CN212364706U - 一种光学成像装置和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学显示技术领域，具体涉及一种光学成像装置和显示装置，包括多个位于同一基础平面内的反射单元，反射单元为偶数正多边形柱状结构且长度方向垂直于其所在基础平面，光线从本装置的一侧射入经反射单元的反射侧壁反射后射出至另一侧并汇聚成像。本实用新型无需成像载体，无需借助屏幕或其他物体进行成像，能将二维或三维物体光源的实像呈现在光学成像装置另一侧区域的空气中，应用广泛，摆脱光学成像装置自身精度和分辨率的局限性。

Description

一种光学成像装置和显示装置

技术领域

本实用新型属于光学显示技术领域，具体涉及一种光学成像装置和显示装置。

背景技术

在日常生活中使用的各类折射或反射型光学成像系统中，大多数是呈现光源或物体的虚像，因而需要成像在特定的屏幕或平面物体上，既限制了其使用场景和使用条件，同时也使得其可视角度和分辨率完全受限于光学元件本身的精度。

实用新型内容

本实用新型的其一目的在于提供一种光学成像装置，使投影后的物象为实像，同时对光源入射的角度和位置无要求，实现在空气中的二维和三维成像效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种光学成像装置，包括位于同一基础平面内的反射单元，各反射单元为偶数正多边形柱状结构且长度方向垂直于其所在基础平面，所述反射单元由反射侧壁围合而成，位于基础平面一侧的光源发出的光线经反射单元的反射侧壁反射后射出至另一侧并汇聚成像。

优选的，所述反射单元为由偶数个反射侧壁围合成的中空结构。

优选的，所述反射单元为透明的实心结构。

优选的，所述反射单元的各反射侧壁所在面均与过该侧面且垂直于反射单元所在基础平面的法向面之间的夹角α为0°～15°。

优选的，各反射单元在基础平面内投影的长度或宽度尺寸均相同，同时各反射单元之间的相邻反射侧壁对齐紧密贴靠形成二维平面网格状结构。

优选的，各反射单元在基础平面内投影的长度或宽度尺寸相异，各反射单元之间的相邻反射侧壁紧密排列形成二维平面网格状结构，且各反射单元之间在其长度方向上具有重叠部分。

优选的，各反射单元在法向面内的投影尺寸对应相同。

优选的，各反射单元在法向面N内的投影尺寸相异，且任意两反射单元之间的投影尺寸相差不超过两倍。

优选的，所述反射侧壁为反射率≥40％的光滑镜面结构。

优选的，所述反射单元的反射侧壁由具有反射性质材料制成或由以侧壁面为平面基底镀上反射膜制成。

优选的，所述反射单元的两端设有表面平整的透明固体端盖形成透明存储结构。

优选的，所述反射单元的中空结构内为真空或透明气体或透明液体，且上述介质封装于透明存储结构中。

优选的，所述光学成像装置由带有矩形齿的基础板之间相互垂直卡接嵌合而成或各反射单元在基础平面内凸起紧密排列构成，多个基础板卡接嵌合形成多个反射单元；所述基础板均垂直于基础平面。

优选的，所述基础板由金属加工成型，且基础板的表面采用镜面处理，使其反射侧壁反射率≥40％。

优选的，所述基础板由非金属注塑成型或热压成型或切割成型，且基础板的表面采用镜面处理，使其反射侧壁反射率≥40％。

优选的，所述基础板由环氧树脂制成或聚丙乙烯制成或玻璃制成或丙烯酸树脂和硅胶混合制成。

本实用新型的另一技术目的在于提供一种光学成像显示装置，能将二维或三维物体光源的实像呈现在另一区域的空气中，无需借助屏幕或其他物体进行成像，同时也可成像在物体上。

本实用新型的另一目的在于提供一种显示装置，包括上述光学成像装置，所述光学成像装置将位于一侧的二维或三维被投影物体所发出的光投影至另一侧的空气中或物体上，并形成被投影物体的二维平面或三维立体实像。

优选的，所述实像为被投影物体的反转像；所述被投影物体与实像到基础平面的距离相等。

本实用新型的有益效果在于：

1)、多个反射单元设在同一基础平面内，偶数正多边形柱状结构的反射单元中存在一对以上的反射侧壁，即存在多对反射侧壁，光线从本装置的一侧射入反射单元中，经反射侧壁反射后射出反射单元，即出射至本装置的另一侧，并在该侧的空气中汇聚形成实像，可以实现在空气中二维或三维的成像。

