[发明专利]数字图像或其序列、特别是自动立体图像或自动立体图像序列的虚拟空中投影的装置

权利要求书

1.一种用于数字自动立体图像(31)的空中和虚拟投影的装置，包括：

-壳体(10)，包括通过至少上壁(13)和下壁(14)而彼此连接的前壁(11)、后壁(12)，所述前壁(11)包括开口，所述开口形成用于所述数字自动立体图像(31)的空中和虚拟图像(32)的观察窗(15)，

-光学系统，包括具有光轴(20)、焦距F、位于所述光轴上的曲率半径的中心C的至少一个凹球面镜(24)，所述光学系统布置在所述壳体(10)中，使得其能将接收到的入射光的至少一部分引向所述观察窗(15)，以在所述观察窗处形成所述数字自动立体图像(31)的空中和虚拟图像(32)，

-屏幕(23)，用于显示具有N个视点的自动立体图像，其覆盖有形成了光学组件的柱面透镜阵列以用于选择要投影的所述数字自动立体图像(31)的视点，在大致等于所述焦距F的两倍的距离处面对所述球面镜(24)被容纳在所述壳体(10)中，并且与所述球面镜(24)的所述光轴(20)在垂直于该光轴(20)上相距显示屏(23)的高度的至少一半的距离，所述高度(H)根据垂直于所述光轴(20)的轴限定。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述球面镜(24)绕所述曲率半径的所述中心C枢转预定角度，并且所述显示屏(23)相对于所述球面镜(24)倾斜，使得所述屏幕的中心的法线垂直于所述球面镜(24)的切平面，以便补偿通过使所述显示屏相对于所述球面镜的光轴偏移而引入的投影图像的梯形效应。

3.根据权利要求1或2之一所述的装置，其特征在于，包括：至少一个传感器(40)，用于检测和识别观察者的移动，所述传感器安装在所述观察窗(15)附近的所述壳体(10)的所述前壁(11)或上壁(13)上；以及处理单元，其连接到所述传感器(40)和/或所述显示屏(23)，使得所述观察者的移动能控制所述显示屏(23)以修改投影图像，从而赋予所述观察者操纵所述投影图像的幻觉，和/或能控制被连接到所述处理单元的辅助设备，所述空中和虚拟图像(32)由此形成用于该辅助设备的控制界面。

4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述球面镜(24)布置在所述壳体的后壁(12)处，并且所述屏幕(23)布置在所述壳体的所述前壁(11)中形成的所述观察窗(15)处，与所述观察窗(15)相对于所述球面镜的光轴(20)对称，使得由所述球面镜反射的屏幕的图像通过所述观察窗(15)直接形成所述图像的浮动和虚拟图像(32)。

5.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述球面镜(24)布置在所述壳体的所述上壁(13)处，所述屏幕布置在所述壳体的所述下壁(14)处，并且所述光学系统还包括倾斜的半反射镜(22)，所述倾斜的半反射镜(22)布置在将所述屏幕(23)和所述球面镜(24)在所述观察窗处连接的光学路径上，使得由所述屏幕显示的图像在由所述半反射镜(22)透射(15)、在所述球面镜(24)上反射和在所述半反射镜(22)上反射之后，显现为通过所述观察窗(15)对观察者而言是虚拟的并且浮动的。

6.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述前壁中的所述开口在相对于投影图像从所述壳体的光学输出路径的轴形成大约80度的角度的平面中延伸。

7.根据权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，还包括跨所述观察窗(15)延伸的抗反射玻璃板。

8.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，还包括针对由所述显示屏显示的图像的失真的预补偿装置，使得所述投影图像在由形成了会聚光学装置的所述球面镜反射之后，重新获得与所述自动立体图像的原始几何形状一致的几何形状。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述投影图像在x轴、y轴和z轴的预定参考系中延伸，所述预补偿装置在所述z轴方向上由用于显示自动立体图像的所述屏幕(23)的所述柱面透镜阵列形成，在所述柱面透镜阵列中所述阵列的间距相对于最佳间距已被减小，以允许在没有所述球面镜的情况下在预定的标称距离处观察所述自动立体图像。