空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统技术方案

本申请提供一种空中成像系统，包括显示器和成像模组，显示器用于发射图像光；成像模组位于图像光的光路上，用于汇聚图像光，并用于将汇聚后的图像光投射至空中；成像模组包括凹面镜和半透半反镜，凹面镜具有受光面，受光面用于接收并反射图像光；半透半反镜用于将显示器出射的图像光反射至受光面以被受光面反射，并用于透射受光面反射的图像光，半透半反镜与凹面镜的光轴的夹角不等于45

【技术实现步骤摘要】
空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统


[0001]本申请涉及空中成像领域，尤其涉及一种空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统。

技术介绍

[0002]空中成像系统无需借助载体，可直接将实像投射至空中被人眼观察。当前市面上常见的空中成像技术主要有以下三种：(1)利用光线在两层相互正交的光波导阵列各反射一次汇聚成像，可使得所成浮空实像具有无畸变的优点，但在浮空实像左右两侧会出现较为明显的残像，同时受限于光波导阵列单元的宽度，浮空实像的分辨率偏低；(2)利用微透镜阵列成像，可使得显示器件与微透镜阵列平行放置，极大地缩小整个成像系统的体积，但是微透镜阵列成像的视场角较小，相邻子透镜之间光线串扰较为严重，影响观看体验；(3)利用逆反射器成像，利用球形等微结构使反射光线与入射光线相互平行，方向相反，然后汇聚成像，虽然这种成像技术成本很低，但是光能损耗极高，清晰度较差，成像亮度极低。