2)、被投影物体发出的光通过光学成像装置被投影至另一侧的空气中或物体上，无需成像载体，无需借助屏幕或其他物体进行成像，能将二维或三维物体光源的实像呈现在光学成像装置另一侧区域的空气中，应用广泛，摆脱光学成像装置自身精度和分辨率的局限性，同时也可投影到任何物体的表面上。

附图说明

图1为光学成像装置的成像原理示意图；

图2为光学成像装置中反射单元结构示意图；

图3为成像结构示意图；

图4为基础板的结构示意图；

图5为基础板之间卡接嵌合结构示意图；

图6为基础平面内凸起形成反射单元结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解，以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

一种光学成像装置，包括位于同一基础平面M内的反射单元10，各反射单元10为偶数正多边形柱状结构且长度方向垂直于其所在基础平面M，所述反射单元10由反射侧壁11围合而成，位于基础平面M一侧的光源发出的光线经反射单元10的反射侧壁11反射后射出至另一侧。基础平面M为一虚拟平面，是为了便于阐述本装置结构而进行预设的，多个反射单元10设在同一基础平面M内，偶数正多边形柱状结构的反射单元10中存在一对以上的反射侧壁11，即存在多对反射侧壁11，光线从本装置的一侧射入反射单元10中，经反射侧壁11反射后射出反射单元10，即出射至本装置的另一侧，并在该侧的空气中汇聚形成实像A＇，可以实现在空气中二维或三维的成像。需要注意的是，由于所呈实像A＇为被投影物体A的反转像，实像A＇与被投影物体A至基础平面M的距离相等，需要对被投影物体A进行镜像的反向设置。

实施例1

所述反射单元10为由偶数个反射侧壁11围合成的中空结构，即多对反射侧壁11在基础平面M内围合成偶数正多边形柱状结构，光线从反射单元10的一侧射入，利用全内反射原理，经偶数个两两相对的反射侧壁11单次或多次反射，从反射单元10的另一侧射出，并在另一侧汇集成像，完成投影。

实施例2

所述反射单元10为透明的实心结构。光线从反射单元10的一侧端面射入，利用全内反射原理，经偶数个两两相对的反射侧壁11的反射，从反射单元10的另一侧的端面射出，在另一侧的空间中汇集成清晰完整且呈反转的实像A＇，完成成像。

上述两个实施例中的反射单元10的各反射侧壁11所在面均与过该侧面且垂直于反射单元10所在基础平面M的法向面N之间的夹角α为0°～15°。即当夹角α为0°时，反射单元10中的反射侧壁11互相平行，反射单元10与基础平面M垂直或反射单元10与基础平面M呈有一定夹角的斜向结构；当0°＜α≤15°时，反射单元10可以表现为垂直于基础平面M的棱台结构或者反射单元10与基础平面M呈一定角度的斜向棱台结构。

实施例3

各反射单元10在基础平面M内投影的长度或宽度尺寸均相同，同时各反射单元10之间的相邻反射侧壁11对齐紧密贴靠形成二维平面网格状结构。

实施例4

各反射单元10在基础平面M内投影的长度或宽度尺寸相异，各反射单元10之间的相邻反射侧壁11紧密排列形成二维平面网格状结构，且各反射单元10之间在其长度方向上具有重叠部分。

实施例5

各反射单元10在法向面N内的投影尺寸对应相同，即进一步确保各反射单元10之间对齐紧密贴靠形成二维平面网格状结构，且各反射单元10之间的端面平齐。

实施例6

各反射单元10在法向面N内的投影尺寸相异，且任意两反射单元10之间的投影尺寸相差不超过两倍。

为了确保反射侧壁11能反射出足量的光线，保证在反射单元10的另一侧能形成完整的实像A＇，所述反射侧壁11为反射率≥40％的光滑镜面结构。

实施例7

为了保证反射单元10能完整清晰的反射呈现实像A＇，即保证反射侧壁11的反射率，所述反射侧壁11由具有反射性质材料制成，同时要保证反射侧壁11反射面的反射率，保证反射侧壁11反射面平整光滑，利用反射侧壁11的自身反射特性完成反射，实现成像功能。

