[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN116300076A - 空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统 - Google Patents

空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116300076A
CN116300076A CN202111468854.9A CN202111468854A CN116300076A CN 116300076 A CN116300076 A CN 116300076A CN 202111468854 A CN202111468854 A CN 202111468854A CN 116300076 A CN116300076 A CN 116300076A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mirror
image
imaging system
concave mirror
aerial imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111468854.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张亮亮
陈标
李军昌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Easpeed Technology Co Ltd
Original Assignee
Anhui Easpeed Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Easpeed Technology Co Ltd filed Critical Anhui Easpeed Technology Co Ltd
Priority to CN202111468854.9A priority Critical patent/CN116300076A/zh
Publication of CN116300076A publication Critical patent/CN116300076A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/017—Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)

Abstract

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°。本申请的空中成像系统中，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。本申请还提供一种汽车和基于空中成像的人机交互系统。

Description

空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统
技术领域
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。
背景技术
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。
发明内容
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。
本申请实施例提供一种空中成像系统，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。
本申请实施例还提供一种汽车，包括：车体；
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。
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：
如上述的空中成像系统，用于投射浮空实像；
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
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。
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
图1为本申请实施例一的空中成像系统的结构示意图。
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。
图3为本申请实施例二的空中成像系统的结构示意图。
图4为本申请实施例三的空中成像系统的结构示意图。
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。
图6为本申请实施例四的空中成像系统的结构示意图。
图7为本申请实施例五的空中成像系统的结构示意图。
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。
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。
主要元件符号说明
空中成像系统 10、20、30、40、50
显示器 11
浮空实像 111
成像模组 12
第一反射镜 122
左反射镜 1221
右反射镜 1222
凹面镜 123
半透半反镜 124
第二反射镜 125
遮光件 13
遮光实像 131
图像光 L1
光轴 L2
受光面 S1
几何中心 C1、C2、C3
第一连线 l1
第二连线 l2
焦距 f
人机交互系统 100
感测器 80
感测区域 810
