一种空中成像元件、空中成像显示装置的制作方法

本实用新型涉及光学成像领域，尤其是指一种用于空中成像元件、空中成像显示装置。

背景技术：

随着科技的发展，空中成像技术的应用越来越多。

目前已有采用DCRA光学元件实现空中成像，但是限于对光学元件的精度要求：DCRA光学元件由100μm大小的微小镜子组合而成，其加工精度需要在数十纳米以内，所以只能用于小的图像的空中成像，而且加工成本很高。目前用于大型图像的空中成像技术还没有真正实现。

技术实现要素：

为解决以上问题，本实用新型提供一种结构简单、生产成本低，适用于大型空中成像展示平台的光学元件。

一种使入射图像的光线产生弯曲的光学元件，所述光学元件底部截面为球面反射面，所述光线在光学元件底部的反射面经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像。

优选的，所述球面反射面的直径小于1mm，优选为半球面。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明球体。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明半球体。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明空心球体。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明空心半球体。

优选的，所述光学元件为内侧镀有反射膜的透明空心半球体。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明圆柱体。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明半圆柱体。

优选的，所述光学元件为弧状反射面。

一种空中成像元件，包括1个或多个使入射图像的光线产生弯曲的光学元件，所述光学元件底部为球面反射面，所述光线在光学元件底部的球面反射面经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像。

优选的，所述球面反射面的直径小于1mm，优选为半球面。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明球体。所述透明圆球的折射

率为2。

优选的，所述光学元件整齐排列在一个水平面上。

优选的，所述光学元件通过粘合层固定在基板上。

优选的，所述基板为布面或硬板(颜色优选黑色或其它不透明的深颜色)。

另外，本实用新型还提供了一种空中成像的显示装置。

空中成像显示装置，包括多个使入射图像的光线产生弯曲的光学元件，所述光学元件底部为球面反射面，所述光线在光学元件底部的球面反射面经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像；还包括用于承载入射图像的投影装置，投影装置显示的入射图像产生的光线经过空中成像元件，在空中形成实像。

优选的，所述球面反射面的直径小于1mm，优选为半球面。

优选的，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明球体。

优选的，所述光学元件整齐排列在一个水平面上。

优选的，所述光学元件通过粘合层固定在基板上。

优选的，所述基板为布面。

优选的，所述投影装置可以通过有线或无线的方式进行人机互动。

另外，本实用新型还提供了空中成像显示装置在演讲题词、舞台演出、仪表显示及医疗系统的应用。

本实用新型在讲台演讲、新闻播报等提供只有演讲者可以看到的提词实像，不影响拍摄就现场观众。

本实用新型可以将仪表表盘的信息在空中成像，方便观测，尤其对于汽车导航系统的实用，减少驾驶员低头看导航的安全隐患。

本实用新型可以在演出的舞台中形成实像，减少了实物布景的不变和费用，也避免的现在使用屏幕背景的不真实感。

本实用新型可以在什么都没有的空中，使人们看到能够穿越的大型空中映像；可用于数字标牌和娱乐场所，导向标牌等应用；应用于观光场所，体验可穿越的城墙；应用于娱乐场所，体验裸眼观察空中楼阁。

本实用新型通过光学元件的反射实现空中成像，无需对图像做特殊处理，且成像有严格的定位(根据空中成像光学元件本身的结构及与光源的位置决定空中成像的位置)。

本实用新型采用底部为半圆弧反射面的光学元件，尤其是直接采用透明球体，制作方便，大大降低了成本；由于避免了精度设置，可以做任意大小的成像装置，可以用于大型空中成像，制作单体面积可为1平方米以上。

本实用新型的空中成像技术是目前为止从未有过的划时代的新型显示技术。通过应用空中成像技术，不需要任何媒介，可在不存在任何实物的空中，出现真实的映像。用手指可以触摸还可以操作空中映像，从而实现崭新的空中成像人机交互系统。

