CN110764256B - 一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统 - Google Patents
一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110764256B CN110764256B CN201911011511.2A CN201911011511A CN110764256B CN 110764256 B CN110764256 B CN 110764256B CN 201911011511 A CN201911011511 A CN 201911011511A CN 110764256 B CN110764256 B CN 110764256B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dihedral corner
- flat lens
- imaging
- optical waveguide
- array structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0075—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. increasing, the depth of field or depth of focus
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于空气成像的大景深平板透镜，包括光波导阵列结构，所述光波导阵列结构包括呈多排多列布置的二面角反射器，沿列的方向所述二面角反射器的高度由光波导阵列结构中心到边缘减小设置。还公开了一种空气成像系统，包括光源和平板透镜，所述平板透镜为上述中任意一种用于空气成像的大景深平板透镜。本发明的优点是：沿列的方向从中间到边缘二面角反射器的高度减小，形成狭缝的光波导结构，让光通过狭缝进行光学成像，球差更小，成像景深更大，有效提高了成像清晰度，并且最高的二面角反射器高度可以和原有的二面角反射器高度一致，从而可以不改变现有平板透镜的尺寸，直接替换到原有空气成像设备上使用。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统。
背景技术
空气成像用平板透镜，一般采用长条形反射器或者二面角反射器，采用二面角反射器的方案利用两块透明基板之间压印周期性且斜45°排布地尺寸相等的二面角矩形反射器或长条形反射器，通过二次反射进行空气成像。
该技术因采用尺寸相等的二面角矩形反射器，因尺寸相等的光波导，离光源越远产生地球差较大、景深越小，从而降低成像的清晰度，在光学镜组中，常用凸透镜和凹透镜的组合来减少球差，但是凸透镜和凹透镜组合放在空气成像装置中，会严重影响到画面的可视角度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需使用凹凸透镜组合即可提高平板透镜清晰度的空气成像用平板透镜及空气成像系统。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于空气成像的大景深平板透镜，包括光波导阵列结构，所述光波导阵列结构包括呈多排多列布置的二面角反射器，沿列的方向所述二面角反射器的高度由光波导阵列结构中心到边缘减小设置。
优选的，同一排二面角反射器尺寸均相等，如果同一排尺寸不相等会导致图像光源与同一排各个二面角反射器的反射光的光程差不相等，从而使得成像发生偏移或者不能成像。
优选的，所述二面角反射器的高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘逐步减小，防止出现尺寸较大波动对成像画面均匀度和亮度造成影响。
优选的，所述二面角反射器的高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘等差递减，使得光程差和成像后实际间距成周期性变化，提高图像的均匀性。
优选的，至少两排尺寸完全相同的二面角反射器组成镜片组，相邻镜片组的二面角反射器高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘逐步递减。
优选的，所述二面角反射器的高度在0.1～4mm之间，高度低于0.1mm也会导致通光量减小，图像整体亮度降低，而高度高于4mm光损失太大，图像整体亮度降低。
优选的，平板透镜还包括两块平面基板，所述光波导阵列结构位于两块平面基板之间，两块平面基板其中一个作为二面角反射器的载体，两块一起对二面角反射器进行保护。
优选的，所述二面角反射器的横截面为正方形，两个反射面面积相等，在侧壁镀反射膜反射光线产生清晰度最佳的反射图像。
一种空气成像系统，包括光源和平板透镜，所述平板透镜为上述中任意一种用于空气成像的大景深平板透镜。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、沿列的方向从中间到边缘二面角反射器高度减小，形成狭缝的波导结构，让光通过狭缝进行光学成像，同一排中分布更多的二面角反射器，使得经过光线经过外围二面角反射器反射朝向中心成像面的光斑更小，球差也更小，成像景深更大，有效提高了成像清晰度，
2、相对于现有采用凹凸透镜提升清晰度的方式，上述设计可以尽量保留原有平板透镜厚度方向的尺寸，从而无需改变空气成像设备中用于安装平板透镜部件的结构和尺寸，直接替换到原有的空气成像设备上，避免需更换安装部件而造成成本上升；
3、同时由于未采用凹凸透镜的结构，不会改变原有空气成像装置的可视角度，无需调整设备中成像相关部件的位置关系。
附图说明
图1为本发明一种用于空气成像的大景深平板透镜的立体图；
图2为本发明中光波导阵列左视图；
图3为本发明的原理图；
图4为一种空气成像系统原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参阅图1、图2为本发明一种用于空气成像的大景深平板透镜的实施例，包括光波导阵列结构1，所述光波导阵列结构1包括呈多排多列布置的二面角反射器3，所谓多排多列，沿列的方向所述二面角反射器3的高度由光波导阵列结构1中心到边缘减小设置。
沿列的方向从中间到边缘二面角反射器3的高度减小，形成狭缝的光波导结构，让光通过狭缝进行光学成像，球差更小，成像景深更大，有效提高了成像清晰度，并且最高的二面角反射器3高度可以和原有的二面角反射器3高度一致，从而可以不改变现有平板透镜的尺寸，直接替换到原有空气成像设备上使用。
由于空气成像平板透镜使用时都是需要将一个图像在空气中成像，而原光源图像一般成水平放置，这就要求同一排的二面角反射器3尺寸要相等，使得原光源图像通过同一排二面角反射器3的反射光程差相等，可以清楚的成像。
而二面角反射器3的横截面一般为正方形，其高度在0.1～4mm之间，边长在0.1～2mm之间，边长低于0.1mm会导致通光量减小，图像整体亮度降低，高于2mm不易发生全反射，导致成像失败；高度低于0.1mm也会导致通光量减小，图像整体亮度降低，而高度高于4mm光损失太大，图像整体亮度降低。
