CN112835199A - 一种无介质投影系统 - Google Patents

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马红虎
刘风雷
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Abstract

本发明提供一种无介质投影系统，涉及光学技术领域，包括：从光源出射的发散光束经匀光棒和第一菲涅尔透镜的准直匀光后作为薄膜晶体液晶显示屏的入射光，从薄膜晶体液晶显示屏出射的光束经准直光学元件后由成像光学组件汇聚在目标区域成像，使得像面上各点光束充满眼盒，即可在眼盒范围内裸眼观看悬浮在空气中的像，实现无介质投影。通过在光源和薄膜晶体液晶显示屏之间设置匀光棒和第一菲涅尔透镜、在薄膜晶体液晶显示屏的出光侧设置准直光学元件，使得用于成像部分的光束的各视场的主光线接近平行，从而进一步的提高目标区域成像的亮度及亮度均匀性，进而在目标区域实现更加清晰的图像显示，提高最终图像的成像质量以及用户的使用体验。

Description

一种无介质投影系统
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种无介质投影系统。
背景技术
随着科技的快速发展，无介质投影技术逐渐成熟，其指不需要介质屏幕即可看到图像。由于无介质投影技术不需要任何介质，就可以在空中成像，因此，其也被广泛应用于汽车中的人机交互系统。
现有无介质投影在目标区域成像时，图像的亮度和均匀性较低，难以满足实际的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种无介质投影系统，以解决现有无介质投影系统成像时图像亮度和亮度均匀性差的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
本发明实施例的一方面，提供一种无介质投影系统，包括：光源、沿出光方向依次设置的匀光棒、第一菲涅尔透镜、薄膜晶体液晶显示屏、准直光学元件以及成像光学组件；从光源出射的发散光束经匀光棒和第一菲涅尔透镜的准直匀光后作为薄膜晶体液晶显示屏的入射光，从薄膜晶体液晶显示屏出射的光束经准直光学元件由成像光学组件汇聚在目标区域成像以使像面各点光束充满眼盒。
可选的，成像光学组件包括沿出光方向依次设置的第一反射镜和第二反射镜，从准直光学元件出射的光束依次经第一反射镜和第二反射镜汇聚在目标区域成像。
可选的，第一反射镜的面型和第二反射镜的面型均为自由曲面。
可选的，在薄膜晶体液晶显示屏的入光侧设置有扩散膜。
可选的，匀光棒为空心方锥棒，在空心方锥棒内壁镀有反射膜，空心方锥棒的顶面为入光侧，空心方锥棒的底面为出光侧，空心方锥棒的顶面的面积小于空心方锥棒的底面的面积。
可选的，准直光学元件为成像透镜。
可选的，成像透镜为球面透镜、非球面透镜或第二菲涅尔透镜。
可选的，准直光学元件为第三反射镜，第三反射镜的面型为球面、非球面或自由曲面。
可选的，无介质投影系统还包括折返光学组件，折返光学组件用于折叠光路。
本发明的有益效果包括：
本发明提供了一种无介质投影系统，包括：光源、沿出光方向依次设置的匀光棒、第一菲涅尔透镜、薄膜晶体液晶显示屏、准直光学元件以及成像光学组件；从光源出射的发散光束经匀光棒和第一菲涅尔透镜的准直匀光后作为薄膜晶体液晶显示屏的入射光，从薄膜晶体液晶显示屏出射的光束经准直光学元件由成像光学组件汇聚在目标区域成像，使得像面上各点的光束充满眼盒，可以在眼盒范围内裸眼观测到实像，实现无介质成像。通过在光源和薄膜晶体液晶显示屏之间设置匀光棒和第一菲涅尔透镜从而能够对光源出射的光束进行初次的准直匀光，从而在图像源阶段提升图像的亮度和均匀性，然后在薄膜晶体液晶显示屏的出光侧设置准直光学元件，通过准直光学元件再次对薄膜晶体液晶显示屏出射的各视场光束的主光线进行修正，使得用于成像部分的光束的各视场的主光线接近平行，从而进一步的提高在目标区域成像的亮度和亮度均匀性，进而在目标区域实现更加清晰的图像显示，提高最终图像的成像质量以及用户的使用体验，同时，通过上述器件在实现无介质投影的同时，能够降低制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种无介质投影系统的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的一种无介质投影系统的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的一种无介质投影系统的结构示意图之三；
图4为本发明实施例提供的一种无介质投影系统的结构示意图之四；
图5为本发明实施例提供的一种无介质投影系统的结构示意图之五。
