虚拟屏幕影视显示方法及装置制造方法及图纸

一种虚拟屏幕影视显示方法及装置。利用大口径菲涅耳透镜作为成象物镜和设计产生虚拟大屏幕的方法，将各种图象发生器１产生的相应图象（屏）设在物距Ｓ。处，便可在像距Ｓ′处产生虚拟屏幕尺寸为Ｍ的高亮度图象，进而固定设置和保护用透明窗口的箱体构筑成的电影、电视或幻灯一类无屏幕影视显示装置。其特点是低功耗，高亮度，而且勿须借助实际屏幕和目镜就能在昼夜露天场合直接观察。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用大口径菲涅耳透镜作为物镜，产生无实际屏幕，即虚拟屏幕影视显示方法及装置。本专利技术属于影视图象显示技术。已有电影、电视等图象显示，都必须借助一种称之为投影屏幕或荧光屏的真实屏幕才能观察图象，显然由于作为图象载体的屏幕，产生的图象亮度较低，仅能在较暗的环境下观赏；此外，涉及到屏幕的设备和造价，特别是当代日益发展的大屏幕影视，价格昂贵，难以普及。本专利技术的目的在于克服以上缺点，提供一种利用大口径菲涅耳透镜(组)作为物镜产生无屏幕，即虚拟屏幕影视显示装置和方法。本专利技术的另一目的在于充分利用日臻完善的影视设备中的图象产生和驱动装置——图象发生器，如电影放映机、由计算机控制的投影机等，使其与大口径菲涅耳透镜(组)相结合，以构筑各种无屏幕影视映示设备，如虚拟屏幕电影和电视装置等。本专利技术是这样实施的利用大口径菲涅耳透镜EF和已有电影放映机、计算机控制的投影机，幻灯机等图象发生器，将其产生的图象(二维的和三维的或其复合的)，置于上述透镜物距So处，便可在象距S′处产生无实际屏幕的能直接观察的高亮度图象，并给出虚拟屏幕尺寸的计算公式和光学参数取值范围。而其中菲涅耳透镜(组)的直径或口径D可在0.5～3.0米左右选择。为了便于理解和实施本专利技术，简述一下虚拟(无)屏幕影视装置的原理方法和基本结构是必要的。如附图说明图1所示采用一大口径菲涅透镜，作为成像物镜，若在其物距So处，设置一小面积发光背景平面AB，根据几何光学原理，在物镜右侧像距S′处产生一实际像A′B′，(此处定义为虚拟屏幕)，为保证人眼在最小观察距离L处后的阴影R区内能直接观察，必须满足以下条件人眼最近观察点C必须是菲涅耳透镜与虚拟屏幕M顶端二连接直线EA′FB′延长线的交点，而直线EC、FC又必须是图象AB二点边际光线BE、AF的追迹光线。则虚拟屏幕的尺寸M计算公式M=D(1-S′/L)式中M-设定虚拟屏幕尺寸D-菲涅耳透镜(组)直径或通光口径S′-高亮度图象位置处，即像距L-人眼最小观察距离显然，虚拟屏幕M与菲涅耳透镜直径D成正比，并与S′/L的比值有关，当观察距离L与S′相等时，M=0当L→∞时，M=D。因此M的最大值等于菲涅耳透镜(组)直径或通光口径。此时图象AB上每点的光发射孔径角α必须充满菲涅耳透镜的出射口径，以保证虚拟屏幕尺寸不会相应减小。上述的小面积发光平面AB，可以用电影放映机、计算机控制的投影机等各种图象发生器产生的图象(屏)，如胶片、液晶屏等，该图象AB可以是多个图象发生器产生的二维和三维的复合图象，在技术上应保证上述图象AB和菲涅耳透镜两者的光轴相重合，即要求图象发生器如电影放映机、幻灯机中的换片、照明机构或装置(包括相应调整机构)，以便把图象AB精确调整到So位置上，这样就能在对应像距S′处产生M尺寸的虚拟屏幕A′B′本专利技术公开的虚拟屏幕影视方法是利用大口径菲涅耳透镜作为成象物镜，将各种图象发生器1产生的相应图象(屏)置于物距So处，便可在像距S′处产生能直接观察的虚拟屏幕尺寸为M的高亮度图象，该图象或虚拟屏幕的大小M由公式M=D(1-S′/L)确定，且S′/L的范围0～1之间，通常选取S′/L=0.25为宜，M的范围选取0.4～3.0米之间。依据上述基本关系式和给出的选择范围，通常根据需要先确定虚拟屏幕的尺寸M，再考虑到场合及用途(电影院、家庭、广告等)，确定观察的距离及观察范围的大小，根据本专利技术给出的公式等，就能相应计算出菲涅耳透镜直径D，由D和象距S′就能得出菲涅耳透镜焦距f和物距So，进而确定光学系统的轮廓尺寸，在此基础上最后就可以进行装置的结构设计，获得所需的显示装置。下面结合附图再详细给出本专利技术的具体实施例。图1本专利技术的原理示意图。