CN206990892U - 光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

描述了一种光学成像系统，包括具有多个第一光提取器和第二光提取器的细长光导，第一光提取器和第二光提取器沿着光导的长度形成相应的第一图案和第二图案。由第一提取器提取的光主要沿着第一方向朝目标位置从光导出射，并且由第二光提取器提取的光主要沿着与第一方向不同的第二方向从光导出射。光学成像系统包括第一反射器以用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且朝目标位置反射所接收的光。第一反射器在第一反射器后方形成第二图案的第一虚像。第一图案和第一虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。

Description

光学成像系统
技术领域
本公开涉及光学成像技术领域，特别地涉及一种光学成像系统。
背景技术
光导可以用于在诸如条带和面板照明的各种各样应用中提供照明。光导可以包括多个凹口，使得照射凹口的光被反射到光导外。
发明内容
在本发明的一些方面中，提供了一种包括沿着光导的长度延伸的细长光导并且包括第一反射器的光学成像系统。光导包括多个第一光提取器和第二光提取器，第一光提取器和第二光提取器提取光，否则所述光将主要通过全内反射被限定在光导中并且沿着光导的长度在光导中传播。第一光提取器和第二光提取器沿着光导的长度形成相应的第一图案和第二图案，由第一光提取器提取的光主要沿着第一方向朝向目标位置从光导出射，并且由第二光提取器提取的光主要沿着与第一方向不同的第二方向从光导出射。第一反射器接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且朝向目标位置反射所接收的光。第一反射器在第一反射器后方形成第二图案的第一虚像。第一图案和第一虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
在本发明的一些方面中，提供了一种包括细长光导和与该光导共同延伸(coextensive)的细长的第一反射器的光学成像系统。光导包括形成第一图案的多个第一光提取器。这些第一光提取器被构造成用于提取在光导中传播的光，使得被提取的光远离目标位置传播。细长的第一反射器形成第一图案的第一虚像，使得被提取的光被第一反射器朝向目标位置再定向，形成在目标位置处能够观察到的第一虚像。
附图说明
图1A是在垂直于光导的长度的方向上的光学成像系统的示意性剖视图；
图1B-1C是沿着光导的长度的光学成像系统的示意性剖视图；
图2-3是光学成像系统的示意性剖视图；
图4A是第一反射器和第二反射器的示意性剖视图；
图4B图示了第一方向、第二方向和第三方向；
图5是光学成像系统的示意性剖视图；
图6是光导的示意性端部剖视图；
图7-8是光导的示意性侧面剖视图；
图9-13是光导的示意性顶视图；
图14是光学成像系统的示意性侧视剖视图；和
图15-17是光导的示意性端部剖视图。
具体实施方式
在以下描述中，参考于此形成一部分并且其中多个实施例以举例图示方式说明的附图。附图不一定是按比例的。应该理解，其它实施例是预期的并且可以在未脱离本发明的范围或精神的情况下得出。因此，以下详细描述未被理解为限制意义。
在本发明的一些方面中，提供一种光学成像系统，所述光学成像系统包括细长光导，所述细长光导包括光提取器，所述光提取器形成图案并且提取远离目标位置朝向反射器的光，反射器将所提取的光再定向到目标位置。图案的虚像形成在反射器后方，并且对于位于目标位置处的观察者来说是可见的。光导还可以包括其它光提取器，其它光提取器提取朝向不同的第二反射器或朝向单个反射器的不同的第二部分的光。光导可以进一步包括提取直接地朝向目标位置的光的其它光提取器。在一些实施例中，光导设置在反射器和目标位置之间。在一些实施例中，光学成像系统提供当从目标位置观察时由光提取器提供的图案的感知深度。例如，在一些实施例中，所提取的光的可以是类似的或不同图案的三个有区别的图案在目标位置处被提供，并且当从目标位置观察时，三个图案显示为具有三维布置。图案的感知深度可以通过反射器和光导之间的距离的适当选择而被调节。由光学成像系统在目标位置处提供的图案的数量不被特别限制，并且可以例如是从1到10或从2到5。
本文中描述的光导可以包括芯部，并且可以可选地包括围绕芯部的包层。主要通过在光导的芯部的外表面处的全内反射，传播通过光导的光可以被限定到光导。包层可以可选地用于改善当光导接触另一目标时光导的芯部的外表面处的全内反射。可选地，空气界面可以位于芯部的外表面处。光提取结构可以延伸进入光导的芯部中，或者可以从光导的外表面突出，所述光提取结构例如可以被包括以提取在需要的方向上的来自光导的光。
本发明的光导或光导的芯部可以例如用光学透明聚合物材料或玻璃制成。适当的聚合物材料包括丙烯酸酯，例如诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸脂和聚氨酯。具有光提取特征的光导可以例如通过注入成型制成。可选地，光导可以通过首先形成没有光提取特征的光导并且然后通过紧接的处理步骤产生光提取特征而被制成。例如通过模压或通过成型，可以形成没有光提取结构的光导。然后可以例如通过蚀刻、激光烧蚀或压纹形成光提取结构。在光提取结构形成之前或之后，包层可以可选地添加到光导。包层材料可以是具有比光导的芯部更低的折射率的任何材料。用于包层的适当材料包括例如氟聚合物。在一些实施例中，没有添加包层。
