一种反射成像装置的制作方法

文档序号:14967506发布日期:2018-07-20 11:35阅读:146来源:国知局

本发明涉及光学显示领域,尤其是涉及一种使成像源的反射影像放大的反射成像装置。



背景技术:

公知现有传统的反射成像技术(例如幻影成像),如图13,一般由反射介质18(反射镜)和成像源7组成,其缺点在于不能同时获得以下效果:第一,成像源4容易被观察者直接看到,使观察者很容易判断出虚像9是通过反射介质18(反射镜)反射成像的,从而不具备神秘感和科技感,降低了观赏展示的价值;第二,反射影像不具备放大的效果,可视角度小,视觉冲击力弱。

另外,专利201110080894.6虽然对成像源隐藏问题进行了解决,但是该专利还存在以下几个缺陷:其显示的反射影像较小,导致视线的观看视角较小;由于其是方体的结构,反射影像容易被折射介质的边角遮挡,在实践中,尤其是当观察者的视线转到该边角观看反射影像时,该边角的形态会对眼睛产生的不舒适(突兀感)的观感;能观察到反射影像的眼睛位置范围较小;这种方体的形态也导致了折射介质的体积和质量较大,边角的碰撞安全度不高,外观形体的流畅度和观赏性有局限。



技术实现要素:

因此,为了克服背景技术中的不足,本发明的目的是提供一种涉及在观看反射成像时,使观察者在所有能看到反射影像(虚像9)的位置上都不能直接看到该反射影像(虚像9)的成像源7,使观察者难以判断成像源7的实际位置,并且能使成像源7的虚像9放大(即所成的虚像9比成像源7大)的一种反射成像装置。

本发明的其它特征和优点将在下面的说明中进行描述,可以通过描述得到理解或者可以通过结合本发明的附图和实施例得到理解。

为了实现所述发明的目的,本发明采用如下技术方案:一种反射成像装置,包括:折射介质,包括第一折射介质6,所述第一折射介质6是透明的液体和/或透明的固体,用于使成像源射出的光在所述第一折射介质6的折射面上发生折射和/或全反射;

如果所述第一折射介质6是透明液体或包含有透明液体,则该透明液体装在透明的固体容器内;该反射成像装置特征在于包括:

当所述折射面包含有平面和曲面,并且当所述折射面至少有2个平面时,这两个平面分别为第一折射平面1和第二折射平面2,所述第一折射平面1和第二折射平面2相互成α角,α角的值的范围是100º≥α≥10º;

当所述折射面包含有平面和曲面,并且当所述折射面至少有1个平面时,所述曲面至少有两个,所述的一个平面为第一折射平面1、所述的两个曲面分别为第二折射曲面11和所述第三折射曲面3,所述第一折射平面1与所述第二折射曲面11的切平面相互成α角,α角的值的范围是100º≥α≥10º;

当所述折射面包含有平面和曲面,并且当所述折射面至少有1个平面时,所述曲面至少有两个,所述的一个平面为第二折射平面2,所述的两个曲面分别为第一折射曲面10和第三折射曲面3,所述第一折射曲面10的切平面与所述第二折射平面2相互成α角,α角的值的范围是100º≥α≥10º;

当所述折射面有且只有曲面时,所述曲面至少有3个曲面,分别为第一折射曲面10、第二折射曲面11和第三折射曲面3,所述第一折射曲面10的切平面和第二折射曲面11的切平面相互成α角,α角的值的范围是100º≥α≥10º。

进一步改进,在于还包括:反射介质,所述反射介质是固体,所述反射介质用于使成像源通过被该反射介质对应的反射面反射,使成像源在对应的位置成像;

当所述反射介质的反射面是平面时,该平面与第一折射平面1或第一折射曲面10的切平面13相互成β角,β角的值的范围是80º≥β≥0º;

当所述反射介质的反射面是曲面时,该曲面的切平面与所述第一折射平面1或第一折射曲面10的切平面相互成β角,β角的值的范围是80º≥β≥0º;

所述反射介质的反射面与所述第一折射平面1或与所述第一折射曲面10直接接触、间接接触或不接触;

所述间接接触是指所述反射介质的反射面与所述第一折射平面1之间设置有透明物质,并且所述透明物质分别与所述第一折射平面1和所述反射介质的反射面直接接触;或者

所述间接接触是指所述反射介质的反射面与所述第一折射曲面10之间设置有透明物质,并且所述透明物质分别与所述第一折射曲面10和所述反射介质的反射面直接接触;以及

在所述反射介质的反射面上的任意一点与所述第二折射平面2上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第一折射平面1相交;或者

在所述反射介质的反射面上的任意一点与第二折射曲面11上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第一折射曲面10相交;或者

在所述反射介质的反射面上的任意一点与第二折射曲面11上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第一折射平面1相交;或者