空中成像是新型的传媒媒体、不仅是应用新型空中成像光学元件的装置开发与制造，而且空中成像的媒体内容即软件开发、制作也蕴藏着巨大的市场和商机。利用通过触摸空中映像而产生的人机互动效应，给游戏机开发、制造厂商，电影制作、发行商等提供了一个新的开发空中。随着新型成像光学元件的诞生，会波及到新的技术领域的产生。

附图说明

图1是本实用新型空中成像光学元件的结构示意图；

图2是本实用新型空中成像元件的结构示意图；

图3是本实用新型空中成像原理示意图。

图4是现有技术中的提词器使用原理示意图。

图5是本实用新型在新闻播报中使用效果示意图；

图6是图5中提词器工作示意图。

图7是本实用新型在演讲中使用示意图；

图8是图7中提词器工作示意图。

图9是本实用新型在体验裸眼观察空中楼阁示意图；

图10是本实用新型在可穿越的大型空中成像显示器使用示意图；

图11是本实用新型在感光场所体验可穿越的城墙示意图。

具体实施方式

下面结合和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

实施例1

如图1-2所述，一种空中成像元件，为多个底部镀有反射膜2(球面反射面)的透明球体1整齐排列在一个水平面上，所述光线在透明球体1底部的反射膜2经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像。所述透明球体1(即球面反射面2)的直径小于1mm。

所述透明球体1通过粘合层3固定在布面4(也可以为别的可以粘贴的板状物)上。

实施例2

包含实施例1的空中成像元件的空中成像显示装置，还包括用于承载入射图像的投影装置，投影装置显示的入射图像产生的光线经过空中成像元件，在空中形成实像。所述显示装置包括承载投影装置的箱体，箱体上端开口设有半透明反射镜，箱体内壁设有空中成像元件(逆反射屏)，如图3所示。

优选的，所述投影装置可以通过有线或无线的方式进行人机互动。

实施例3

如图5-6所示，一种提词器，包括主机和显示屏，主机放置于播报员使用的桌子11(或者如图7-8所示的演讲台14)下面或桌子内部，显示屏设在桌面下方，主机和显示屏连接，桌子内部设有空中成像元件，空中成像元件12(或图8所示演讲台中空中成像元件13)设置在显示屏上方，显示屏显示的文字或图像的光线通过空中成像元件12在空中形成实像R，播报员不需要低头可以直接看到。

其中，所述空中成像元件，包括1个或多个使入射图像的光线产生弯曲并在空中形成实像的光学元件1，所述光学元件为底部镀有反射膜的透明或半透明球体，所述透明或半透明球体整齐排列在一个水平面上(小球反射阵列)。所述显示屏中图像的光线在透明球体1底部的反射膜2经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像。所述透明球体1(即球面反射面2)的直径小于1mm。

优选的，所述空中成像元件还包括一个半透明反射镜，可以将显示屏的光线部分反射到光学元件(小球反射阵列)上。并且可以根据需要调整角度。半透明反射镜和小球反射阵列的距离及角度决定空中成像的高度及成像的前后位置。

所述光学元件(小球反射阵列)通过粘合层3(胶)固定在布面4上。

优选的，所述提词器可以通过有线或无线的方式进行人机互动。

如图5-8，本实用新型在讲台演讲、新闻播报等提供只有演讲者可以看到的提词实像，不影响拍摄就现场观众。

本实用新型可以将仪表表盘的信息在空中成像，方便观测，尤其对于汽车导航系统的实用，减少驾驶员低头看导航的安全隐患。

本实用新型可以在演出的舞台中形成实像，减少了实物布景的不变和费用，也避免的现在使用屏幕背景的不真实感。

如图9-11，本实用新型可以在什么都没有的空中，使人们看到能够穿越的大型空中映像；可用于数字标牌和娱乐场所，导向标牌等应用；应用于观光场所，体验可穿越的城墙；应用于娱乐场所，体验裸眼观察空中楼阁。