光导可以沿着光导的如下长度延伸，所述长度是光导的最大横向尺寸(例如，在光导具有圆形横截面的情况下的直径或在光导具有矩形横截面的情况下的对角线长度)的至少5倍或至少10倍。在一些实施例中，垂直于光导长度的光导横截面的最大横向尺寸在1mm、或2mm、或3mm到15mm、或20mm、或25mm的范围中，而光导的长度至少是 5cm、或至少10cm、或至少25cm。光导可以例如具有达到2m、或达到10m的长度。在一些实施例中，光导是线性的，并且在其它的实施例中光导是非线性的。在光导是非线性的实施例中，光导的长度表示沿着光导的主轴线的非线性曲线的长度。例如，如在本文中其他地方进一步地所述的，在一些实施例中，光导是螺旋管形的，并且在这种情况下，光导的长度表示沿着光导的主轴线测量的圆周。
图1A是包括光导105和第一反射器114的光学成像系统100的示意剖视图，参照图1A的x-y-z坐标系，光导105在z方向上是细长的，第一反射器114在z方向上可以是细长的并且可以与光导105 一起延伸。光导105包括形成第一图案(例如参见图9-12图示的图案) 的多个第一光提取器110。第一光提取器110被构造成用于提取在光导105中传播的光。所提取的光130远离目标位置150传播，并且从细长的第一反射器114反射，使得所提取的光被第一反射器114朝目标位置150再定向。第一反射器114形成第一图案的第一虚像132，第一图案的第一虚像132能够在目标位置150处被观察者152观察到。第一虚像132在第一反射器114后方，从而第一虚像132在第一反射器114的与目标位置150相反的一侧。
光导105可以是大致笔直的(例如，名义上笔直的，但是由于制造偏差或由于光导在重力下的下垂而具有一些曲率)或可以是弯曲的 (例如，螺旋管形的)。第一反射器114可以是平面的，可以沿着第一轴线(例如，Z轴)是弯曲的，或可以沿着相互正交的第一轴线和第二轴线(例如，y轴和z轴)是弯曲的。
第一反射器114可以与光导105平行或不平行。图1B是沿着光导105b的长度L的光学系统100b的示意剖视图。第一反射器114b 与光导105b共同延伸并且平行于光导105b。光学系统100b、光导 105b和第一反射器114b可以分别地对应于光学系统100、光导105 和第一反射器114。图1C是沿着光导105c的长度L的光学系统100c 的示意剖视图。第一反射器114c与光导105c共同延伸并且不平行于光导105b。光学系统100c、光导105c和第一反射器114c可以分别地对应于光学系统100、光导105和第一反射器114。
如在本文中其他地方进一步地所述的，也可以包括提取直接地朝向目标位置的光的额外的多个光提取器，和/或也可以包括提取朝向第二反射器或朝向第一反射器的不同的第二部分的光的额外的多个光提取器。
图2是光学成像系统200的示意剖视图，光学成像系统200包括细长光导205和细长的第一反射器214和第二反射器224，每个细长的第一反射器214和第二反射器224都可以与细长光导205共同延伸。光导205包括沿着光导的长度形成第一图案的多个第一光提取器110和沿着光导205的长度形成第二图案的多个第二光提取器220。第一光提取器210和第二光提取器220被构造成提取在光导205中传播的光。由第一光提取器210提取的光230主要沿着第一方向234从光导出射，并且由第二光提取器220提取的光240主要沿着与第一方向不同的第二方向244从光导出射。第一反射器214接收主要沿着第一方向234 从光导出射的(例如，沿着第一方向定中心的光束中的)光230，并且朝向目标位置250反射所接收的光240。第二反射器224接收主要沿着第二方向244从光导出射的光240，并且朝向目标位置250反射所接收的光240。第一反射器214在第一反射器214后方形成第一图案的第一虚像232，并且第二反射器224在第二反射器224后方形成第二图案的第二虚像242。第一虚像232和第二虚像242对于从目标位置250观察光学成像系统200的观察者252来说是可见的。在一些实施例中，当由观察者252观察时，第一虚像232和第二虚像242是大致同样明亮的。例如，在一些实施例中，当在目标位置250处观察时，第一虚像232具有在第二虚像242的亮度的10％的范围内的亮度。除非另有指示，亮度表示光度学亮度或照度(例如，以坎德拉每平米为单位)。
如在本文中其他地方进一步地所述，也可以包括提取直接地朝向目标位置的光的额外的多个光提取器。
图3是光学成像系统300的示意剖视图，光学成像系统300包括细长光导305，细长光导305沿着光导305的长度延伸并且包括多个第一光提取器316和第二光提取器310，第一光提取器316和第二光提取器310提取光，否则所述光将主要通过全内反射被限定在光导中并且沿着光导305的长度在光导中传播。第一光提取器316和第二光提取器310沿着光导305的长度形成相应的第一图案和第二图案。由第一光提取器提取的光318主要沿着第一方向319朝向目标位置350 从光导出射。由第二光提取器310提取的光330主要沿着与第一方向319不同的第二方向334从光导出射。第一反射器314被设置成接收主要沿着第二方向334从光导305出射的光330，并且朝目标位置350 反射所接收的光330，从而在第一反射器314后方形成第二图案的第一虚像332。在一些实施例中，当由观察者352观察时，第一图案和第一虚像332是大致同样明亮的。例如，在一些实施例中，当在目标位置350处观察时，第一虚像332具有在第一图案的亮度的10％的范围内的亮度。
在图示的实施例中，细长光导305进一步包括多个第三光提取器 320，第三光提取器320沿着光导305的长度形成第三图案。由第三光提取器320提取的光340主要沿着与第一方向319和第二方向334 不同的第三方向344从光导305出射。光学成像系统300进一步地包括第二反射器324，以用于接收主要沿着第三方向344从光导305出射的光340，并且朝目标位置350反射所接收的光340，从而在第二反射器324后方形成第三图案的第二虚像342。第一图案和第一虚像 332和第二虚像342对于从目标位置350观察光学成像系统300的观察者252来说是可见的。第二光提取器310和第三光提取器320可以分别地对应于第一光提取器210和第二光提取器220。在可替换的实施例中，多个第三光提取器320和第二反射器324被省略。在一些实施例中，当由观察者352观察时，第一图案和第二虚像342是大致同样明亮的。例如，在一些实施例中，当在目标位置350处观察时，第二虚像342具有在第一图案的亮度的10％的范围内的亮度。在一些实施例中，当由观察者352观察时，第一图案和第一虚像332和第二虚像342是大致同样明亮的。在其它的实施例中，当由观察者352观察时，第一图案和第一虚像332和第二虚像342具有不同的亮度。