在所述反射介质的反射面上的任意一点与第二折射平面2上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第一折射曲面10相交。

进一步改进,在于还包括:第二折射介质12,所述第二折射介质12是透明的液体和/或透明的固体,如果所述的折射介质12是透明液体或包含有透明液体,则该透明液体装在透明的固体容器内;

所述第二折射介质12包含有第四折射曲面16和折射面20,所述折射面20是平面或曲面;

所述第一折射介质6和第二折射介质12由所述反射介质隔开,分别位于所述反射介质的两侧;

所述反射介质的反射面与所述折射面20直接接触、间接接触或不接触;

所述间接接触是指所述反射介质的反射面与所述折射面20之间设置有透明物质,并且所述透明物质分别与所述折射面20和所述反射介质的反射面直接接触;

所述透明物质是透明液体和/或透明固体;以及

在所述第三折射曲面3上的任意一点与所述第四折射曲面16上的任意一点连结所得到的所有直线中,至少有一条直线穿过所述反射介质的反射面。

进一步改进,在于还包括:光源33,用于使该光源33射出的光进入所述第二折射介质12的内部;所述第二折射介质12还包括折射面32,所述光源33射出的光从所述折射面32入射到所述第二折射介质12的内部;在所述光源33表面上的任意一点与所述第四折射曲面16上的任意一点的连线中,至少有一条直线与所述折射面32相交。

进一步改进,在于还包括:所述的第三折射曲面3或第四折射曲面16是旋转曲面的一部分,所述旋转曲面是由一条母线绕一条固定的旋转轴旋转而成的曲面,所述的母线是直线或曲线,所述的旋转轴是直线。

进一步改进,在于还包括:所述的第三折射曲面3和第四折射曲面16形状是球面的一部分或圆柱面的一部分。

进一步改进,在于还包括:所述的第三折射曲面3的形状是圆柱面的一部分,所述第一折射曲面10的形状是圆柱面的一部分。

进一步改进,在于还包括:成像源7,所述成像源7是在可见光下可见的物质;

在所述成像源7表面上的任意一点与所述第一折射平面1上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第二折射平面2相交;或者

在所述成像源7表面上的任意一点与所述第一折射曲面10上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第二折射曲面11相交;或者

在所述成像源7表面上的任意一点与所述第一折射平面1上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第二折射曲面11相交;或者

在所述成像源7表面上的任意一点与所述第一折射曲面10上的任意一点连结得到的所有直线中,至少有一条直线与所述的第二折射平面2相交。

进一步改进,在于还包括:所述的第一折射介质6和第二折射介质12是水、玻璃、水晶、塑料或树脂。

进一步改进,在于还包括:所述的成像源7是二维显示屏、三维立体显示屏、投影屏或生物。

进一步改进,在于还包括:所述反射介质是金属薄膜、玻璃、树脂、塑料或水晶,所述金属薄膜是通过用镀膜技术使金属附着在物体表面上的一层或多层的固态反射薄膜,用于增强该表面对光的反射强度。

本发明的有益效果是:如图10,本发明显示的反射影像(虚像9)的尺寸比成像源7更大,即具有使成像源7的反射影像放大的效果,比现有技术的反射影像尺寸大得多,使观看到的反射影像(虚像9)的视觉冲击力更强,观察得更清楚,观察的视角更大,并且使观察者难以判断反射影像(虚像9)的成像源7的实际位置,从而提升了该类反射成像的神秘感、科技感和观赏性。

本发明的折射介质的表面包含有曲面,因此该折射介质具有圆滑舒适的触摸感和柔美的视觉冲击力,不会在观察反射影像时出现由边角造成的视觉突兀感;能观察到反射影像的眼睛位置范围变大了;折射介质的表面没有方体的棱角,碰撞的安全性更高。

如图16,当观察者从视线方向4看去,能看到被光源33照亮的物像34,另外光源33不会被观察者5看到,使透明折射介质(例如k9玻璃)里的物像34和反射的虚像9相互映衬结合展示,增加了趣味性和视觉欣赏性。

综合上述,本发明具有独特的把玩和展示(装饰)效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的折射介质的立体结构示意图。

