专利名称：全方位虚拟成像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种虚拟成像系统，特别涉及利用光的反射成像原理，利用多 个半透镜组成的全方位虚拟成像系统。
背景技术：
随着社会经济的发展，人们越来越追求视觉上的美感，如今利用光学反射 效果的单面幻影成像，在一些领域已经得到的应用。图1为利用光学反射效果
的单面幻影成像的示意图。如图1所示，在展台A的后方依次设置支架B和 背景C，半透反射镜D固定于支架B上，并且于水平面呈现45度，镜面材料 可以是镀膜玻璃、有机玻璃等。作为成像源的显示器E安装在半透反射镜D 的正下方并且显示屏朝上。显示器E为传统成像装置(投影、液晶屏、LED 屏幕、CRT屏幕、等离子电视屏幕、传统电视屏幕)。
上述成像装置的成像原理为显示器E的图像经过半透反射玻璃D反射 向右边，与此同时，观众12可以沿箭头H所示方向，透过安装在展台A上的 视窗F看到背景C上的图像和显示器E的图像，其中背景C上的图像为实像 而显示器E的图像为虚像。
但这样的成像装置只有单个方向可以显示画面，所以表现效果有局限性， 观众12只能从一个特定的角度观察到图像。单面的幻影成像一般都需要放置 在一个单面开口的封闭箱体结构内，整个箱体结构较大，无法灵活使用。
所有这些缺点使得这种幻影成像装置只能适用于少数特定场所而无法在 表演、展会、商场等各种场合推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种全方位虚拟成像系统，在水平方向 360°的范围内都可以观察到虚拟影像。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下-
一种全方位虚拟成像系统，包括成像箱体和光路转换装置；成像箱体内设 有成像仪器；所述光路转换装置固定在成像箱体上方，包括相互拼接的三个以 上的半透反射镜，每个半透反射镜镜面的法线方向与成像仪器投射的影像入射 方向之间的夹角为40。 50° 。
本发明的全方位虚拟成像系统采用特殊的多面半透反射镜，使产生的虚拟 影像拥有水平方向360。的全方位视线范围。与现有的单方向可视的幻影成像 系统相比，摆脱了以往必须从特定的一个方向观察虚拟影像的限制。且本发明 的系统结构紧凑，体积较小。由于视角大、体积小，因此可以应用到各种表演、 展会、商场等各种场合。
所述夹角为45° 。这样虚拟影像投射到半透反射镜上所反射的光影正好 是平行于水平面的，最有利于观众的观看。
所述光路转换装置设有一支撑件，该支撑件为多边形，边数与半透反射镜 数量一致；每个半透反射镜的底边分别与支撑件的一条边拼接。
所述光路转换装置的顶部和四周设有遮挡板，用于遮挡环境光线，同时不 会反射多余的环境光。
每两个所述半透反射镜的相互连接处设有遮挡板，用于遮挡四周的环境光 线，同时可以在垂直方向处进行加固。采用上述结构，在两面镜面相接的接缝 处，也能完整的显示其影像内容，影像的连续性和完整性不会因为多个半透反 射镜的拼接而破坏，不会看到交错的图像。从而产生的虚拟影像，会让观众有 更真实的感觉。
所述光路转换装置的顶部遮挡板四周向下延伸，挡在所有半透反射镜的顶 边外围，用于遮挡上方的环境光线，确保观众不会看到成像源。
所述成像箱体的顶面四周向上延伸，挡在所有半透反射镜的底边外围，用 于遮挡下方的环境光线。
所述成像箱体的顶面放置有背投硬幕或者软幕。 所述半透反射镜的个数为四个，以达到最佳视觉观赏的效果。 所述成像仪器是投影仪、液晶屏、等离子电视屏幕或CRT屏幕。 所述成像箱体内设有音箱，增加声音效果。
所述成像箱体上设有触摸屏、红外感应装置、资料架、书架、宣传海报、 宣传画册等多源化的信息内容。形成可以互动的多媒体系统。
图l是现有的单面幻影成像装置的结构示意图2为本发明的四面虚拟成像系统的剖面示意图3为本发明的四面虚拟成像系统中光路转换装置立体结构示意图4为本发明的四面虚拟成像系统的立体光路示意图5为本发明的四面虚拟成像系统的平面光路示意图。
具体实施例方式
