CN212160368U - 一种全息投影装置及家教机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及全息投影设备领域，公开了一种全息投影装置，包括：显示装置，所述显示装置具有多个显示区，多个所述显示区围合设置；成像装置，所述成像装置包括多个成像板，多个所述成像板依次首尾连接，每个所述成像板分别以一预设角度一一对应设置在每个所述显示区的上方，且与所述显示区的内边缘重合设置，使每个所述显示区的图像通过每个所述成像板分别折射在所述显示装置的上方。本实用新型通过多个成像板将显示装置上的多个显示区的图像分别折射在显示装置的上方而形成干涉成像，实现了3D虚拟成像，增强了使用者身临其境的体验。本实用新型还公开了一种应用上述全息投影装置的家教机。

Description

一种全息投影装置及家教机

技术领域

本实用新型涉及全息投影设备领域，尤指一种全息投影装置及家教机。

背景技术

全息技术是采用光的衍射与干涉原理，及原始像与共轭像，通过光的振幅与相位进行函数建模，把物体光波上各点的振幅与相位转换成在空间上变化的强度，所呈现的3D效果，具有较强的观赏性和拟真性，图像立体感强，具有真实的视觉效果。

由于目前市面上出现的家教机只是通过普通的显示屏幕将图像呈现在家教机上，不具备3D的虚拟成像效果，难以使孩子体验身临其境的感觉，降低了孩子们的学习兴趣，因此，本实用新型提供了一种全息投影装置及家教机。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全息投影装置及家教机，将显示装置上的多个显示区的图像通过多个成像板进行3D成像，实现家教机的3D虚拟成像效果，增强了家教机的科技感，同时激发了孩子们的学习兴趣。

本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，提供一种全息投影装置，包括：

显示装置，所述显示装置具有多个显示区，多个所述显示区围合设置；

成像装置，所述成像装置包括多个成像板，多个所述成像板依次首尾连接，每个所述成像板分别以一预设角度一一对应设置在每个所述显示区的上方，且与所述显示区的内边缘重合设置，使每个所述显示区的图像通过每个所述成像板分别折射在所述显示装置的上方。

本方案中，通过多个成像板将显示装置上的多个显示区的图像分别折射在显示装置的上方形成干涉成像，从而实现了家教机的全息投影，使得使用者可以通过多个成像板从不同方向分别观看由干涉而形成的3D图像的不同侧面上的立体图像，使得孩子处于身临其境的感觉之中，激发了孩子们的学习兴趣。

进一步优选地，所述显示区与所述成像板的数量均为四个，四个所述成像板设置成四棱台结构，且每个所述成像板与每个所述显示区之间的预设角度为45°。

本方案中，采用四个成像板并将四个成像板设置成四棱台结构，可以在四棱台的中心形成一个成像区域，使用者可以观看在四棱台中心处所显示的3D图像，每个成像板与对应的显示区之间呈45°夹角，使用者可以在四棱台的不同侧面处观看四棱台中心的3D虚拟成像。

进一步优选地，四个所述显示区同一时刻显示的图像画面以四个所述显示区的围合中心呈旋转对称关系。

本方案中，为了使四个显示区的图像能够同时反映3D虚拟成像的不同侧面信息，使四棱台中心能够干涉形成一个立体图像，将四个显示区播放的图像设置为在同一时刻显示的图像画面以四个显示区的围合中心呈旋转对称关系，保证通过四块成像板成像的相位一致，而不会在四棱台中心出现互相重叠错乱的图像，并且在播放视频图像时，使四个显示区上播放的图像在四棱台中心形成一个完整的3D立体图像，从而避免出现图像的重叠错乱。

