專利名稱：全方位立體虛像成像設備的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及投影光束的反射器領域，尤其涉及一種將圖像投射到傾斜 并部分反射的屏上以透過該屏獲得具有縱深感的立體虛像的成像設備。
背景技術(shù)：
在廣告、展示、演藝、會議、宣傳等應用領域，需要經(jīng)常性地使用成像設 備。以往主要是采用幻燈片或投影儀等設備獲得二維的直接成像，上述技術(shù)雖 應用廣泛但缺陷明顯，其一是三維的物體被形成二維的圖像，成像效果無立體 感，直觀性差；其二是當報告人介入作為像源的幻燈片或投影儀和成像的屏幕 之間時，會遮擋住一部分光線，使該區(qū)域的屏幕上無法投射到圖像而形成黑影。 現(xiàn)有技術(shù)中還出現(xiàn)了一類利用"佩珀爾幻象(p印pers ghost)"原理的成 像設備。CN1166210A公開了一種"用于在舞臺的背景上演示活動圖象的設備"， 涉及一種用于在使用圖象發(fā)送器的情況下在舞臺的背景或類似物上演示活動 圖象的設備。其技術(shù)方案是在舞臺的地板上在其中部設一反射面， 一個透明和 光滑的薄膜在舞臺的地板與頂棚或天花板之間沿舞臺的整個寬度延伸。使薄膜 的下端固定在反射面與背景之間的一個位置上、而它的上端則固定在頂棚上的 一個位置更靠前的地方，以及，圖象發(fā)射器安置在頂棚上，位于固定在那里的 薄膜上端的前面，并對準反射面。采用這種設備電影和圖象的演示可以輕松地 進行，報告者本人可以進入圖象中，而不會由此而干擾在投影屏上或通常在一 個表面上的圖象的演示。但上述設備實質(zhì)只是對"佩珀爾幻象(p印pers ghost)" 的簡單再現(xiàn)，只能滿足觀眾從某一特定方向觀看立體虛像的要求。
CN1957297A公開了一種"用于佩珀爾虛像幻影的投影設備和方法"，提供 了一種圖像投影設備，包括投影儀、框架以及至少部分透明的屏幕。該框架被 布置成保持屏幕受張力，使得屏幕相對于來自投影儀的光的發(fā)射平面以一定角度傾斜；該屏幕具有前表面，被布置成使得從投影儀發(fā)射的光從該前表面上反 射；以及該投影儀被布置成投影圖像，使得形成圖像的光入射到該屏幕上，從 而由從該屏幕反射的光形成虛像，該虛像看上去似乎位于屏幕后方。
這種設備與之前系統(tǒng)相比的優(yōu)點在于，降低了屏幕的成本。此外，使用框 架并配以第一、第二保持部件和拉緊帶使屏幕無需直接固定在天花板或地板 上，并因而屏幕所受張力可被調(diào)節(jié)。因此這種設備與原有技術(shù)的系統(tǒng)相比增加 了設備的實用性。
但在實際應用中，對立體虛像成像還有更進一步的需求。具體如，為吸引 觀眾的注意力，展示者往往希望給觀眾以意料之外的圖象效果。另一方面，觀 眾在通過某一特定方向的觀賞后，好奇心會驅(qū)使其觀察整臺設備的側(cè)面及后面 結(jié)構(gòu)。因此，如利用觀眾的進一步需求和好奇心，繼續(xù)吸引觀眾的注意力，成 為該類裝置的一個發(fā)展方向。
另外，雖然現(xiàn)有技術(shù)中的屏幕在一定程度上可被調(diào)節(jié)張力，但具體實施中 屏幕的松弛程度隨使用時間、屏幕大小等因素影響具有細微的差別，現(xiàn)有技術(shù) 的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中由于拉緊帶具有柔性特質(zhì)而對屏幕張力的微量調(diào)節(jié)難以獲得理 想效果，并且調(diào)整后的保持程度也較差。其最終后果是由于屏幕的平整度難以 保持而造成獲得的虛像變形失真。
因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)中的該類設備進行改進，以期獲得更佳的使用效 果，提高設備的實用性。