图2本专利技术基本结构示意图。如图2，本专利技术是由大口径菲涅耳透镜3和能在物距So处产生处于同一光轴的图象AB的图象发生器1，以及考虑到菲涅耳透镜3的固定和安装的需要，在菲涅耳透镜3前方设置的透明窗口4，并凭借密封胶垫7之类的固接件固定在箱体5组成；若视角β较大，且要求其图象质量较高时，则应再设置一光学补偿物镜2，使之与大口径菲涅耳透镜3组成一复合光学物镜组。当需要物距So较大时，可以把上述图象发生器1和补偿物镜2相配置并固定在一端，而把大口径菲涅耳透镜3和透明窗口4配置固定在另一端，组成在保持其光轴一致条件下的分体安装装置。上述图象发生器1可以选择各种已有设备或装置，从而构成不同的虚拟屏幕装置。若上述图象发生器1是被计算机或接收视频信号控制的单个或多个高亮度图像管或液晶图象屏，则组成无屏幕电视装置或虚拟屏幕影电视装置。若上述图象发生器1是电影放映机中的换片、照明装置或机构，则组成无屏幕电影装置或虚拟屏幕电影(映示)装置，自然应使其电影胶片处于物距So处。若上述图象发生器1是一个幻灯机中的换片、照明装置或机构，则组成无(虚拟)屏幕幻灯或广告牌装置。显然不同的图象发生器产生不同的图象，如果上述图象发生器1所生的图象是由生成平面图象的影视胶片、玻璃图象片和三维图象片组成复合图象，则其组合便组成复合二维的和三维图象无屏幕影视显示装置。可以将上述多台虚拟屏幕显示装置进行组合，组成虚拟屏幕复合影视显示装置，只要适当调整各台显示装置之间光轴夹角，就可在空间拼接大型的复合虚拟屏幕，即利用多台虚拟屏幕显示装置的适当配置就能拼合更大尺寸的虚拟屏幕。综上所述本专利技术公开的虚拟屏幕产生和设计与计算方法及组成的多种虚拟屏幕显示装置，功耗低，图象亮度高，实现了可以在白昼露天场合映示和观赏。权利要求1．一种虚拟屏幕影视显示方法是利用大口径菲涅耳透镜(3)作为成象物镜，将各种图象发生器(1)产生的相应图象屏置于物距So处，便可在像距S′处产生能直接观察的虚拟屏幕尺寸为M的高亮度图象，该图象或虚拟屏幕的大小M由计算公式M=D(1-S′/L)确定，M的范围一般宜选取0.4～3.0米之间，且S′/L的范围在0～1之间，通常选取S′/L=0.25为宜。2．根据权利要求1所示的显示装置，其特征在于它是由大口径菲涅耳透镜(3)和能在物距So处产生光轴一致的图象AB的图象发生器(1)，在菲涅耳透镜(3)的前方设置透明窗口(4)，并凭借密封胶垫(7)一类固接件固定在箱体(5)上组成。3．根据权利要求2所述的显示装置，其特征是还可在上述装置上再设置一光学补偿物镜(2)，使之与大口径菲涅耳透镜(3)组成一复合光学物镜组以提高象质。4．根据权利要求3所述的显示装置，其特征是可以把上述图象发生器(1)和补偿物镜(2)相配置并固定在一端，而把大口径菲涅耳透镜(3)和透明窗口(4)配置固定在另一端，组成在保持其光轴一致条件下的分体安装的影视显示装置。5．根据权利要求2或3或4所述的显示装置，其特征是上述图象发生器(1)是被计算机或接收视频信号控制的单个或多个高亮度图像管或液晶图象屏而组成虚拟屏幕电视装置。6．根据权利要求2或3或4所述的显示装置，其特征是上述图象发生器(1)可以是电影放映机中的换片、照明装置或机构而组成虚拟屏幕电影装置。7．根据权利要求2或3或4所述的显示装置，其特征是上述图象发生器(1)是一个幻灯机中的换片、照明装置或机构而组成无屏幕幻灯或广告牌装置。8．根据权利要求2或3或4所述的显示装置，其特征是上述图象本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟屏幕影视显示方法是利用大口径菲涅耳透镜（３）作为成象物镜，将各种图象发生器（１）产生的相应图象屏置于物距Ｓ。处，便可在像距Ｓ′处产生能直接观察的虚拟屏幕尺寸为Ｍ的高亮度图象，该图象或虚拟屏幕的大小Ｍ由计算公式：Ｍ＝Ｄ（１－Ｓ′／Ｌ）确定，Ｍ的范围一般宜选取０．４～３．０米之间，且Ｓ′／Ｌ的范围在０～１之间，通常选取Ｓ′／Ｌ＝０．２５为宜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国星，郑冰，
申请(专利权)人：郑国星，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]