第一和第二反射器214和224，或315和324，可以彼此平行或不平行。例如，第一和第二反射器214和225，或315和325，可以用在90°和180°之间的角度设置在反射器之间(参加例如图4A)。第一和第二反射器214和225，或314和325中的一个或两个，或反射器114，可以围绕一个或围绕两个正交轴线是弯曲的，或可以是平面的。在一些实施例中，第一反射器平行于光导(如图1B所示)，并且第二反射器平行于光导(也如图1B所示)。在一些实施例中，第一反射器和第二反射器和光导不平行于彼此(例如，第一反射器和第二反射器中的一个或两个可以不平行于光导，如图1C所示)。
图4A是分别地对应于第一反射器314和第二反射器324的第一反射器414和第二反射器424的示意剖视图，示出第一反射器414和第二反射器424之间的角度α。在一些实施例中，角度α是至少90°或至少95°，并且不超过180°或不超过170°。在一些实施例中，角度α例如在90°和180°之间。
图4B是分别地对应于第一方向319、第二方向334和第三方向 344的第一方向419、第二方向434和第三方向444的示意图。第一方向419和第二方向434之间的角度θ1被图示。在一些实施例中，角度θ1是至少90°或至少95°，并且不超过180°或不超过170°。在一些实施例中，角度θ1例如在90°和170°之间。第一方向419 和第三方向444之间的角度θ2被图示。在一些实施例中，角度θ2 是至少90°或至少95°，并且不超过180°或不超过170°。在一些实施例中，角度θ2例如在90°和170°之间。
在可替换的实施例中，第一反射器和第二反射器由如图5所示的单个反射器替代。图5是光学成像系统500的示意剖视图，光学成像系统500包括细长光导505，细长光导505沿着光导505的长度延伸并且分别地包括多个第一光提取器516、第二光提取器510和第三光提取器520，第一光提取器516、第二光提取器510和第三光提取器 520提取光，否则所述光将主要通过全内反射被限定在光导中并且沿着光导505的长度在光导中传播。第一光提取器516、第二光提取器 510和第三光提取器520沿着光导505的长度形成相应的第一图案、第二图案和第三图案。由第一光提取器516提取的光518主要沿着第一方向519朝目标位置550从光导出射。由第二光提取器510提取的光530主要沿着与第一方向519不同的第二方向534从光导出射，并且由第三光提取器520提取的光540主要沿着与第一方向519和第二方向534不同的第三方向544从光导出射。第一反射器514被设置成使得第一反射器514的第一部分514a接收主要沿着第二方向534从光导505出射的光530，并且朝目标位置550反射接收的光530，从而在第一反射器514后方形成第二图案的第一虚像532。由第三光提取器520提取的光540主要沿着与第一方向519和第二方向534不同的第三方向544从光导505出射。第一反射器514的第二部分514b 被设置成接收主要沿着第三方向544从光导505出射的光540，并且朝目标位置550反射所接收的光540，从而在第一反射器514的第二部分514b后方形成第三图案的第二虚像542。第一图案和第一虚像 532和第二虚像542对于从目标位置550观察光学成像系统500的观察者552来说是可见的。第一光提取器516、第二光提取器510和第三光提取器520可以分别地对应于第一光提取器316、第二光提取器 310和第三光提取器320。
反射器514沿着第一轴线(Z轴)是弯曲的。在一些实施例中，反射器514沿着相互正交的第一轴线和第二轴线(例如，Z轴和Y轴)是弯曲的。反射器可以沿着与Z轴正交的轴线是弯曲的以及沿着Z轴是弯曲的，以辅助将光引导到需要的目标位置550。
第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器(当存在时)中的任何一个可以沿着相应的轴线(例如平行于Z轴的轴线)布置。图6是中心位于(平行于Z轴的)主轴线660上的细长光导605的横截面视图。光导605包括沿着第一轴线617布置的第一光提取器616、沿着第二轴线611布置的第二光提取器610和沿着第三轴线621布置的第三光提取器620。图示的实施例中，第一轴线617、第二轴线611和第三轴线621中的每个都平行于Z轴。第一轴线617和第二轴线611在主轴线660处对向(subtend)成角度所述角度可以在40°和 150°之间。类似地，第一轴线617和第三轴线621在主轴线660处对向成角度所述角度可以在40°和150°之间。第二轴线 611和第三轴线621可以在主轴线660处对向成在40°和150°之间的角度(360°减去和的和)。