图2为本发明实施例1的折射介质的侧面结构示意图。

图3本发明实施例1的立体结构示意图。

图4本发明实施例1的侧面结构示意、光线a的光路示意图。

图5为本发明实施例1的侧面结构示意、光线b的光路示意图。

图6为本发明实施例2的第三折射介质的侧面结构示意图一。

图7为本发明实施例2的第四折射介质的侧面结构示意图二。

图8为本发明实施例2的第五折射介质的侧面结构示意图三。

图9为本发明实施例3不含底座的立体结构示意图。

图10为本发明实施例3的金属薄膜为不透明时的侧面结构示意、光路示意图。

图11为本发明实施例3没有胶合的两个折射介质的侧面分体结构示意图。

图12为本发明实施例3的金属薄膜为半透明时的侧面结构示意、光路示意图。

图13为现有反射成像技术的示意图。

图14为实施例2的侧面示意图。

图15为实施例4的两个折射介质的侧面结构示意图。

图16为实施例4的侧面结构示意图。

附图中:1.第一折射平面,2.第二折射平面,3.第三折射曲面,4.视线方向,5.观察者,6.第一折射介质,7.成像源,8.底座,9.虚像,10.第一折射曲面,11.第二折射曲面,12.第二折射介质,13.第一切平面,14.全反射光线,15.折射光线,16.第四折射曲面,17.第二切平面,18.反射介质,19.金属薄膜,20.折射面,21.虚像,22.光线a,23.光线b,24.第三折射介质,25.第四折射介质,26.第五折射介质,27.反射光线,28.折射光线,29.背景物,30.透射光线,31.虚像,32.折射面,33.光源,34.物像,35.视线方向。

附图中有3条带箭头的x轴线、y轴线、z轴线是空间坐标轴线;点a是成像源7表面上的一个点,点a'是虚像9上对应的一个成像点。点n是成像源表面上的一个点,点n'是点n对应的一个虚像点,点m为第三折射曲面3的球心在侧面的投影点。点g为第成像源7表面上的一个点。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细地解释本发明。以下所述的光线a是经过第二折射平面2折射后直接射到第一折射面1的光线;光线b是经过第二折射平面2后直接射到第三折射曲面3的光线。

以下是实施例1:结合图1、图2、图3、图4和图5进行说明,一种反射成像装置,包括第一折射介质6、第二折射介质12、反射介质、成像源7和底座8。第一折射介质6和第二折射介质12采用k9玻璃材料,第一折射介质6的表面是由两个平面(第一折射平面1和第二折射平面2)和一个曲面(第三折射曲面3)组成,所述第一折射平面1与第二折射平面2相互成α角,α=45度,所述第三折射曲面3是球面的一部分,该球面的球半径为5厘米,成像源7是液晶屏、oled显示屏幕或平面图形,放置于第二折射平面2下面,屏幕与第二折射平面2的距离是1毫米,固定在底座8里;以第一折射平面1为反射轴,虚像9是成像源7的反射影像,观察者5从视线方向4看到具有放大效果的虚像9。

下面是对实施例1的光路走向和成像效果进行分析:如图4和图5,成像源7射出的光包括光线a和光线b。

当光线a在经过该第一折射面1后,包含有反射光线27从第三折射曲面3射出和包含有折射光线28从第一折射平面1射出。根据球面凸透镜(非薄透镜)成像规律,反射光线27,形成放大效果的虚像9,观察者5通过第三折射曲面3的大部分面是可以看到该虚像9的。另外由于折射光线28从第一折射平面1射出,导致虚像9的成像亮度减少(在部分位置观察时)。

当光线b在经过该第三折射曲面3后,包含有全反射光线14在第三折射曲面3发生全反射并且从第一折射平面1射出,还包含有折射光线15从第三折射曲面3的部分面折射出。观察者通过第三折射曲面3是看不到的全反射光线14的。根据球面凸透镜(非薄透镜)成像规律,折射光线15形成放大效果的虚像21,但是观察者5在观看到虚像9时,是不能同时又看到虚像21的,由于虚像21是一个放大、靠边变形的虚像,与成像源7的实际位置偏移较大,并且折射光线15从第三折射曲面3上射出所经过的面积较少,这些因素容易混淆观察者的视觉,使观察者难以判断出成像源7的实际放置位置,达到具有神秘感的效果,从而提高了观赏展示的价值。

以下是实施例2:如图14,以实施例1为原型,在实施例1的第一折射介质6上增加一层金属薄膜19作为反射体,就是实施例2的技术方案,所述金属薄膜19是一层用镀膜技术镀在第一折射平面1上的不透明的金属薄膜19。

成像源7射出的光包括光线a和光线b。

光线a是经过第二折射平面2折射后直接射到第一折射平面1的光线,由于金属薄膜19的反射面与第一折射平面1重合(镀膜后重合),所以光线a在第一折射平面1上不会发生折射和全反射,而是在金属薄膜19上发生平面反射。经金属薄膜19反射后的光线a从第三折射曲面3射出,被观察者5看到,即虚像9被看到。

本实施例2的光线b的光路走向和实施例1的光线b的光路走向一样。

下面再结合图6、图7和附图8进行说明,对实施例2进一步改进,分别用第三折射介质24、第四折射介质25和第四折射介质26替换第一折射介质6,所述第三折射介质24、第四折射介质25和第五折射介质26,因为这些折射介质的折射面是包含有曲面的,根据凹面镜和凸透镜的成像规律,得知,第一折射介质6被替换后,该实施例2的装置能把成像源7的反射影像(虚像9)的尺寸显示得更大。