實用新型內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種 可多角度、全方位形成立體虛像的立體虛像成像設備。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種全方位立體虛像成像設備，包括 一成像裝置，用于提供實像像源； 一框架，用于以一定傾斜角度設置反射膜； 所述反射膜，由無色透明介質(zhì)形成，具有部分透明、部分反射光學特性，傾斜 設置在所述成像裝置的光路上；所述框架為多棱錐形，用于以相同傾斜角度多 方位設置多個所述反射膜。所述成像裝置為多個投影儀或平板顯示設備或CRT 或燈箱，設置在與多個所述反射膜相對應位置。
由于本實用新型的設備采用了特殊結(jié)構(gòu)、形狀的框架，在多個方位上同時 傾斜安裝多個反射膜，配合以與反射膜位置對應的多個實像源，使本實用新型 的設備獲得了多角度、多方位形成立體虛像的技術(shù)目的，獲得了立體感強烈、 可供多角度同時觀看的立體虛像。
在實施中，上述技術(shù)方案不需要特別制作的片源，但需要同時控制多臺播 放設備，對播放操作的同步性有較高的要求。
因此，尤佳地，在上述技術(shù)方案中，所述成像裝置還可以替換為一大尺寸 的投影儀或平板顯示設備或CRT或燈箱，該大尺寸的成像裝置在與所述多個反 射膜相對應的位置上分布有實像成像面。
采用大尺寸單一實像源的技術(shù)方案，需要特別制作的片源，即根據(jù)反射膜 的數(shù)目和設置方位，在一個播放平面上同時提供與反射膜的數(shù)目相同、與反射 膜的方位對應的實像成像，并將該多個實像成像同步投射到位于不同方位的多 個反射膜上。采用該技術(shù)方案雖然前期片源的制作成本高，制作周期長，但與 采用多個單獨的實像片源的技術(shù)方案相比，該技術(shù)方案在后期播放中具有明顯 的優(yōu)勢。其一是，播放設備少，只需要一臺播放設備，因此整臺成像設備的成 本明顯降低。其二是，播放程序簡單，只需要控制一臺播放設備，因此不存在 多臺播放設備同時播放會遇到的同步性問題，在多方位觀看成像時具有更完美 的立體效果。
上述各種技術(shù)方案中，所述多棱錐形框架可以為三棱錐或四棱錐或五棱錐 或六棱錐或八棱錐等各種規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)。
本實用新型的全方位立體虛像成像設備的另一特殊之處在于，所述框架在 所述反射膜的至少一端部設置有膜臺，所述膜臺包括與所述框架固接的一滑 槽，多個夾塊沿所述反射膜端部的長度方向排列在所述滑槽中并夾持所述反射 膜，各所述夾塊通過調(diào)整釘可在所述滑槽中調(diào)整位移。
本實用新型的設備由于采用了特殊設計的膜臺，僅需旋擰多個夾塊上的調(diào) 整釘即可實現(xiàn)反射膜的平整度調(diào)整，使整臺設備在使用中具有良好的便利性。 借助于螺紋結(jié)構(gòu)，上述調(diào)整釘可以獲得微量的位移調(diào)整，因而可以精確地控制
反射膜的平整度。由于膜臺中的各部件均采用了剛性的材料，因而膜臺調(diào)整后 夾塊的位置保持度良好。
上述膜臺結(jié)構(gòu)中，所述滑槽還可以包括分置的兩型材及設置在所述兩型材 之間的一 "幾"型夾塊導軌。各所述夾塊通過調(diào)整釘與所述兩型材之一連接， 并可沿所述"幾"型夾塊導軌調(diào)整位移。
在所述反射膜具有較大的規(guī)格尺寸時，所述框架中用于傾斜設置所述反射 膜的斜梁為較佳地采用分段的結(jié)構(gòu)，并在分段處設置有可調(diào)節(jié)的支撐柱。由于 反射膜尺寸較大時，相應地斜梁的自重也較大，在長期使用中斜梁會因自重而 下垂彎曲，導致固定在斜梁上的反射膜也彎曲，無法保持平整度。通過采用可 調(diào)整的支撐柱，或是調(diào)整支撐柱的支撐點，保持斜梁的直線度，可改善反射膜 的平整度。
