视角矫正结构及使用其的空中悬浮显示装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学显示技术领域，尤其涉及一种视角矫正结构及使用其的空中悬浮显示装置。


背景技术：

2.空中悬浮显示技术由于能够将图像呈现在空中，提高观众的临场感，为观看者提供一个科幻、逼真的视觉体验，受到越来越多的研究者的关注。
3.传统的空中悬浮式显示设备是利用平面显示器或投影仪等能够显示画面的装置和与之呈45度角倾斜放置的成像镜实现的，由于形成的悬浮像是呈竖直方向呈现在观众面前的，因此，平面显示器和成像镜之间的角度须设置为45度，这样一来，现有的空中悬浮式显示设备整体相对较厚，不够轻薄，导致在一些特殊场合使用受限。


技术实现要素：

4.为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种视角矫正结构及使用其的空中悬浮显示装置，该视角矫正结构能够实现显示器视角的偏移，在使用该视角矫正结构的空中悬浮显示装置中，能够减小平面显示器和成像镜之间的角度，实现空中悬浮显示装置的相对轻薄化。
5.本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：作为本实用新型的一个方面，提供一种视角矫正结构，包括基板，以及设置基板一侧的多个棱镜结构，所述每个棱镜结构包括第一棱镜面和第二棱镜面，其中一个棱镜面垂直基板表面向远离基板方向延伸。
6.作为本实用新型的进一步改进，每个棱镜结构中第一棱镜面和第二棱镜面的夹角α为锐角。
7.作为本实用新型的进一步改进，每个棱镜结构中第一棱镜面和第二棱镜面的夹角α为45度。
8.作为本实用新型的进一步改进，基板的多个棱镜结构所在侧的相对侧表面处设置有多个第二棱镜结构，所述多个第二棱镜结构与所述多个棱镜结构正交设置。
9.作为本实用新型的进一步改进，多个第二棱镜结构的棱镜形状是对称的。
10.作为本实用新型的另一方面，本实用新型的实施例还提供一种空中悬浮显示装置，包括显示器，成像镜以及视角矫正结构，所述显示器与所述成像镜之间的夹角θ小于45度。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述视角矫正结构集成于所述显示器的内部。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述视角矫正结构外挂在所述显示器的外部。
13.本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例提供的视角矫正结构，包括基板以及设置在基板表面处的棱镜结构，通过改变棱镜结构中第一棱镜面和第二棱镜面的夹角α的值，可使得大部分光线沿预设方向出射，使得预设方向上的亮度靠近峰值，实现视角矫正的功能。本实用新型的另一方面提供一种空中悬浮显示装置，包括显示器和成像镜，通过降
低显示器和成像镜间的角度值，使得空中悬浮显示装置整体轻薄化的同时并不影响成像效果。
附图说明
14.图1为现有的空中悬浮显示装置的成像显示效果图；
15.图2为本实用新型一个实施例提供的视角矫正结构示意图；
16.图3为棱镜结构中夹角α为45度时视角矫正结构的光路结构示意图；
17.图4a和4b为未使用视角矫正结构的显示屏的视角模拟结果；
18.图5a和5b为使用视角矫正结构的显示屏的视角模拟结果；
19.图6为本实用新型另一个实施例提供的视角矫正结构示意图；
20.图7为本实用新型实施例提供一种空中悬浮显示装置结构示意图；
21.图8为本实用新型实施例提供的空中悬浮显示装置使用视角矫正结构后的画面显示效果图。
22.结合附图，作以下说明：
23.1——基板；
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2——棱镜结构；
24.3——第二棱镜结构；
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10——视角矫正结构；
25.70——空中悬浮显示装置；
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71——显示器；
26.72——成像镜；
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73——固定件。
具体实施方式
27.以下结合附图，对本实用新型的一个较佳实施例作详细说明。
28.需要说明的是，在本实用新型的说明书，权利要求书以及附图中的术语中涉及“第一”或“第二”等的描述，其仅用于区别对象，不应理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也就是说，这些描述不必用于描述特定的顺序或先后次序。
