CN201044012Y - 具有塑胶镜的空中显示器*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示用于产生空中图像的设备,其使用低成本塑胶球面镜、分光器偏光滤光器和光源的组合。照射待显示的物体,且由分光器将其图像部分反射到聚焦镜并反射到空中位置。偏光器防止环境光或图像降级或干扰空中图像。本实用新型揭示一种时钟收音机、个人电视展示柜台以及动画人体模型版本。
Description
技术领域
本实用新型的实施例涉及空中显示器***。更确切地说,本实用新型的实施例涉及用于具有低成本塑胶球面镜的消费性显示器应用的最优化空中显示器***。
背景技术
在空中呈现物体图像的空中图像显示器不论何时看到都极具吸引力。空中图像的实例可在以下环境中找到:实例1:其中有骷髅在跳舞的幽宅的主题公园;实例2:外观上有悬浮的头的魔术舞台表演;实例3:描绘幽灵形象的电影幻象。
通常,观察者无法接触这些图像且这些图像被认为是幻象且短暂的,从而观察者不会仔细观察。很少精确并详细地产生这些图像来使观察者确信它们是真实显示的物体。同样,它们很少(如果曾经有过的话)在观察者可接触到的范围内显示,来让观察者可试着触摸它们,且在意识到三维图像悬挂在半空中时感到惊讶。因此,有了术语“空中图像”。同样,就我所知,不可能产生这样的物体的空中图像:站在一个位置的观察者可在不实际接触物体的情况下看到物体在他眼前旋转并对其进行仔细观察。
以下专利中揭示了空中***的实例:D.Krause的1999年8月31日申请的美国专利第5,944,403号,和M.Dotsko的1982年9月7日申请的美国专利第4,348,187号。
在展示零售商品的例子中,珠宝交易中通常反复出现的问题是允许潜在消费者从所有侧面在视觉上观察商品(例如,珠宝)但不触摸珠宝。应意识到,在促销过程中,在大多数情况下触摸珠宝迄今为止是有必要的。
使用精制珠宝的空中图像可消除非潜在购物者触摸珠宝的需要,并且为实际的珠宝提供安全性,同时允许随意的观察者和潜在消费者充分观看珠宝,如同他们将珠宝握在他们手中一样。
同样在珠宝领域,晚上大多数零售商必须将精制珠宝从陈列橱或陈列窗中移走,并从而放弃了使珠宝处于安全或遥远位置的同时通过展览窗或展览橱展示精制珠宝的机会。
在娱乐领域,可使用空中图像显示器来在观察者可接触的范围内但观察者却不会接触的空间中提供自然物体的完全现实的图像。图像看上去是真实物体但当试图触摸时却没有触觉感知的效果让人感到非同寻常。
在交易展览中,可在相同的位置陈列物体并快速更换物体,且观看者看到空中图像,但并不和陈列实际物体时的情况一样看到其身边的实际物体。
在视频游戏领域,可在视频荧屏上描绘出相当高度的真实性,但正是因为屏幕的存在性,所以游戏者强烈地意识到整个场景是在视频荧屏上。已试图来提高或伪装直接观看到的视频显示(通常是CRT),但结果不如人意。
在交通(尤其是飞机和汽车)领域,“抬头”显示器的使用正变得流行。其涉及将仪表显示在飞机的座舱罩或汽车的挡风玻璃上的复杂的光学组件。根据本实用新型,此幻觉图像可在飞行员或驾驶员的眼睛与座舱罩或挡风玻璃之间显示。
这些是本实用新型的应用的少数几个实例,且绝不是可应用本实用新型的全部应用。
在需要为许多观察者精确地显示物体的任何情况下,可应用本实用新型的空中图像显示器。其它实例包含从小学到大学的各个教育阶段。在科研和医疗机构中,根据本实用新型的空中图像显示器可以是理想的教学工具,来同时向许多学生提供详细内容,学生中的任何一者能够指出对应于其它观察者整个视线中显示的物体区域的空中图像区域。
根据本实用新型,光学组件在产生现实图像方面极其精确,且并不过分复杂,从而本实用新型的空中图像显示器可合并到家庭周围的主要用作个人用途的日常物体中。实例为卧室时钟,其在附近的空间中显示时钟表面,且如果观察者进入图像空间也不会对其有任何干扰。
另外,对于显示器常使用的球面镜,过去一直都是使用玻璃制作。最重要的原因之一是因为,塑料技术还没有像如今这样发达。换句话说,工具和材料还不像今天这样可用。金属模具公差和成品部件可规定并保持在一英寸的上万分之一以内。今天所用的材料更为复杂精密;塑料的热稳定性和耐久性已经能赶上玻璃,并且能够承受住过去只有玻璃才能承受的操作环境。
由于在镜表面加热成型或坍落成型后需要二次操作来制备镜表面,因此玻璃球面镜很昂贵。这些二次操作包含退火、研磨和抛光。退火过程用于加固玻璃,使得其足够坚硬,以承受住研磨和抛光操作,同时添加在使用期间抵抗破损所需的额外强度。由于玻璃成型模具的容差能力和玻璃的物理性质的限制,研磨和抛光步骤是必需的。遗憾的是,研磨和抛光步骤需要大量的手工加工来生产成品,因此,它们通常被认为是半自动工艺。
此外,玻璃还具有易碎,重量大和运输成本高昂的严重的缺点。为了克服玻璃的限制和缺点,开发出了低成本的玻璃成型技术。然而,低成本玻璃成型并未提供可接受的表面精整,且最终成本的降低也无法与塑料相比。很显然,需要一种制造塑料部件以将球面镜的重量降低到玻璃重量的约三分之一左右,且用于制造可与玻璃球面镜性能媲美的低成本塑料球面镜的方法和***。在本实用新型所提出的空中图像显示器,就是运用制造可与玻璃球面镜性能相媲美的低成本塑料球面镜的方法和***。在本实用新型中,塑料注入成型(plastic injection molding)用于制造低成本塑料球面镜的塑料部件。此塑料球面镜的方法和***采用了塑料注入成型方法,能够提供更大的公差,改进过的工艺控制,以及更高的可重复性。
发明内容
本实用新型提供一种具有塑料球面镜的空中图像显示器,其光学组件在产生现实图像方面极其精确,且并不过分复杂,从而本实用新型的空中图像显示器可合并到家庭周围的主要用作个人用途的日常物体中。实例为卧室时钟,其在附近的空间中显示时钟表面,且如果观察者进入图像空间也不会对其有任何干扰。
本实用新型提供一种具有塑料球面镜的空中图像显示器,运用制造可与玻璃球面镜性能相媲美的低成本塑料球面镜的方法和***。在本实用新型中,塑料注入成型(plastic injection molding)用于制造低成本塑料球面镜的塑料部件。此塑料球面镜的方法和***采用了塑料注入成型方法,能够提供更大的公差,改进过的工艺控制,以及更高的可重复性。提供用于制造可与玻璃球面镜性能相媲美的低成本塑料球面镜的方法和***。
本实用新型提出一种空中显示器***,其包括高度实质上为柜台高度的外壳、支撑部件、用于照射所述物体的部件、部分镀银平坦分光器、塑胶球面镜以及用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件。所述外壳具有其中包含窗的顶部表面。支撑部件在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体。部分镀银平坦分光器位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中。塑胶球面镜位于所述外壳内,导向所述窗并相对于所述部分镀银分光器以约45度角定位。藉此,来自所述物体的光线由所述部分镀银分光器朝着所述塑胶球面镜部分反射,直接穿过所述部分镀银分光器并穿过所述窗以在所述外壳外产生所述物体的空中图像。所述外壳实质上为柜台高度,且所述窗处于其所述顶部表面中,所述外壳内含有的物体在柜台面高度处在所述外壳窗的顶部区域中显示为空中图像。
