CN111240038B - 逆反射浮空成像系统、逆反射镜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种逆反射浮空成像系统和逆反射镜的制造方法。本发明实施例的逆反射浮空成像系统，包含：光源，光源用于提供浮空成像的内容；半透半反镜，半透半反镜斜设在光源上；逆反射镜，逆反射镜设置在光源一侧，逆反射镜、光源以及半透半反镜呈三角布局。本发明根据逆反射镜的逆反射原理，结合半透半反镜，实现了无介质的浮空实体成像，并且，通过对逆反射镜的重新设计和制造，降低了误差，提高了成像效果。

Description

逆反射浮空成像系统、逆反射镜的制造方法
技术领域
本发明涉及浮空成像系统，特别涉及一种逆反射浮空成像系统、逆反射镜的制造方法。
背景技术
现有技术中，浮空成像技术主要采用微通道矩阵光波导平板，但是微通道矩阵光波导平板的应用有限，特别是在一些环境光强很强的地方，一般需要通过增加光源光强的方式，来实现浮空成像的成像清晰度，但是这会增加光源的温度和耗能。
另外，现有技术中，也有采用逆反射原理进行光路调整的应用，但是现有技术的逆反射，一般采用球体结构，其原理如图1所示，设球体外的折射率为n1，球体内折射率为n2，入射光线为L1’，出射光线L2’，b为入射光线的折射角，c’为出射光线的反射角。图1中存在关系式：c＝c'，b＝c，b+c＝a，n1sina＝n2sinb。由此可以得出：
Figure BDA0002405950450000011
在实际情况中，b的变化率很小，且极大概率
Figure BDA0002405950450000012
所以该球体设计在现实中可行，但是，误差较大，无法形成稳定清晰的成像。
发明内容
根据本发明实施例，提供了一种逆反射浮空成像系统，包含：
光源，光源用于提供浮空成像的内容；
半透半反镜，半透半反镜斜设在光源上；
逆反射镜，逆反射镜设置在光源一侧，逆反射镜、光源以及半透半反镜呈三角布局。
进一步，逆反射镜的镜体内分布若干逆反射球，每个逆反射球包含折射半球和反射半球，折射半球和反射半球之间充满透明液体，反射半球的内表面为全反射镜面。
进一步，若干逆反射球紧密分布在逆反射镜的镜体内。
进一步，逆反射镜的镜体和透明液体的折射率不同。
进一步，逆反射镜中，除反射半球的内表面外，都为非反射面。
进一步，半透半反镜与光源的夹角优选45°。
进一步，逆反射镜与光源的夹角优选45°。
一种逆反射镜的制造方法，包含：
通过模具生成两片透明镜片，透明镜片表面均匀分布若干凹陷的半球；
选取一片透明镜片，在透明镜片的凹陷的半球内表面涂覆全反射镜面；
将两片透明镜片没入透明液体中；
将两片透明镜片设有半球的表面紧密贴合，待两片透明镜片之间的气泡排空后，将紧密贴合的两片透明镜片从透明液体取出；
将两片透明镜片粘贴固定。
进一步，透明镜片表面若干凹陷的半球紧密相邻分布。
进一步，透明镜片与透明液体的折射率不同。
根据本发明实施例的逆反射浮空成像系统和逆反射镜的制造方法，根据逆反射镜的逆反射原理，结合半透半反镜，实现了无介质的浮空实体成像，并且，通过对逆反射镜的重新设计和制造，降低了误差，提高了成像效果。
要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
图1为现有技术中逆反射球的逆反射原理示意图；
图2为根据本发明实施例逆反射浮空成像系统的结构示意图；
图3为根据本发明实施例逆反射浮空成像系统的逆反射镜的结构示意图；
图4为根据本发明实施例逆反射浮空成像系统的解剖图；
图5为根据本发明实施例逆反射浮空成像系统的反射半球的解剖图；
图6为根据本发明实施例逆反射浮空成像系统的原理示意图；
图7为根据本发明实施例逆反射浮空成像系统的成像光路示意图；
图8为根据本发明实施例逆反射镜的制造方法的方法示意图；
图9为根据本发明实施例逆反射镜的制造方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。
首先，将结合图2～7描述根据本发明实施例的逆反射浮空成像系统，用于浮空实体成像，应用场景很广。
如图2所示，本发明实施例的逆反射浮空成像系统，具有光源1、半透半反镜2、逆反射镜3。
具体地，如图2所示，光源1用于提供浮空成像的内容，在本实施例中，光源1可以为显示器或者投影仪影像，或者实物，只需要提供足够的光强，保证浮空实体成像的效果即可。
具体地，如图2所示，半透半反镜2斜设在光源1上。在本实施例中，半透半反镜2与光源1的夹角优选45°。
具体地，如图2所示，逆反射镜3设置在光源1一侧，逆反射镜3、光源1以及半透半反镜2呈三角布局。优选地，逆反射镜3、光源1分别与半透半反镜2的夹角为45°。
具体地，如图3～6所示，逆反射镜3的镜体31内分布若干逆反射球32，在本实施例中，若干逆反射球32紧密分布在逆反射镜3的镜体31内，同时，逆反射球32球的半径越小，密集度越高，因此逆反射镜3的分辨率越高。