29.已知现有的空中悬浮显示设备中，显示器和成像镜之间的角度为45度，因此导致现有的空中悬浮显示设备整体厚度较厚，不够轻薄，为了实现轻薄化，本实用新型的研究人员尝试降低显示器和成像镜之间的角度，然而降低角度后，例如，将角度设为20度后，虽然设备整体变薄，但画面显示效果较差，图1是将显示器和成像镜之间的角度设为25度时的画面实际效果，如图1所示，除了需要的实像外，还出现较多的重影8，严重影响视觉体验。为此，本实用新型的研究人员经过探索和创造性劳动，想到了改进方案。该技术方案的总体思路是，通过在空中悬浮显示装置的显示设备上增加视角矫正结构，改变显示设备的视角，从而在将显示器和成像镜之间的角度降低，实现轻薄化之后，也不会有重影的出现。
30.具体地，图2是本实用新型一个实施例提供的视角矫正结构示意图，如图2所示，该视角矫正结构10包括基板1以及设置在基板1一侧表面处的多个棱镜结构2，每个棱镜结构2 具有第一棱镜面21和第二棱镜面22，棱镜结构2的形状是非对称的，例如，在本实施例中，第二棱镜面22垂直基板1表面向远离基板的方向延伸，第一棱镜面21和第二棱镜面22 之间的夹角为α，夹角α的值小于90度，即α为锐角，第一棱镜面21与基板1的表面呈一定的夹角为(90
°‑
α)。根据需要改变第一棱镜面21和第二棱镜面22之间的夹角α，可使得大部分光线沿预设方向出射，使得预设方向上的亮度靠近峰值，而根据全反射定律，反方向则几乎没有出
光。例如，图3 示出了夹角α为45度时的光路结构示意图，如图3所示，位于基板1旁侧的发光光源发出的光线经过棱镜结构2的调节作用后，出射光线偏离中心方向的同一侧，从而使得亮度峰值由原本的法线方向矫正为偏离中心方向一侧的某一预设方向，实现视角的矫正，其中，中心方向是指0度视角(中心视角)方向。
31.具体的光学模拟结果如下，图4a和4b是未使用视角矫正结构的显示屏的视角模拟结果，如图4a和4b所示，中心视角方向达到亮度峰值；当在该同一显示屏上使用视角矫正结构 10时，其光学模拟结果如图5a和5b所示，竖直方向上偏离中心方向25度左右达到亮度峰值。可以理解，通过调整视角矫正结构与显示屏的方位，可以实现水平方向上亮度峰值所在位置的偏移，通过调节视角矫正结构中第一棱镜面21和第二棱镜面22之间的夹角α的值，可以实现不同程度的亮度峰值所在位置的偏离值。
32.需要说明的是，视角矫正结构10可用于矫正例如液晶显示器(lcd)，有源矩阵有机发光二极管显示器(amoled)等类型的显示屏的视角。用于矫正lcd显示器的视角时，该视角矫正结构10可整合于该lcd显示器的背光模组结构中，当然，并不以此为限，该视角矫正结构10可以外挂在lcd显示器的外侧。
33.构成基板1以及棱镜结构2的材料可以是树脂，或者玻璃，可以通过射出成型，挤出成型或者热压印的方式加工出该视角矫正结构10，当然，并不以此为限，可以在基板1通过切削加工的方式制作出棱镜结构2，进而形成该视角矫正结构10。
34.图6是本实用新型一个实施例提供的视角矫正结构示意图，如图6所示，该视角矫正结构10包括基板1以及设置在基板1一侧表面处的多个棱镜结构2和设置在与该多个棱镜结构2所在侧相对一侧表面处的多个第二棱镜结构3，该多个第二棱镜结构3的形状可以是对称的，位于基板1一侧的棱镜结构2与位于相对侧的第二棱镜结构正交设置，也就是说，位于基板1一侧的棱镜结构2沿平行于基板一侧边的方向延伸设置，而位于基板1与棱镜结构2所在侧相对一侧的第二棱镜结构，则沿着与该侧边垂直的方向延伸设置。通过在该基板1 的与该多个棱镜结构2所在侧相对一侧表面处设置多个第二棱镜结构3，实现同时控制水平方向的出光，相对减少光的扩散，使得预设方向上的出光更为明显，即更靠近峰值。
35.另一方面，如图7所示，本实用新型实施例提供一种空中悬浮显示装置70，例如可以是车载空中悬浮显示装置，在使用该车载空中悬浮显示装置时，为了不使图像反射到前挡风玻璃上影响视线，有必要控制y方向(即竖直方向)的出光，通常情况下，显示器的视角0度方向(中心视角)的光是设置成最亮的，但对于车载显示器，最理想化的是朝驾驶位置方向上出光能设置成最亮值，由此，有必要调整显示器的视角特性。此外，再次参考图7，空中悬浮显示装置70包括显示器71和成像镜72，以及连接固定显示器71和成像镜72的固定件73，显示器和成像镜之间的夹角为θ，基于空中悬浮显示装置成像特性要求，夹角θ值是45度,如此导致现有的空中悬浮显示设备整体厚度较厚，不够轻薄.为了实现轻薄化。本实用新型的研究人员尝试降低显示器和成像镜之间的角度，然而降低角度后，例如，将角度设为20度后，虽然设备整体变薄，但画面显示效果较差，如前面所述以及如图1所示，除了需要的实像外，还出现较多的重影，严重影响视觉体验。本实用新型的技术人员通过在空中悬浮显示装置70的显示器71中使用视角矫正结构能够解决该问题，图8是空中悬浮显示装置70使用视角矫正结构10后的画面显示效果图，如图8所示，空中悬浮显示装置30呈现空中悬浮显示效果的实像，而重影情况得到明显的改善。
36.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。