进一步优选地，所述显示装置还具有空白显示区，所述空白显示区位于四个所述显示区围合形成的区域内以及所述显示区的两侧。

本方案中，设置空白显示区的目的是为了确保该投影装置的3D成像效果，而避免由于不必要的区域形成的图像对显示区的图像投影效果造成影响。

进一步优选地，所述显示装置的四周设有黑胶，所述黑胶的外边缘位于所述成像板在所述显示装置上的投影区域内。

本方案中，在显示装置的外边缘设置黑胶，将黑胶的外边缘固定在成像板在显示装置上的投影区域内，使得显示区的位置同样位于成像板的外边缘在显示装置上的投影区域内，以保证四个显示区的图像通过四个成像板形成的3D成像完全在四个成像板的内部空间呈现。

进一步优选地，所述成像板采用亚克力板，且每块所述亚克力板的内壁分别贴设有一层增光片。

本方案中，成像板采用亚克力板，亚克力板是由甲基烯酸甲酯单体聚合而成的一种特殊处理的有机玻璃，对光源具有较好的投射性，在亚克力板的内壁分别贴设有一层增光片，可以使在多块亚克力板的内部形成的投影虚像更高清，更便于观看。

进一步优选地，还包括遮光板，相邻的两个所述成像板与所述显示装置之间设有所述遮光板，且所述遮光板的一端与所述成像板远离所述显示装置的一端连接，另一端与所述显示装置连接。

本方案中，为防止显示区发出的光线散射在该投影装置的外壁发生折、反射后进入多块成像板的内部而形成模糊呈现，使用户能够从正面或侧面观看到清晰的3D成像效果，相邻的两个成像板与显示装置之间设有遮光板，遮光板可以极大程度地吸收显示区散射上去的光线，同时可以起到支撑作用，以保证成像装置的稳定性。

进一步优选地，所述显示装置为一显示屏，多个所述显示区为所述显示屏上独立设置的多个图像播放区，多个所述显示区的外边缘分别与所述显示屏的外边缘重合设置。

本方案中，显示装置采用一块整显示屏，在显示屏上独立设置多个图像播放区播放图像，在其它区域播放黑色画面，从而形成多个显示区，多个显示区上的图像分别投影在多个亚克力板的内部形成3D投影虚像。

进一步优选地，所述显示装置包括基板和多个显示件，所述基板上设有多个所述显示区，每个所述显示区分别设有一个所述显示件，多个所述显示区的外边缘分别与所述基板的外边缘重合设置。

本方案中，还可以在基板上设置的多个显示区分别设置一个对应的显示件，同样可以将多个显示件上的图像分别投影在多个亚克力板的内部形成3D投影虚像。

另一方面，还提供一种家教机，包括触摸屏和上述的全息投影装置，所述显示装置和所述成像装置分别设置在家教机内，所述触摸屏的外边缘分别与多个所述成像板远离所述显示装置的边缘重合设置。

本方案中，将家教机的触摸屏的外边缘通过分别与多个成像板远离显示装置的边缘重合设置，从而将触摸屏布置在显示装置的上方，可以较好地利用显示装置的上方空间，同时可以盖住多个成像板，节约了家教机的布置空间。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型通过成像装置将显示装置上的多个显示区的图像分别折射在显示装置的上方形成3D投影虚像，实现了家教机的全息投影，多个显示区与多个成像板一一对应设置，使每个显示区的图像通过对应的成像板分别折射在显示装置的上方，而多个显示区折射后的图像通过干涉成像，最终形成3D虚拟成像效果，从而将使用者带入了身临其境的体验之中，增强了使用者观看时的真实感。

另外，本实用新型还提供了应用上述投影装置的家教机，通过触摸屏进行操作，由于上述投影装置具有较强的观赏性和拟真性，因此，应用上述投影装置的家教机同样具有较强的观赏性和拟真性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的一种全息投影装置的投影原理结构示意图；

