具有光柵結構的多角度投影系統的製作方法

2023-06-08 11:49:41

專利名稱：具有光柵結構的多角度投影系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種投影系統，具體地說是涉及一種基於光柵的多角度投影系統。
背景技術：
幻影成像技術是基於分光鏡原理通過反射搭建在其上方的顯示器中的演示內容，同時透射顯示櫃內部的實物，二者疊加構成了展示系統。其不足之處在於顯示器需要通過支架搭建在幻影成像玻璃之上，裝置體積較大，結構複雜；或者是將櫃體倒置，顯示器在其下方，這種結構既不穩定，同時視角範圍也受到限制。

發明內容
本發明的目的是克服上述技術中的不足，提供一種結構簡單、易於製造，達到改變顯示器光源方向並提供多角度觀測點的投影系統。本發明的技術解決方案如下:一種具有光柵結構的多角度投影系統，包括顯示光源、稜鏡膜、櫃體、抗反射膜和薄膜光柵，在所述的顯示光源上覆蓋有稜鏡膜，櫃體放置於顯示光源與稜鏡膜的正上方，所述的櫃體的內側面塗覆有抗反射膜，櫃體的外側面覆置有薄膜光柵。所述的顯示光源的演示形式根據櫃體的形狀做後期處理，演示內容可以是經過特殊處理的實拍物體，或者通過計算機獲得的文字、圖像、視頻，或者是LED燈構成的圖案
坐寸ο本發明的成像原 理是:顯示光源發射出來的光線經過稜鏡膜準直後，經過櫃體的側面，側面的光柵結構調製光線的傳播方向，使光線能夠進入人眼。櫃體的每個側面都具有單層或者多層的光柵結構，使得觀眾能夠多角度觀看到顯示光源的演示內容。與現有技術相比，本發明的有益效果是:(I)薄膜光柵結構能夠改變顯示器光源的傳播方向，使觀眾能夠多角度觀看到演示內容；(2)覆蓋於顯示器之上的稜鏡膜，能夠準直顯示器的出光方向，減少光線之間的串擾，提高裝置的出光效率及圖像質量；(3)塗覆在櫃體內側面的抗反射膜能夠提高裝置的出光效率，減少光線之間的串擾；(4)覆蓋在櫃體側面的多層薄膜光柵，能夠分別改變不同波長的光源的傳播方向，從而能夠實現全彩投影；(5)簡易的投影顯示結構使操作、使用更加方便。(6)


圖1具有光柵結構的多角度投影系統結構示意圖。
圖2為顯示器演示形式示意圖。圖3為單色投影系統的櫃體側面縱向剖視圖。圖4為全彩色投影系統的櫃體側面縱向剖視圖。圖5為實施例1光路示意圖。圖6為實施例1仿真模擬的結果示意圖。圖7為實施例2光路示意圖。圖8為實施例3光路示意圖。圖9為實施例4結構示意圖。圖10為實施例4光路示意11為實施例4仿真模擬的結果示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作詳細說明，但不應以此限制本發明的保護範圍。參閱圖1，具有光柵結構的投影系統由平板顯示器I，稜鏡膜2，櫃體3，抗反射膜4，薄膜光柵5構成。在所述的 顯示光源I上覆蓋有稜鏡膜2，櫃體3放置於顯示光源I與稜鏡膜2的正上方，所述的櫃體3的內側面塗覆有抗反射膜4，櫃體的外側面覆置有薄膜光柵5。所述的櫃體由四片三角形連接而成，櫃體的材料可以設定為各種塑料、玻璃、石英等透明材質。圖2中，根據櫃體的形狀，對顯示光源的顯示形式做前期處理，即，針對圖1所述的四面錐體形的櫃體，相應的顯示光源的演示內容構成斜十字結構，分為四個部分，使人眼觀看到正立的圖像或文字；各部分的演示內容應儘量放置於三角形的中心附近，並且避免在十字交叉處放置演示內容，此處圖形光線容易相互幹擾，影響圖像效果。圖3中，對於單色光源的投影系統，所述的薄膜光柵5的光柵方向平行於櫃體的底面，通常光柵周期設定為300 800nm,光柵高度設定為IOOnm 500nm,櫃體側面與底面所成夾角設定在30 60°。圖4中，對於全彩色光源的投影系統，所述薄膜光柵5的光柵方向平行於櫃體的底面，通常光柵周期設定為300 800nm,其中，5 (a)的光柵周期大於5(b)的光柵周期,5(b)的光柵周期大於5 (c)的光柵周期，光柵高度設定為IOOnm 500nm，櫃體側面與底面所成夾角設定在30 60°。圖5是實施例1,其中以550nm綠光作為顯示光源波長,顯示光源的顯示內容為英文字母「S」 「J」 「T」 「U」，光柵周期設定為400nm，光柵高度為300nm，櫃體的側面與底角均成45°，從而得到俯視角3°，在人眼的可接受範圍之內。圖6是實施例1運用Lighttools光學仿真軟體模擬的結果，各個側面的仿真結果為正立的英文字母「S」 「J」 「T」 「U」，圖像質量良好。圖7是實施例2，其中以550nm綠光作為顯示光源波長，設定四個側面的薄膜光柵周期分別為400nm、400nm、450nm、450nm時，光柵高度均為300nm，櫃體的側面與底面的夾角為45。，從而得到俯視角分別為3°，3°，12°，12°，在人眼的可接受範圍之內，兩側的圖
像質量良好。
圖8是實施例3，光源一側為550nm綠光源，另一側為650nm紅光源，設定櫃體各個側面與底面均成45 °時，光柵周期分別設置為400nm、473nm，光柵高度分別為400nm、300nm，從而得到俯視角均為3°，在人眼的可接受範圍之內，兩側的圖像質量良好。圖9是實施例4，光源為全彩色光源，紅綠藍(紅光650nm，綠光550nm，藍光450nm)三色光源強度比例為1:1:1，光源內容為英文字母「HF」，櫃體為三角柱體，櫃體側面與底面成45°，櫃體的側面覆置三層光柵薄膜，薄膜由內到外，光柵周期依次為318nm、380nm、460nm,光柵高度均為300nm。圖10是實施例4的光路示意圖，由從而得到俯視角為3°左右。圖11是實施例4運用Lighttools光學仿真軟體模擬的結果，圖像在人眼觀察處為紅綠藍三色混合的顯示內容，其他處為雙色或單色的顯示內容，字母「HF」為正立圖像，在人眼觀察處，字母可分辨。`
權利要求
1.一種具有光柵結構的多角度投影系統，特徵在於其構成包括顯示光源(1)、稜鏡膜(2)、櫃體(3)、抗反射膜(4)和薄膜光柵(5)，在所述的顯示光源(1)上覆蓋有稜鏡膜(2)，櫃體(3)放置於顯示光源(I)與稜鏡膜(2)的正上方，所述的櫃體(3)的內側面塗覆有抗反射膜(4)，櫃體的外側面覆置有薄膜光柵(5)。
2.根據權利要求1所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的櫃體為中空的四面錐體、三稜錐體、三角柱體或圓錐體。
3.根據權利要求1所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的櫃體是由塑料、玻璃或石英透明材質製成。
4.根據權利要求1所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的櫃體的各側面與櫃體底面之間具有相同或者不同的夾角，其夾角設定依據為光源波長、觀眾視角或光柵周期。
5.根據權利要求1所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的顯示光源是平板顯示器，其演示形式根據櫃體形狀，做處理；或者是LED燈。
6.根據權利要求1所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的抗反射膜具有周期性微結構，對可見光區域的各波長具有高透射率。
7.根據權利要求1所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的薄膜光柵的光柵方向平行於櫃體的底面，根據不同的光源波長和視角，光柵具有不同的周期。
8.根據權利要求7所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的薄膜光柵(5)是單層或多層疊加的方式覆蓋在櫃體外側面。
9.根據權利要求8所述的具有光柵結構的多角度投影系統，其特徵是，所述的多層疊加的薄膜光柵，由下層光柵到上層光柵，其光柵周期依次增大。
全文摘要
本發明公開了一種具有光柵結構的多角度投影系統，包括顯示光源、稜鏡膜、櫃體、抗反射膜和薄膜光柵，在所述的顯示光源上覆蓋有稜鏡膜，櫃體放置於顯示光源與稜鏡膜的正上方，所述的櫃體的內側面塗覆有抗反射膜，櫃體的外側面覆置有薄膜光柵。本發明使觀眾從多角度觀看到演示內容，提高裝置的出光效率及圖像質量，適用於產品展示、文字展示以及各種移動終端上。
文檔編號G03B21/14GK103246143SQ20131017763
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月14日 優先權日2013年5月14日
發明者葉志成, 盛欣 申請人:上海交通大學