作為又一種改進，所述成像裝置設置在一升降裝置上而可相對所述框架上 升或下降。通過調(diào)節(jié)所述升降裝置，可以調(diào)節(jié)投影屏與投影儀的距離，從而對 應地控制虛像成像面的縱深。投影屏與投影儀的距離越大，虛像成像面的縱深 越深；反之亦然。
為提高可操控性，結(jié)合現(xiàn)有的控制技術(shù)，所述成像設備還包括至少一觸摸 屏，所述觸摸屏通過外部信號控制所述成像裝置的播放內(nèi)容。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一 步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。


圖1是本實用新型第一具體實施例的立體示意圖2是圖1所示實施例中去除成像裝置后的俯視示意圖3是圖l所示實施例中成像裝置布局的仰視示意圖4是圖l所示實施例一側(cè)的立體虛像成像效果示意圖5是圖1所示實施例中膜臺結(jié)構(gòu)的剖視圖6是本實用新型中斜梁分段調(diào)整結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖7是本實用新型的第二具體實施例中的成像裝置布局的仰視示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2及圖3所示，本實用新型的全方位立體虛像成像設備的主體
部件主要包括成像裝置、反射膜2及框架3。
成像裝置用于提供實像像源。本實施例中，成像裝置包括設置在與四個反 射膜2相對應位置的四個投影屏11及其各自的投影儀1。
反射膜2由無色透明介質(zhì)形成，具有部分透明、部分反射光學特性，可以 選用玻璃、有機玻璃、塑料薄膜、PET等。本實施例中所采用的為透光度約80% 的PET薄膜。四個反射膜2借助框架3的支撐分別從四個方位以45°傾斜設置 在四個投影屏11的光路上以形成部分光學反射。
本實用新型的原理在于，利用多個與投影屏11成35°至50°夾角的透明 反射膜2，對投影屏ll發(fā)出的圖像(實像)進行反射，并在反射線的反向延長 線對應處5形成一個高質(zhì)量的虛像。
本實用新型的特別之處在于，框架3為四棱錐形，用于以相同傾斜角度在 四個不同方位上設置四個反射膜2。
本實施例中，在框架3的上方與四個反射膜2位置對應處分別懸掛設置了 四臺投影儀1，通過各自的投影屏11將實像圖像以大致45。的角度投射到對 應的反射膜2上，以滿足四個反射膜2對實像像源的要求。
采用多臺投影儀1以"并聯(lián)(既同時、同步工作但互不干擾)"的方式同 時從多個方位提供實像像源的技術(shù)方案，具有片源制作簡單，制作周期短、成 本地等優(yōu)點。因為，對成像要求不高、圖象簡單的展示活動來說，具有一定的 優(yōu)勢。但顯然，為獲得良好的全方位視覺效果，多臺投影儀的播放作業(yè)必須保 證高度的同步性。因此，在播放過程中對播放操作的同步性要求就明顯提高。
如圖4所示，本實用新型的全方位立體虛像成像設備由于采用了金字塔形 特殊結(jié)構(gòu)、形狀的框架，在多個方位上同時傾斜安裝多個反射膜，配合以與反 射膜位置對應的多個實像源，使本實用新型的設備獲得了多角度、多方位形成 立體虛像的技術(shù)目的，獲得了立體感強烈、可供多角度同時觀看的立體虛像。
進一步地，對投影儀1和投影屏11而言，還通過一升降裝置獨立懸掛在框 架3上方。升降裝置為現(xiàn)有技術(shù)中所熟知，如電控的多個分設的液壓桿等，圖
中未示出，本處不再詳述。通過調(diào)節(jié)升降裝置，可以調(diào)節(jié)投影屏11與反射膜2 之間的距離，從而對應地控制虛像成像面5的縱深。投影屏11與反射膜2的 距離越大，虛像成像面5的縱深越深；反之亦然。
為獲得良好的光學反射效果，本實用新型的設備對反射膜2的平整度具有 較高的要求。如果反射膜2的平整度較差，就會對實像光線形成散射，這種散 射會極大降低圖像的觀看質(zhì)量，難以獲得逼真的視覺效果。因此如何獲得并在
長期使用中保持較高平整度的反射膜2，是本設備的技術(shù)原理得以獲得良好實 現(xiàn)的技術(shù)關鍵。本實用新型的特別之處還在于，框架3在反射膜2的兩端部分 別設置有兩膜臺4 (兩膜臺4的結(jié)構(gòu)相同，寬度尺寸不同，以下僅對其中一膜 臺的結(jié)構(gòu)做以說明)。
如圖5所示，膜臺4包括與框架3固接的一滑槽，本實施例中滑槽的結(jié)構(gòu) 主要包括分置的兩型材41、 42及設置在兩型材41、 42之間的一 "幾"型夾塊 導軌43。多個夾塊44通過螺釘441夾持住反射膜2后，沿反射膜2端部的長 度方向排列在"幾"型夾塊導軌43中。在型材42側(cè)向開設有多個用于插設調(diào) 整釘45的調(diào)整孔421，各夾塊44通過調(diào)整釘45與型材42連接。通過旋擰調(diào) 整釘45，借助其中的螺紋結(jié)構(gòu)，各夾塊44可在兩型材41、 42及"幾"型夾塊 導軌43組合成的滑槽中調(diào)整位移。
與以往的調(diào)整技術(shù)相比，本實用新型中所采用的膜臺4結(jié)合斜梁31的組合 結(jié)構(gòu)使反射膜2完全地固定在一個平面框結(jié)構(gòu)中，獲得了一個高質(zhì)量的初始平 面度。當設備使用較長時間后，反射膜2會因失去部分彈性而使整張膜松馳， 從而造成反射成像質(zhì)量下降(變形及發(fā)生光線衍射)。借助于調(diào)整釘45和夾 塊44的螺紋配合，被夾持在其中的反射膜2可以隨時方便地實現(xiàn)微量的調(diào)整， 從而保證在整個設備的存續(xù)期間反射膜2形成的反射面的平整。
為保證框架3的剛性及強度，同時要滿足設備整體的便攜性，優(yōu)選地采用 鋁合金型材構(gòu)成框架3。為了減少長尺寸下材料本身因自重造成的形變帶來的 整個框架3畸變，在應用到大尺寸的框架時(如斜梁單支架長度超過3腿時)， 本實用新型的設備還在斜梁31中增加了特別的調(diào)整方案。如圖6所示，斜梁 31被設計為兩分段梁311、 312，在兩分段梁的結(jié)合處下方設置一個可調(diào)節(jié)的支撐柱313。支撐柱313的支撐面為一斜面，當斜梁31由于自重下垂而直線度 不符合要求時，導致固定在斜梁31上的反射膜2也彎曲，無法保持平整度。 通過調(diào)節(jié)支撐柱313的位置，也即移動支撐斜面的水平位置，就可以實現(xiàn)調(diào)節(jié) 兩分段梁311、 312在垂直方向上的高度，從而保持整個斜梁31的直線度。
由于采用了特殊設計的膜臺，本實用新型的設備僅需旋擰多個夾塊上的調(diào) 整釘即可實現(xiàn)反射膜的平整度調(diào)整，使整臺設備在使用中具有良好的便利性。 借助于螺紋結(jié)構(gòu)，上述調(diào)整釘可以獲得微量的位移調(diào)整，因而可以精確地控制 反射膜的平整度。由于膜臺中的各部件均采用了剛性的材料，因而膜臺調(diào)整后 夾塊的位置保持度良好。與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比，本實用新型中反射膜安裝更 為簡單、方便，且更節(jié)約，使用壽命也更長，由于安裝效果有保證，從而使得 成像質(zhì)量也要優(yōu)于傳統(tǒng)方法，最終成像形變更小，光衍現(xiàn)象也更少。因此本實 用新型的技術(shù)方案具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的有益效果。