图2是本实用新型的一种全息投影装置的第一种具体方案的结构示意图；

图3是本实用新型的一种全息投影装置的第二种具体方案的结构示意图；

图4是本实用新型的一种全息投影装置的第三种具体方案的结构示意图；

图5是本实用新型的一种家教机的结构示意图。

附图标号说明：

1.显示装置，11.显示区，12.空白显示区，2.成像装置，21.成像板，3.黑胶，4.遮光板，5.触摸屏。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

【实施例1】

实施例1公开了一种全息投影装置，全息技术通过记录被摄物体反射(或透射)的光波中的全部信息(振幅、相位)来实现3D效果。常见的3D全息成像分为180°、270°和360°，其中360°可将成像投射在实景的半空中，形成纵深感，观众可从任意角度观看，在影视领域中应用3D全息技术能使人有更强的真实感，使观众处于身临其境的体验之中。本实施例基于佩伯尔幻象原理在家教机上呈现虚拟的3D成像效果，佩伯尔幻象借由一面平坦的玻璃与特定的光源，将物体的虚像呈现在观众的前方。

如图1所示，一种全息投影装置，包括显示装置1和成像装置2，显示装置1用于播放待成像的图像，显示装置1具有多个显示区11，多个显示区11围合设置，在每个显示区11分别播放从同一目标对象的特定方向采集到的图像或者在每个显示区11同时播放从同一目标对象的同一方向采集到的图像，显示装置1上的图像经过成像装置2形成3D虚拟投影，其中，目标对象为某个特定的人物角色或者物品。成像装置2包括多个成像板21，多个成像板21依次首尾连接，每个成像板21分别以一预设角度一一对应设置在每个显示区11的上方，且与显示区11的内边缘重合设置，使每个显示区11的图像通过每个成像板21分别折射在显示装置1的上方形成虚拟的3D成像效果。使用者可以感受到图像成像在半空中而形成的立体感和玄幻感，让使用者真正处于身临其境的体验之中。

本实施例中，如图2所示，显示区11与成像板21的数量均为四个，四个显示区11分别位于图中所示的前方、后方、左方和右方，这样，可以让使用者从不同方向分别观看到同一目标对象的前面图像、背面图像、左面图像和右面图像，例如，前方显示区11播放从某一目标对象的前面采集到的图像信息，后方显示区11播放从该目标对象的背面采集到的图像，左面显示区11播放从该目标对象的左面采集到的图像，右面显示区11播放从该目标对象的右面采集到的图像，通过四个成像板21形成投影虚像后，四个显示区11通过相对应的成像板21分别投影在不同的方向，使用者可以从与前方显示区11相对应的成像板21观看到该目标对象的前面图像的3D投影虚像，从与后方显示区11相对应的成像板21观看到该目标对象的背面图像的3D投影虚像，从与左面显示区11相对应的成像板21观看到该目标对象的左面图像的3D投影虚像，从与右面显示区11相对应的成像板21观看到该目标对象的右面图像的3D投影虚像。

本实施例中，继续参阅图2，四个成像板21设置成四棱台结构，且每个成像板21与每个显示区11之间的预设角度为45°，每个成像板21的梯形短边分别与每个显示区11的内边缘重合设置，由此在显示装置1上方形成了一个倒置四棱台结构，相邻两个成像板21的梯形的其中一条腰边重合设置，由此在四个成像板21内部形成了一个闭合成像区域。通过四个成像板21形成的倒置四棱台结构，将每个显示区11上的图像分别折射在四棱台的内部形成干涉成像，此处需要说明的是，四棱台结构相比于三棱锥结构或者四棱锥结构多了一个可以放置安装的顶面，同时可以减少投影装置的高度，以适应家教机的厚度，便于在家教机上布置该投影装置。