进一步，如图3～6所示，每个逆反射球32包含折射半球321和反射半球322，折射半球321和反射半球322之间充满透明液体323，逆反射镜3的镜体31和透明液体323的折射率不同。反射半球322的内表面为全反射镜面3221，在本实施例中，除反射半球322的内表面外，其他都为非反射面，能够最大程度减小杂散光干扰。
当工作时，如图6～7所示，当光源1发出入射光线L1后，经半透半反镜2反射向逆反射镜3，入射光线L1在进入镜体31时经第一次折射后，再进入逆反射球32，经透明液体323第二次折射后，不仅能够将入射光线L1调整到适合的角度反射出出射光线L2，从而再透过半透半反镜2，形成与光源1对称的实体浮空成像。通过两次折射，从而通过调整折射角度，能够最大程度降低了逆反射误差，也即降低了成像误差，提高了成像效果。
本发明实施例的逆反射浮空成像系统的成像原理如图6、7所示，存在关系式：nsinx＝n1siny，n1sina＝n2sinb，其中，n为空气折射率，n1为镜体31的折射率，x、y、a、b如图7所示，在空间直角坐标系下：
设xoy平面为光源1所在的平面，方程式为z＝0；yoz平面为逆反射镜3所在平面，方程式为x＝0；半透半反镜2的表达式为x+z+Q＝0,Q＞0(为了方便计算及说明，此处默认半透半反镜2与光源1的夹角为45°，光源1为水平面)。设光源1面上一点A(x0,y0,0)发出的入射光线L1：
Figure BDA0002405950450000041
为了使入射光线L1正确入射至半透半反镜2，设m＞0，n＞0。入射光线L1经过半透半反镜2反射后表达为：
Figure BDA0002405950450000042
其中
Figure BDA0002405950450000043
再经过逆反射镜3之后得到的L2方程不变(只有光线的传播方向改变了)。由直线L2方程可看出其经过定点B(-Q,y0,-x0-Q)。其中向量
Figure BDA0002405950450000044
垂直于半透半反镜2，当以侧视图表示时(A，B两点的y坐标无差异)，可见，由光源1面上任一点A发出的任意方向的光线，经过半透半反镜2与逆反射镜3的共同作用后，均会经过同一点B，且An与Bn一一对应，且An与Bn关于半透半反镜2对称，即光源1面A的图像可以在对称处B汇聚并重现。
如上，在根据本发明实施例的逆反射浮空成像系统中，根据逆反射镜的逆反射原理，结合半透半反镜，实现了无介质的浮空实体成像，并且，通过对逆反射镜的重新设计，降低了误差，提高了成像效果。
以上结合附图2～7描述了根据本发明实施例的逆反射浮空成像系统。进一步地，本发明还可以应用于逆反射镜的制造方法。
如图8～9所示，本发明实施例的逆反射镜的制造方法，包含：
S1：通过模具生成两片透明镜片231，透明镜片231表面均匀分布若干凹陷的半球2311；在本实施例中，透明镜片231表面若干凹陷的半球2311紧密相邻分布，同时，半球2311的半径越小，密集度越高，逆反射镜的分辨率越高。
S2：选取一片透明镜片231，在透明镜片231的凹陷的半球2311内表面涂覆全反射镜面，其他部分都为非反射面，能够最大程度减小杂散光干扰。
S3：将两片透明镜片231没入透明液体323中。在本实施例中，透明镜片与透明液体的折射率不同，因而可保证光线在逆反射镜中实现二次折射，从而可以通过调整折射角度，降低误差，提高逆反射精度，其原理详见前述实施例的逆反射浮空成像系统，此处不再赘述。
S4：将两片透明镜片231设有半球2311的表面紧密贴合，待两片透明镜片231之间的气泡排空后，将紧密贴合的两片透明镜片231从透明液体323取出。
S5：将两片透明镜片231粘贴固定。
如上，在根据本发明实施例的逆反射镜的制造方法，不仅制造方法简单，成本低廉，而且通过该方法制造的逆反射镜，降低了逆反射误差，提高逆反射精度，满足成像要求。
以上，参照图2～9描述了根据本发明实施例的逆反射浮空成像系统和逆反射镜的制造方法，根据逆反射镜的逆反射原理，结合半透半反镜，实现了无介质的浮空实体成像，并且，通过对逆反射镜的重新设计和制造，降低了误差，提高了成像效果。
需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含逆反射浮空成像系统”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种逆反射镜的制造方法，其特征在于，包含：
通过模具生成两片透明镜片，所述透明镜片表面均匀分布若干凹陷的半球；
选取一片透明镜片，在所述透明镜片的凹陷的半球内表面涂覆全反射镜面；
将所述两片透明镜片没入透明液体中；
将所述两片透明镜片设有半球的表面紧密贴合，待所述两片透明镜片之间的气泡排空后，将紧密贴合的所述两片透明镜片从透明液体取出；
将所述两片透明镜片粘贴固定。
2.如权利要求1所述逆反射镜的制造方法，其特征在于，所述透明镜片表面若干凹陷的半球紧密相邻分布。
3.如权利要求1所述逆反射镜的制造方法，其特征在于，所述透明镜片与所述透明液体的折射率不同。
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