本实用新型另提出一种空中显示器***,其包括外壳、支撑部件、用于照射所述物体的部件、部分镀银平坦镜面、塑胶球面镜、位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件;且包含附加塑胶球面镜。外壳包含窗。支撑部件在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体。部分镀银平坦镜面位于来自所述被照射物体的光线的所述光学路径中。所述部分镀银镜面也相对于所述窗以约45度角定位。塑胶球面镜位于所述外壳内,所述塑胶球面镜包括塑胶部件,其镜表面由镜边缘的所述边缘上的多个壁结构支撑,其中所述镜表面具有充分的球形度导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以约45度角定位。藉此,来自所述物体的光线由所述部分镀银镜面朝着所述塑胶球面镜部分反射,直接穿过所述部分镀银镜面并穿过所述窗以在所述外壳外产生所述物体的空中图像。附加塑胶球面镜邻近所述顶壁的内表面并朝着所述部分镀银平坦镜面以约45度角导向,藉此,由所述两个塑胶球面镜的反射产生亮度增强的空中图像。
本实用新型更提出一种空中显示器***,其包括外壳、支撑部件、用于照射所述物体的部件、部分镀银平坦镜面、塑胶球面镜以及位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件。外壳包含窗。支撑部件在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体。部分镀银平坦镜面位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中。所述部分镀银镜面也相对于所述窗以约45度角定位。塑胶球面镜位于所述外壳内,其中所述塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,所述塑胶球面镜导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以约45度角定位。藉此,来自所述物体的光线由所述部分镀银镜面朝着所述塑胶球面镜部分反射,直接穿过所述部分镀银镜面并穿过所述窗以在所述外壳外产生所述物体的空中图像。所述反射部件包括具有用于支撑的后表面以及前反射表面的部分球形凹透镜;且包含固定在所述外壳内的镜面支撑件;所述镜面支撑件包括其中具有圆形孔且直径小于所述凹透镜的平坦部件;以及弹性粘合部件,其粘合到所述凹透镜的所述支撑表面并粘合到所述镜面支撑,作为在所述凹透镜与所述圆形孔的边缘之间接触的珠子。
本实用新型再提出一种用于产生物体的空中图像的设备,其包括外壳、支撑部件、用于照射所述物体的部件、部分镀银平坦镜面、塑胶球面镜以及位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件。外壳包含窗。支撑部件在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体。部分镀银平坦镜面位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中;所述部分镀银镜面也相对于所述窗以约45度角定位。塑胶球面镜位于所述外壳内,其中所述塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,所述塑胶球面镜导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以约45度角定位。藉此,来自所述物体的光线由所述部分镀银镜面朝着所述塑胶球面镜部分反射,直接穿过所述部分镀银镜面并穿过所述窗以在所述外壳外产生所述物体的空中图像。所述外壳是时钟封围物以及包含时间显示的时钟;其中所述时间显示构成图像源;且其中所述塑胶球面镜包括与所述窗相对的所述外壳的壁内部的金属化凹入区域。
本实用新型又提出一种用于产生物体的空中图像的设备,其包括外壳、支撑部件、用于照射所述物体的部件、部分镀银平坦镜面、塑胶球面镜以及位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件。外壳包含窗。支撑部件在所述外壳内,用于待在所述窗外显示为空中图像的物体。部分镀银平坦镜面位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中;所述部分镀银镜面也相对于所述窗以约45度角定位。塑胶球面镜位于所述外壳内,其中所述塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,所述塑胶球面镜导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以约45度角定位。藉此,来自所述物体的光线由所述部分镀银镜面朝着所述塑胶球面镜部分反射,直接穿过所述部分镀银镜面并穿过所述窗以在所述外壳外产生所述物体的空中图像。所述外壳是视频封围物以及视频显示器;其中所述视频显示器构成图像源;且其中所述塑胶球面镜包括与所述窗相对的所述外壳的壁内部的金属化凹入区域。
在本实用新型的实施例中,塑料注入成型(plastic injection molding)用于制造低成本塑料球面镜的塑料部件。塑料注入成型方法能够提供更大的公差,改进过的工艺控制,以及更高的可重复性。
塑料注入成型的金属模具为镜子(非镜表面)的一般包封尺寸提供紧密公差。球面半径公差也可保持在紧密公差。上述公差可与玻璃球面镜的公差相媲美。
已经开发了多种塑料材料配方,其中满足与材料强度、热稳定性、吸水性、模具收缩率、材料流入模具中的流量、UL(Underwrites LaboratoriesInc)认证、制造考虑、表面密度、润滑剂含量以及抗划伤性有关的多种性能标准。塑料材料配方的选择可基于金属模具和部件测试结果。
可使用真空金属化或真空沉积来沉积反射镜涂层,以用作球面镜的镜表面。沉积在塑料表面上的金属优选具有几微米的厚度。在将保护性外涂层喷涂在其上后,执行金属化阶段。由于通过将从成型工艺得到的塑料表面上的瑕疵数量最小化而使得对所涂覆的塑料材料的表面的质量控制得到了改善,所以真空金属化部件可具有适合的质量。
根据本实用新型实施例的用于制造塑料球面镜的塑料部件的方法包含以下步骤:
(a)设计所要尺寸的塑料部件,其镜表面能够抵抗或防止变形或扭曲,其用于满足多种光学性能要求和物理设计要求;
(b)设计用于形成塑料部件的模具腔,包含设计用于放置塑料注入门,使得由塑料树脂流产生的残余物或流痕减少或清除,且设计用于在模具成形的塑料部件中的重要位置上放置多个支撑壁;
(c)用优选等级的具有优选抛光精整度的钢材制造金属模具,其包含(a)中所述的设计规格;
(d)加热和/或冷却金属模具,以在镜表面上形成最佳曲率;
(e)选择能抵抗变形的塑料材料配方;
(f)加热所选塑料材料配方,直到获得其熔化物为止;
(g)将熔化物注入金属模具的模具腔中,并冷却模具腔中所注入的熔化物,以形成塑料部件,且打开金属模具,以顶出塑料部件;
(h)在塑料部件的镜表面上沉积一薄层反射金属涂层,以在其上形成金属化表面;以及
(i)在金属化表面上沉积保护性外涂层。
通过执行以上根据本实用新型的用于制造所述塑胶球面镜的方法,制造具有以下描述的塑胶球面镜:具有以下方面的塑胶部件:通过多个壁结构而支撑在镜缘边缘上的镜表面塑胶;具有优选物理尺寸的塑胶部件;塑胶材料制剂;通过抛光用于金属模具的镜表面而形成的优良的光学等级饰面;通过加热和冷却金属模具而产生的镜表面的最佳曲率;沉积到镜表面上的反射性金属涂层的薄层;以及形成于金属化镜表面上的保护性覆层。