控制器 90
挡风玻璃 200
镀膜区域 210
具体实施方式
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。
在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明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。
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技术领域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。
本申请实施例提供一种空中成像系统，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。
本申请实施例还提供一种汽车，包括：车体；
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。
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：
如上述的空中成像系统，用于投射浮空实像；
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
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。
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。
下面结合说明书附图，对本申请的实施例作进一步地说明。
实施例一
请参阅图1，本申请实施例一提出了一种空中成像系统10，空中成像系统10可以将图像光L1投射至空间，以在空中呈现一悬浮的浮空实像111，悬浮的浮空实像111可被人眼所观察到。
空中成像系统10包括显示器11和成像模组12。显示器11用于发射图像光L1。成像模组12位于图像光L1的光路上，用于汇聚图像光L1并将汇聚后的图像光L1投射至空中以呈现浮空实像111。
显示器11可以为平面显示器，例如为液晶平面显示器件、有机发光平面显示器件等，当显示器11为平面显示器时，空中成像系统10所呈现的浮空实像111为二维的平面图像。显示器11可以为三维显示器，例如可以是利用全息三维成像技术、静态体成像技术、平移体扫描技术、旋转体扫描技术等真三维立体显示技术(True 3D Volumetric DisplayTechnique)来实现的真三维显示器，也可以是利用人眼双目视差原理，加入光屏障式(Barrier)、柱状透镜(Lenticular Lens)或指向光源(Directional Backlight)实现的伪三维显示器。当显示器11为三维显示器时，空中成像系统10所呈现的浮空实像111为三维的立体图像。显示器11还可以为经过多次反射形成的等效光源，或用于凹面镜123成像所用的物理光源。
成像模组12包括凹面镜123和半透半反镜124。
凹面镜123用于接收并聚焦图像光L1并反射聚焦后的图像光L1，凹面镜123是通过磁控溅射、真空蒸镀等方式在凹面抛光玻璃基底上镀金、银、铝等金属膜制作而成。
凹面镜123包括一受光面S1，受光面S1用于接收并反射图像光。受光面S1可以为球面、抛物面或自由曲面，用于接收、聚焦并反射图像光L1。受光面S1为球面时，浮空实像111会存在畸变，通过增大凹面镜123的焦距可减小畸变，以达到人眼无法发现的效果。凹面镜123的受光面S1为抛物面时，受光面S1的成像畸变相较于受光面S1为球面时要小，但受光面S1为球面时，有利于减小凹面镜123的制作成本。
半透半反镜124位于图像光L1的光路上，用于接收显示器11出射的图像光L1并将显示器11出射的图像光L1反射至受光面S1，还用于接收反射面S1反射的图像光L1并将反射面S1反射的图像光L1透射。也即，半透半反镜124用于调整从显示器11出射的图像光L1入射至受光面S1的角度。
半透半反镜124与凹面镜123的光轴L2呈一定夹角，夹角不同则显示器11在空中所成实像的位置也不同。凹面镜123具有一光轴L2，半透半反镜124与凹面镜123的光轴L2之间的夹角为β1，0°<β1<45°，以及45°<β1<90°。在本实施例中，半透半反镜124与凹面镜123的光轴的夹角优选为β2，β2为45°<β1≤50°。如此，显示器11在空中成像的位置位于凹面镜123的光轴L2的上方，当人正视凹面镜123所投射的浮空实像111时，人自身通过凹面镜123所成的实像则在凹面镜123的光轴L2的下方，即人的实像与空中成像系统10中所成的浮空实像111位于凹面镜123的光轴L2的两侧，通过此光路结构，可以把显示器11所成的浮空实像111和人自身的像区分开。在本实施例中，凹面镜123的光轴与水平方向平行，水平方向为图1中凹面镜123光轴的延伸方向。在一些实施例中，可将凹面镜123、显示器11及半透半反镜124沿顺时针旋转1°-5°，以使浮空实像旋转后位于旋转前的凹面镜123光轴L2上，以便人更好地观察，其中，旋转后的半透半反镜124的光轴与水平方向之间的夹角为1°-5°。
请参见图2，受光面S1具有一几何中心C1，半透半反镜124具有一几何中心C2，显示器11具有一几何中心C3。
几何中心C2位于凹面镜123的光轴L2。显示器11的几何中心C3与半透半反镜124的几何中心C2相连形成第一连线l1，第一连线l1与所述凹面镜123的光轴L2垂直。凹面镜123的几何中心C1和半透半反镜124的几何中心C2相连形成第二连线l2。