对于不同列的二面角反射器3高度减小规则，最好是逐排沿列的方向从中心到边缘等差递减，这样最大限度保持画面的亮度均匀，获得最佳的成像效果，当然，也可以不按等差递减，而选用按某递减函数的规律递减，比如选择余弦函数0～90度区间的规律递减等等。还可以选择保持几排尺寸完全相同的二面角反射器3组成镜片组4，相邻镜片组4的二面角反射器3高度沿列的方向由光波导阵列结构1中心到边缘逐步递减，这样可以尽量的节省预算，可以根据实际的成本预算和成像要求进行控制。
光波导阵列结构1可以先制作二面角反射器3在侧壁镀反射膜，然后通过光敏胶粘接成形，再与两块平面基板2胶合压注成整体，也可以通过微纳加工技术或光刻技术在基板上直接刻蚀出二面角反射器3在侧壁镀反射膜。平面基板2采用高透光率光学基板，主要起固定和保护的作用。
图3是本发明改进后的光波导成像原理和均匀高度二面角反射器3的对比效果示意图，图中实线为本发明成像原理图，图中虚线为均匀高度二面角反射器3成像原理，均匀高度二面角反射器3中点光源通过两个光波导的成像弥散斑直径分别为AB(B和D2重合)和CD2，重叠效率k1＝CD2/AB；本发明专利模拟结果的成像弥散斑直径分别为AB和CD1，重叠效率k2＝CD1/AB，因CD1比CD2小，k1>k2，因此本发明专利弥散斑较小，像差较小。
如图4所示，一种空气成像系统，包括光源5和平板透镜6，所述平板透镜为上述任意一种用于空气成像的大景深平板透镜，光源5发出的光线通过平板透镜6在空气中成像7。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (8)
1.一种用于空气成像的大景深平板透镜，包括光波导阵列结构，所述光波导阵列结构包括呈多排多列布置的二面角反射器，其特征在于：同一排二面角反射器尺寸均相等，沿列的方向所述二面角反射器的高度由光波导阵列结构中心到边缘减小设置，所述二面角反射器的高度方向是指与所述排和列的都垂直的方向。
2.如权利要求1所述的一种用于空气成像的大景深平板透镜，其特征在于：所述二面角反射器的高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘逐步减小。
3.如权利要求2所述的一种用于空气成像的大景深平板透镜，其特征在于：所述二面角反射器的高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘等差递减。
4.如权利要求1所述的一种用于空气成像的大景深平板透镜，其特征在于：至少两排尺寸完全相同的二面角反射器组成镜片组，相邻镜片组的二面角反射器高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘逐步递减。
5.如权利要求1所述的一种用于空气成像的大景深平板透镜，其特征在于：所述二面角反射器的高度在0.1~4mm之间。
6.如权利要求1所述的一种用于空气成像的大景深平板透镜，其特征在于：平板透镜还包括两块平面基板，所述光波导阵列结构位于两块平面基板之间。
7.如权利要求1所述的一种用于空气成像的大景深平板透镜，其特征在于：所述二面角反射器的横截面为正方形。
8.一种空气成像系统，包括光源和平板透镜，其特征在于：所述平板透镜为权利要求1至7中任意一项所述的空气成像的大景深平板透镜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911011511.2A CN110764256B (zh) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | 一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911011511.2A CN110764256B (zh) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | 一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110764256A CN110764256A (zh) | 2020-02-07 |
| CN110764256B true CN110764256B (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=69333079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911011511.2A Active CN110764256B (zh) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | 一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110764256B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114578581A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-06-03 | 北京中建慧能科技有限公司 | 一种具有阵列式反射单元的光学成像器件 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009020147A1 (ja) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | National Institute Of Information And Communications Technology | ２点結像光学素子 |
| CN102460269A (zh) * | 2009-05-11 | 2012-05-16 | 独立行政法人情报通信研究机构 | 显示装置 |
| JP5057390B2 (ja) * | 2008-05-16 | 2012-10-24 | 独立行政法人情報通信研究機構 | ２面コーナーリフレクタアレイ |
| CN102804026A (zh) * | 2009-05-11 | 2012-11-28 | 独立行政法人情报通信研究机构 | 显示装置 |
| CN107193125A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-09-22 | 安徽省东超科技有限公司 | 一种实现空气成像的光学平板结构 |
| CN107850804A (zh) * | 2015-05-27 | 2018-03-27 | 瑞尔D斯帕克有限责任公司 | 广角成像定向背光源 |
| CN108181717A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 未来（北京）黑科技有限公司 | 用于在空中成像的系统 |
| CN108663821A (zh) * | 2016-10-16 | 2018-10-16 | 王德龙 | 一种3d立体投影膜 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101632317B1 (ko) * | 2010-02-04 | 2016-06-22 | 삼성전자주식회사 | 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치 |