本实施例中，继续参阅图1，四个显示区11同一时刻显示的图像画面以四个显示区11的围合中心呈旋转对称关系，也即将该显示装置1以四个显示区11的围合中心为旋转中心旋转90°后，四个显示区11在同一时刻显示的图像画面与旋转之前显示的图像画面保持一致，以保证四个显示区11通过成像装置2形成的成像相位保持一致，使用者可以从不同的方位观看到相同的图像信息。例如，在每个显示区11同时播放从目标对象的同一方向采集到的图像画面，当每个显示区11处于同一时刻的图像画面以四个显示区11的围合中心呈旋转对称关系时，使得在四个成像板21的内部形成一个完整对应的立体虚拟图像，同样可以使得图像悬浮在四个成像板21的内部而达到立体虚拟效果。当使用者的观察视线从投影装置的一个侧面转移至相邻侧面时，也即意味着将显示装置1旋转90°，每个显示区11则会相应地旋转90°以填充原来的显示区11，这也就意味着使用者从不同的侧面观看在四个成像板21内部形成的3D虚拟图像时，3D虚拟图像的视觉效果在观察视线变换前后保持一致。

本实施例中，继续参阅图1，由于该投影装置只需在对应四个成像板21的区域设置显示区11，因此，在显示装置1上不需要出现图像的位置具有空白显示区12，其中，四个显示区11的围合形成的区域内为空白显示区12，空白显示区12还分布在显示区11的两侧，从而避免对四个显示区11的正常投影效果造成影响。可以将分布有空白显示区12的区域设置成黑色，以更好地避免出现在空白显示区12的光线对显示区11的投影光线造成影响的情况。

本实施例中，如图2所示，显示装置1的四周设有黑胶3，黑胶3的外边缘位于成像板21在显示装置1上的投影区域内，使得成像板21远离显示装置1的边缘位于显示区11的边缘之外，以保证通过四个成像板21形成的3D成像能够完全在四个成像板21的内部空间呈现。

本实施例中，为了保证四个显示区11射出的光线通过成像板21折射后形成的投影具有足够的清晰度，成像板21采用亚克力板，亚克力板是由甲基烯酸甲酯单体(MMA)聚合而成的一种经过特殊处理的有机玻璃，具有较佳的透光性，并且在每块亚克力板的内壁分别贴设有一层增光片，以提高成像区域的亮度，从而提高四个显示区11通过四个成像板21在四棱台中心形成的3D投影虚像的清晰度。

本实施例的一种具体方案中，继续参阅图2，为了防止显示区11射出的光线散射在成像装置2的外壁发生折、反射后进入成像板21造成模糊呈现，相邻的两个成像板21与显示装置1之间设有遮光板4，遮光板4采用黑色材质制作而成，可以极大程度的吸收显示区11散射上去的光线，使用者可以从正面观看3D虚拟成像，而不会受到来自背面的光线影响，使用者可以从其中一个侧面观看3D虚拟成像，而不会受到来自另一个相对侧面的光线影响，并且相邻设置的两个遮光板4可以起到支撑作用，确保整个成像装置2的结构稳定性，同时可以在一定程度上减少孩子在3D虚拟成像上的心思分散，使孩子能够更加专注于老师讲课时的图像。

本实施例的第二种具体方案中，如图3所示，也可以只在一个成像板21与显示装置1之间设置遮光板4，而留出了该投影装置的另外三个相邻的投影显示面供使用者观看。

本实施例的第三种具体方案中，如图4所示，也可以在三个相邻的成像板21与显示装置1之间设置遮光板4，即在显示装置1位于背面和与背面相邻的两侧的外边缘与对应的三块成像板21之间分别设置遮光板4，这样，就只留下了显示装置1的正面供使用者观看，在达到全息成像效果的同时，不会影响使用者的观看效果，而且进一步提高了投影装置的结构稳定性。

本实施例中，显示装置1为一显示屏，四个显示区11为显示屏上独立设置的四个图像播放区，四个图像播放区的外边缘分别与显示屏的外边缘重合设置，在显示屏上的其它区域播放黑色图像，为了配合在成像装置2上设置遮光板4的使用效果，在四个显示区11中同时播放从家教老师的正面采集到的讲课图像，让使用者能够观看到在四块成像板21的内部形成的家教老师的正面图像的3D虚拟成像效果，只需在四个显示区11中同时播放从家教老师的正面采集到的讲课图像，使用者便可在不同的方向观看到老师讲课时的正面图像的3D虚拟图像，具有较强的拟真性，同时，使用者可以从任意一个方向观看家教老师的讲课图像。