当第二连线l2和第一连线l1之和在凹面镜123的一倍焦距f和两倍焦距f之间时，浮空实像111的尺寸相较于显示器111的显示图像的尺寸为倒立放大；当第二连线l2和第一连线l1之和为凹面镜123的两倍焦距时，浮空实像111的尺寸与显示器11的显示图像的尺寸相等。当第二连线l2和第一连线l1之和大于凹面镜123的两倍焦距时，浮空实像111的尺寸相较于显示器11的显示图像的尺寸为倒立缩小。本实施例中优选第二连线l2和第一连线l1之和大于凹面镜123的两倍焦距。
为了降低外界杂散光进入到空中成像系统10中，降低外界景物所成实像的亮度，空中成像系统10还包括一遮光件13。遮光件13设于半透半反镜124背离凹面镜123的一侧，且位于凹面镜123的光轴L2和显示器11之间。具体的，遮光件13位于镜像光路上，该镜像光路为显示器11的几何中心发射至半透半透半反镜124的图像光的光路关于半透半反镜124镜像的光路，用于遮挡从外界射入的杂散光，以使遮光件13所成的像经成像模组12投射后位于光轴L2的浮空实像111处，其中遮光件13所成的像为遮光实像131，遮光实像131位于浮空实像111的背离半透半反镜124的一侧，如此，可提高显示器11所成的浮空实像111的对比度。在本实施例中，遮光件13为一黑色挡板。
上述的空中成像系统10中，由于所述半透半反镜124与所述凹面镜123的光轴L2的夹角大于45°，能够使得外界景物的实像与空中成像系统10中所成的浮空实像111位于凹面镜123的光轴L2的两侧，从而只有空中成像系统10中所成的浮空实像111进入观察者视觉中，浮空实像111成像清晰，分辨率高；并且降低了外界杂散光进入到空中成像系统10中，并降低了外界景物所成实像的亮度，提高了用户的观看体验。
实施例二
请参见图3，本申请实施例二提出了一种空中成像系统20，与实施例一的主要区别在于：
空中成像系统20中，半透半反镜124与凹面镜123的光轴之间的夹角优选为β3，β3为40°≤β3<45°。如此，显示器11在空中成像的位置位于凹面镜123的光轴L2的下方，当人正视凹面镜123所投射的浮空实像111时，人自身通过凹面镜123所成的实像则在凹面镜123的光轴L2的上方，即人的实像与空中成像系统10中所成的浮空实像111位于凹面镜123的光轴L2的两侧。通过此光路结构，可以把显示器11所成的浮空实像111和人自身的像区分开。在本实施例中，可将凹面镜123、显示器11及半透半反镜124沿逆时针旋转1°-5°，以使浮空实像旋转后位于旋转前的凹面镜123光轴L2上，以便人更好地观察，其中，旋转后的半透半反镜124的光轴与水平方向之间的夹角为-5°～-1°。
空中成像系统20中，遮光件13设于所述半透半反镜124背离所述凹面镜123的一侧，且位于所述凹面镜123的光轴L2背离所述显示器11的一侧。具体的，遮光件13位于镜像光路上，该镜像光路为显示器11的几何中心发射至半透半透半反镜124的图像光的光路关于半透半反镜124镜像的光路，用于遮挡从外界射入的杂散光，以使遮光件13所成的像经成像模组12后投射的光轴L2的遮光实像131，其中遮光实像131位于浮空实像111的背离半透半反镜124的一侧，如此，可提高显示器11所成的浮空实像111的对比度。
空中成像系统20中，成像模组12和显示器11相对于地面或实施例一中的空中成像系统10沿逆时针方向旋转预设角度，以使得人眼可以正视显示器11在空中所成的浮空实像111的位置，本实施例中的预设角度优选为1°-5°。
上述的空中成像系统20中，可实现实施例一中所述的所有有益效果，并且人眼可以正视显示器11在空中所成的浮空实像111的位置，提高了用户的观看体验。
实施例三
请参见图4，本申请的实施例三提出了一种空中成像系统30，与实施例一的主要区别在于：
空中成像系统30还包括第一反射镜122。以下以第一反射镜122包括左反射镜1221和右反射镜1222。作为示例进行说明，右反射镜1222位于图像光L1的光路上，左反射镜1221位于右反射镜1222的左侧。右反射镜1222用于接收由显示器11发射的图像光L1并将其反射至左反射镜1221，左反射镜1221用于接收由右反射镜1222反射的图像光L1并将其反射至半透半反镜124，左反射镜1221和右反射镜1222相互配合可改变图像光L1的光路。左反射镜1221和右反射镜1222均为镀金属膜或介质膜反射镜。当左反射镜1221和右反射镜1222为镀铝反射镜时，有利于节省成本。
左反射镜1221和右反射镜1222可设置于不同位置，例如图4所示的空中成像系统30中，左反射镜1221和右反射镜1222位于显示器11与半透半反镜124之间，用于将显示器11出射的图像光L1反射至半透半反镜124。或例如图5所示的空中成像系统30中，左反射镜1221和右反射镜1222位于半透半反镜124与浮空实像111之间，用于将半透半反镜124透射的图像光L1反射至目标位置显示浮空实像111。
请参阅图1，空中成像系统中不包括第一反射镜122时，为了显示浮空实像111，空中成像系统30在水平方向(以图1为基准的水平方向)和垂直方向(以图1为基准的垂直方向)的尺寸较大。而本实施例中，以图4为例，通过显示器11与半透半反镜124之间的第一反射镜122的反射作用，改变了显示器11与半透半反镜124之间的图像光L1的光路，在垂直方向上(以图1为基准的垂直方向)减小了显示器11与半透半反镜124之间的距离，也即减小了空中成像系统30在垂直方向上的尺寸。以图5为例，通过半透半反镜124与浮空实像111之间的第一反射镜122的反射作用，改变了半透半反镜124与浮空实像111之间的图像光L1的光路，在水平方向上(以图1为基准的水平方向)减小了半透半反镜124与浮空实像111之间的距离，也即减小了空中成像系统30在水平方向上的尺寸。
本实施例的空中成像系统30，可实现如实施例一中所述的有益效果。在此基础上，本实施例中的空中成像系统30，通过第一反射镜122的反射作用改变图像光L1的光路，有利于减小空中成像系统30某个维度的尺寸，从而减小空中成像系统30整体的体积。