此外,在另一实施例中,塑胶球面镜可进一步包含处于多个战略位置的多个注射门和具有优选物理尺寸的塑胶部件。另外,可在塑胶部件中安置多个支撑壁,使得在第二实施例中塑胶部件的最终设计尺寸与玻璃对应物的最终设计尺寸匹配。
附图说明
从以下详细描述中并参考附图可更清楚地了解本实用新型,附图中:
图1是以类似于流行的视频游戏外壳的形式的根据本实用新型的空中显示器装置的等角视图。
图2是图1的外壳的后四分之三部分分解等角视图。
图3是穿过图1的外壳而截得的垂直截面图,其绘示当待显示的图像源是视频荧屏时本实用新型光学组件的相对位置,用点线绘示界定整个视野的视野射线并用虚线绘示图像射线。
图4是经设计以产生处于固定位置或可在转台上旋转的实体物体的空中图像的图1实施例的垂直截面图。
图5是本实用新型的部分镀银分光器和圆形偏光器的垂直截面详图,绘示部分镀银分光器和圆形偏光器附接到其各自的安装板。
图6是凹透镜安装板和镜面的等角视图。
图7是凹透镜在其支撑板上的安装配置的截面详图。
图8是图4的物体转台的前方正视图。
图9是穿过用于本实用新型中的凹透镜的一部分而截得的截面图。
图10是图4的显示器装置的前方正视图,其中下前方外壳部分地脱离以说明内部灯相对于转台和待显示物体的位置。
图11是经设计用于在没有图像架的情况下进行空中显示的本实用新型的替代实施例的等角视图。
图12是合并本实用新型的台式时钟收音机的等角视图。
图13是穿过图12的时钟收音机而截得的垂直截面图。
图14是台式TV的等角视图,其包含利用本实用新型的TV屏幕显示器的空中图像。
图15是穿过图14的台式TV而截得的垂直截面图。
图16是穿过图1的外壳而截得的垂直截面图,其绘示作为另一实施例的部件的面朝下的凹透镜。
图17是穿过图1的外壳而截得的垂直截面图,其绘示用于改进本实用新型的亮度的两个凹透镜。
图18是穿过视频显示器而截得的垂直截面图,视频显示器中合并有摄影机以拍摄较小物体。
图19A是绘示名人或可认知的人物的视频图像投影到模制的面部上,将以光学方式被传送到显示器外部的示意图。
图19B是穿过显示器而截得的垂直截面图,其绘示发言者(talking head)投影来自VCR的图像或来自(例如)因特网上的专用网站的流媒体。
图20是替代的镜面配置,其中凹透镜是柔韧的金属化膜镜面。
图21是使用模制塑料凹透镜的替代的镜面配置。
图22绘示用于零售商店的顶部为玻璃的显示器箱体或外壳。
图23是图22的玻璃顶显示器箱体的等角(透视)视图。
图24说明根据本实用新型的用于制造塑料球面镜的塑料部件的方法的实施例。
图25说明根据本实用新型的塑料球面镜的经修整过的塑料部件的实施例。
图26说明根据本实用新型的用于制造塑料球面镜的方法的另一实施例。
图27说明根据本实用新型通过注入成型工艺来制造的塑料部件。
具体实施方式
现将参考附图来描述本实用新型,附图中绘示了示范性实施例。然而,本实用新型可以不同形式实施,且不应解释为限于本文所陈述的实施例;相反,之所以提供这些实施例,是为了使得此揭示内容全面且完整,且将向所属领域的技术人员完全传达本实用新型的概念。
出于方便理解的目的,首先介绍一些重要术语和短语。
“塑料材料配方”可包括同聚物、热塑性塑料、共聚物、共混聚合物、热固性塑料、共聚混合物(上述材料中的任何一者均含有性能添加剂、填料、或纤维)或任何其它类似类型的聚合物材料配方。
“将反射金属涂层沉积在塑胶部件的镜表面上”可通过真空沉积、旋涂、喷射、真空金属化、溅镀、或能够沉积反射金属涂层大约几微米的任何其它类似工艺来实现。
“低成本”可被界定为与用作球面镜的相同尺寸配置的玻璃相比有利的成本差异。
“玻璃对应物”界定为与塑料球面镜具有相同尺寸配置且拥有等效的功能性的玻璃球面镜。
如本文所使用,以可扩充、非限制方式来解释词“可”和“可为”。至少,“可”和“可为”应解释为明确地包含所述结构或动作。
为了理解本实用新型,现参看图1到图3,图1到图3示范本实用新型的基本原理。图1绘示本实用新型应用于空中图像显示器***(通常表示为10),其以可用于显示物体的形式,直径约为12英寸(此类型用途的最大可行限度)。
此实施例包含在外壳(通常表示为11)内,外壳的前面具有窗开口12和固定到前下部面板15的支撑臂14上的图像架13。外壳11由左面板16、顶部面板20、顶部处两个前面板26,和下部面板15、两个后面板21和22(图1中仅呈现21)、右面板23和下部阶梯面板24封围。外壳11的底部由图2中呈现的底部面板25封闭。窗开口12位于上部前面板26中。至此所提及的面板(除了面板26以外)通常为固定的且在正常使用或维护期间并不打开。面板26在其下部边缘处装有铰链以允许其打开,从而视需要对某些光学组件进行可能的清洁。
图像架13用作视觉参考并作为增强幻象的小道具(prop)的支撑件,小道具(例如,花瓶)通常期望安放在支撑件上。图像架13及其支撑臂14是可选的。且对于许多应用而言它们的存在并不需要且可被去除。图11中呈现此实施例。
在图1到图3中绘示的实施例中,面板的每一者可为夹板或刨花板,其通常按环境规定而由外部上具有合适的涂料的塑料叠层覆盖。大多数内表面漆成暗黑色以防止不必要的反射。
再次参看图1,阶梯型面板24包含门24D,其使得可进入经设计成保存VCR磁带播放器的内部腔室,VCR磁带播放器将待显示的场景提供在下文描述的图3的视频监视器上。
现具体参看图2,可以看到外壳11的内部基本上包含:下部腔室或第一区域30,其中定位待显示的物体或图像源;和上部腔室或第二区域31,其中来自源的图像被转化为呈现在窗开口12外部的空中图像。下部腔室30内是支撑结构32,其安放在基座25上并界定电气出口腔室33、VCR封围物34,从而提供附加的存储空间35。
下部腔室30和上部腔室31由包含图像转移开口41的平台40分离。平台40为有孔镜面支撑板42提供实体支撑,分解地绘示有孔镜面支撑板42的后部,但其通常位于上部腔室31后部并由分别固定到侧壁16和23的支架43支撑。镜面安装板42具有经设定尺寸以容纳凹透镜45的较大的中心圆形开口44。
上部腔室31还封围框架50,框架50用来支撑图3的部分反射透射分光器镜面51。框架50的下边缘固定到支架49,支架49附接到平台40和顶部面板20。这个框架50的定位较佳参看图3,且在图5中进行详细说明。
为了理解使外壳11外部的空中图像成为可能的本实用新型的光学组件,现参看图3。在图3的实施例中,待显示的图像源是由框架61支撑的视频监视器60。空中图像电子信号源是封围物34中绘示的录像磁带播放器。将来自视频监视器60的图像向上导向部分镀银镜面51(即,将视频监视器图像的一部分反射到凹透镜45的部分反射部件)。镜面45将图像通过部分镀银镜面51并通过窗开口12向外反射并聚焦在位置VI处,位置VI在图像架13上方并在此实施例中处于窗开口12前方约18英寸。镜面45和部分镀银镜面51组成用于产生空中图像并将其引导出窗12的部件。
站在空中图像显示***10前方的观看者以约43度的水平观看角看到似乎存在于图像架上方的空中图像。观看者观看窗开口12并仅看到黑色窗65,而看不到镜面45、外壳内的任何图像或观察者的任何反射图像。这些是通过在窗65中在玻璃层压的光学圆形偏光窗65上提供抗反射涂层而实现的。圆形偏光层CP窗65促使进入外壳10的任何外部光在被镜面45反射之前被消除。
同样,观察者看不到镜面45的图像或其它干扰图像,只有悬浮的空中图像呈现在外壳11前方。因此认为,图像源、凹透镜和圆形偏光抗反射窗的组合共同提供空中图像而不产生任何干扰的不必要的图像。圆形偏光层CP防止观察者使用外部环境照明来观看内部光学组件,包含引导部件镜面45和半镀银镜面51。尽管不是强制的,但抗反射涂层AR防止观察者看到其在窗12中反射的图像。