進一步地，上述成像裝置還可以簡化為平板顯示設備或CRT顯視設備(如 傳統(tǒng)電視機、傳統(tǒng)顯示器等)，甚至是燈箱，使其發(fā)出的實象光線以大致45 角投射到反射膜2上，同樣可以實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)目的。投影儀或平板電 視或CRT均為應用廣泛的成像裝置，使成像設備的組成更為容易，兼容性更強。 本實用新型的設備對視頻源的要求也十分寬泛，不僅可以用各種電腦做為視頻 回放設備，DVD機、MP4播放器甚至被照亮的照片、實物等都可以做為視頻源。 與傳統(tǒng)方法相比，本實用新型對成像設備的要求低，也更靈活，兼容性也更好。
進一步地，整個全方位虛像成像設備的設置環(huán)境以亮度略低于通常的采光 照明度為佳，以獲得更好的光線對比度，凸現(xiàn)虛像的立體效果。
在整個全方位虛像成像設備的底面(尤其是略大于反射膜的垂直投影面范 圍)，通常是地面或舞臺上，設置有不反光深色底板(一般為黑色或深灰色， 圖中未示出)。如前所述，實像光線的強度在虛像的清晰度和對比度中具有背 離的兩面性，因此，在實際應用中為保證虛像的清晰度，或多或少都會由于虛 像和背景的對比度而產(chǎn)生灰白色背景。通過設置不反光深色底板，近乎完美地 解決了傳統(tǒng)方法一直無法解決的灰白色(乳白色)背景問題。與傳統(tǒng)方式相比， 本發(fā)明對安裝環(huán)境的要求大為降低，具有更廣泛的應用價值。
如圖7所示，本實用新型的第二具體實施例的結(jié)構(gòu)與第一具體實施例的結(jié) 構(gòu)基本相同，所不同之處在于，成像裝置為一大尺寸的投影儀l及投影屏11， 該大尺寸的成像裝置在與四個反射膜2相對應的位置上分布有實像成像面111、
112、 113、 114。
采用大尺寸單一實像源的技術(shù)方案，可以在各方位的實像成像面上同步播 放獨立的片源，具體如在本實施例中，在四個不同實像成像面111、 112、 113、 114上同時提供四個與反射膜2的方位對應的實像成像，并將四個實像成像同 步投射到位于不同方位的四個反射膜2上。采用該技術(shù)方案雖然前期片源的制 作成本高，制作周期長，但與采用多個單獨的實像片源的技術(shù)方案相比，該技 術(shù)方案在后期播放中具有明顯的優(yōu)勢。其一是，播放設備少，只需要一臺投影 儀，因此整臺成像設備的成本明顯降低。其二是，播放程序簡單，只需要控制 一臺投影儀，因此不存在同步性問題，在多方位觀看虛像成像時具有更完美的 立體效果。
特別的是，在大尺寸單一實像源的技術(shù)方案，如果播放同一物體的多機位 角度并經(jīng)過后期制作的片源，可以實現(xiàn)在不同方位上看到同一物體不同角度的 立體虛像，獲得近乎完美的全息視覺效果。
為提高設備的可操控性，結(jié)合現(xiàn)有的控制技術(shù)，本實用新型的成像設備還 包括至少一觸摸屏(圖中未示出)，該觸摸屏可以通過外部信號控制投影儀1 的播放內(nèi)容，觀眾可以通過點擊觸摸屏選擇播放自己有興趣的內(nèi)容甚至通過觸 摸屏及本實用新型解決方案玩立體游戲，提供了與觀眾的互動接口。做為互動 概念的延伸，本方案還支持觀眾通過第三方SP平臺(如短信或網(wǎng)站)進行互 動。