下面根据图1至图5，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能 更好地理解本发明的功能、特点。
如图2所示，本发明的四面虚拟成像系统包括半透反射镜l、侧面遮挡板 2、顶部遮挡板6、下方遮挡板4、上方遮挡板15 (参见图5)、投影幕布5、 立方体支撑柱7和成像箱体14。
如图2和图3所示，四块梯型的半透反射镜面1水平方向相互连接在一起， 各自向内部立方体支撑柱7的方向成45度角，倾斜固定在内部立方体支撑柱 7上，支撑柱7垂直于水平面。每块半透反射镜面与水平面形成夹角k为45 度。由于成像箱体14内的投影仪8是放置在水平面上的，其投射上去的影像 光线是垂直于水平面的，因此，每个半透反射镜镜面的法线方向与投影仪8 投射的影像入射方向之间的夹角必定为45度。投影仪8投射的影像经半透反 射镜反射，反射出来的影像正好能保证平行于水平面传递到观众的视线，观赏 的效果最佳。每个半透反射镜镜面的法线方向与投影仪8投射的影像入射方向 之间的夹角在45度左右都是可以的，例如在40度到50度的范围内，只是观 赏效果不如正好是45度的情况。支撑件7为四边形，每个半透反射镜的底边 分别与支撑件7的一条边拼接。
在每两块半透反射镜面1之间的拼接处，用侧面遮挡板2在垂直方向上再 次加固。在四块梯型的半透反射镜面1的顶部，使用正方形顶部遮挡板6水平 方向放置，用于遮挡上方的环境光线。在四块梯型的半透反射镜面1的上方， 放安装了上方遮挡板15，也用于遮挡上方的环境光线。所有遮挡板最好使用 黑色吸光材料。
如图2和图4所示，成像箱体14内的底部安装投影仪8，垂直向上透射
画面，在投影幕布5上成像，形成四个成像源3。四个成像源3形成在四块各 自对应的半透反射镜面1的垂直下方。每块半透反射镜面1的垂直下方形成的 成像源3，将被各自上方的半透反射镜面1反射，使观众12可以沿着y方向 观察到画面。由于每块半透反射镜在满足半透反射条件下越薄越好，镜面1 都使用透明度较高的薄膜，观众12观察到由成像源3被反射形成的虚像同时， 也可以沿着图5中的方向W透过每块半透反射镜面1观察到背面的环境11。 观众13观察到由成像源3被反射形成的虚像同时，也可以沿着图5中的方向 R透过每块半透反射镜面1观察到背面的环境14。
在上述四面虚拟成像系统中，每块半透反射镜面1都原理相同，所以观众 12从任何一个水平方向观察都可以同时看到虚像和每块半透反射镜面1观察 到背面的环境ll，所以水平可视角度为360度，即全方位的。所述成像箱体 的顶面四周向上延伸形成下方遮挡板4，挡在所有半透反射镜的底边外围，用 于遮挡下方的环境光线。由于每块半透反射镜面1下面安装了下方遮挡板4， 观众不会直接看到在投影幕布5上形成的成像源3。
所述光路转换装置的顶部遮挡板6四周向下延伸形成上方遮挡板15,挡 在所有半透反射镜的顶边外围。由于每块半透反射镜面1的上方安装了上方遮 挡板15，所以观众不会直接看到在半透反射镜面1上反射的多余的环境光。
在上述四面虚拟成像系统中，四个成像源3也可以使用传统成像装置，例 如投影、液晶屏、LED屏幕、CRT屏幕、等离子电视屏幕、传统电视屏幕来 成像。为了保证各个方向都能看见相同的影像，成像装置在投影幕布上形成的 四个成像源应按投影幕布的中心对称分布。所需的对称分布影像可以用四个成 像装置分别同步形成成像源，也可以在成像装置中直接制作所需要的对称影像 资料来形成成像源。
在按照上述四面虚拟成像系统形成的虚像中，只要半透反射镜面1和投影 幕布5的尺寸足够大，就可以反射出人物、车辆以及各种大型的物体，也可以 按照于大型实物l: l的比例反射。
最后，为了使四面虚拟成像系统效果更为逼真，可以在成像箱体14内安 装音箱10。而安装触摸式屏幕红外感应装置、资料架、书架、宣传海报、宣 传画册等多源化的信息内容。可以增加四面虚拟成像系统的互动性。
前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员理解本发 明。对该较佳实施例，本领域内的技术人员在不脱离本发明原理的基础上，可 以作出各种修改或者变换。例如，本发明的光路转换装置所包括的相互拼接的 半透反射镜的数量只要三个以上即可，此时支撑件是多边形，边数与半透反射