【实施例2】

实施例2是在实施例1的基础上，将显示装置1由一块基板和多个显示件组合设置而成，具体地，显示件可以为投影仪或者显示屏，实施例2的显示装置1在基板上的显示区11独立设置对应的投影仪或者显示屏，投影仪或者显示屏的外边缘分别与基板的外边缘重合设置，这样，同样可以在显示装置1上形成多个独立的图像播放区，以通过多个成像板21在显示装置1的上方形成3D虚拟成像效果。

【实施例3】

实施例3公开了一种家教机的具体实施例，如图5所示，包括触摸屏5和上述实施例1或者实施例2中的投影装置，显示装置1和成像装置2分别设置在家教机内，触摸屏5的外边缘分别与四个成像板21远离显示装置1的边缘重合设置，从而利用四个成像板21上方的布置空间，将触摸屏5固定在四个成像板21上，触摸屏5可以提供屏幕操作功能，使用者可以通过触摸屏5进行相应地操作，而投影装置则会形成3D虚拟图像，以将使用者带入身临其境的体验之中，增强了孩子们的学习兴趣。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种全息投影装置，其特征在于：包括：

显示装置，所述显示装置具有多个显示区，多个所述显示区围合设置；

成像装置，所述成像装置包括多个成像板，多个所述成像板依次首尾连接，每个所述成像板分别以一预设角度一一对应设置在每个所述显示区的上方，且与所述显示区的内边缘重合设置，使每个所述显示区的图像通过每个所述成像板分别折射在所述显示装置的上方。

2.根据权利要求1所述的一种全息投影装置，其特征在于：

所述显示区与所述成像板的数量均为四个，四个所述成像板设置成四棱台结构，且每个所述成像板与每个所述显示区之间的预设角度为45°。

3.根据权利要求2所述的一种全息投影装置，其特征在于：

四个所述显示区同一时刻显示的图像画面以四个所述显示区的围合中心呈旋转对称关系。

4.根据权利要求3所述的一种全息投影装置，其特征在于：

所述显示装置还具有空白显示区，所述空白显示区位于四个所述显示区围合形成的区域内以及所述显示区的两侧。

5.根据权利要求1所述的一种全息投影装置，其特征在于：

所述显示装置的四周设有黑胶，所述黑胶的外边缘位于所述成像板在所述显示装置上的投影区域内。

6.根据权利要求1所述的一种全息投影装置，其特征在于：

所述成像板采用亚克力板，且每块所述亚克力板的内壁分别贴设有一层增光片。

7.根据权利要求1所述的一种全息投影装置，其特征在于：

还包括遮光板，相邻的两个所述成像板与所述显示装置之间设有所述遮光板，且所述遮光板的一端与所述成像板远离所述显示装置的一端连接，另一端与所述显示装置连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种全息投影装置，其特征在于：

所述显示装置为一显示屏，多个所述显示区为所述显示屏上独立设置的多个图像播放区，多个所述显示区的外边缘分别与所述显示屏的外边缘重合设置。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种全息投影装置，其特征在于：

所述显示装置包括基板和多个显示件，所述基板上设有多个所述显示区，每个所述显示区分别设有一个所述显示件，多个所述显示区的外边缘分别与所述基板的外边缘重合设置。

10.一种家教机，其特征在于：

包括触摸屏和如权利要求1-9中任意一项所述的全息投影装置，所述显示装置和所述成像装置分别设置在家教机内，所述触摸屏的外边缘分别与多个所述成像板远离所述显示装置的边缘重合设置。

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