图标：1-图像生成单元；11-光源；111-光束；12-匀光棒；13-第一菲涅尔透镜；14-扩散膜；15-薄膜晶体液晶显示屏；2-准直光学元件；21-成像透镜；22-第三反射镜；3-第一反射镜；4-第二反射镜；5-成像面位置；6-眼盒。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本发明的保护范围内。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例的一方面，提供一种无介质投影系统，如图1和图3所示，包括：光源11、沿出光方向依次设置的匀光棒12、第一菲涅尔透镜13、薄膜晶体液晶显示屏15、准直光学元件2以及成像光学组件；从光源11出射的发散光束111经匀光棒12和第一菲涅尔透镜13的准直匀光后作为薄膜晶体液晶显示屏15的入射光，从薄膜晶体液晶显示屏15出射的光束111经准直光学元件2后由成像光学组件汇聚在目标区域成像以使成像面上的各点光束充满眼盒。
示例的，如图1和图3所示，无介质投影系统包括光源11、匀光棒12、第一菲涅尔透镜13、薄膜晶体液晶显示屏15、准直光学元件2和成像光学组件，其中，匀光棒12、第一菲涅尔透镜13、薄膜晶体液晶显示屏15、准直光学元件2和成像光学组件沿着出光的方向依次设置，光源11位于匀光棒12的入光侧。在工作时，光源11出射发散光束111，发散光束111经匀光棒12的入光侧入射匀光棒12，在匀光棒12的准直匀光作用后从匀光棒12的出光侧出射，经过匀光棒12的初次准直匀光后光束111从第一菲涅尔透镜13的入光侧入射，在第一菲涅尔透镜13的匀光作用下从第一菲涅尔透镜13的出光侧出射，然后经过薄膜晶体液晶显示屏15后，从准直光学元件2的入光侧入射，经过准直光学元件2对各视场光束的主光线进行修正，使得用于成像部分的光束的各视场的主光线接近平行，然后朝向成像光学组件出射，最终在成像光学组件的汇聚作用下使得光束111在目标区域的空气中成像，使得像面上各点的光束充满眼盒，可以在眼盒范围内裸眼观测到实像，实现无介质成像。通过在光源11和薄膜晶体液晶显示屏15之间设置匀光棒12和第一菲涅尔透镜13从而能够对光源11出射的光束111进行初次的准直匀光，从而在图像源阶段提升图像的亮度和均匀性，然后在薄膜晶体液晶显示屏15的出光侧设置准直光学元件2，通过准直光学元件2再次对薄膜晶体液晶显示屏15出射的各视场光束111的主光线进行修正，使得用于成像部分的光束111的各视场的主光线接近平行，从而进一步的提高最终在目标区域成像的亮度和亮度均匀性，进而在目标区域实现更加清晰的图像显示，提高最终图像的成像质量以及用户的使用体验。此外，本申请的无介质投影系统的成本较低，便于批量生产制造。
如图1和图3所示，在目标区域成像，即在成像面位置5汇聚成像，在实际使用时，还可以在眼盒6范围处于图1和图3中的位置，如此，便可以使得用户在眼盒6范围裸眼观测观察到悬浮于空气中的图像。需要说明的是，本申请中的眼盒为虚体，其仅代表一个空间范围。
由光源11、匀光棒12、第一菲涅尔透镜13和薄膜晶体液晶显示屏15等可以形成无介质投影系统的图像生成单元1，图像生成单元1可以是微型投影模组，微型投影模组包括投影部分和接收投影屏幕，投影部分可以激光MEMS投影模组、DLP投影模组和LCOS投影模组等等。薄膜晶体液晶显示屏15可以是具有透射功能的显示面板。
准直光学元件2可以是成像透镜21，也可以是第三反射镜22，其可以参与成像，在设置时，可以根据实际需求，例如使用的对象、安装的空间等等进行合理选择，为便于描述，以下将分别以成像透镜21和第三反射镜22为实施例进行说明：
在其中的一种实施例中：
如图1和图2所示，准直光学元件2为成像透镜21，即光束111从成像透镜21的一侧入射、从相对的另一侧出射，使得经成像透镜21出射的光束111的各视场的主光线接近平行。成像透镜21可以是球面透镜、非球面透镜和第二菲涅尔透镜中的一种。
如图1和图2所示，在光源11和第一菲涅尔透镜13之间设置的匀光棒12可以是空心方锥棒，且在空心方锥棒内壁镀有反射膜，空心方锥棒的顶面为入光侧，空心方锥棒的底面为出光侧。即将光源11设置于空心方锥棒的入光侧，并且使得空心方锥棒位于光源11的光轴上，将第一菲涅尔透镜13贴附于空心方锥棒的底面，其中，空心方锥棒的顶面的面积小于空心方锥棒的底面的面积，如此设置，可以使得光源11发出的大角度光束被准直成小角度光束111，并且均匀的从第一菲涅尔透镜13入射，同时，还可以通过第一菲涅尔透镜13对匀光棒12出射的光束111进行进一步的汇聚、匀光。此外，还可以在薄膜晶体液晶显示屏15的入光侧设置有扩散膜14，通过扩散膜14对入射薄膜晶体液晶显示屏15的光束111进一步的进行匀光，从而提高均匀性。
光源11可以是LED光源11，在对LED光源11和薄膜晶体液晶显示屏15进行位置的设置时，可以使得LED光源11的光轴和薄膜晶体液晶显示屏15的光轴形成一定的夹角，即如图1和图2所示，将薄膜晶体液晶显示屏15相对LED光源11的光轴倾斜一定角度设置，如此，能够使得用于目标区域成像的光束111角度大于目标区域成像所需角度。提高图像的亮度均匀性。
如图1和图2所示，成像光学组件则可以包括沿出光方向依次设置的第一反射镜3和第二反射镜4，从成像透镜21出射的光束111依次经第一反射镜3和第二反射镜4汇聚在目标区域成像。第一反射镜3和第二反射镜4的面型可以是自由曲面，当然，在其它实施例中，第一反射镜3和第二反射镜4的面型还可以是非球面、球面或者平面。此外，还可以设置折返光学组件，例如设置一个或多个反射镜，通过反射镜来对光路进行折叠，缩减系统体积，从而使得最终的无介质投影系统器件尺寸能够灵活调整，提高其适用范围。
在该实施例中以成像透镜21的面型为球面、第一反射镜3的面型为自由曲面、第二反射镜4的面型为自由曲面为例进行说明：
球面成像透镜21的焦距可以大于100mm，第一菲涅尔透镜13的角度大于40mm，第一反射镜3和第二反射镜4的面型公式可以是：
Figure BDA0002981108440000071
式中，z为矢高，c为曲率，k为圆锥系数，Ai为第i项的xy多项式系数，N为xy项数。
在第一反射镜3的面型中N为19，其它参数如表格1所示。
表格1
c 0.009931 x<sup>3</sup> -12.226 xy<sup>3</sup> -4.007
k -2.089 x<sup>y</sup> -0.049 y<sup>4</sup> -4.67
x 2.22E+01 xy<sup>2</sup> 12.759 x<sup>5</sup> -31.059
y 0.205 y<sup>3</sup> 1.48 x<sup>4</sup>y -0.586
x<sup>2</sup> -38.389 x<sup>4</sup> 46.789 x<sup>3</sup>y<sup>2</sup> 5.22
xy -0.693 x<sup>3</sup>y 0.575 x<sup>2</sup>y<sup>3</sup> 3.795
y<sup>2</sup> -45.76 x<sup>2</sup>y<sup>2</sup> 9.643 xy<sup>4</sup> 50.772
在第二反射镜4的面型中N为30，其它参数如表格2所示。
表格2
c 0.002267 x<sup>y</sup> -0.0087 x<sup>5</sup> -0.212 x<sup>4</sup>y<sup>2</sup> -0.337
k -2.571 xy<sup>2</sup> 0.655 x<sup>4</sup>y -0.011 x<sup>3</sup>y<sup>3</sup> 5.60E-03
x 4.663 y<sup>3</sup> 7.91E-03 x<sup>3</sup>y<sup>2</sup> -0.028 x<sup>2</sup>y<sup>4</sup> -0.038
y 0.121 x<sup>4</sup> -0.313 x<sup>2</sup>y<sup>3</sup> 7.29E-04 xy<sup>5</sup> 8.12E-03
x2 -0.995 x<sup>3</sup>y -3.40E-04 xy<sup>4</sup> 0.051 y<sup>6</sup> -0.157
xy -0.074 x<sup>2</sup>y<sup>2</sup> -0.564 y<sup>5</sup> -0.014 x<sup>7</sup> 0.647
y<sup>2</sup> -2.076 xy<sup>3</sup> -0.012 x<sup>6</sup> 0.133 x<sup>6</sup>y 7.11E-03
x<sup>3</sup> 0.624 y<sup>4</sup> -0.228 x<sup>5</sup>y -0.027 x<sup>5</sup>y<sup>2</sup> 0.046
如此，便可以把各主光线的角度差异控制在小于4度的范围内，使得眼盒6范围内的图像亮度、均匀性高于70％。
在其中的另一种实施例中：
如图3、图4和图5所示，与上一实施例的区别在于准直光学元件2为第三反射镜22，即光束111从第三反射镜22的同侧入射同侧出射，从而使得经第三反射镜22出射的光束111的各视场的主光线接近平行，各视场主光线角度差异越小，出瞳越大，光束111的数值孔径较大，亮度越高。第三反射镜22的面型可以是球面、非球面、平面和自由曲面中的一种。
