CN108594437A - 一种应用于智能交互的空中投影光路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能交互技术领域，具体公开了一种应用于智能交互的空中投影光路系统，设有背光模组和用于反射所述背光模组出射光线的反射模组；所述反射模组中设有高精度注塑的自由曲面镜。本发明提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，采用纳米级加工精度控制的自由曲面镜，利用几何光学构建反射光路，实现无介质空气投影.智能交互体验好，相比现有基于DRCA的空中投影技术，制作难度更低，成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及.智能交互技术领域，尤其涉及一种应用于智能交互的空中投影光路系统。
背景技术
无介质空气投影也称虚拟成像技术，基于DRCA光学元件，利用离散微小的单元光学元件(约100μm大小)，纳米级加工精度控制将光线细分割后，再利用几何光学将其聚集在空气中成像，无介质空气投影与C-HUD(通过combiner成像)、W-HUD(直接通过风挡玻璃成像)与AR-HUD的主要区别如下表：
可见，与AR-HUD相比，无介质空气投影的互动性更好。在实际应用场景中，其良好的互动性可结合如下两个场景进行阐释：
然而，目前基于DRCA的无介质投影技术尚不成熟，比如日本的3D空中投影技术在行业内有使用，但其成本太高，如果应用在民用化技术领域则造价太高且对于光路设计与结构设计也存在很大挑战。
发明内容
本发明提供一种应用于智能交互的空中投影光路系统，解决的技术问题是现有HUD无法实现高互动性的无介质投影，以及现有基于DRCA的空中投影技术制造门槛高成本高昂。
为解决以上技术问题，本发明提供一种应用于智能交互的空中投影光路系统，设有背光模组和用于反射所述背光模组出射光线的反射模组；
所述反射模组中设有高精度注塑的自由曲面镜。
具体地，所述自由曲面镜设置于成像光路中，位于所述背光模组和图像之间，属于反射成像。
在一优选实施例中，所述背光模组为TFT模组，包括LED光源、TFT、匀光片和菲涅尔透镜；所述菲涅尔透镜位于所述匀光片和照明光路之间，用于提升图像的亮度和均匀性。
优选地，所述菲涅尔透镜用DOE镜片替代，所述匀光片为扩散板。在另一优选实施例中，所述背光模组为微型投影模组，所述微型投影模组包括投影块和接收屏；所述接收屏为反射型或透射型。
更具体的，所述投影块为DLP投影、LCOS投影模组或激光投影模组。
在本发明中，所述自由曲面镜的表达式为泽尼克标准矢高面或扩展多项式方程等可以满足成像要求的自由曲面方程。
更具体地，所述反射模组中还设有位于所述背光模组和所述自由曲面镜之间的折返镜，用于折叠光路，以缩小系统的物理尺寸。所述折返镜位于光路交叉点附近。
优选的，所述折返镜为2个或3个。
可选的，本发明提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统还包括承接所述自由曲面镜反射光的风挡玻璃。
本发明提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，采用纳米级加工精度控制的自由曲面镜，利用几何光学构建反射光路，实现无介质空气投影.智能交互体验好，相比现有基于DRCA的空中投影技术，制作难度更低，成本更低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统的光路原理图；
图2是本发明实施例1提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统的光路结构图；
图3是本发明实施例2提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统的光路结构图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
实施例1
本发明实施例提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统的光路原理图，如图1所示，其光路结构图可参见图2。所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统设有背光模组1和用于反射所述背光模组1出射光线的反射模组2；
所述反射模组2中设有高精度注塑的自由曲面镜21；
所述自由曲面镜21为高精密注塑镜片或者模压玻璃镜片，可以使得图像源成实像，成像位置位于眼球和自由曲面之间。所述自由曲面镜21设置于成像光路中，位于所述背光模组1和图像之间，属于反射成像。
在本实施例中，所述背光模组1为TFT模组，包括LED光源、TFT、匀光片和菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜位于所述匀光片和照明光路之间，用于提升图像的亮度和均匀性，并且，所述菲涅尔透镜可以用DOE镜片替代。所述匀光片采用扩散板，保证图像进入眼球是柔和的，避免LED在眼球成像，形成眩光。DOE(Diffractive Optical Elements，衍射光学元件)是光刻机中一系列可动的镜片，用于产生光刻所需要的光源。一台光刻机的光源大概有4000片镜片。DOE的特点则是能够在保持较高衍射效率的同时对光强分布进行精确控制，因此DOE成为实现离轴照明的理想元件。一般用于光刻系统离轴照明的DOE，其子单元个数需<10，设计数据量较大，单元尺寸达到微米甚至是亚微米量级。
所述自由曲面镜21的表达式为泽尼克标准矢高面或扩展多项式方程等可以满足成像要求的自由曲面方程，但不仅限于此。
更具体地，所述反射模组2中还设有位于所述背光模组1和所述自由曲面镜21之间的折返镜3，用于使光路折叠，本实施例中设有2个。
实施例2
本发明实施例提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统的光路原理图，如图1所示，其光路结构图可参见图3。本实施例与实施例1的不同之处于：所述背光模组1为微型投影模组，所述微型投影模组包括投影块和接收屏；所述接收屏为反射型或透射型，具有匀光作用，可以保证图像进入眼球是柔和的，避免LED在眼球成像，形成眩光。所述投影块为DLP投影、LCOS投影模组或激光投影模组，且所述折返镜3为3个，增加一个折返镜可以进一步地缩小产品尺寸。
为了产品体验效果更好，在实际应用中，本发明提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统还包括承接所述自由曲面镜21反射光的风挡玻璃4，通过风挡玻璃4后再形成实像，进一步降低产品本身的存在感，提升产品体验。
本发明实施例(包括实施例1、2)提供的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，采用纳米级加工精度控制的自由曲面镜，利用几何光学构建反射光路，实现无介质空气投影.智能交互体验好，相比现有基于DRCA的空中投影技术，制作难度更低，成本更低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于，设有背光模组和用于反射所述背光模组出射光线的反射模组；
所述反射模组中设有高精度注塑的自由曲面镜。
2.如权利要求1所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述自由曲面镜设置于成像光路中，位于所述背光模组和图像之间，属于反射成像。
3.如权利要求1所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述背光模组为TFT模组，包括LED光源、TFT、匀光片和菲涅尔透镜；所述菲涅尔透镜位于所述匀光片和照明光路之间，用于提升图像的亮度和均匀性。
4.如权利要求3所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述菲涅尔透镜用DOE镜片替代，所述匀光片为扩散板。
5.如权利要求1所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述背光模组为微型投影模组，所述微型投影模组包括投影块和接收屏；所述接收屏为反射型或透射型。
6.如权利要求5所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述投影块为DLP投影、LCOS投影模组或激光投影模组。
7.如权利要求1所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述自由曲面镜的表达式为泽尼克标准矢高面或扩展多项式方程。
8.如权利要求1所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述反射模组中还设有位于所述背光模组和所述自由曲面镜之间的折返镜，用于折叠光路，以缩小系统的物理尺寸。
9.如权利要求1所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：所述折返镜为2个或3个。
10.如权利要求1所述的一种应用于智能交互的空中投影光路系统，其特征在于：还包括承接所述自由曲面镜反射光的风挡玻璃。
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