本實用新型的設備可以根據(jù)演示場地的需要選取適合的尺寸。由于成像裝 置的組成寬泛，可以在各種規(guī)格的投影儀、平板顯示設備、CRT顯視設備、甚 至是燈箱中選定，并且框架組成靈活，使本實用新型不僅適用于大尺寸解決方 案(成像面積4米x3米甚至更大)，更能靈活地應用于小空間中，如成像尺 寸為2米x2米或l米x l米甚至更小。與傳統(tǒng)方式相比，本實用新型的設 備尺寸更靈活，產(chǎn)品系列更豐富，應用也更廣泛。
綜上所述，本說明書中所述的只是本實用新型的幾種較佳具體實施例，以 上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領域中技術(shù)人 員依本實用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實 驗可以得到的技術(shù)方案，皆應在本實用新型的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種全方位立體虛像成像設備，包括一成像裝置，用于提供實像像源；一框架，用于以一定傾斜角度設置反射膜；所述反射膜，由無色透明介質(zhì)形成，具有部分透明、部分反射光學特性，傾斜設置在所述成像裝置的光路上；其特征在于所述框架為多棱錐形，用于以相同傾斜角度多方位設置多個所述反射膜。
2、 如權(quán)利要求1所述的立體虛像成像設備，其特征在于所述成像裝置為 多個投影儀或平板顯示設備或CRT或燈箱，設置在與多個所述反射膜相對應 位置。
3、 如權(quán)利要求1所述的立體虛像成像設備，其特征在于所述成像裝置為 一投影儀或平板顯示設備或CRT或燈箱，在與所述多個反射膜相對應的位置 上分布有實像成像面。
4、 如權(quán)利要求1或2或3任一所述的立體虛像成像設備，其特征在于所 述框架在所述反射膜的至少一端部設置有膜臺，所述膜臺包括與所述框架固 接的一滑槽，多個夾塊沿所述反射膜端部的長度方向排列在所述滑槽中并夾 持所述反射膜，各所述夾塊通過調(diào)整釘可在所述滑槽中調(diào)整位移。
5、 如權(quán)利要求4所述的立體虛像成像設備，其特征在于所述滑槽包括分 置的兩型材及設置在所述兩型材之間的一 "幾"型夾塊導軌。
6、 如權(quán)利要求1或2或3或5任一所述的立體虛像成像設備，其特征在于 所述框架中用于傾斜設置所述反射膜的斜梁為分段結(jié)構(gòu)，并在分段處設置有 可調(diào)節(jié)的支撐柱。
7、 如權(quán)利要求1或2或3任一所述的立體虛像成像設備，其特征在于所 述成像裝置設置在一升降裝置上而可相對所述框架上升或下降。
8、 如權(quán)利要求1或2或3或5任一所述的立體虛像成像設備，其特征在于 所述成像設備還包括至少一觸摸屏，所述觸摸屏通過外部信號控制所述成像 裝置的播放內(nèi)容。
專利摘要本實用新型公開了一種全方位立體虛像成像設備，包括一成像裝置，用于提供實像像源；一框架，用于以一定傾斜角度設置反射膜；所述反射膜，由無色透明介質(zhì)形成，具有部分透明、部分反射光學特性，傾斜設置在所述成像裝置的光路上；所述框架為多棱錐形，用于以相同傾斜角度多方位設置多個所述反射膜。所述成像裝置為多個投影儀或平板顯示設備或CRT或燈箱，設置在與多個所述反射膜相對應位置。本實用新型由于采用了特殊結(jié)構(gòu)、形狀的框架，在多個方位上同時傾置了多個反射膜，配合以與反射膜位置對應的多個實像源，獲得了立體感強、可供多角度同時觀看的立體虛像，使整臺設備獲得了逼真的視覺效果，可以廣泛應用在廣告、展示、演藝、會議、宣傳等領域。
文檔編號G03B21/28GK201075163SQ20072007198
公開日2008年6月18日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者曾文捷 申請人:曾文捷