第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器(当存在时)中的任何一个或全部可以主要通过散射光、通过反射光或通过折射光来提取光。例如，散光器可以应用于光导的外表面的一部分以通过散射光来提取光。在这种情况下，散光器中的散射物体(例如，珠状物)是主要通过散射光来提取光的多个光提取器。光提取器可以是形成在光导的外表面中的凹口或突出部。在一些实施例中，多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一个光提取器是形成在光导的外表面中的凹口，并且在多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一个光提取器是形成在光导的外表面上的突出部。在一些实施例中，多个第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器中的至少一个光提取器是形成在光导的外表面中的凹口，并且在多个第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器中的至少一个光提取器是形成在光导的外表面上的突出部。在一些实施例中，第一光提取器、第二光提取器和可选地第三光提取器中的每个主要通过反射光来提取光。在一些实施例中，第一光提取器、第二光提取器和可选地第三光提取器中的每个主要通过折射光来提取光。在一些实施例中，第一光提取器、第二光提取器和可选地第三光提取器中的每个主要通过反射光来提取光。在一些实施例中，第一光提取器、第二光提取器和可选地第三光提取器中的一个或多个光提取器主要通过漫反射、反射或折射光中的一个来提取光，并且第一光提取器、第二光提取器和可选地第三光提取器中的不同的一个或多个光提取器主要通过漫反射、反射或折射光中的不同的一个来提取光。
图7是包括光提取器770的光导705的示意侧视剖视图，光提取器770是形成在光导705的外表面777中的凹口。光773在光导705 中传播，并且主要通过全内反射限定在光导705中。通过反射来自光提取器770的光，光773从光导705中被提取。光提取器770可以对应于在本文中其他地方所述的多个第一光提取器、第二光提取器或第三光提取器中的任何一个中的光提取器。
图8是包括光提取器870的光导805的示意侧视剖视图，光提取器870是形成在光导805的外表面877上的突出部。光873在光导 805中传播，并且主要通过全内反射被限定在光导805中。通过折射来自光提取器870的光，光873从光导805中被提取。光提取器870 可以对应于在本文中其他地方所述的多个第一光提取器、第二光提取器或第三光提取器中的任何一个中的光提取器。
图9-12图示了由光提取器提供的示例性图案。由本文中描述的光学成像系统的相应的第一光提取器、第二光提取器或第三光提取器 (当存在时)提供的第一图案、第二图案或第三图案可以对应于这些图案中的任何一个。在一些实施例中，第一图案与第二图案大致地相同 (例如，第一图案和第二图案可以名义上地是相同的，但是由于常见的制造偏差可以具有一些不同)。在一些实施例中，第一图案与第二图案不同。在一些实施例中，第一图案与第三图案大致地相同。在一些实施例中，第一图案与第三图案不同。
图9是沿着光导905的长度L延伸并且包括多个光提取器970的光导905的顶视示意图，多个光提取器可以对应于在本文中其他地方描述的多个第一光提取器、第二光提取器或第三光提取器中的任何一个。光提取器970是不连续的和间隔开的，并且沿着光导905的长度 L的轴线977布置。光提取器970沿着轴线977布置在直线图案中。在一些实施例中，光提取器970沿着光导905的长度L规律地布置并且在一些实施例中，光提取器970沿着光导905的长度L随机布置。光源972设置在光导905的端部976处。
图10是沿着光导1005的长度L延伸并且包括多个光提取器1070 的光导1005的顶视示意图，多个光提取器可以对应于在本文中其他地方描述的多个第一光提取器、第二光提取器或第三光提取器中的任何一个。光提取器1070沿着轴线1077布置在波形线图案中。在一些实施例中，波形线图案是正弦曲线图案。在一些实施例中，光提取器 1070包括沿着波形线(例如，限定波形线的多个较短的紧密隔开的线) 的长度布置的多个间隔开的凹口。在其它的实施例中，波形线是在光导1005的表面中制成的连续特征(例如，通过成型或通过激光烧蚀制成的连续凹口或通过成型制成的连续突出部)，并且特征的多个区段 (例如，连续凹口的平行于光导1005的主轴线的部分之间的区段)是多个光提取器。在这种情况下，多个光提取器1070可以被描述为互连的。光源1072设置在光导1005的端部1076处。
图11是沿着光导1105的长度L延伸并且包括多个光提取器1170 的光导1105的顶视示意图，多个光提取器可以对应于在本文中其他地方描述的多个第一光提取器、第二光提取器或第三光提取器中的任何一个。光提取器1170沿着光导1105的长度L随机布置。光源1172 设置在光导1105的端部1176处。
图12是沿着光导1205的长度L延伸并且包括形成标记1270的多个光提取器的光导1205的顶视示意图。多个光提取器可以对应于本文中其他地方所述的多个第一光提取器、第二光提取器或第三光提取器中的任何一个。光源1272设置在光导1205的端部1276处。光提取器可以是散光器，所述散光器设置在光导1205的外表面上以通过散射光来提取光，或光提取器可以是被布置以形成期望标记1270 的凹口和/或突出部。标记1270可以包括字母、文本或标志中的一个或多个。例如，标记1270可以包括诸如图示的星的标志，和/或可以包括诸如汽车应用中的速度或警报信息的文本信息。
在一些实施例中，光学成像系统的光导沿着光导的长度线性延伸。在其它的实施例中，光导沿着曲线延伸。图13是具有光源1372的螺线管形(torodial)光导1305的顶视示意图，光源1372设置成将光注入光导1305的两个端部中。
图14是包括螺线管形光导1405和圆锥反射器1414的光学成像系统1400的侧视剖视图，螺线管形光导1405对应于螺线管形光导 1305。在图示的实施例中，光导1405包括被构造成提取朝向目标位置1450的光1418的多个第一光提取器和被构造成提取朝向反射器1414的光1430的多个第二光提取器，反射器1414朝向目标位置1450 再定向光，并且在反射器1414后方形成由第二光提取器限定的图案的虚像。由多个第一光提取器和第二光提取器产生的图案能够在目标位置1450处被观察者1452观察到。