因为外壳的限定性,所以基座板25中存在冷空气开口70。腔室30顶部处的排气口71和排气扇72用来从内部提取热量。图3中,绘示***10具有脚轮(caster wheel)73,其用于移动并将基座25提升到支撑地板上方以辅助空气运动。
现参看图4。本实用新型的相同的基本***可用来显示真实物体,包含展示其在观察者前方旋转的特征,且通过***中的某些变化而实现。在图4中使用与图1到图3的组件相同的组件的每一情况下,使用相同的参考数字。
在此情况下,不需要视频监视器或其任何组件。实际上,支架111和转台112由马达113旋转,马达113提供例如每分钟3转的旋转速度。位于支架114上的任何物体DO将以与物体本身呈现一样清楚和完整的细节形成如展示在图像架13上方的空中图像VI。
在此实施例中,一对灯115和116(两者均出现在图10中)照射显示物体DO,图4中仅出现灯115。灯115和116通常为内部反射器类型MR16,灯为115伏35瓦额定值以利用有限的光束扩展产生物体DO的明亮视图。由于显示物体DO位于转台112上,在物体的连续侧引导灯115和116,所以图像看上去处于通常环境状况中。利用两个灯115和116的适当角度定位,可由观察者看到的物体的整个表面被清楚地照射。为了观看相反侧,观察者只需要等待物体旋转。
与图3类似,图4中,用虚线表示图像射线,图像射线从物体穿过部分反射镜面51,穿过具有其圆形偏光和抗反射涂层玻璃12的前窗65,到达凹透镜45。
可将待显示的物体放置在转台上,转台马达不运作以提供显示物体的静态空中图像。
本实用新型的光学***的关键组件之一是镜面45,其简单却有效。镜面由玻璃制成,其具有精确的曲率和反射性前表面涂层以提供准确的图像。镜面为凹入的,其中焦点在图像位置VI处或其附近。当从前方看时镜面呈大体上矩形形状。矩形形状由外壳11内有效的形状界定以使其尽可能地大,并提供较大的高品质图像。因为分光器镜面51的无效而导致的光的固有损耗,所以使用高度反射涂层。球形形状是优选的,但可使用其它凹入形状。镜面45的安装细节较佳可参看图9,其中安装板42包含圆形开口44,且凹入圆形镜面45安放在开口44中并由柔韧的粘合剂(例如,硅树脂接合剂)(镜面安放在其中)的珠子80固定在适当位置。镜面表面后方具有实在的表面接触,其中硅树脂粘合剂在板42的内表面与开口44的内部之间良好接触。此也提供镜面的一定程度的避震安装,同时精确地将镜面固定在适当位置。
当从图8中的前侧观看时可最佳地观看到图4的转台组合件。其安装在支架111上,转台112本身组成平板,其直径由待承载的物体重量而定。重量轻的物体(例如,10磅或更轻)可支撑在比图8中绘示的转台(其直径为11英寸)宽的转台上。支架111不需要由观察者看到,所以其必须完全隐藏在显示物体DO下方。同样,不希望看到转台112。因此,其被涂成暗黑色以与其它背景表面相混。
直接驱动马达113直接定位在转台下方。马达113可具有可变的速度或单一速度。已发现,每分钟三转的单一速度对于显示物体是最有效的,以便于仔细观察并达成生动效果。观察者可能用放大镜来观察物体以求得显着的真实性。
再次参看图4和图5,其绘示***110的光学组件的细节。观察者在上部面板26的前端开口12中观察到具有抗反射前层AR和圆形偏光CP的前窗65为黑色玻璃。前窗65后方是在框架50中的部分反射镜面51,其安装成与镜面45的水平轴线CL成约50度角。这些角主要是相对于需要最小化外壳11的深度而确定的,且当相对于轴线CL保持在视野射线的角极限内时,此不影响***的光学特性。
图4还绘示界定真实物体的图像射线必须落入的***110的视野极限的视野射线FR。窗65是具有抗反射前表面AR并层压圆形偏光器CP的高级玻璃。窗65由支架49固定到前端顶部面板26。应注意,如图5中最佳看到,面板26在其底部边缘处用铰链固定到框架部件49处的外壳11的其余部分。成角度的框架50的下端也固定到框架49,且其上部边缘(图5中未图示)以所需的角度固定到外壳11的顶部面板20的下侧。
图10清楚地说明以约45度角引导的灯115和116,其光束被导向转台112上的显示物体DO处。当来自灯115和116的电源线115PC和116PC连接到出线盒时,可使灯115和116通电。当来自转台马达113(且如图4和图10中所示)的电源线PC连接到外壳11内所含有的许多电力出线盒中的一者并通电时,转台在灯115和116的灯光下旋转。可在图4和图10中观看到下部前端面板15部分脱离时的情况。图4还绘示用虚线绘示的铰链,且插销用于顶部前端面板26。
图11说明在没有任何图像架13或支撑件14的情况下图3或图4的实施例中的任一者。
如上文在发明背景中所描述,本实用新型应用于许多领域。图12和图13正说明针对家用器具、卧室或私室时钟收音机,或就此而言也可用于办公室的这样的应用。时钟收音机(通常表示为120)包含ON/OFF开关的正常收音机控制和音量控制121、调谐旋钮122和附近的可能的频带选择器开关。
内部扩音器位于以箱体125中的孔阵列的形式的扬声器格栅124后方。与常规的时钟收音机的外观唯一不同的是用于指针的通常的玻璃框(bezel)或罩由窗126代替。窗126外观上并不透明,而是在本实用新型的视野范围内向观察者呈现黑色外观。
通过合并本实用新型,时钟收音机120的时钟部分在窗126前方的空间中看上去为时钟表面和指针的空中图像VI。空中图像VI将被间隔在窗前方并可由观察者在窗126的视角内观看到。
现参看图13,可以看到,图3和图4的实施例中出现的相同光学组件只是以较小的比例展现在时钟收音机中。窗126展示外面上的抗反射涂层AR和玻璃层压圆形偏光器CP。窗126从而防止观看者看到其在窗中反射的自身图像,允许传输空中图像,并圆形偏光进入窗且到达内部凹透镜表面130的任何外部光以使其不被反射回房间中。镜面130形成为箱体125的一部分,并在模制工艺后根据已确立的金属化实践被金属化。部分镀银分光器131以某一角度处于箱体120内,其类似于图3和图4的分光器50。箱体的下半部分包含时钟马达132,其具有表面133和指针134。通过导线CL为时钟马达132供应电力。
一个或一个以上微型灯140安装在后壁141上,导向时钟表面133以照射时钟表面133和指针134。箱体125的基座中的电路板和组件代表收音机150;且绘示扩音器151附接到箱体125的前壁,在格栅开口后方。
现在针对本实用新型的另一实施例的揭示内容,请参看图12和图13。图12是合并用于本实用新型的其它版本中的空中图像光学组件的个人空中图像显示器装置(例如,台式时钟收音机120)的等角视图。可以看到,图13的时钟指针和钟点标记134的空中图像VI悬离外壳或箱体125的表面,空中图像VI由穿过窗126显现的光线形成。外壳内包含的收音机是常规的设计,包含ON-OFF开关和音量控制121、频带选择器开关(未图示)、图12中出现的调谐旋钮122,和图13中出现的调谐指示器123。
图13是穿过图12的个人空中图像显示器装置120而截得的垂直截面图。图13中,所显示的物体是时钟132,其表面133和指针134被水平安装并由灯140从内部照射。
光垂直向上行进,中途水平向后朝着凹透镜130而反射离开45度分光器,凹透镜130经模制成外壳141的一部分并被金属化。由凹透镜130聚焦并从凹透镜130向前反射的光传输穿过分光器131并通过前窗126穿过圆形偏光滤光器CP以形成空中图像VI。