-
2019
- 2019-10-23 CN CN201911011511.2A patent/CN110764256B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009020147A1 (ja) * | 2007-08-07 | 2009-02-12 | National Institute Of Information And Communications Technology | ２点結像光学素子 |
| JP5057390B2 (ja) * | 2008-05-16 | 2012-10-24 | 独立行政法人情報通信研究機構 | ２面コーナーリフレクタアレイ |
| CN102460269A (zh) * | 2009-05-11 | 2012-05-16 | 独立行政法人情报通信研究机构 | 显示装置 |
| CN102804026A (zh) * | 2009-05-11 | 2012-11-28 | 独立行政法人情报通信研究机构 | 显示装置 |
| CN107850804A (zh) * | 2015-05-27 | 2018-03-27 | 瑞尔D斯帕克有限责任公司 | 广角成像定向背光源 |
| CN108663821A (zh) * | 2016-10-16 | 2018-10-16 | 王德龙 | 一种3d立体投影膜 |
| CN108181717A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 未来（北京）黑科技有限公司 | 用于在空中成像的系统 |
| CN107193125A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-09-22 | 安徽省东超科技有限公司 | 一种实现空气成像的光学平板结构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Floating volumetric image formation using a dihedral corner reflector array;Daisuke Miyazaki;《Applied Optics》;20130131;A281-A288页 * |
| Radially arranged dihedral corner reflector;YUTA YOSHIMIZU;《OPTICS EXPRESS》;20190111;第27卷(第2期);33145-33155页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110764256A (zh) | 2020-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7131764B2 (en) | Backlight apparatus | |
| US8743315B2 (en) | Surface light source device, liquid crystal display device, and lens | |
| US12235466B2 (en) | Light modulator and its modulation method | |
| US6456436B2 (en) | Optical device | |
| CN103698837A (zh) | 带有多个光学腔的显示装置 | |
| CN110794495A (zh) | 一种空气成像用平板透镜及空气成像系统 | |
| EP2781954B1 (en) | Backlight unit and display device having the same | |
| US20150292712A1 (en) | Display Device | |
| CN211061779U (zh) | 采用平板透镜的图像再现缩放光学装置及空气成像系统 | |
| US20170336051A1 (en) | Light guide lens, light emitting module and display apparatus including the same | |
| KR20180065034A (ko) | 프레넬 광학 시스템을 갖춘 발광 유닛 및 이를 이용하는 발광 장치 및 디스플레이 시스템 | |
| KR100733110B1 (ko) | 에지-발광되는 도파관 및 빛을 추출하고 배향하는 부재를별개로 갖는 발광 시스템 | |
| CN110764256B (zh) | 一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统 | |
| CN110687625A (zh) | 一种空气成像用平板透镜及空气成像系统 | |
| KR102477136B1 (ko) | 광학 렌즈, 백라이트 모듈 및 디스플레이 장치 | |
| CN211293324U (zh) | 一种空气成像用平板透镜及空气成像系统 | |
| CN217386019U (zh) | 准直背光结构及显示装置 | |
| CN215647130U (zh) | 一种空中成像装置 | |
| KR20130133569A (ko) | 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 | |
| CN104423128A (zh) | 投影机 | |
| WO2019013183A1 (ja) | 光束制御部材、発光装置、面光源装置、および表示装置 | |
| JP6751452B2 (ja) | 面状照明装置 | |
| US7988309B2 (en) | Corner cube member illumination device and inspection system having the same | |
| US7978410B2 (en) | Optical sheet | |
| CN115390350B (zh) | 匀光装置、投影光机及投影设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 1801, 18th Floor, No. 736, Jiangshu Road, Binjiang District, Hangzhou, Zhejiang, 310052 Applicant after: Zhejiang prism holographic technology Co.,Ltd. Address before: 6/F, Block E, Huashu Digital TV Industrial Park, Changjiang Road, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310000 Applicant before: ZHEJIANG LENGJING CULTURE MEDIA Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |