[發明專利]一種實現空氣成像的光學平板結構

在審

• 申請號: 201710620623.2
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107193125A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 范超;韓東成;張亮亮;李正軍;黃志剛
• 申請（專利權）人: 安徽省東超科技有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/01
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 婁岳

技術領域

本發明涉及光學技術領域，具體涉及一種用于實現空氣成像的光學平板結構。

背景技術

目前市面上可以實現空氣成像的方法是通過在空氣中噴射水蒸氣，水蒸氣液化成小水珠，總體上形成霧幕，再通過投影把內容投射到霧幕上的形式來實現空氣成像，但是在本質上還是一種投影的方式，并且要持續不斷的形成霧幕需要持續不斷的補給水，同時投影形成的畫面會有嚴重的光損，成像的效果極差，整個過程能量的損耗也巨大，實用性小，無法成為下一代的顯示設備替代品。

目前，國內外采用干涉和衍射分步實現全息成像并進行展示的產品不少，設計方法多樣，但也存在一些不足，現有的全息投影產品，成像必須在一塊具體的載體上，效果差且為“偽”全息，顯示效果和交互體驗不具有足夠的產品吸引力。

發明內容

為了追求更好的顯示效果和產品體驗，實現正真的全息技術做到在空氣中光線重新聚焦成實像，本發明提供一種實現空氣成像的光學平板結構，此成像方式可通過系統集成實現空中交互操作，區別于以往的交互方式。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種實現空氣成像的光學平板結構，其特征在于，包括緊密貼合疊加的上層鏡片和下層鏡片，該上層鏡片和下層鏡片均采用垂直于鏡片表面且平行排列的多個反射條，該反射條的兩側面分別設置有反射膜，所述上層鏡片的反射條與下層鏡片的反射條正交布置。

優選地，所述反射條的厚度小于等于1mm，所述上層鏡片與下層鏡片的厚度相同。

本發明的光學平板結構還可以應用于車載顯示屏、柜臺顯示屏、數字標牌和智能辦公桌顯示屏中。

由以上技術方案可知，本發明通過特殊精密微觀結構重新構造的光學面板，可以使二維或者三維光源直接在空氣中成實像實現真正的全息影像；結構簡單，且可直接在用戶面前成實像，后期進行系統集成可以實現正真的全息交互。

附圖說明

圖1為本發明的微觀結構示意圖；

圖2為本發明中反射條交互的結構示意圖；

圖3為本發明的光路示意圖；

圖4為本發明的內部光路原理圖；

圖5為本發明的成像示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一種優選實施方式作詳細的說明。

如圖1所示，實現空氣成像的光學平板結構包括緊密貼合疊加的上層鏡片1和下層鏡片2，該上層鏡片和下層鏡片均采用平行排列的多個反射條3，反射條垂直于鏡片表面，且上層鏡片的反射條與下層鏡片的反射條正交布置，形成兩層整齊排列的正交鏡面結構，任何點光源、平面光源和立體光源發射出來的分散的光線在經過此特殊結構的鏡片后都會在鏡片另一邊相同位置重新匯聚成像，參照圖3和5。

如圖2所示，所述反射條3的兩側面分別設置有反射膜4，用于對光線進行全反射。所述反射條的厚度為1mm，厚度越薄越好，所述上層鏡片與下層鏡片的厚度要相同。

圖4示出了光路的工作原理：

在微米結構上，使用相互正交的雙層鍍膜鏡面結構，對任意光信號進行正交分解，原始信號被分解為信號X和信號Y兩路相互正交信號，信號X在第一物理層，按照與入射角相同的反射角在鏡表面進行全反射，此時信號Y保持平行第一物理層，穿過第一物理層后，在第二物理層表面按照與入射角相同的反射角在鏡表面進行全反射，反射后的信號Y與信號X組成的反射后的光信號便與原始光信號成鏡面對稱。因此任意方向的光線經過此鏡片均可實現鏡面對稱，任意光源的發散光經過此鏡片便會在對稱位置重新匯聚成像，成像距離與全息薄膜與光源距離相同，為等距離成像，且像的位置在空中，不需要具體載體，直接把實像成現在空氣中。因此，使用者所看到的空間中的影像即是實際存在的物體所散發出的光。

原始光源在經過光學平板結構后,在光學平板結構上發生上述過程，匯聚成像后的入射角分別為?1，?2，?3，?4….. ?n，像與光學平板結構的距離L,則成像在光學平板結構與原始光源的等間距L處，可視角?為2倍max(?)，所以如果板的尺寸較小，僅在距離正面的一定距離才可看到影像；如果板的尺寸變大，即可實現更大的成像距離，從而增大視野率。

本發明的光學平板結構還可以應用于車載顯示屏、柜臺顯示屏、數字標牌和智能辦公桌顯示屏等環境。