本实用新型的另一实施例可参看图14和图15。图14是合并用于本实用新型的其它版本的空中图像光学组件的个人空中图像显示器装置(例如,台式电视120TV)的等角视图。图14中可以看到,图15的液晶显示器(LCD)电视屏幕的空中图像VI悬离电视机120TV的表面,空中图像VI由穿过窗126显现的光线形成。
图15是穿过图14的个人空中图像显示器装置而截得的垂直截面图。图15中,所显示的物体为视频显示器,其具有内置照射。光垂直地向上行进,中途水平向后朝着凹透镜130而反射离开45度分光器,凹透镜130类似于图12和图13的收音机实施例经模制成外壳141的一部分并被金属化。由凹透镜130聚焦并从凹透镜130向前反射的光穿过分光器131并通过前窗126传输穿过圆形偏光滤光器CP以形成空中图像VI。
此显示器可为任何类型的视频显示器,例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD),或变得可用的这种较新的显示器(例如,有机发光二极管(OLED)显示器)。
图16和图17说明本实用新型设计上的多样性。图16是穿过图1的外壳而截得的垂直截面图,其绘示作为图像源的视频监视器60,其中一个凹透镜面朝下而不是如先前实施例中的面向窗。
在先前版本中(图2到图4和图12),仅使用一个凹透镜来形成图像。在此***中,来自物体60的向上行进的光穿过45度分光器向上朝着凹透镜45传输,凹透镜45将其向下反射以穿过窗或开口12和圆形偏光滤光器向前反射离开45度分光器,从而形成悬浮图像(空中图像)VI。图16说明凹透镜具有至少两个不同的候选位置以容纳不同的外壳极限,同时维持与图2到图4的实施例相同的光学特性。
在图像亮度是重要因素的情况下,图17中绘示的本实用新型的实施例变为优选实施例。图17是穿过图1的外壳125的垂直截面图,其绘示作为图像源的视频监视器60,且其中两个凹透镜45a和45b使显示器的亮度加倍。在先前版本中(图2到图4和图12),仅使用一个凹透镜来形成图像;然而,图17绘示处于光学上等效位置的两个镜面,其协作以将图像传送到外部空间。在面朝前的镜面45a的例子中,光从物体60垂直向上行进,水平向后朝着凹透镜45a而反射离开45度分光器,凹透镜45a将其水平向前反射穿过分光器51、窗12和圆形偏光滤光器以形成悬浮图像(空中图像)VI。
在凹透镜45b的例子中,光从物体60垂直向上行进,穿过45度分光器51向上朝着凹透镜45b传输,凹透镜45b将其向下反射以穿过窗12和圆形偏光滤光器向前反射离开45度分光器,从而形成悬浮图像(空中图像)VI。在图2到图4和图12的先前描述的设计中,此光将会有损失并在外壳110的顶部20的黑色下方被吸收。
图18解决想要展示物体(例如珠宝)的零售商所遭遇的问题,这些物体在实体上过份小以致从远处不能有效地观看到。图18是穿过视频版本的空中图像显示器110而截得的垂直截面图,其中将小型摄影机VC定位在某一区域中以拍摄微型转台113上的并由光源115照射的较小物体DO,前述区域全部与视频显示器光隔离在单独的腔室中。
在操作中,零售商去除后方出入门22并将所显示的物体DO放置在转台113上,将门22放回原处。摄影机预先聚焦在放置有所显示的物体DO的转台113的中间。来自相机VC的视频信号行进到显示较大图像的视频监视器61,通过与图2到图4和图16或图17的实施例中所使用的光学组件相同的光学组件将较大图像传送到位置VI。
在需要人体幻象的情况下,推荐图19的实施例。图19是穿过空中图像显示器110而截得的垂直截面图,其绘示在空中图像位置VI处产生发言者的幻象。使用分光器51和凹透镜45a及圆形偏光滤光器CP的光学组件与上文所述相同。模制的头部是所显示的物体DO。此头部可为半透明的且背部投影有来自所绘示的视频投影仪VP的视频图像,或为不透明的但前面由视频投影仪(未图示)投影。在所绘示的优选配置中,头部DO是模制或真空成形的半透明塑料,面部特征上并无过多细节。此使得一般的头部更适合将多种人的面容投影到模制头部的后方,这如同背投屏幕。
视频图像可来自外部VCR(图3中绘示);然而,此视频投影仪版本的优点在于能够投影来自专用因特网网站的串流视频和音频。在大型连锁店操作将在许多连锁店或快餐店安放展示品的情形中,可将名人或可认知的人物的视频图像(图19A)投影到模制的面部上,其将以光学方式被传送到显示器外部。这给予赞助商在任何时间从其总部改变视频消息或人物的机会。为了增强幻象,可将经适当装扮的无头人体模型HM放置在空中图像外壳110前方以使人体形象完整。如果头部DO由柔韧材料制成且包含张开的唇,那么头部可与音频同步,这可使得人体形象在说话时看上去如同有生命的一样。
作为替代形式,如图19B中说明并结合图19A,可以雇用有生命的演员在摄影机前演讲台词,此组成可通过合适的通信信道与图19B的空中显示器通信的音频信道,前述合适的通信信道可以是许多专用信道中的任一者,或可能通过如图19A的TV电缆上的“www”指示符所指示的因特网来进行。
图20和图21说明可用于实施本实用新型的凹透镜的替代形式。图20是替代的镜面构造,其中凹透镜45由铝化膜的薄膜或片45F制成,例如The DuPont公司出售的商标为Mylar.TM.的聚酯材料。可通过膜片45后方的另外密封的腔室中绘示的排气扇70将Mylar.TM.镜面拉制成凹曲线(标称为部分球形形状),或利用另外位于镜面45F前(凹入)侧的加压扇(未图示)推挤成形。与具有所需的尺寸和品质的许多镜面相比,膜镜面45F的优点在于非常轻且不昂贵。
图21是替代的镜面配置,其中凹透镜45M是模制塑料,具有凹入的形状,且已涂覆有铝或其它明亮的金属以形成镜表面。对于相同厚度,塑料镜面更轻,且与玻璃镜面相比较不易断裂。而塑料镜面之详细制造过程将在稍后介绍。
图22绘示用于零售商店(相机或珠宝店等)的顶部为玻璃或其它透明材料的显示器箱体200。所显示的物体DO封围在安全柜210中并由光源215照射,光源215位于(例如)侧壁上并在从所显示的物体DO到***光学组件的光学路径以外。
所显示的物体DO的反射出的光反射离开部分反射和部分透射分光器251的下方,并向下朝着凹透镜245反射,凹透镜245将光聚焦并向上以前向角度反射穿过分光器251,接着穿过圆形偏光滤光器265,并穿过水平玻璃顶以形成空中图像VI。用户开启并移去出入门222,且将产品DO放置在由马达213旋转的转台212上。后部的开关为风扇(未图示)、灯(一个或多个)215和转台马达213通电。圆形偏光滤光器265实质上阻止所有的室内照射(包含观察者自身的图像)被反射和可在凹透镜245中看到。
图23是图22的顶部为玻璃的柜台高度(例如,30″-42″高度),显示器箱体210的等角视图。可看到空气进入孔270、产品出入门222、玻璃顶和恰好位于玻璃下方的不透明水平顶部表面中的开口,光穿过开口而显现形成空中图像VI。注意,现在分光器或部分镀银镜面251经定位成大体上平行于充当窗的玻璃顶。使分光器与物体DO和镜面245保持约45度的角度关系。
此实施例尤其适合可能由于过份处理而受到破坏或价值极高而以安全性为最重要的贵重物品的展示。由本实用新型产生的空中图像非常现实以致于诱使人们(且通常确实如此)伸出手试图触摸图像,却令他们惊奇地发现他们的手完全穿过了所显示的物体图像。
本实用新型提供一种空中图像显示器,运用制造可与玻璃球面镜性能相媲美的低成本塑料球面镜的方法。在本实用新型中,塑料注入成型(plasticinjection molding)用于制造低成本塑料球面镜的塑料部件。此塑料球面镜的方法和***采用了塑料注入成型方法,能够提供更大的公差,改进过的工艺控制,以及更高的可重复性。提供用于制造可与玻璃球面镜性能相媲美的低成本塑料球面镜的方法和***。在本实用新型的实施例中,塑料注入成型(plastic injection molding)用于制造低成本塑料球面镜的塑料部件。塑料注入成型方法能够提供更大的公差,改进过的工艺控制,以及更高的可重复性。而塑料注入成型的金属模具为镜子(非镜表面)的一般包封尺寸提供紧密公差。球面半径公差也可保持在紧密公差。上述公差可与玻璃球面镜的公差相媲美。而塑料镜面之详细制造过程将在稍后介绍。
在本实用新型的实施例中,塑料注入成型工艺用于制造塑料球面镜的塑胶部件。在本实用新型的本实施例中,塑料注入成型工艺能够提供在本实用新型较佳实施例中直径从5吋到36吋的抛物面塑料镜(Parabolic PlasticMirror)具有+/-0.0001英寸的尺寸公差。尽管用于塑料注入成型工艺的加工相对较昂贵,但制造每个塑胶部件的成本非常低。通过使用根据本实用新型实施例的塑料注入成型工艺,可再生多个复杂的几何形状,且可仅受金属模具的制造能力的限制。
目前在塑料工艺中,可取得的工具与材料已经发展到可以任意的组合而可以达成本实用新型具有高质量与低成本的塑料球面镜。藉由任意选择的金属模具的尺寸公差,所产出的塑胶部件可以依照特定的条件完成,而且可以维持在具有千分之几个十英寸左右的公差或是更好,只要仔细的选择适当的材料,而可以赶上玻璃的热稳定性(Thermal Stability)和耐久性(Durability)。在较佳的情况下,此材料已经可以忍受过去玻璃球面镜所能忍受的不同操作条件。
在本实用新型的实施例中,可通过机械加工和抛光或能够产生适合的精整质量(Finish quality)的其它类似精整方法来实施金属模具的最终精整,所述精整质量为例如A1等级或被认为可用于塑胶部件的最好精整度的等级。
在本实用新型的实施例中,可通过使用塑料注入成型工艺来产生直径从5吋到36英寸的抛物面塑胶部件(Parabolic Plastic Parts)。
在本实施例中,用于塑料注入成型工艺的金属模具能够为一般包封尺寸提供加或减0.030英寸的公差,且为塑胶部件(非镜表面)提供加或减0.05%的球面半径公差。上述公差可与玻璃球面镜相媲美。金属模具能够保持约+/-0.0001英寸的公差。
在本实用新型的实施例中,多个塑料材料配方可用于制造塑料球面镜,其中满足多个性能标准,例如材料强度(Material Strength)、热稳定性(ThermalStability)、吸水性(Water Absorption)、模具收缩率(Mold Shrinkage)、流入模具中的材料流量、UL认证(UL Recognition)、制造考虑(ManufacturingConsiderations)、表面密度(Surface Density)、润滑剂含量(Lubricant Content)以及抗划伤性(Scratch Resistance)。在一实施例中,此塑料材料在经过塑料注入模具成型后具有80/50 Scratch-dig表面质量或是更好。
在本实用新型的实施例中,塑料材料配方可包括以下物质中的一者:光学等级聚碳酸酯(optical-grade polycarbonate)、自然等级的聚碳酸酯(natural-grade polycarbonate)、UV等级的聚碳酸酯(UV-grade polycarbonate)、聚醚酰亚胺(polyetherimide)、玻璃填充等级聚醚酰亚胺(glass-filled gradepolyetherimide)、PMMA(丙烯酸acrylic)和具有类似性能标准的其它可比的塑料材料。可基于模具加工的精确程度和来自部件测试的实验结果来选择塑料材料配方。在一实施例中,此塑料材料具有光学透明度(OpticalClarity)以及具有实质上的透明。
在本实用新型的实施例中,可通过执行真空金属化(VacuumMetallization)或真空沉积(Vacuum Deposition)工艺来将金属层涂覆在经修整的塑胶部件的镜表面上,或用蒸发的金属蒸汽来处理塑料球面镜。沉积在塑料表面上的金属的厚度优选为约4到8微米。在金属化阶段之后,接着将保护性外涂层喷涂在金属化镜表面上。此保护涂层可以是阻质材料(ResistMaterial)或是增塑液体,当暴露在室温下会硬化后在外部形成一固体薄膜层。
由于通过将从成型工艺得到的塑料表面上的瑕疵数量最小化而使得所涂覆的塑料材料的表面的质量控制得到了改善,所以已经真空金属化的金属化塑胶部件可拥有改进的质量。此外,对于下面的塑胶部件的镜表面,金属化具有极好的粘附性。参看图24,主要是说明根据本实用新型的用于制造塑料球面镜的塑料部件的方法的实施例。而图25说明根据本实用新型的塑料球面镜的经修整过的塑料部件的实施例,包括塑胶部件280与其表面282。
在图24中,用于制造塑料球面镜的方法,其中,厚度相对较薄的塑胶部件在加热和冷却后可保持其形式(Form)/形状(Shape),前述方法包含多个以下步骤:
部件设计
a)设计塑胶部件,使得镜表面由多个壁结构(Wall Structure)支撑,用于防止其变形或扭曲(S100);此壁结构的真正数量是根据镜子的尺寸而有所变化,并且对于小型的镜子可以是一个,或是对于大型的镜子可以是三个或是更多。熟习此一般技艺的人都能够了解此壁结构的数量是工程上的考虑因素,并且将根据特定的规格而有所变化。
b)设计用于精确地且均匀地放置多个注入门(Injection Gate),以确保清除由塑料树脂流所产生的残余物或流痕(S102);此注入门的真正数量是根据镜子的尺寸而有所变化,并且对于小型的镜子可以是一个,或是对于大型的镜子可以是一个或是更多。熟习此一般技艺的人都能够了解此注入门的数量是工程上的考虑因素,并且将根据特定的规格而有所变化。在一实施例中,至少有一个注入门对准每一个壁结构。
c)确定塑胶部件的优选物理尺寸,以满足多个光学性能要求和物理设计要求(S104),包括80/50 Scratch-dig表面质量要求以及随着时间个改变也能维持其物性尺寸;
d)设计用于将多个支撑壁(Support wall)放置在模具成形的塑胶部件中,使得塑胶部件的最终设计尺寸够坚硬能与玻璃镜子的最终设计尺寸相匹配(S106)。
材料选择
a)根据塑胶部件的质量规格,基于抵抗变形的能力来选择塑料材料配方(S108);此塑料材料可以是一个具有光学等级精整度的材料,例如是一般用在化妆的镜子或是其它透明的塑料材质。
模具加工处理
a)制造金属模具,包括用于根据上文所述的部件设计而形成塑胶部件的模具腔,其中将金属模具的镜表面抛光到极好的光学等级精整度(S110),在一较佳的例子中此金属模具是由等级A的工具钢铁所制造;
b)加热和/或冷却模具腔以在金属模具的镜表面上形成最佳曲率(S112);
塑料注入成型
a)加热所选塑料材料配方,直到获得其熔化物为止(S114);
b)注入或迫使熔化物进入模具腔,其中,熔化物冷却以获得所要尺寸和形状的塑胶部件20(S116),可以了解的是此注入方法需要监控熔化塑料的温度与流动率,以使流动率最高,但同时却使湍流(Turbulence)最小化;
c)打开金属模具以顶出塑胶部件(S118);
d)抛光和机械加工最少一表面,以使通过将从成型工艺得到的塑料表面上的瑕疵数量最小化(S120)。
镜成形
a)在塑胶部件的镜表面上沉积一薄层的反射金属涂层以形成金属化的镜表面(S122);
