CN116736415A - 一种光波导透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明一种光波导透镜，包括一基板，所述基板两面分别设有多个长条形状凹槽，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁设有反射面，所述基板两面的长条形状凹槽内壁的反射面相互垂直或不正交布置。根据本发明，能够实现了结构的简单化和成本的降低，消除杂光，并且能够制作的非常薄，能够广泛地应用到各种场景。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，具体而言，本发明涉及一种光波导透镜。
背景技术
随着成像显示技术的发展，对成像的特性要求不断提高。空气成像技术是在光学透镜的一侧中配置的被投影物中发出的光在光学透镜里的镜面反射并同时透射该光学透镜平面，从而使该被投影物的镜影像在该光学透镜的另外一侧的空间中成像为实像，空气成像技术通过在空气中形成物品的影像，使得人们无需借助VR眼镜等辅助设备就可以看到物品的影像，给人以强烈的视觉震撼效果，受到越来越多人的关注和追捧。然而，现有的光波导透镜，受视场和孔径的限制，存在发生不希望的多次反射，形成干扰杂光，其结构由于需要高精度地排列或组装，所以产生导致结构的复杂化和成本的增加这样的缺点。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种能够实现结构的简单化和成本的降低，消除杂光，并且能够制作的非常薄，解决现有技术的不足。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种光波导透镜，包括一基板，所述基板两面分别设有多个长条形状凹槽，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁设有反射面，所述基板两面的长条形状凹槽内壁的反射面相互垂直或不正交布置。
所述基板上的长条形状凹槽垂直或接近垂直或一面垂直另外的面倾斜于基板表面。
所述基板透明或不透明，基板两面的长条形状凹槽深度相等或不相等，基板两面的长条形状凹槽底部相通或不相通。
一种光波导透镜，包括一基板，所述基板两面分别设有多个长条形状凹槽或凸台，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁或凸台两侧面分别设有反射面，所述基板两面的长条形状凹槽内壁或凸台两侧面的反射面相互垂直或不正交布置。
一种光波导透镜，包括一基板，所述基板一面设有多个长条形状凹槽，在所述长条形状凹槽底部设有多个孔，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁和凹槽底部孔的内壁分别设有反射面，所述基板一面的长条形状凹槽内壁的反射面与凹槽底部孔的内壁反射面相互垂直或不正交布置。
所述长条形状凹槽底部的孔是正方或长方形状或任意的形状，所述长条形状凹槽底部的孔是通孔或不通孔。
所述基板上的长条形状凸台或凹槽或孔垂直或接近垂直或一面垂直另外的面倾斜于基板表面。
所述基板透明或不透明，基板两面的长条形状凹槽深度相等或不相等，长条形状凹槽与凹槽底部的孔深度相等或不相等，基板两面的长条形状凹槽底部相通或不相通。
所述基板上的长条形状凹槽或凸台或孔相对基板侧面平行布置或斜向布置。
所述基板上的长条形状凹槽内壁或凸台两侧面或孔的内壁一面设有反射面另外的面设置为非反射面或都设有反射面。
与现有技术相比，本发明一种光波导透镜具有如下有益效果：
一种光波导透镜，包括一基板，所述基板两面分别设有多个长条形状凹槽，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁设有反射面，所述基板两面的长条形状凹槽内壁的反射面相互垂直或不正交布置。根据本发明，能够实现了结构的简单化和成本的降低，消除杂光，并且能够制作的非常薄，能够广泛地应用到各种场景。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的另一结构示意图；
图3为本发明实施例1的长条形状凹槽一面垂直另外的面倾斜于基板表面结构示意图；
图4为本发明实施例的反射面相互垂直结构示意图；
图5为本发明实施例的内部光路原理图；
图6为本发明实施例的成像示意图；
图7为本发明另一实施例2的结构示意图；
图8为本发明另一实施例3的结构示意图；
图9为本发明实施例3的长条形状凹槽底部的孔一面垂直另外的面倾斜于基板表面结构示意图。
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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参阅图 1、图2、图3和图4所示，本发明实施例1一种光波导透镜，包括基板1，在基板1的一面设有多个长条形状凹槽2，该面长条形状凹槽2的深度是基板1厚度的一半，在基板1的另一面设有多个长条形状凹槽2，该面长条形状凹槽2的深度是到另一面长条形状凹槽2的底部也就是基板1厚度的一半，基板1两面的长条形状凹槽2正交布置，使基板1两面的长条形状凹槽2底部没接触的面形成通孔，使该基板1形成上下两组光波导阵列，基板1两面的长条形状凹槽2一面垂直另外的面倾斜于基板1表面，基板1两面的长条形状凹槽2内壁分别设有反射面3，基板1两面的长条形状凹槽2内壁的反射面3相互垂直。任何点光源、平面光源和立体光源发射出来的分散的光线在经过此特殊结构的透镜后都会在透镜另一边相同位置重新聚焦成像，参照图5和6。
基板1两面的长条形状凹槽2内壁的反射面3用于对光线进行全反射。基板1中长条形状凹槽2与长条形状凹槽2之间的距离越小越好，长条形状凹槽2相对基板侧面平行布置，基板1两面的长条形状凹槽2长度和宽度要相同。
在上述基板1两面上通过激光雕刻、光刻等加工方法加工成长条形状凹槽2，根据需要也可以在边框里加工出长条形状凹槽2，也可以用别的加工工艺一次加工出带长条形状凹槽2的基板1，根据需要基板1两面的长条形状凹槽2深度相等也可以不相等，凹槽底部相通也可以不相通。长条形状凹槽2的数量为1以上，则不进行特别限定，长条形状凹槽2一面垂直另外的面倾斜于基板1表面（参照图3），凹槽2垂直的面设有反射面另外的面设为非反射面，这样能够减少或去除发生3次以上的反射的多次反射光，有效消除杂光。在光波导内部反射存在多个反射面，会发生不希望的多次反射，形成干扰杂光。基板1用透明材料或不透明材料制成，如用透明材料基板1中的形成长条形状凹槽2的部分以外的部位实施遮光处理，在基板1两面上各长条形状凹槽2内壁垂直的面镀上反射膜或用别的工艺形成反射面。另外，根据需要可以让基板两面的长条形状凹槽内壁的反射面不正交布置，反射面在不正交布置情况下，可以产生象差，成像两个实像等。另外在基板1的上面和下面可以设置未图示的形成薄板状的透明的加强材料，带透明加强材料的成品可以根据需要把边框切割掉或切割成需要的尺寸。在本实施例中，作为一个例子，在5CM见方的基板上设有数千个至数万个这样的长条形状凹槽。
图5示出了光路的工作原理：
在微米结构上，使用相互正交的反射层镜面结构，对任意光信号进行正交分解，原始信号被分解为信号X和信号Y两路相互正交信号，信号X在第一物理层，按照与入射角相同的反射角在镜表面进行全反射，此时信号Y保持平行第一物理层，穿过第一物理层后，在第二物理层表面按照与入射角相同的反射角在镜表面进行全反射，反射后的信号Y与信号X组成的反射后的光信号便与原始光信号成镜面对称。因此任意方向的光线经过此透镜均可实现镜面对称，任意光源的发散光经过此透镜便会在对称位置重新聚焦成像，成像距离与全息反射层与光源距离相同，为等距离成像，且像的位置在空中，不需要具体载体，直接把实像成现在空气中。因此，使用者所看到的空间中的影像即是实际存在的物体所散发出的光。
原始光源在经过光波导透镜结构后,在光波导透镜结构上发生上述过程，聚焦成像后的入射角分别为ß1，ß2，ß3，ß4… .. ßn，像与光波导透镜结构的距离L ,则成像在光波导透镜结构与原始光源的等间距L处，可视角ε为2倍max(ß)，所以如果透镜的尺寸较小，仅在距离正面的一定距离才可看到影像；把几个透镜组合在一起把透镜引导出的光束全部朝向规定的一点聚焦，就可以使人们在360度的范围内都能观看到空中的影像，如果板的尺寸变大，即可实现更大的成像距离，从而增大视野率。
另一实施例2，请参阅图7所示，一种光波导透镜，包括透明基板1，在透明基板1两面上分别设有多个长条形状凸台2，透明基板1两面的长条形状凸台2正交布置，使该透明基板1形成上下两组光波导阵列，透明基板1两面的长条形状凸台2一面垂直另外的面倾斜于基板1表面，透明基板1两面上的长条形状凸台2两侧面分别设有反射面3，透明基板1两面上的长条形状凸台2两侧面的反射面3相互垂直。任何点光源、平面光源和立体光源发射出来的分散的光线在经过此特殊结构的透镜后都会在透镜另一边相同位置重新聚焦成像，参照图5和6。在本实施例中，也可以有如下设置，所述透明基板1一面设有多个长条形状凹槽，透明基板1的另一面上设有多个长条形状凸台。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
另一实施例3，请参阅图8和图9所示，一种光波导透镜，包括基板1，所述基板1一面设有多个长条形状凹槽2，在长条形状凹槽2底部设有多个方孔3，基板1一面的长条形状凹槽2与凹槽2底部的方孔3正交布置，使该基板1形成上下两组光波导阵列，基板1一面的长条形状凹槽2和凹槽2底部的方孔3一面垂直另外的面倾斜于基板1表面，在长条形状凹槽2内壁和凹槽2底部的方孔3内壁分别设有反射面4，基板1一面的长条形状凹槽2内壁的反射面4与凹槽2底部方孔3内壁的反射面4相互垂直。任何点光源、平面光源和立体光源发射出来的分散的光线在经过此特殊结构的透镜后都会在透镜另一边相同位置重新聚焦成像，参照图5和6。在本实施例中，所述长条形状凹槽2底部的孔3是正方或长方形状，且只要在反射面反射的光能透射孔，则可以采用任意的形状，长条形状凹槽2底部的孔3是通孔也可以不是通孔，长条形状凹槽2与凹槽2底部的孔3深度相等或不相等。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
优选地，所述基板1上的长条形状凸台或凹槽或凹槽底部的孔一面垂直另外的面倾斜于基板1表面。
优选地，基板1不透明，基板1两面的长条形状凹槽深度相等，长条形状凹槽与凹槽底部的孔深度相等，基板1两面的长条形状凹槽底部相通，长条形状凹槽底部的孔是通孔。
优选地，基板1上的长条形状凹槽或凸台或孔相对基板侧面平行布置。
优选地，所述基板1上的长条形状凹槽内壁或凸台两侧面或孔的内壁一面设有反射面另外的面设置为非反射面。
优选地，所述基板1两面的长条形状凹槽或凸台或孔长度和宽度相同。
优选地，所述基板1两面的的长条形状凹槽或凸台或孔宽度由基板中心到边缘减小设置。
优选地，所述基板1是平面或楔形面。
与现有技术相比，本发明实施例一种光波导透镜具有如下有益效果：
一种光波导透镜，包括一基板，所述基板两面分别设有多个长条形状凹槽，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁设有反射面，所述基板两面的长条形状凹槽内壁的反射面相互垂直或不正交布置。根据本发明，能够实现了结构的简单化和成本的降低，消除杂光，并且能够制作的非常薄，能够广泛地应用到各种场景。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光波导透镜，其特征在于，包括一基板，所述基板两面分别设有多个长条形状凹槽，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁设有反射面，所述基板两面的长条形状凹槽内壁的反射面相互垂直或不正交布置。
2.根据权利要求1所述的一种光波导透镜，其特征在于：所述基板上的长条形状凹槽垂直或接近垂直或一面垂直另外的面倾斜于基板表面。
3.根据权利要求1所述的一种光波导透镜，其特征在于：所述基板透明或不透明，基板两面的长条形状凹槽深度相等或不相等，基板两面的长条形状凹槽底部相通或不相通。
4.一种光波导透镜，其特征在于，包括一基板，所述基板两面分别设有多个长条形状凹槽或凸台，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁或凸台两侧面分别设有反射面，所述基板两面的长条形状凹槽内壁或凸台两侧面的反射面相互垂直或不正交布置。
5.一种光波导透镜，其特征在于，包括一基板，所述基板一面设有多个长条形状凹槽，在所述长条形状凹槽底部设有多个孔，使该基板形成上下两组光波导阵列，在所述长条形状凹槽内壁和凹槽底部孔的内壁分别设有反射面，所述基板一面的长条形状凹槽内壁的反射面与凹槽底部孔的内壁反射面相互垂直或不正交布置。
6.根据权利要求5所述的一种光波导透镜，其特征在于：所述长条形状凹槽底部的孔是正方或长方形状或任意的形状，所述长条形状凹槽底部的孔是通孔或不通孔。
7.根据权利要求4或5所述的一种光波导透镜，其特征在于：所述基板上的长条形状凸台或凹槽或孔垂直或接近垂直或一面垂直另外的面倾斜于基板表面。
8.根据权利要求4或5所述的一种光波导透镜，其特征在于：所述基板透明或不透明，基板两面的长条形状凹槽深度相等或不相等，长条形状凹槽与凹槽底部的孔深度相等或不相等，基板两面的长条形状凹槽底部相通或不相通。
9.根据权利要求1或4或5所述的一种光波导透镜，其特征在于：所述基板上的长条形状凹槽或凸台或孔相对基板侧面平行布置或斜向布置。
10.根据权利要求1或4或5所述的一种光波导透镜，其特征在于：所述基板上的长条形状凹槽内壁或凸台两侧面或孔的内壁一面设有反射面另外的面设置为非反射面或都设有反射面。
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