CN107193125A - 一种实现空气成像的光学平板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现空气成像的光学平板结构，其特征在于，包括紧密贴合叠加的上层镜片和下层镜片，该上层镜片和下层镜片均采用垂直于镜片表面且平行排列的多个反射条，该反射条的两侧面分别设置有反射膜，所述上层镜片的反射条与下层镜片的反射条正交布置。本发明通过特殊精密微观结构重新构造的光学面板，可以使二维或者三维光源直接在空气中成实像实现真正的全息影像；结构简单，且可直接在用户面前成实像，后期进行系统集成可以实现正真的全息交互。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种用于实现空气成像的光学平板结构。
背景技术
目前市面上可以实现空气成像的方法是通过在空气中喷射水蒸气，水蒸气液化成小水珠，总体上形成雾幕，再通过投影把内容投射到雾幕上的形式来实现空气成像，但是在本质上还是一种投影的方式，并且要持续不断的形成雾幕需要持续不断的补给水，同时投影形成的画面会有严重的光损，成像的效果极差，整个过程能量的损耗也巨大，实用性小，无法成为下一代的显示设备替代品。
目前，国内外采用干涉和衍射分步实现全息成像并进行展示的产品不少，设计方法多样，但也存在一些不足，现有的全息投影产品，成像必须在一块具体的载体上，效果差且为“伪”全息，显示效果和交互体验不具有足够的产品吸引力。
发明内容
为了追求更好的显示效果和产品体验，实现正真的全息技术做到在空气中光线重新聚焦成实像，本发明提供一种实现空气成像的光学平板结构，此成像方式可通过系统集成实现空中交互操作，区别于以往的交互方式。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种实现空气成像的光学平板结构，其特征在于，包括紧密贴合叠加的上层镜片和下层镜片，该上层镜片和下层镜片均采用垂直于镜片表面且平行排列的多个反射条，该反射条的两侧面分别设置有反射膜，所述上层镜片的反射条与下层镜片的反射条正交布置。
优选地，所述反射条的厚度小于等于1mm，所述上层镜片与下层镜片的厚度相同。
本发明的光学平板结构还可以应用于车载显示屏、柜台显示屏、数字标牌和智能办公桌显示屏中。
由以上技术方案可知，本发明通过特殊精密微观结构重新构造的光学面板，可以使二维或者三维光源直接在空气中成实像实现真正的全息影像；结构简单，且可直接在用户面前成实像，后期进行系统集成可以实现正真的全息交互。
附图说明
图1为本发明的微观结构示意图；
图2为本发明中反射条交互的结构示意图；
图3为本发明的光路示意图；
图4为本发明的内部光路原理图；
图5为本发明的成像示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1所示，实现空气成像的光学平板结构包括紧密贴合叠加的上层镜片1和下层镜片2，该上层镜片和下层镜片均采用平行排列的多个反射条3，反射条垂直于镜片表面，且上层镜片的反射条与下层镜片的反射条正交布置，形成两层整齐排列的正交镜面结构，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镜片后都会在镜片另一边相同位置重新汇聚成像，参照图3和5。
如图2所示，所述反射条3的两侧面分别设置有反射膜4，用于对光线进行全反射。所述反射条的厚度为1mm，厚度越薄越好，所述上层镜片与下层镜片的厚度要相同。
图4示出了光路的工作原理：
在微米结构上，使用相互正交的双层镀膜镜面结构，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镜片均可实现镜面对称，任意光源的发散光经过此镜片便会在对称位置重新汇聚成像，成像距离与全息薄膜与光源距离相同，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。
原始光源在经过光学平板结构后,在光学平板结构上发生上述过程，汇聚成像后的入射角分别为ß1，ß2，ß3，ß4….. ßn，像与光学平板结构的距离L,则成像在光学平板结构与原始光源的等间距L处，可视角ԑ为2倍max(ß)，所以如果板的尺寸较小，仅在距离正面的一定距离才可看到影像；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。
本发明的光学平板结构还可以应用于车载显示屏、柜台显示屏、数字标牌和智能办公桌显示屏等环境。
在未来的汽车上大量应用光线平板结构，可以替代现有较为传统的HUD实现真全息，其次也可以替代现有的液晶触控仪表盘。由于本发明的光学平板可以调整特定的视场角，因此可以防止窥视，广泛应用到需要隐私信息保护的输入端。本发明用于数字标牌，区别传统广告媒体表现形式，这将带来电子广告的革命，更吸引的表现形式和交互方式，可以将广告内容真正的融于人群。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种实现空气成像的光学平板结构，其特征在于，包括紧密贴合叠加的上层镜片和下层镜片，该上层镜片和下层镜片均采用垂直于镜片表面且平行排列的多个反射条，该反射条的两侧面分别设置有反射膜，所述上层镜片的反射条与下层镜片的反射条正交布置。
2.根据权利要求1所述的光学平板结构，其特征在于，所述反射条的厚度小于等于1mm。
3.根据权利要求1所述的光学平板结构，其特征在于，所述上层镜片与下层镜片的厚度相同。
4.一种车载显示屏，其特征在于，使用根据权利要求1所述的光学平板结构。
5.一种柜台显示屏，其特征在于，使用根据权利要求1所述的光学平板结构。
6.一种数字标牌，其特征在于，使用根据权利要求1所述的光学平板结构。
7.一种智能办公桌显示屏，其特征在于，使用根据权利要求1所述的光学平板结构。
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