实施例四
请参阅图6，本实施例提出了一种空中成像系统40，与实施例二的主要区别在于：
空中成像系统40中，成像模组12还包括第二反射镜125，第二反射镜125设于遮光件13的背离凹面镜123的一侧，用于将遮光件13所成的像反射至成像模组12，以使遮光件13所成的像经成像模组12投射后位于光轴L2的浮空实像111处，其中遮光件13所成的像为遮光实像131，遮光实像131位于浮空实像111的背离半透半反镜124的一侧，如此，可提高显示器11所成的浮空实像111的对比度。
本实施例的空中成像系统40，可实现实施例二中所述的有益效果。在此基础上，本实施例的空中成像系统30中，遮光件13的安装位置不受限制，安装方便。
实施例五
请参阅图7，本实施例提出了一种空中成像系统50，与实施例一的主要区别在于：
空中成像系统50中，成像模组12还包括第二反射镜125，第二反射镜125设于遮光件13的背离凹面镜123的一侧，用于将遮光件13所成的像反射至成像模组12，以使遮光件13所成的像经成像模组12投射后位于光轴L2的浮空实像111处，其中遮光件13所成的像为遮光实像131，遮光实像131位于浮空实像111的背离半透半反镜124的一侧，如此，可提高显示器11所成的浮空实像111的对比度。
请参阅图8，以图7中的空中成像系统50为例，当空中成像系统50应用于汽车的抬头显示的场景中时，即空中成像系统50设于汽车的车体内，空中成像系统50显示的浮空实像111悬浮于车体内的空间中的目标位置，可被汽车内的驾驶员观察和操作(触控或手势)。在上述场景下，汽车挡风玻璃200上具有一镀膜区域210，镀膜区域210镀有增反膜，从凹面镜123反射出的图像光L1入射至镀膜区域210，被镀膜区域210反射至目标位置显示浮空实像111。
本实施例的空中成像系统50，可实现实施例一中所述的所有有益效果。在此基础上，本实施例中的空中成像系统30，遮光件13的安装位置不受限制，安装方便。
实施例六
请参阅图9，本申请实施例六提出了一种基于空中成像的人机交互系统100，包括如上述任一空中成像系统。以实施例一中的空中成像系统10作为示例，人机交互系统100还包括感测器80和控制器90。控制器90分别连接感测器80和空中成像系统中的显示器11。
感测器80用于感测针对浮空实像111的触控或手势，并根据触控或手势生成感测信号。控制器90用于接收所述感测信号，并用于根据所述感测信号控制显示器11显示对应于所述触控或手势的图像。
感测器80为光学感测器，包括但不限于远近红外、超声波、激光干涉、光栅、编码器、光纤式或电荷耦合器件等。可以根据安装空间、观看角度和使用环境选择最佳的感测器类型，方便用户以最佳的姿态对浮空实像111进行观看或操作，提高用户操作的灵敏度和便捷性。控制器90可为控制芯片、控制芯片组或电脑主机等。控制器90与感测器80之间可采用有线或无线方式连接，传输数字或模拟信号(也即感测信号为数字或模拟信号)，从而可以灵活控制人机交互系统100的体积。
当浮空实像111被投射至空中时，用户手部可针对浮空实像进行相应操作，例如触控或手势。感测器80具有一感测区域810，感测器80的感测区域810与浮空实像111位于同一平面或包含浮空实像111所处的三维空间。用户手部对浮空实像111进行触控时，感测器80可感测触控位置，并将触控位置反馈至控制器90，控制器90根据触控位置控制显示器11显示相应的图像。用户手部在相距浮空实像111一定距离处作出手势时(例如画圈)，感测器80可感测手势信息，并将手势信息反馈至控制器90，控制器90根据该手势信息控制显示器11显示相应的图像。
本实施例的基于空中成像的人机交互系统100，包括如上述任一空中成像系统，可实现上述任一空中成像系统(10、30、40、50)的有益效果。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施方式的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其它单元或步骤，单数不排除复数。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

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°<β2≤50°，40°≤β3<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-5°～-1°，以使所述浮空实像位于所述水平方向。
5.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β3，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背离所述显示器的一侧，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。
6.如权利要求1-5任一项所述的空中成像系统，其特征在于，所述成像模组还包括：
第一反射镜，设于所述图像光的光路上，用于改变所述图像光的传输方向。
7.如权利要求3或5所述的空中成像系统，其特征在于，所述成像模组还包括：
第二反射镜，设于所述遮光件的背离所述凹面镜的一侧，用于将所述遮光件所成的像反射至所述成像模组。
8.如权利要求1所述的空中成像系统，其特征在于，所述显示器的几何中心与所述半透半反镜的几何中心相连形成第一连线，所述第一连线与所述凹面镜的光轴垂直。
9.一种汽车，其特征在于，包括：
车体；
如权利要求1-8任一项所述的空中成像系统，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。
