension display system, the system includes a display source, optical module and arc reflector, the optical module comprises a lens group and a spectroscope, the lens group includes at least one lens, the mirror surface is a concave mirror and convex mirror or with the cambered surface mirror equivalent reflective Fresnel lens; wherein the display source light emitted by the optical module light incident end into the optical module, through the lens group and the spectroscope, the optical line of the optical module exit into the mirror surface; the light is reflected by the mirror surface by the optical module light emitting end again into the optical module, and through the spectroscope in the air after form a suspension like. The air suspension display system can achieve a large angle, large size, high definition and undistorted aerial suspension image.

【技术实现步骤摘要】
一种空中悬浮显示系统
本专利技术实施例涉及光学显示
，更具体地，涉及一种空中悬浮显示系统。
技术介绍
从黑白显示器到彩色显示器，从CRT显示器到量子点显示器，从平面显示器到裸眼3D显示器；长久以来，人们不断研究新的显示技术，并把这些显示技术成功地应用在了各个领域，例如生活娱乐、展览展示、广告传媒、医疗教育、军事指挥等。在众多的显示技术中，空中悬浮显示技术由于能够将图像呈现在空气之中，为观看者带来强烈的视觉冲击和亦真亦假的感官体验从而受到了许多研究者的关注。悬浮的图像类别主要分为真实物体的三维空气成像和平面虚拟物体的空气成像。前者主要是将真实物体置于悬浮显示系统中，通过向真实物体照明从而实现观察者能通过该显示系统观看到悬浮在空气中的真实物体。后者主要是将LCD等平面显示器显示的虚拟图像通过显示系统后，实现在空中悬浮的平面内容。悬浮显示系统的实质在于能够成实像的光学系统。这种显示方式有着广阔的应用前景，例如在展览展示中，可以在空气中悬浮显示一个物体，为观看者提供一个科幻、逼真的视觉体验；例如医疗教育中，医生能够不接触实体屏幕来操作以便观察显示屏上的信息，这样在一定程度上就减少了细菌的传播；例如在军事作战中，军官通常需要佩戴手套来进行作战指挥或者操作设备，这时如果触控传统的显示屏幕就必须要脱去手套，而利用悬浮显示设备就能够在空中点击屏幕来完成作战指挥或设备操作。传统的悬浮显示设备都是利用单个凹面反射镜加45度倾斜放置的分光镜来实现。该光学结构是此类显示系统最早提出的方案。其光路为：被照明的真实物体或者LCD显示的内容由分光镜反射进入凹面反射镜，光线经过凹面反射镜的汇聚作用再次通过分光镜之后在其另一侧的空气中成像。此时，观察者可以看到空中悬浮的影像。这种方案的优点是结构简单，在应用树脂材料后，凹面反射镜的成本可以极大地降低。缺点是：悬浮的图像尺寸小、观看视角小且图像变形严重。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的空中悬浮显示系统。本专利技术实施例提供了一种空中悬浮显示系统，一种空中悬浮显示系统，所述系统包括显示源、光学模组和弧面反射镜，所述光学模组包括透镜组和分光镜，所述透镜组包括至少一个透镜，所述弧面反射镜为凹面反射镜、凸面反射镜或与所述弧面反射镜等效的反射式菲涅尔镜；其中，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经过所述透镜组和所述分光镜后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜后在空中汇聚形成悬浮像。进一步地，所述光学模组中的每个透镜为传统透镜或菲涅尔透镜。进一步地，所述光学模组中相邻透镜中心之间的距离为d，且500mm≥d≥0mm；所述光学模组中各透镜的厚度为l，且500mm≥l＞0mm；所述光学模组中各透镜的外接圆直径为D，且5000mm≥D＞0mm。可选地，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经所述分光镜反射后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜透射后在空中汇聚形成悬浮像。可选地，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经所述分光镜透射后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜反射后在空中汇聚形成悬浮像。可选地，所述系统还包括反射元件；所述反射元件设置在所述显示源与所述光学模组的光线入射端之间、所述分光镜与所述系统成像位置之间或所述学模组中任意一个光学元件与所述弧面反射镜之间，所述任意一个光学元件为所述透镜组中任意一个透镜或所述分光镜。其中，所述分光镜的旋转角为θ0，90°＞θ0＞0°；所述反射元件的旋转角为θ1，且90°＞θ1＞0°。可选地，所述反射元件设置在所述显示源与所述光学模组的光线入射端之间；其中，所述显示源的发光面与所述光学模组的光线入射端垂直设置，所述显示源发射的光线经所述反射元件发射后进入所述光学模组；所述显示源的发光面与所述反射元件中心之间的距离为0-5000mm，所述光学模组的光线入射端的透镜中心与所述反射元件中心之间的距离为0-5000mm。可选地，所述反射元件设置在所述分光镜与所述系统成像位置之间；其中，所述弧面反射镜的反射光线经所述分光镜后，经所述反射元件反射在空中汇聚形成悬浮像；所述系统的成像位置与所述反射元件的中心位置之间的距离为0-5000mm，所述分光镜的中心位置与所述反射元件的中心位置之间的距离为0-5000mm。可选地，所述反射元件设置在所述光学模组中任意一个光学元件与所述弧面反射镜之间；其中，所述弧面反射镜的反射光线经所述反射元件反射进入所述光学模组，并经所述分光镜后在空中汇聚形成悬浮像；所述弧面反射镜与所述反射元件之间的距离为0-5000mm，所述任意一个光学元件的中心与所述反射元件中心之间的距离为0-5000mm。本专利技术实施例提供了一种空中悬浮显示系统，通过包括透镜组和分光镜的光学模组对显示源发射的光线进行调制和分光后进入弧面反射镜，弧面反射镜再将光线反射经过分光镜分光在空中汇聚形成悬浮像，该空中悬浮显示系统能够实现一个大视角、大尺寸、高清晰度无畸变的空中悬浮图像。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种空中悬浮显示系统的结构示图；图2为本专利技术实施例中传统透镜的形状；图3为本专利技术实施例中菲涅尔透镜的形状；图4为本专利技术实施例提供的另一种空中悬浮显示系统的结构示图；图5为本专利技术实施例提供的又一种空中悬浮显示系统的结构示图；图6为本专利技术实施例提供的又一种空中悬浮显示系统的结构示图；图7为本专利技术实施例提供的又一种空中悬浮显示系统的结构示图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例涉及如下技术名词：传统透镜，指球面或非球面的透镜，材料可以是各种玻璃或塑料；菲涅尔透镜，是与传统透镜具有等效功能的平面透镜，它的齿纹可以是同心圆，也可是线性螺纹；像差，是指实际光学系统中，由非近轴光线追迹所得的结果和近轴光线追迹所得的结果不一致，这些与高斯光学(一级近似理论或近轴光线)的理想状况的偏差，叫做像差。像差的一种为畸变，指图像的失真变形；分光镜，指能将一束光分为透射光和反射光的平面镜，通常由光学玻璃镀膜而成。为解决现有技术问题，实现更好的悬浮显示效果，本专利技术实施例提出了一种基于凹面反射镜或凸面反射镜联合光学透镜模组的空中悬浮显示系统。图1为本专利技术实施例提供的一种空中悬浮显示系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括显示源、光学模组和弧面反射镜，所述光学模组包括透镜组和分光镜，所述透镜组包括至少一个透镜，所述弧面反射镜为凹面反射镜、凸面反射镜或与所述弧面反射镜等效的反射式菲涅尔镜。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空中悬浮显示系统，其特征在于，所述系统包括显示源、光学模组和弧面反射镜，所述光学模组包括透镜组和分光镜，所述透镜组包括至少一个透镜，所述弧面反射镜为凹面反射镜、凸面反射镜或与所述弧面反射镜等效的反射式菲涅尔镜；其中，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经过所述透镜组和所述分光镜后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜后在空中汇聚形成悬浮像。

【技术特征摘要】
1.一种空中悬浮显示系统，其特征在于，所述系统包括显示源、光学模组和弧面反射镜，所述光学模组包括透镜组和分光镜，所述透镜组包括至少一个透镜，所述弧面反射镜为凹面反射镜、凸面反射镜或与所述弧面反射镜等效的反射式菲涅尔镜；其中，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经过所述透镜组和所述分光镜后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜后在空中汇聚形成悬浮像。2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述光学模组中的每个透镜为传统透镜或菲涅尔透镜。3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述光学模组中相邻透镜中心之间的距离为d，且500mm≥d≥0mm；所述光学模组中各透镜的厚度为l，且500mm≥l＞0mm；所述光学模组中各透镜的外接圆直径为D，且5000mm≥D＞0mm。4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经所述分光镜反射后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜透射后在空中汇聚形成悬浮像。5.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述显示源发射的光线经所述光学模组的光线入射端进入所述光学模组，经所述分光镜透射后，再经所述光学模组的光线出射端进入所述弧面反射镜；光线经所述弧面反射镜的反射经所述光学模组的光线出射端再次进入所述光学模组，并经过所述分光镜反射后在空中汇聚形成悬浮像。6.根据权利要求4或5所述系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：于迅博，高鑫，张婉璐，陈铎，邢树军，王鹏，
申请(专利权)人：北京眸合科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11