在一些实施例中，在与光导的长度垂直的方向上，光导具有圆形横截面，例如如图1-3所示。在其它的实施例中，光导具有其它的横截面。图15是在与光导1505的长度垂直的方向上的椭圆光导1505 的示意剖视图。将理解，圆形横截面是在椭圆的大直径和小直径相同的情况下的椭圆横截面的特殊情况。在一些实施例中，大直径和小直径是不同的，并且在一些实施例中，大直径和小直径是相同的。图 16是在与光导1605的长度垂直的方向上的矩形光导1605的示意剖视图。矩形横截面具有可以是相同的(即，矩形横截面可以是正方形横截面)或可以是不同的尺寸W1和W2。图17是在与光导1705的长度垂直的方向上的蘑菇形光导1705的示意剖视图。蘑菇形状可以被描述为形成有正方形或矩形的球体或椭圆的一部分。
以下是本发明的示例性实施例的列表。
实施例1是一种光学成像系统，包括:
细长光导，所述细长光导沿着光导的长度延伸并且包括多个第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和第二光提取器提取光，否则该光将主要通过全内反射被限定在光导中并且沿着光导的长度在光导中传播，第一光提取器和第二光提取器沿着光导的长度形成相应的第一图案和第二图案，由第一光提取器提取的光主要沿着第一方向朝向目标位置从光导出射，并且由第二光提取器提取的光主要沿着与第一方向不同的第二方向从光导出射；和
第一反射器，所述第一反射器用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且朝向目标位置反射所接收的光，第一反射器在第一反射器后方形成第二图案的第一虚像，第一图案和第一虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
实施例2是实施例1的光学成像系统，其中在与光导的长度垂直的方向上，细长光导具有矩形、椭圆形、或蘑菇形的横截面。
实施例3是实施例2的光学成像系统，其中在与光导的长度垂直的方向上，细长光导具有圆形横截面。
实施例4是实施例1的光学成像系统，其中多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一些光提取器是互连的。
实施例5是实施例1的光学成像系统，其中第一光提取器是不连续的和间隔开的，并且沿着第一轴线布置，该第一轴线沿着光导的长度，并且第二光提取器是不连续的和间隔开的，并且沿着不同的第二轴线布置，该不同的第二轴线沿着光导的长度。
实施例6是实施例5的光学成像系统，其中细长光导的中心位于主轴线上，并且其中第一轴线和第二轴线在主轴线处对向(subtend) 成40°和150°之间的角度。
实施例7是实施例1的光学成像系统，其中第一光提取器和第二光提取器中的每个都是形成在光导的外表面中的凹口。
实施例8是实施例1的光学成像系统，其中第一光提取器和第二光提取器中的每个都是形成在光导的外表面上的突出部。
实施例9是实施例1的光学成像系统，其中多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一个光提取器是形成在光导的外表面中的凹口，并且在多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一个其它的光提取器是形成在光导的外表面上的突出部。
实施例10是实施例1的光学成像系统，其中第一光提取器和第二光提取器中的每个主要通过散射光来提取光。
实施例11是实施例1的光学成像系统，其中第一光提取器和第二光提取器中的每个主要通过反射光来提取光。
实施例12是实施例1的光学成像系统，其中第一光提取器和第二光提取器中的每个主要通过折射光来提取光。
实施例13是实施例1的光学成像系统，其中第一图案和第二图案中的至少一个包括直线图案。
实施例14是实施例1的光学成像系统，其中第一图案和第二图案中的至少一个包括波形线图案。
实施例15是实施例1的光学成像系统，其中第一图案和第二图案中的至少一个包括标记。
实施例16是实施例15的光学成像系统，其中标记包括字母、文本或标志中的一个或多个。
实施例17是实施例1的光学成像系统，其中当由观察者观察时，第一图案和第一虚像是大致同样明亮的。
实施例18是实施例1的光学成像系统，其中多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一个中的光提取器沿着光导的长度随机布置。
实施例19是实施例1的光学成像系统，其中多个第一光提取器和第二光提取器中的每个中的光提取器沿着光导的长度规律地布置。
实施例20是实施例1的光学成像系统，进一步包括在细长光导的端部处的光源。
实施例21是实施例1的光学成像系统，其中第一方向和第二方向之间的角度在90°和170°之间。
实施例22是实施例1的光学成像系统，其中由第二光提取器提取的光从光导远离目标位置出射。
实施例23是实施例1的光学成像系统，其中第一反射器是平面的。
实施例24是实施例1的光学成像系统，其中第一反射器沿着第一轴线是弯曲的。
实施例25是实施例1的光学成像系统，其中第一反射器沿着相互正交的第一轴线和第二轴线是弯曲的。
实施例26是实施例1的光学成像系统，其中第一反射器和细长光导是平行的。
实施例27是实施例1的光学成像系统，其中第一反射器和细长光导是不平行的。
实施例28是实施例1的光学成像系统，其中光导设置在第一反射器和目标位置之间。
实施例29是实施例1的光学成像系统，其中第一反射器沿着光导的长度是细长的。
实施例30是实施例1的光学成像系统，其中光导是大致笔直的。
实施例31是实施例1的光学成像系统，其中光导的至少一部分是弯曲的。
实施例32是实施例1的光学成像系统，其中光导是螺旋管形的。
实施例33是实施例1的光学成像系统，其中第一图案与第二图案大致地相同。
实施例34是实施例1的光学成像系统，其中第一图案与第二图案是不同的。
实施例35是实施例1的光学成像系统，其中细长光导进一步包括沿着光导的长度形成第三图案的多个第三光提取器，由第三光提取器提取的光主要沿着与第一方向和第二方向不同的第三方向从光导出射。
实施例36是实施例35的光学成像系统，进一步包括第二反射器，所述第二反射器用于接收主要沿着第三方向从光导出射的光，并且朝向目标位置反射所接收的光，第二反射器在第二反射器后方形成第三图案的第二虚像，第一图案和第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
实施例37是实施例36的光学成像系统，其中第一反射器和第二反射器彼此不平行。
实施例38是实施例36的光学成像系统，其中第一反射器和第二反射器和细长光导是平行的。
实施例39是实施例36的光学成像系统，其中第一反射器和第二反射器和细长光导彼此不平行。
实施例40是实施例36的光学成像系统，其中第一反射器和第二反射器之间的角度在90°和180°之间。
实施例41是实施例35的光学成像系统，其中第一反射器的第一部分被设置成用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，并且第一反射器的第二部分被设置成用于接收主要沿着第三方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，第一反射器的第二部分在第一反射器的第二部分后方形成第三图案的第二虚像，第一图案和第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
实施例42是实施例41的光学成像系统，其中第一反射器沿着第一轴线是弯曲的。
实施例43是实施例41的光学成像系统，其中第一反射器沿着相互正交的第一轴线和第二轴线是弯曲的。
实施例44是实施例35到44中的任何一项的光学成像系统，其中当由观察者观察时，第一图案和第二虚像是大致同样明亮的。
实施例45是实施例35的光学成像系统，其中在多个第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器中的至少一些光提取器是互连的。
实施例46是实施例35的光学成像系统，其中第三光提取器是不连续的和间隔开的，并且沿着第三轴线布置，该第三轴线沿着光导的长度。
实施例47是实施例46的光学成像系统，其中细长光导定位于主轴线上，并且其中第一轴线和第三轴线在主轴线处对向成40°和150°之间的角度。
实施例48是实施例35的光学成像系统，其中每个第三光提取器都是形成在光导的外表面中的凹口。
实施例49是实施例35的光学成像系统，其中每个第三光提取器都是形成在光导的外表面上的突出部。
实施例50是实施例35的光学成像系统，其中多个第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器中的至少一个光提取器是形成在光导的外表面中的凹口，并且在多个第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器中的至少一个其它的光提取器是形成在光导的外表面上的突出部。
实施例51是实施例35的光学成像系统，其中每个第三光提取器都主要通过散射光来提取光。
实施例52是实施例35的光学成像系统，其中每个第三光提取器都主要通过反射光来提取光。
实施例53是实施例35的光学成像系统，其中每个第三光提取器都主要通过折射光来提取光。
实施例54是实施例35的光学成像系统，其中第一图案、第二图案和第三图案中的至少一个包括直线图案。
实施例55是实施例35的光学成像系统，其中第一图案、第二图案和第三图案中的至少一个包括波形线图案。
实施例56是实施例35的光学成像系统，其中第一图案、第二图案和第三图案中的至少一个包括标记。
实施例57是实施例56的光学成像系统，其中标记包括字母、文本或标志中的一个或多个。
实施例58是实施例35的光学成像系统，其中多个第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器中的至少一个中的光提取器沿着光导的长度随机布置。
实施例59是实施例35的光学成像系统，其中多个第一光提取器、第二光提取器和第三光提取器中的每个中的光提取器沿着光导的长度规律地布置。
实施例60是实施例35的光学成像系统，其中第一方向和第三方向之间的角度在90°和170°之间。
实施例61是实施例35的光学成像系统，其中由第三光提取器提取的光从光导远离目标位置出射。
实施例62是实施例35的光学成像系统，其中第一图案与第三图案大致地相同。
实施例63是实施例35的光学成像系统，其中第一图案与第三图案是不同的。
实施例64是一种光学成像系统，包括:
细长光导，所述细长光导包括形成第一图案的多个第一光提取器，第一光提取器被构造成提取在光导中传播的光，所提取的光远离目标位置传播；和
细长的第一反射器，所述细长的第一反射器与光导共同延伸 (coextensive)并且形成第一图案的第一虚像，使得所提取的光被第一反射器朝目标位置再定向，形成在目标位置处能够观察到的第一虚像。
实施例65是实施例64的光学成像系统，其中细长光导进一步包括沿着光导的长度形成第二图案的多个第二光提取器，第二光提取器被构造成提取在光导中传播的光。
实施例66是实施例65的光学成像系统，其中由第一光提取器提取的光主要沿着第一方从光导出射，并且由第二光提取器提取的光主要沿着与第一方向不同的第二方向从光导出射。
实施例67是实施例66的光学成像系统，进一步包括细长的第二反射器，所述细长的第二反射器与光导共同延伸，用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且朝向目标位置反射所接收的光，第二反射器在第二反射器后方形成第二图案的第二虚像，第一图案和第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
实施例68是实施例67的光学成像系统，其中第一反射器和第二反射器彼此不平行。
实施例69是实施例67的光学成像系统，其中第一反射器和第二反射器之间的角度在90°和180°之间。
实施例70是实施例66的光学成像系统，其中第一反射器的第一部分被设置成用于接收主要沿着第一方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，并且第一反射器的第二部分被设置成用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，第一反射器的第二部分在第一反射器的第二部分后方形成第二图案的第二虚像，第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
实施例71是实施例66的光学成像系统，其中细长光导进一步包括沿着光导的长度形成第三图案的多个第三光提取器，第三光提取器被构造成提取在光导中传播的光，其中由第三光提取器提取的光主要沿着与第一方向和第二方向不同的第三方向从光导出射。
示例
示例1
具有7mm直径的丙烯酸棒用作光导。使用激光烧蚀(laser ablation)在光导的外表面上制成三个正弦曲线。每个正弦曲线都类似于图10示出的波形线图案，并且相对于彼此布置，如在图5中针对第一光提取器516、第二光提取器510和第三光提取器520所示。单个LED(OSRAM CN7N)附接到光导的一个端部，并且折叠后的反射器 (类似于第一反射器514)放置在棒后方。当LED被点亮时，在正弦曲线之间具有良好的感知深度的情况下，三个正弦曲线中的每个在观察位置处都是可见的。当反射器与光导平行时，正弦曲线似乎为平行的，并且当反射器与光导不平行时，正弦曲线似乎是会聚的。
示例2
具有7mm直径的丙烯酸棒用作光导。使用激光烧蚀在光导的外表面中制成三个不同的图案。图案大约分别地对应于图9、10和11图示的图案，并且相对于彼此布置，如在图5中针对第一光提取器516、第二光提取器510和第三光提取器520所示。单个LED(OSRAMCN7N) 附接到光导的一个端部，并且折叠后的反射器(类似于第一反射器 514)放置在光导后方。当LED被点亮时，在图案之间具有良好的感知深度的情况下，三个正弦曲线中的每个在观察位置处都是可见的。
除非另有指示，对于图中元件的描述应该理解为同样适用于其它附图中的对应元件。虽然特定的实施例已经被图示和在本文中描述，但是本领域的技术人员将认识到，在没有脱离本发明范围的情况下，各种可选的和/或等同的实现方式可以被用于替代示出和描述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文中讨论的特定实施例的任何修改例和变化例。因此，意图是本发明公开内容仅通过权利要求和其等同例进行限制。

Claims (34)

1.一种光学成像系统，包括:
细长光导，所述细长光导沿着光导的长度延伸并且包括多个第一光提取器和第二光提取器，所述第一光提取器和第二光提取器提取光，否则所述光将主要通过全内反射被限定在光导中并且沿着光导的长度在光导中传播，第一光提取器和第二光提取器沿着光导的长度形成相应的第一图案和第二图案，由第一光提取器提取的光主要沿着第一方向朝目标位置从光导出射，由第二光提取器提取的光主要沿着与第一方向不同的第二方向从光导出射；和
第一反射器，所述第一反射器用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且朝目标位置反射所接收的光，第一反射器在第一反射器后方形成第二图案的第一虚像，第一图案和第一虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
在与光导的长度垂直的方向上，细长光导具有矩形或椭圆形的横截面；或者
在与光导的长度垂直的方向上，细长光导的横截面为形成有正方形或矩形的球体的一部分。
3.根据权利要求2所述的光学成像系统，其中：
在与光导的长度垂直的方向上，细长光导具有圆形横截面。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
在所述多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一些光提取器是互连的。
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
第一光提取器是不连续的和间隔开的，并且沿着第一轴线布置，所述第一轴线沿着光导的长度，并且第二光提取器是不连续的和间隔开的，并且沿着不同的第二轴线布置，所述不同的第二轴线沿着光导的长度。
6.根据权利要求5所述的光学成像系统，其中：
细长光导的中心位于主轴线上，并且其中第一轴线和第二轴线在主轴线处对向成40°和150°之间的角度。
7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
第一光提取器和第二光提取器中的每个都是形成在光导的外表面中的凹口。
8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
第一光提取器和第二光提取器中的每个都是形成在光导的外表面上的突出部。
9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
所述多个第一光提取器和第二光提取器中的至少一个光提取器是形成在光导的外表面中的凹口，并且在所述多个第一光提取器和第二光提取器中的至少另一个光提取器是形成在光导的外表面上的突出部。
10.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
第一图案和第二图案中的至少一个包括标记。
11.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
当由观察者观察时，第一图案和第一虚像是大致同样明亮的。
12.根据权利要求1所述的光学成像系统，进一步包括：
在细长光导的端部处的光源。
13.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
由第二光提取器提取的光从光导远离目标位置出射。
14.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
第一反射器是平面的。
15.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
第一反射器沿着第一轴线是弯曲的。
16.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
第一反射器沿着相互正交的第一轴线和第二轴线是弯曲的。
17.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
光导是大致笔直的。
18.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
光导的至少一部分是弯曲的。
19.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
光导是螺旋管形的。
20.根据权利要求1所述的光学成像系统，其中：
细长光导进一步包括沿着光导的长度形成第三图案的多个第三光提取器，由第三光提取器提取的光主要沿着与第一方向和第二方向不同的第三方向从光导出射。
21.根据权利要求20所述的光学成像系统，进一步包括：
第二反射器，所述第二反射器用于接收主要沿着第三方向从光导出射的光，并且朝向目标位置反射所接收的光，第二反射器在第二反射器后方形成第三图案的第二虚像，第一图案和第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
22.根据权利要求21所述的光学成像系统，其中：
第一反射器和第二反射器和细长光导是平行的。
23.根据权利要求21所述的光学成像系统，其中：
第一反射器和第二反射器和细长光导彼此不平行。
24.根据权利要求20所述的光学成像系统，其中：
第一反射器的第一部分被设置成用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，并且第一反射器的第二部分被设置成用于接收主要沿着第三方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，第一反射器的第二部分在第一反射器的第二部分后方形成第三图案的第二虚像，第一图案和第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
25.根据权利要求20至24中的任何一项所述的光学成像系统，其中：
当由观察者观察时，第一图案和第二虚像是大致同样明亮的。
26.根据权利要求20所述的光学成像系统，其中：
第一图案、第二图案和第三图案中的至少一个包括标记。
27.根据权利要求20所述的光学成像系统，其中：
第一方向和第三方向之间的角度在90°和170°之间。
28.根据权利要求20所述的光学成像系统，其中：
由第三光提取器提取的光从光导远离目标位置出射。
29.一种光学成像系统，包括:
细长光导，所述细长光导包括形成第一图案的多个第一光提取器，第一光提取器被构造成用于提取在光导中传播的光，所提取的光远离目标位置传播；和
细长的第一反射器，所述细长的第一反射器与光导共同延伸并且形成第一图案的第一虚像，使得所提取的光被第一反射器朝向目标位置再定向，形成在目标位置处能够观察到的第一虚像。
30.根据权利要求29所述的光学成像系统，其中：
细长光导进一步包括沿着光导的长度形成第二图案的多个第二光提取器，第二光提取器被构造成用于提取在光导中传播的光。
31.根据权利要求30所述的光学成像系统，其中：
由第一光提取器提取的光主要沿着第一方从光导出射，并且由第二光提取器提取的光主要沿着与第一方向不同的第二方向从光导出射。
32.根据权利要求31所述的光学成像系统，进一步包括：
细长的第二反射器，所述细长的第二反射器与光导共同延伸，用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光并且朝向目标位置反射所接收的光，第二反射器在第二反射器后方形成第二图案的第二虚像，第一图案和第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
33.根据权利要求31所述的光学成像系统，其中：
第一反射器的第一部分被设置成用于接收主要沿着第一方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，并且第一反射器的第二部分被设置成用于接收主要沿着第二方向从光导出射的光，并且用于朝向目标位置反射所接收的光，第一反射器的第二部分在第一反射器的第二部分后方形成第二图案的第二虚像，第一虚像和第二虚像对于从目标位置观察光学成像系统的观察者来说是可见的。
34.根据权利要求31所述的光学成像系统，其中：
细长光导进一步包括沿着光导的长度形成第三图案的多个第三光提取器，第三光提取器被构造成用于提取在光导中传播的光，其中由第三光提取器所提取的光主要沿着与第一方向和第二方向不同的第三方向从光导出射。
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