如图4所示，在对匀光棒12进行设置时，可以参考上述实施例中的形式，例如在光源11和第一菲涅尔透镜13之间设置的匀光棒12可以是空心方锥棒，且在空心方锥棒内壁镀有反射膜，空心方锥棒的顶面为入光侧，空心方锥棒的底面为出光侧。即将光源11设置于空心方锥棒的入光侧，并且使得空心方锥棒位于光源11的光轴上，将第一菲涅尔透镜13贴附于空心方锥棒的底面，其中，空心方锥棒的顶面的面积小于空心方锥棒的底面的面积，如此设置，可以使得光源11发出的大角度光束被准直成小角度光束111，并且均匀的从第一菲涅尔透镜13入射，同时，还可以通过第一菲涅尔透镜13对匀光棒12出射的光束111进行进一步的汇聚、匀光。此外，还可以在薄膜晶体液晶显示屏15的入光侧设置有扩散膜14，通过扩散膜14对入射薄膜晶体液晶显示屏15的光束111进一步的进行匀光，从而提高均匀性。
当然光源11也可以参考上述实施例，即光源11可以是LED光源11，在对LED光源11和薄膜晶体液晶显示屏15进行位置的设置时，可以使得LED光源11的光轴和薄膜晶体液晶显示屏15的光轴形成一定的夹角，即如图4所示，将薄膜晶体液晶显示屏15相对LED光源11的光轴倾斜一定角度设置，如此，能够使得用于目标区域成像的光束111角度大于目标区域成像所需角度。提高图像的亮度均匀性。
如图4所示，成像光学组件则可以包括沿出光方向依次设置的第一反射镜3和第二反射镜4，从第三反射镜22出射的光束111依次经第一反射镜3和第二反射镜4汇聚在目标区域成像。第一反射镜3和第二反射镜4的面型可以是自由曲面，当然，在其它实施例中，第一反射镜3和第二反射镜4的面型还可以是非球面、球面或者平面。此外，还可以设置折返光学组件，例如设置一个或多个反射镜，通过反射镜来对光路进行折叠，缩减系统体积，从而使得最终的无介质投影系统器件尺寸能够灵活调整，提高其适用范围。
在该实施例中以第三反射镜22的面型为球面、第一反射镜3的面型为自由曲面、第二反射镜4的面型为自由曲面为例进行说明：
第一菲涅尔透镜13的角度大于40mm；第三反射镜22的焦距可以大于100mm；第一反射镜3的y向焦距可以是大于200mm，面型为自由曲面；第二反射镜4的y向焦距大于100mm，面型液位自由曲面；第一反射镜3和第二反射镜4的面型公式可以是：
Figure BDA0002981108440000091
式中，z为矢高，c为曲率，k为圆锥系数，Ai为第i项的xy多项式系数，N为xy项数。
在第一反射镜3的面型中N为20，其它参数如表格3所示。
表格3
c 0.001294 x<sup>y</sup> -0.011 x<sup>5</sup> -0.285
k -1 xy<sup>2</sup> -0.268 x<sup>4</sup>y -0.022
x -0.271 y<sup>3</sup> -2.00E-02 x<sup>3</sup>y<sup>2</sup> -1.968
y -0.764 x<sup>4</sup> 0.281 x<sup>2</sup>y<sup>3</sup> 1.50E-02
x<sup>2</sup> -5.077 x<sup>3</sup>y -3.64E-01 xy<sup>4</sup> -0.405
xy 0.037 x<sup>2</sup>y<sup>2</sup> -0.03 y<sup>5</sup> 0.059
y<sup>2</sup> -2.708 xy<sup>3</sup> -0.061
x<sup>3</sup> -1.071 y<sup>4</sup> -0.555
在第二反射镜4的面型中N为30，其它参数如表格4所示。
表格4
c -0.0021 x<sup>y</sup> -2.761 x<sup>5</sup> -0.270 x<sup>4</sup>y<sup>2</sup> -0.129
k -0.746 xy<sup>2</sup> 0.193 x<sup>4</sup>y -3.64E-03 x<sup>3</sup>y<sup>3</sup> 7.68E-03
x -0.498 y<sup>3</sup> 6.21E-03 x<sup>3</sup>y<sup>2</sup> -0.381 x<sup>2</sup>y<sup>4</sup> -2.90E-02
y -0.233 x<sup>4</sup> -0.074 x<sup>2</sup>y<sup>3</sup> -5.34E-03 xy<sup>5</sup> -1.03E-03
x<sup>2</sup> 2.65 x<sup>3</sup>y 3.13E-03 xy<sup>4</sup> 4.37E-02 y<sup>6</sup> -0.012
xy 0.013 x<sup>2</sup>y<sup>2</sup> 0.017 y<sup>5</sup> 1.63E-04 x<sup>7</sup> 0.033
y<sup>2</sup> 3.61 xy<sup>3</sup> -8.28E-03 x<sup>6</sup> 5.439E-01 x<sup>6</sup>y 6.43E-03
x<sup>3</sup> -0.115 y<sup>4</sup> -1.07E-01 x<sup>5</sup>y 1.91E-03 x<sup>5</sup>y<sup>2</sup> 3.69E-02
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无介质投影系统，其特征在于，包括：光源、沿出光方向依次设置的匀光棒、第一菲涅尔透镜、薄膜晶体液晶显示屏、准直光学元件以及成像光学组件；从所述光源出射的发散光束经所述匀光棒和所述第一菲涅尔透镜的准直匀光后作为所述薄膜晶体液晶显示屏的入射光，从所述薄膜晶体液晶显示屏出射的光束经所述准直光学元件后由所述成像光学组件汇聚在目标区域成像以使像面各点光束充满眼盒。
2.如权利要求1所述的无介质投影系统，其特征在于，所述成像光学组件包括沿出光方向依次设置的第一反射镜和第二反射镜，从所述准直光学元件出射的光束依次经所述第一反射镜和所述第二反射镜汇聚在目标区域成像。
3.如权利要求2所述的无介质投影系统，其特征在于，所述第一反射镜的面型和所述第二反射镜的面型均为自由曲面。
4.如权利要求1所述的无介质投影系统，其特征在于，在所述薄膜晶体液晶显示屏的入光侧设置有扩散膜。
5.如权利要求1所述的无介质投影系统，其特征在于，所述匀光棒为空心方锥棒，在所述空心方锥棒内壁镀有反射膜，所述空心方锥棒的顶面为入光侧，所述空心方锥棒的底面为出光侧，所述空心方锥棒的顶面的面积小于所述空心方锥棒的底面的面积。
6.如权利要求1至5任一项所述的无介质投影系统，其特征在于，所述准直光学元件为成像透镜。
7.如权利要求6所述的无介质投影系统，其特征在于，所述成像透镜为球面透镜、非球面透镜或第二菲涅尔透镜。
8.如权利要求1至5任一项所述的无介质投影系统，其特征在于，所述准直光学元件为第三反射镜，所述第三反射镜的面型为球面、非球面或自由曲面。
9.如权利要求1至5任一项所述的无介质投影系统，其特征在于，还包括折返光学组件，所述折返光学组件用于折叠光路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193780A1 (zh) * 2021-03-17 2022-09-22 浙江水晶光电科技股份有限公司 一种无介质投影系统
WO2023274255A1 (zh) * 2021-06-28 2023-01-05 安徽省东超科技有限公司 空中成像系统及基于空中成像的人机交互系统
WO2024070714A1 (ja) * 2022-09-29 2024-04-04 京セラ株式会社 空中像表示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107543082A (zh) * 2017-10-18 2018-01-05 广东工业大学 一种用于超高亮度背光系统的菲涅尔透镜
FR3082629B1 (fr) * 2018-06-13 2022-01-28 Valeo Comfort & Driving Assistance Appareil de projection et systeme de vision tete haute associe
CN111948811A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 未来（北京）黑科技有限公司 一种抬头显示装置
CN112835199A (zh) * 2021-03-17 2021-05-25 浙江水晶光电科技股份有限公司 一种无介质投影系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193780A1 (zh) * 2021-03-17 2022-09-22 浙江水晶光电科技股份有限公司 一种无介质投影系统
WO2023274255A1 (zh) * 2021-06-28 2023-01-05 安徽省东超科技有限公司 空中成像系统及基于空中成像的人机交互系统
WO2024070714A1 (ja) * 2022-09-29 2024-04-04 京セラ株式会社 空中像表示装置

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