10.一种基于空中成像的人机交互系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-8任一项所述的空中成像系统，用于投射浮空实像；
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
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。
CN202111468854.9A 2021-12-04 2021-12-04 空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统 Pending CN116300076A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111468854.9A CN116300076A (zh) 2021-12-04 2021-12-04 空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111468854.9A CN116300076A (zh) 2021-12-04 2021-12-04 空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116300076A true CN116300076A (zh) 2023-06-23

Family

ID=86801842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111468854.9A Pending CN116300076A (zh) 2021-12-04 2021-12-04 空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116300076A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118151404A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 成都工业学院 一种三次成像透明立体显示装置
CN118169901A (zh) * 2024-05-13 2024-06-11 成都工业学院 一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118151404A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 成都工业学院 一种三次成像透明立体显示装置
CN118169901A (zh) * 2024-05-13 2024-06-11 成都工业学院 一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3248053B1 (en) Display device with total internal reflection
US7751122B2 (en) Substrate-guided optical device particularly for vision enhanced optical systems
US12099187B2 (en) AR optical system and AR display device
CN111766702A (zh) 眼球追踪的近眼显示光学系统
WO1997022964A1 (en) Flat virtual displays for virtual reality
CN116300076A (zh) 空中成像系统、汽车及基于空中成像的人机交互系统
US12055693B2 (en) Camera module using small reflector, and optical device for augmented reality using same
CN111830723B (zh) 发射模组及深度传感器、电子设备
CN215678915U (zh) 显示系统以及车辆
CN114326123B (zh) 一种近眼显示装置
CN213338223U (zh) 图像显示装置及可穿戴设备
EP3819700B1 (en) Near-eye optical system
CN115602079A (zh) 空中成像系统及基于空中成像的人机交互系统
CN115547214A (zh) 空中成像系统及基于空中成像的人机交互系统
WO2023274255A1 (zh) 空中成像系统及基于空中成像的人机交互系统
CN113640991A (zh) 抬头显示系统和车辆
CN109031655B (zh) 透镜组件、显示装置
CN219285524U (zh) 一种非接触交互式显示设备
WO2023037813A1 (ja) 空間浮遊映像情報表示システムおよびそれに用いられる立体センシング装置
US20240036317A1 (en) Head mounted display, display device and image display method thereof
CN113671711A (zh) 显示系统以及车辆
CN209784662U (zh) 一种反射式ar眼镜装置
US20240001761A1 (en) In-vehicle display with stereoscopic and monocular depth programming
US20240241390A1 (en) Three-dimensional display device
WO2024142936A1 (ja) 空中像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination