CN207148423U - 平面对称成像光学板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种平面对称成像光学板，包括由上至下设置的可透光的第一基板和第二基板，所述第一基板具有多个第一反射面，所述第二基板设有多个与所述第一反射面正交的第二反射面，发散光线经过第一反射面和第二反射面的反射后到达所述第一基板上方，并在所述第一基板的上方空间汇聚成像。本实用新型通过设置在第一基板和第二基板上相交错的矩形块或矩形孔实现两次反射，使得像素密度高于同类技术，而且对矩形块或矩形孔的直角的加工精度要求较低，仅通过侧壁反光，降低了加工难度和整体造价。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学成像元件技术领域，具体涉及一种平面对称成像光学板。
背景技术
现有技术的平面对称成像光学元件主要应用于显示装置，其是由发光物体或光学照射物体发射的发散光通过光学板透射，在光学板内经过两次反射，随后可以相对于与发光物体或光学照射物体具有位置关系的光学板，在平面对称位置上汇聚成像，其中，呈阵列状排列了多个凹状单位光学元件或凸状单位光学元件而成的微镜阵列近年来受到关注，该凹状单位光学元件或凸状单位光学元件具有与该基板垂直或以接近于垂直的角度配置的“相互正交的两个镜面” (构成直角的角的、一对邻接的光反射面。即“角反射器”)。在该微镜阵列中，“两面角反射器阵列”也是利用了下述作用的构件：在从上述阵列的单侧入射的光通过元件面(基板)时，该光在构成各个单位光学元件(角反射器)的一对光反射面之间反射两次，该反射两次后的光(通过光)在上述阵列的相反侧(相对于元件面呈面对称)的空间位置成像。
但是申请人发现，上述的结构由于光线在凹状单位光学元件或凸状单位光学元件反射后直接成像，因此像素密度较低，无法满足更高的像素要求，另外，该结构对凹状单位光学元件或凸状单位光学元件的加工工艺要求高，因此制造成本也相对较高，这也是上述结构并未普及推广的原因之一。因此如何提供一种像素密度高、加工较为简单、造价较低的光学板是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
有鉴于此，特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的目的在于提出一种平面对称成像光学板。具体技术方案如下：
一种平面对称成像光学板，包括：由上至下设置的可透光的第一基板和第二基板，所述第一基板具有多个第一反射面，所述第二基板设有多个与所述第一反射面正交的第二反射面，发散光线经过第一反射面和第二反射面的反射后到达所述第一基板上方，并在所述第一基板的上方空间汇聚成像。
根据本实用新型提供的平面对称成像光学板，通过设置在第一基板和第二基板上相交错的矩形块或矩形孔实现两次反射，使得像素密度高于同类技术，而且对矩形块或矩形孔的直角的加工精度要求较低，仅通过侧壁反光，降低了加工难度和整体造价。
根据本实用新型的一个示例，所述第一基板布设有多个矩形块和/或矩形孔，所述第二基板布设有多个矩形块和/或矩形孔，所述矩形块的外侧壁/矩形孔的内侧壁设有垂直于所述基板的反光面，所述第一基板上的矩形块/矩形孔与第二基板的矩形块/矩形孔的反光面交错布设。
根据本实用新型的一个示例，多个所述矩形块之间、所述矩形孔内设有透光材质的填充物。
根据本实用新型的一个示例，所述第一基板和第二基板之间设有透明的隔板。
根据本实用新型的一个示例，所述第一基板的上方设有至少一个平面镜，所述平面镜为部分透射部分反射或只反射不透射的镜面结构。
根据本实用新型的一个示例，所述第二基板的下方设有第一显示屏。
根据本实用新型的一个示例，所述第一基板上方设有第二显示屏，所述第二显示屏上设置有部分透射部分反射结构。
根据本实用新型的一个示例，所述第一反射面和/或第二反射面为多层反光结构叠加成型。
根据本实用新型的一个示例，所述第一反射面、第二反射面镀膜或抛光处理。
根据本实用新型的一个示例，所述第一基板和所述第二基板通过紫外胶相粘结，或，所述第一基板和所述第二基板通过透明或半透明材料封装固定。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1是本实施例的平面对称成像光学板的一种结构示意图；
图2是本实施例的平面对称成像光学板的另一种结构示意图；
图3是本实施例的平面对称成像光学板的再一种结构示意图；
图4是本实施例的平面对称成像光学板的第一基板和第二基板的俯视图 (一)；
图5是本实施例的平面对称成像光学板的第一基板和第二基板的俯视图 (二)；
图6是本实施例的平面对称成像光学板的使用状态示意图；
图7是本实施例的平面对称成像光学板的具有第一显示屏和第二显示屏的光学板的使用状态示意图；
图8是本实施例的平面对称成像光学板的光路图(一)；
图9是本实施例的平面对称成像光学板的光路图(二)；
图10是本实施例的平面对称成像光学板的光路图(三)；
图11是本实施例的平面对称成像光学板的光路图(四)；
图12是本实施例的平面对称成像光学板的光路图(五)；
图13是本实施例的平面对称成像光学板的单位面积像素个数示意图(一)；
图14是本实施例的平面对称成像光学板的单位面积像素个数示意图(二)；
图15是本实施例的平面对称成像光学板的单位面积像素个数示意图(三)；
图16是本实施例的平面对称成像光学板的单位面积像素个数示意图(四)；
图17是现有技术光学板的单位面积像素个数示意图(五)；
图18是本实施例的平面对称成像光学板的光路图(六)；
图19是本实施例的平面对称成像光学板的光路图(七)；
图20是本实施例的平面对称成像光学板的矩形孔融合示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参考附图来详细描述根据本实用新型的平面对称成像光学板。
结合附图1-19所示，本实施例一种平面对称成像光学板，包括在上方的第一基板和在第一基板下方的第二基板，第一基板和第二基板设有多个如图8-12 所示的相互正交的第一反射面和第二反射面，第一反射面设置在第一基板上，第二反射面设置在第二基板上，第一反射面和第二反射面形成第一光路组件，第一反射面即图中的ABCD面，第二反射面为图中的EFGH面，可知发光点或反光点发出的发散光经过ABCD面的反射(反射点为M)至EFGH面进行二次反射(反射点为N)，随后进入到下述的第二光路组件中。有利的，上述的第一反射面和第二反射面可以由多层结构组成，例如通过两层或两层以上的材料叠加形成ABCD面。多层叠加形成一个面，主要是因为每个方孔或方块深宽比太大的话不易加工，这时可以通过两个相同结构叠加在一起组合成一个面。本实施例的光学板成像如图18和19所示，其中G为发散光线的发射点，G＇为成像点(发散光线的汇聚点)，显示屏可看做由多个发射点G组成，悬浮显示屏可看做由多个成像点G＇组成。
具体的，本实施例的第一基板和第二基板有多种组合方式，例如图1所示，透光的第一基板第二基板的板面相连接，可以是一体连接，便于加工，也可以是通过中间结构(例如胶等)相连接，图中第一基板的矩形块位于两者组合体的上方，第二基板的矩形块位于两者组合体的下方。
再例如图2所示，透光的第一基板和第二基板的矩形块相连接，两个基板的板面分别位于两者组合体的上下，第一基板的矩形块和第二基板的矩形块的侧壁均为垂直于基板平面的反光面，第一基板的矩形块和第二基板的矩形块可以直接接触，也可以在两者之间预留有一定空间，或者通过玻璃间隔，第一基板的矩形块和第二基板的矩形块交错布设，更具体的，可以从图示中得出，第一基板的一个矩形块或矩形孔的形心位于第二基板的四个矩形块或矩形孔之间的中间位置。
再例如图3中的第一基板为透光材质或者不透光材质，其设有多个矩形孔，同样的，第二基板也设有多个矩形孔，第一基板的矩形孔和第二基板的矩形孔的侧壁均为反光面，第一基板的矩形孔和第二基板的矩形孔之间预留有一定空间，或者通过玻璃间隔，第一基板的矩形孔和第二基板的矩形孔交错布设。需要说明的是，矩形孔可以贯穿第一基板或第二基板的表面，形成通孔结构，这样，第一基板和第二基板的材质可以为不透光材质。
当然，第一基板和第二基板还可以有其他组合方式，例如在第一基板设有矩形块，第二基板设有矩形孔，再例如第一基板设有矩形孔，第二基板设有矩形块，再例如第一基板设有矩形块和矩形孔，第一基板也设有矩形块和矩形孔等等，两交错结构之间可通过透明板隔离支撑，透明挡板可独立存在或与上下交错结构部分或全部结合(图中均未示出)。以上结构均包含在本实用新型的保护范围之内。优选的，本实施例的矩形孔的大小为0.2mm，孔边边距为0.05mm，矩形块也可以如此设计，当然也可以对矩形块或矩形孔的结构比例进行限定，例如将矩形块的高度与宽度之比限定为1～1.5，当然，其他能够取得良好效果的比例也在本实用新型的保护范围之内。
另外，如图20所示，方孔或方块可互相融合再进行交错，融合的方式有多种，图示仅仅是为了展示作用，不限定本实用新型的融合方式。
以上设计可以使得光线通过交错设置的多个反光面的反射后成像，使得成像的像素密度较大，拟真度优于背景技术中提到的凹状单位光学元件或凸状单位光学元件直接成像的效果。如图13-16所示，其中图13表示的是在透明基板的情况下，在矩形孔或矩形块结构侧用相似折射率材料填充后交错的单位面积像素个数，图14表示的是在不透明基板的情况下，交错后的单位面积像素个数，图15表示的是在透明基板的情况下，在矩形孔或矩形块结构侧用相似折射率材料填充后用另一种交错方式的单位面积像素个数，图16表示的是在不透明基板的情况下，另一种交错方式交错后的单位面积像素个数，图17是现有技术的光学板的单位面积像素个数，可以得知本实施例的光学板的成像密度优于现有技术的结构。
有利的，如图6所示，本实施例具有设置在光学板下方的第一显示屏1，用于显示基本图像，成像点或者成像图案在图6中的B处，有利的，如图7所示，还可以在光学板上设有与光学板呈一定角度的第二显示屏2，并且在第二显示屏上贴附有半反半透膜(也可以是其他具有反光和透射双重功能的结构)，这样改变了原有的成像位置(图18所示)，并且可以实现悬浮成像(图中的B为成像位置)，具有悬浮显示效果。
有利的，本实施例还可以在矩形孔内或矩形块的间隙内可填充物质，例如液体或固体，液体或固体可为与基板同折射率或不同折射率的液体或固体，比如光固化树脂，高折射率有机物等。填充后可提升光学板机械强度，可增加像素密度，可提高显示亮度。填充同折射率或相似折射率物质，可提高像素密度并且不影响成像质量，如图13所示。
有利的，还可以在光学结构上结合一个或一个以上平面镜，平面镜可为部分透射部分反射的平面镜。用来调整成像视角及成像位置，以达到更好的效果。部分透射部分反射的平面镜可作为显示屏屏幕的一部分，以实现在显示屏幕附近成像的效果。示例中的点的位置可以以一定角度放置显示屏，尤其是3D显示屏，可结合摄像头进行人眼捕捉使人眼始终看到稳定的3D图形并结合手势捕捉模块进行交互，提升用户体验。
有利的，可以将上述的第一反射面、第二反射面、反光面镀膜或抛光处理，提高反射率。
具体的，本实施例的第一基板和第二基板可以通过紫外胶相粘结，或者，第一基板和第二基板通过透明或半透明材料封装固定。当然也可以采用其他连接方式，这里不一一列举。
下面就本实施例的平面对称成像光学板的工作过程进行阐述：
如图8-12所示，本实施例的平面ABCD与平面EFGH正交，发光点或反光点S的发散光经过平面ABCD反射，到达平面EFGH，进行2次反射，2次反射光线经过S相对于光学板的平面对称位置。S的发散光经过多个矩形块或矩形孔结构，在相对于光学板对称的位置汇聚(成像)，其中M为S的发散光与平面 ABCD的交点，N为经过平面ABCD反射后的光线与平面EFGH的交点。
综上，根据本实施例提供的平面对称成像光学板，通过设置在第一基板和第二基板上相交错的矩形块或矩形孔实现两次反射，使得像素密度高于同类技术，而且对矩形块或矩形孔的直角的加工精度要求较低，仅通过侧壁反光，降低了加工难度和整体造价。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种平面对称成像光学板，其特征在于，包括：
由上至下设置的可透光的第一基板和第二基板，所述第一基板具有多个第一反射面，所述第二基板设有多个与所述第一反射面正交的第二反射面，
发散光线经过第二反射面和第一反射面的反射后到达所述第一基板上方，并在所述第一基板的上方空间汇聚成像；
所述第一基板布设有多个矩形块和/或矩形孔，所述第二基板布设有多个矩形块和/或矩形孔，所述矩形块的外侧壁/矩形孔的内侧壁设有垂直于所述基板的反光面，所述第一基板上的矩形块/矩形孔与第二基板的矩形块/矩形孔的反光面交错布设。
2.根据权利要求1所述的平面对称成像光学板，其特征在于，多个所述矩形块之间、所述矩形孔内设有透光材质的填充物。
3.根据权利要求1所述的平面对称成像光学板，其特征在于，所述第一基板和第二基板之间设有透明的隔板。
4.根据权利要求1所述的平面对称成像光学板，其特征在于，所述第一基板的上方设有至少一个平面镜，所述平面镜为部分透射部分反射或只反射不透射的镜面结构。
5.根据权利要求1所述的平面对称成像光学板，其特征在于，所述第二基板的下方设有第一显示屏。
6.根据权利要求5所述的平面对称成像光学板，其特征在于，所述第一基板上方设有第二显示屏，所述第二显示屏上设置有部分透射部分反射结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的平面对称成像光学板，其特征在于，所述第一反射面和/或第二反射面为多层反光结构叠加成型。
8.根据权利要求1-6任一项所述的平面对称成像光学板，其特征在于，所述第一反射面、第二反射面镀膜或抛光处理。
9.根据权利要求1-6任一项所述的平面对称成像光学板，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板通过紫外胶相粘结，或，所述第一基板和所述第二基板通过透明或半透明材料封装固定。
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Cited By (2)
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| CN110596907A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-20 | 像航（上海）科技有限公司 | 光学成像元件、光学成像元件制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180514 Address after: 100193 four, 421-20, 4 building, 8 Northeast Road, Haidian District, Beijing. Patentee after: Beijing trans Technology Co., Ltd. Address before: 102206 North China Electric Power University, Changping District, Beijing, Huilongguan, North Road, 2 Patentee before: Chen Kefeng |
|
| TR01 | Transfer of patent right |