b)在金属化的镜表面上形成保护外涂层(S124)。此保护涂层可以是阻质材料(Resist Material)或是塑料材料,当暴露在室温下会硬化后在尚未组装的镜子外部形成一保护阻绝层。此保护外涂层是在当塑料球面镜固定在空中图像显示器(Aerial Display Unit)时可以将它去除。
参看图26,说明用于根据本实用新型的塑料球面镜的经修整的塑胶部件(Trimmed Plastic Part)的实施例。而图3用于根据本实用新型另一实施例制造塑料球面镜的方法,其中,塑胶部件的厚度必须足以在加热和冷却后仍可保持其形式/形状。在一实施例中,镜子的凹面区域具有厚度1.0厘米或更少,而球面体则可具有比较厚的厚度。一般而言,此生产塑胶部件的制造方法包括包含多个以下步骤:
部件设计
a)设计塑胶部件,使得塑胶部件的框架(Frame)支撑有多个顶针(EjectorPin),用于防止其变形或扭曲,其中,例如,28个顶针设置在塑胶部件的边缘周围,用于有助于从金属模具移除部件,而不会使表面几何形状变形或损坏镜表面的精整度(Finish)(S200);
b)设计用于精确地且均匀地放置多个塑料注入门,以确保清除由塑料树脂流所产生的残余物或流痕(S202);
c)确定塑胶部件的优选物理尺寸,以满足多个光学性能要求和物理设计要求(S204);
d)设计用于将多个支撑壁(Supporting Walls)放置在模具成形的塑胶部件中(S206);
材料选择
a)选择光学等级聚碳酸酯、聚醚酰亚胺或PMMA(丙烯酸)作为塑料材料配方以用作塑料球面镜(S208);
模具加工处理
a)制造金属模具,包括根据上文所述的部件设计形成塑胶部件的模具腔(Mold Cavity),其中通过使用高等级钢材来将金属模具的镜表面制造到A1精整度(S210);
b)加热和/或冷却模具腔以在金属模具的镜表面上形成最佳曲率(S212);
塑料注入成型
a)加热所选塑料材料配方,直到获得其熔化物为止(S214);
b)注入或迫使熔化物进入模具腔,其中,熔化物冷却以获得所要尺寸和形状的塑胶部件(S216);
c)打开金属模具以顶出塑胶部件(S21 8);
镜成形
a)通过使用真空金属化或真空沉积来在塑胶部件的镜表面上沉积一薄层的反射金属涂层,其优选具有4到8微米的厚度以获得金属化的镜表面(S220);
b)将保护外涂层喷涂在塑胶部件的金属化镜表面上(S222);以及
经精整部件(Finished Part)的检查
a)将塑料球面镜的镜表面上的球度维持在+/-0.05%的公差(S224)。
参看图27,说明通过根据本实用新型另一实施例的塑料注入成型工艺来形成塑胶部件280,其中多个顶针(Ejector Pins)284设置在塑胶部件的边缘周围,以有助于从金属模具移除部件,而不会使表面282几何形状变形或损坏镜表面。此顶针之真正数量是根据镜子的尺寸而有所变化,并且对于小型的镜子可以是三个,或是对于大型的镜子可以是四个或是更多。熟习此一般技艺的人都能够了解此顶针的数量是工程上的考虑因素,并且将根据特定的规格而有所变化。在一实施例中,此塑胶部件包括一框架(Frame)或是凸缘(Flange)区域相对于塑胶部件的中心区域,可以具有比较厚的厚度。此凸缘可放置在与顶针相连接的位置,并且是塑胶部件唯一与顶针相连接的区域。在另外实施例中,脱膜剂(Mold Release Agent)可在模具加工处理之前,事先喷洒在模具中以加速塑胶部件从模具中移除。
前文描述本实用新型的原理和四个不同的实施例,所有实施例均产生具有精确细节并在观察者可接触的范围内的极具吸引力的图像或不同物体的图像。前述实施例代表本实用新型,但不希望具有限定性。实际上,本实用新型由在最终的专利中所允许的权利要求书的范围限定,此专利受到等同原则提供的保护。
Claims (22)
1.一种空中显示器***,其特征在于其包括:
高度实质上为柜台高度的外壳,所述外壳具有其中包含窗的顶部表面;
支撑部件,其在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体;
用于照射所述物体的部件;
部分镀银平坦分光器,其位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中;
塑胶球面镜,其位于所述外壳内,导向所述窗并相对于所述部分镀银分光器以45度角定位;
以及用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件。
2.根据权利要求1所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶球面镜包括:
塑胶部件,其中所述塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,其中所述镜表面具有球形度;
具有优选的实体尺寸的所述塑胶部件;
塑胶材料制剂;
光学等级饰面,其通过抛光用于金属模具的所述镜表面而形成;
具有曲率的所述镜表面,其通过加热并冷却所述金属模具以在所述金属模具的所述镜表面上形成曲率而生产;
反射性金属涂层的薄层,其沉积到所述塑胶部件的所述镜表面上;以及
保护性覆层,其形成在金属化镜表面上。
3.根据权利要求2所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶球面镜进一步包括:
处于多个位置的多个注射门;以及
具有实体尺寸的所述塑胶部件。
4.根据权利要求2所述的空中显示器***,其特征在于其进一步包括:
多个支撑壁,其安置在所述塑胶部件中,使得所述塑胶部件的最终设计尺寸与玻璃对应物匹配。
5.根据权利要求2所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶材料制剂是基于符合与以下各项相关的多个性能标准的能力而选择的:材料强度、热稳定性、吸水性、模具收缩率、进入模具的材料流、UL认证、制造注意事项、表面密度、润滑剂含量以及抗刮擦度。
6.根据权利要求2所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶材料制剂从由以下各项组成的群组中选择:光学等级聚碳酸酯、自然等级聚碳酸酯、UV等级聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、玻璃填充等级聚醚酰亚胺以及聚甲基丙烯酸甲酯。
7.根据权利要求1所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的外壳包含顶侧、底侧、前侧、后侧以及两个横向侧,其中所述窗构成所述外壳的所述顶侧的至少一部分;所述塑胶球面镜固定到所述后侧的内部区域;所述待显示的物***于所述底侧的内表面区域中;所述照射部件位于所述外壳中,在所述部分镀银分光器之间,在所述物体的所述光学路径之外,并导向所述物体。
8.根据权利要求1所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的防止部件包括偏光滤光器。
9.一种空中显示器***,其特征在于其包括:
外壳,其中包含窗;
支撑部件,其在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体;
用于照射所述物体的部件;部分镀银平坦镜面,其位于来自所述被照射物体的光线的所述光学路径中;
所述部分镀银镜面也相对于所述窗以45度角定位;
塑胶球面镜,其位于所述外壳内,所述塑胶球面镜包括塑胶部件,其镜表面由镜边缘的所述边缘上的多个壁结构支撑,其中所述镜表面具有充分的球形度导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以45度角定位;
位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件;且包含附加塑胶球面镜,其邻近所述顶壁的内表面并朝着所述部分镀银平坦镜面以45度角导向。
10.根据权利要求9所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,其中所述镜表面具有充分的球形度与具有优选的实体尺寸与优良的光学等级饰面,其通过抛光用于金属模具的所述镜表面而形成;而经由塑胶材料制剂使得所述塑胶部件具有最佳曲率的所述镜表面,其通过加热并冷却所述金属模具以在所述金属模具的所述镜表面上形成曲率而生产,而一具有反射性金属涂层的薄层沉积到所述塑胶部件的所述镜表面上,并由一保护性覆层形成在金属化镜表面上。
11.根据权利要求10所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶球面镜进一步包括处于多个策略位置的多个注射门。
12.根据权利要求10所述的空中显示器***,其特征在于其进一步包括:
多个支撑壁,其安置在所述塑胶部件中,使得所述塑胶部件的最终设计尺寸与一对应物匹配。
13.根据权利要求10所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶材料制剂是基于符合与以下各项相关的多个性能标准的能力而选择的:材料强度、热稳定性、吸水性、模具收缩率、进入模具的材料流、UL认证、制造注意事项、表面密度、润滑剂含量以及抗刮擦度。
14.根据权利要求10所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶材料制剂从由以下各项组成的群组中选择:光学等级聚碳酸酯、自然等级聚碳酸酯、UV等级聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、玻璃填充等级聚醚酰亚胺以及聚甲基丙烯酸甲酯。
15.一种空中显示器***,其特征在于其包括:
外壳,其中包含窗;支撑部件,其在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体;用于照射所述物体的部件;
部分镀银平坦镜面,其位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中;
所述部分镀银镜面也相对于所述窗以45度角定位;
塑胶球面镜,其位于所述外壳内,其中所述塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,所述塑胶球面镜导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以45度角定位;
位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件;
其中所述反射部件包括具有用于支撑的后表面以及前反射表面的部分球形凹透镜;且包含固定在所述外壳内的镜面支撑件;
所述镜面支撑件包括其中具有圆形孔且直径小于所述凹透镜的平坦部件;
以及弹性粘合部件,其粘合到所述凹透镜的所述支撑表面并粘合到所述镜面支撑,作为在所述凹透镜与所述圆形孔的边缘之间接触的珠子。
16.根据权利要求15所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,其中所述镜表面具有充分的球形度与具有优选的实体尺寸与优良的光学等级饰面,其通过抛光用于金属模具的所述镜表面而形成;而经由塑胶材料制剂使得所述塑胶部件具有最佳曲率的所述镜表面,其通过加热并冷却所述金属模具以在所述金属模具的所述镜表面上形成曲率而生产,而一具有反射性金属涂层的薄层沉积到所述塑胶部件的所述镜表面上,并由一保护性覆层形成在金属化镜表面上。
17.根据权利要求16所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶球面镜进一步包括处于多个位置的多个注射门。
18.根据权利要求16所述的空中显示器***,其特征在于其进一步包括多个支撑壁,其安置在所述塑胶部件中,使得所述塑胶部件的最终设计尺寸与玻璃对应物匹配。
19.一种空中显示器***,其特征在于其包括:
外壳,其中包含窗;
支撑部件,其在所述外壳内,用于将在所述窗外显示为空中图像的物体;
用于照射所述物体的部件;
部分镀银平坦镜面,其位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中;所述部分镀银镜面也相对于所述窗以45度角定位;
塑胶球面镜,其位于所述外壳内,其中所述塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,所述塑胶球面镜导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以45度角定位;
以及位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件;且其中所述外壳是时钟封围物以及包含时间显示的时钟;其中所述时间显示构成图像源;且其中所述塑胶球面镜包括与所述窗相对的所述外壳的壁内部的金属化凹入区域。
20.根据权利要求19所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,其中所述镜表面具有球形度与具有实体尺寸与光学等级饰面,其通过抛光用于金属模具的所述镜表面而形成;而经由塑胶材料制剂使得所述塑胶部件具有曲率的所述镜表面,其通过加热并冷却所述金属模具以在所述金属模具的所述镜表面上形成曲率而生产,而一具有反射性金属涂层的薄层沉积到所述塑胶部件的所述镜表面上,并由一保护性覆层形成在金属化镜表面上。
21.一种空中显示器***,其特征在于其包括:
外壳,其中包含窗;
支撑部件,其在所述外壳内,用于待在所述窗外显示为空中图像的物体;
用于照射所述物体的部件;
部分镀银平坦镜面,其位于来自所述被照射物体的光线的光学路径中;所述部分镀银镜面也相对于所述窗以45度角定位;
塑胶球面镜,其位于所述外壳内,其中所述塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,所述塑胶球面镜导向所述窗并相对于所述部分镀银镜面以45度角定位;
以及位于所述部分镀银镜面与所述窗之间用于防止正观看所述空中图像的观察者在所述窗中看到来自所述外壳外的经反射的图像的部件;且其中所述外壳是视频封围物以及视频显示器;其中所述视频显示器构成图像源;且其中所述塑胶球面镜包括与所述窗相对的所述外壳的壁内部的金属化凹入区域。
22.根据权利要求21所述的空中显示器***,其特征在于其中所述的塑胶部件的镜表面由多个壁结构支撑在镜缘的边缘上,其中所述镜表面具有球形度与具有实体尺寸与优良的光学等级饰面,其通过抛光用于金属模具的所述镜表面而形成;而经由塑胶材料制剂使得所述塑胶部件具有曲率的所述镜表面,其通过加热并冷却所述金属模具以在所述金属模具的所述镜表面上形成曲率而生产,而一具有反射性金属涂层的薄层沉积到所述塑胶部件的所述镜表面上,并由一保护性覆层形成在金属化镜表面上。
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