镜数量一致；每个半透反射镜的底边分别与支撑件的一条边拼接。另外，本发 明的全方位虚拟成像系统也可以根据不同的场景需要改为多方位虚拟成像系 统，如270度方位成像等，对此应用，只要将本发明所采用的半透反射镜拼接 后所涵盖的方位减小到270度即可。以实施例的四块半透反射镜拼接来说，去 掉其中一块半透反射镜就可以了，这种修改是不需要创造性劳动的。即凡是依
据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落 入本发明专利的权利要求保护范围。
权利要求
1、一种全方位虚拟成像系统，包括成像箱体和光路转换装置；成像箱体内设有成像仪器；其特征在于，所述光路转换装置固定在成像箱体上方，包括相互拼接的三个以上的半透反射镜，每个半透反射镜镜面的法线方向与成像仪器投射的影像入射方向之间的夹角为40°～50°。
2、 如权利要求1所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述夹角为 45° 。
3、 如权利要求2所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述光路转 换装置设有一支撑件，该支撑件为多边形，边数与半透反射镜数量一致；每个 半透反射镜的底边分别与支撑件的一条边拼接。
4、 如权利要求1至3中任一权利要求所述的全方位虚拟成像系统，其特 征在于，所述光路转换装置的顶部和四周设有遮挡板。
5、 如权利要求4所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，每两个所述 半透反射镜的相互连接处设有遮挡板，遮挡板采用黑色吸光材料。
6、 如权利要求5所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述光路转 换装置的顶部遮挡板四周向下延伸，挡在所有半透反射镜的顶边外围。
7、 如权利要求6所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述成像箱 体的顶面四周向上延伸，挡在所有半透反射镜的底边外围。
8、 如权利要求1或2或7所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所 述成像箱体的顶面放置有背投硬幕或者软幕。
9、 如权利要求1所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述半透反 射镜的个数为四个。
10、 如权利要求1所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述成像仪 器是投影仪、液晶屏、等离子电视屏幕或CRT屏幕。
11、 如权利要求1所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述成像箱 体内设有音箱。
12、 如权利要求l或ll所述的全方位虚拟成像系统，其特征在于，所述 成像箱体上设有触摸屏红外感应装置、资料架、书架、宣传海报、宣传画册。
全文摘要
本发明涉及一种全方位虚拟成像系统，包括成像箱体和光路转换装置；成像箱体内设有成像仪器；所述光路转换装置固定在成像箱体上方，由三个以上的半透反射镜拼接组成，每个半透反射镜镜面的法线方向与成像仪器投射的影像入射方向之间的夹角为40°～50°。本发明的全方位虚拟成像系统采用特殊的多面半透反射镜，使产生的虚拟影像拥有水平方向360°的全方位视线范围。与现有的单方向可视的幻影成像系统相比，摆脱了以往必须从特定的一个方向观察虚拟影像的限制。且本发明的系统结构紧凑，体积较小。由于视角大、体积小，因此可以应用到各种表演、展会、商场等各种场合。
文档编号G02B17/06GK101191899SQ20061011901
公开日2008年6月4日 申请日期2006年12月1日 优先权日2006年12月1日
发明者曹巧华 申请人:曹巧华