以下是实施例3:结合图9、图10和图11进行说明,本实施例3包括第一折射介质6和第二折射介质12,金属薄膜19(反射介质),成像源7,底座8。第一折射介质6和第二折射介质12采用k9玻璃,成像源7为lcd屏幕,底座8为木质底座。所述第二折射介质12包含折射面20和第四折射曲面16;所述折射面20是一个平面,所述折射面20与金属薄膜的反射面19重合,所述第一折射介质6包含第一折射平面1和第二折射平面2,所述第一折射平面1和第二折射平面2相互成α角,α=45度;金属薄膜19是用镀膜技术将其附着在第一折射平面1上的反射体(反射介质)。所述第四折射曲面16和所述第三折射曲面3为球面的一部分,把所述第一折射介质3、所述第二折射介质12和金属薄膜19胶合成一个球缺,该球缺的半径为5厘米,该球缺的高为8厘米,使金属薄膜19夹于所述第一折射介质6和第二折射介质12之间;金属薄膜19为半透明或完全不透明;把成像源7固定在底座8内,放置在第二折射平面2的下方,所述成像源7的屏幕与第二折射平面2的距离为1毫米。

所述镀膜是指应用镀膜技术使金属薄膜与第一折射介质的第一折射平面1直接附着,这种直接附着属于直接接触。所述胶合是指使用透明类物质(例如胶类贴合物)把金属薄膜19与第二折射介质12的折射面20相互贴合,即所述金属薄膜19与所述第三折射平面20之间夹有透明类物质,这种使用透明物质相互贴合的接触方式属于间接接触。所述透明类物质与金属薄膜19的接触或与所述折射面20的接触属于直接接触。

如图10,以金属薄膜19为反射轴,虚像9是成像源7的反射影像,观察者5从视线方向4看到具有放大效果的虚像9。

成像源7射出的光包括光线a和光线b。

如图10,当金属薄膜19为不透明半透明的情况时,本实施例3的光线a和光线b的光路走向和实施例2的光线a和光线b的光路走向一样。

如图12,当金属薄膜19为半透明的情况时,光线a在经过该第一折射面1(即金属薄膜的反射面)后,包含有反射光线27从第三折射曲面3射出和包含有透射光线30从第一折射平面1射出。光线a在第一折射面1上发生平面半反射,即在反射的同时有部分光直接穿透金属薄膜19,使虚像9的成像亮度减少。第一折射介质6和第二折射介质12组成了一个球面凸透镜,背景物29与球缺的球心的距离大于15厘米时,当观察者5的眼睛与球心的距离大于15厘米时,根据球面凸透镜(非薄透镜)成像规律,背景物29射出的光穿过第三折射曲面3到达观察者5的眼睛,即观察者5从方向4看去,可以同时看到正立放大的虚像9和缩小倒立的虚像30(虚像30是背景物29的虚像),增加了虚像9的空间立体层次感,提升了观赏效果。

当金属薄膜19为半透明时,本实施例3光线b与实施例2的光线b的光路走向一样。

以下是实施例4:结合图15结合图16进行说明,本实施例4包括第一折射介质6和第二折射介质12,金属薄膜19(反射介质),成像源7,底座8,光源32,物像34。所述第一折射介质6和第二折射介质12采用k9玻璃,成像源7为lcd屏幕,底座8为木质底座,物像34是激光内雕图像或者是第二折射介质12的内部镶嵌物,光源32是led灯。

所述第二折射介质12包含折射面20、第四折射曲面16和折射面32;所述折射面20和折射面32是两个平面,所述第一折射介质6包含第一折射平面1和第二折射平面2,所述第一折射平面1和第二折射平面2相互成α角,α=45度;金属薄膜19是用镀膜技术将其附着在第一折射平面1上的反射体(反射介质);所述第四折射曲面16和所述第三折射曲面3为球面的一部分,把所述第一折射介质3、所述第二折射介质12和金属薄膜19胶合成一个球缺,该球缺的半径为5厘米,该球缺的高为8厘米,使金属薄膜19夹于所述第一折射介质6和第二折射介质12之间;金属薄膜19为半透明或完全不透明;所述折射面20和金属薄膜19的反射面重合;把成像源7固定在底座8内,放置在第二折射平面2的下方,所述成像源7的屏幕与第二折射平面2的距离为1毫米。把所述光源32(led灯)固定在底座8内,所述光源32与所述折射面32的距离为2毫米。

当观察者从视线方向4看去,能看到被光源33照亮的物像34,另外光源33不会被观察者5看到。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。

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