技术实现思路

[0003]鉴于上述状况，实有必要提供一种空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统，以解决上述的光能损耗极高、清晰度较差及成像亮度极低的技术问题。
[0004]本申请实施例提供一种空中成像系统，包括：
[0005]显示器，用于发射图像光；及
[0006]成像模组，位于所述图像光的光路上，用于汇聚所述图像光，并用于将汇聚后的图像光投射至空中以呈现浮空实像；
[0007]所述成像模组包括：
[0008]凹面镜，具有一受光面，所述受光面用于接收并反射所述图像光；<br/>[0009]半透半反镜，设于所述凹面镜的一侧，用于将所述显示器出射的图像光反射至所述受光面以被所述受光面反射，并用于透射所述受光面反射的图像光，所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴之间的夹角不等于45
°
，所述凹面镜的几何中心与所述半透半反镜之间的距离与所述显示器和所述半反半透镜之间的距离之和大于所述凹面镜的焦距。
[0010]本申请实施例还提供一种汽车，包括：车体；
[0011]如上述的空中成像系统，设于所述车体内，所述空中成像系统显示的浮空实像可悬浮于所述车体内的目标位置，以被所述车体内的驾驶员观察和操作。
[0012]本申请实施例还提供一种基于空中成像的人机交互系统，包括：
[0013]如上述的空中成像系统，用于投射浮空实像；
[0014]感测器，用于感测针对所述浮空实像的触控或手势，并根据所述触控或手势生成感测信号；以及
[0015]控制器，与所述感测器及所述显示器连接，用于接收所述感测信号，并用于根据所述感测信号控制所述显示器显示对应于所述触控或手势的图像。
[0016]上述空中成像系统和基于空中成像的人机交互系统，由于所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴的夹角不等于45
°
，能够使得外界景物的实像与空中成像系统中所成的浮空实像位于凹面镜的光轴的两侧，从而只有空中成像系统中所成的浮空实像进入观察者视觉中，浮空实像成像清晰，分辨率高，提高了用户的观看体验，且光能损耗极低。
附图说明
[0017]图1为本申请实施例一的空中成像系统的结构示意图。
[0018]图2为本申请实施例一的空中成像系统的另一结构示意图。
[0019]图3为本申请实施例二的空中成像系统的结构示意图。
[0020]图4为本申请实施例三的空中成像系统的结构示意图。
[0021]图5为本申请实施例三的空中成像系统的另一结构示意图。
[0022]图6为本申请实施例四的空中成像系统的结构示意图。
[0023]图7为本申请实施例五的空中成像系统的结构示意图。
[0024]图8为本申请实施例五的空中成像系统的另一结构示意图。
[0025]图9为本申请实施例六的基于空中成像的人机交互系统的结构示意图。
[0026]主要元件符号说明
[0027]空中成像系统10、20、30、40、50
[0028]显示器11
[0029]浮空实像111
[0030]成像模组12
[0031]第一反射镜122
[0032]左反射镜1221
[0033]右反射镜1222
[0034]凹面镜123
[0035]半透半反镜124
[0036]第二反射镜125
[0037]遮光件13
[0038]遮光实像131
[0039]图像光L1
[0040]光轴L2
[0041]受光面S1
[0042]几何中心C1、C2、C3
[0043]第一连线l1[0044]第二连线l2[0045]焦距f
[0046]人机交互系统100
[0047]感测器80
[0048]感测区域810
[0049]控制器90
[0050]挡风玻璃200
[0051]镀膜区域210
具体实施方式
[0052]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0053]在本专利技术的各实施例中，为了便于描述而非限制本专利技术，本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
[0054]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0055]本申请实施例提供一种空中成像系统，包括：
[0056]显示器，用于发射图像光；及
[0057]成像模组，位于所述图像光的光路上，用于汇聚所述图像光，并用于将汇聚后的图像光投射至空中以呈现浮空实像；
[0058]所述成像模组包括：
[0059]凹面镜，具有一受光面，所述受光面用于接收并反射所述图像光；
[0060]半透半反镜，设于所述凹面镜的一侧，用于将所述显示器出射的图像光反射至所述受光面以被所述受光面反射，并用于透射所述受光面反射的图像光，所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴的夹角不等于45
°
，所述凹面镜的几何中心与所述半透半反镜的几何中心之间的距离与所述显示器的几何中心和所述半反半透镜的几何中心之间的距离之和大于所述凹面镜的焦距。
[0061]本申请实施例还提供一种汽车，包括：车体；
[0062]如上述的空中成像系统，设于所述车体内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空中成像系统，其特征在于，包括：显示器，用于发射图像光；及成像模组，位于所述图像光的光路上，用于汇聚所述图像光，并用于将汇聚后的图像光投射至空中以呈现浮空实像；所述成像模组包括：凹面镜，具有一受光面，所述受光面用于接收并反射所述图像光；半透半反镜，设于所述凹面镜的一侧，用于将所述显示器出射的图像光反射至所述受光面以被所述受光面反射，并用于透射所述受光面反射的图像光，所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴之间的夹角不等于45
°
，所述凹面镜的几何中心与所述半透半反镜的几何中心之间的距离与所述显示器的几何中心和所述半反半透镜的几何中心之间的距离之和大于所述凹面镜的焦距。2.如权利要求1所述的空中成像系统，其特征在于，所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴的夹角为β2或β3，其中45
°
&lt;β2≤50
°
，40
°
≤β3&lt;45
°
。3.如权利要求2所述的空中成像系统，其特征在于，所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴的夹角为β2，所述空中成像系统还包括：遮光件，设于所述半透半反镜背离所述凹面镜的一侧，且位于所述凹面镜的光轴和所述显示器之间，用于遮挡从外界射入的杂散光，以使所述遮光件所成的像经所述成像模组投射后位于所述凹面镜的光轴的所述浮空实像处。4.如权利要求2所述的空中成像系统，其特征在于，当所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴的夹角为β2时，所述半透半反镜的光轴与水平方向之间的夹角为1
°‑5°
，以使所述浮空实像位于所述水平方向；当所述半透半反镜与所述凹面镜的光轴的夹角为β3，所述半透半反镜的光轴与水平方向之间的夹角为<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，陈标，李军昌，
申请(专利权)人：安徽省东超科技有限公司，
类型：发明
国别省市：