实施例8

另一优选方案，所述反射单元10的反射侧壁11由以侧壁面为平面基底镀上反射膜制成，即平面基底可以为任意硬质金属或非金属材料制成，平面基底的表面要保证光滑无凸起、凹坑，然后在平面基底上镀上反射膜，但在贴敷反射膜时，同样要保证反射膜表面平整光滑，保证反射效果，实现反射功能。

进一步的，所述反射单元10的两端设有表面平整的透明固体端盖形成透明存储结构，即中空结构的反射单元10的两端设置透明固体端盖，将反射单元10围合成密封的箱盒状结构，即透明存储结构，避免外界其他介质对反射单元10的内部产生影响。

进一步的，所述反射单元10的中空结构内为真空或透明气体或透明液体，且上述介质封装于透明存储结构中。透明气体或透明液体需对光线无折射作用，避免对成像造成影响。

反射单元10在基础平面M内依次贴靠排列构成二维平面网格状结构，具体的，如图4、5所示，所述光学成像装置由带有矩形齿的基础板20之间相互垂直卡接嵌合而成或各反射单元10在基础平面M内凸起紧密排列构成，多个基础板20卡接嵌合形成多个反射单元10；所述基础板20均垂直于基础平面M。

基础板20可由多种加工方式制成，本实施方式中给出两种优选实施例：

实施例9

所述基础板20由金属加工成型，且基础板20的表面采用镜面处理，使其反射侧壁11反射率≥40％。

实施例10

所述基础板20由非金属注塑成型或热压成型或切割成型，且基础板20的表面采用镜面处理，使其反射侧壁11反射率≥40％。

所述基础板20由环氧树脂制成或聚丙乙烯制成或玻璃制成或丙烯酸树脂和硅胶混合制成。

一种显示装置，包括光学成像装置，所述光学成像装置将位于一侧的二维或三维被投影物体A所发出的光投影至另一侧的空气中或物体上，并形成被投影物体A的二维平面或三维立体实像A＇。被投影物体A发出的光通过光学成像装置被投影至另一侧的空气中或物体上，无需成像载体，无需借助屏幕或其他物体进行成像，能将二维或三维物体光源的实像A＇呈现在光学成像装置另一侧区域的空气中，应用广泛，摆脱光学成像装置自身精度和分辨率的局限性，同时也可投影到任何物体的表面上。

根据投影后实像A＇的特性，预观察投影的实像A＇为被投影物体A的反转的镜像，所以在布置被投影物体A时，需要将被投影物体A进行反转的镜像设置；所述被投影物体A与实像A＇到基础平面M的距离相等。

Claims (17)

1.一种光学成像装置，其特征在于：包括位于同一基础平面(M)内的反射单元(10)，各反射单元(10)为偶数正多边形柱状结构且长度方向垂直于其所在基础平面(M)，所述反射单元(10)由反射侧壁(11)围合而成，位于基础平面(M)一侧的光源发出的光线经反射单元(10)的反射侧壁(11)反射后射出至另一侧并汇聚成像。

2.根据权利要求1所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述反射单元(10)为由偶数个反射侧壁(11)围合成的中空结构。

3.根据权利要求1所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述反射单元(10)为透明的实心结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述反射单元(10)的各反射侧壁(11)所在面均与过该侧面且垂直于反射单元(10)所在基础平面(M)的法向面(N)之间的夹角α为0°～15°。

5.根据权利要求2或3所述的一种光学成像装置，其特征在于：各反射单元(10)在基础平面(M)内投影的长度、宽度尺寸均相同，同时各反射单元(10)之间的相邻反射侧壁(11)对齐紧密贴靠形成二维平面网格状结构。

6.根据权利要求2或3所述的一种光学成像装置，其特征在于：各反射单元(10)在基础平面(M)内投影的长度或宽度尺寸相异，各反射单元(10)之间的相邻反射侧壁(11)紧密排列形成二维平面网格状结构，且各反射单元(10)之间在其长度方向上具有重叠部分。

7.根据权利要求5所述的一种光学成像装置，其特征在于：各反射单元(10)在法向面(N)内的投影尺寸对应相同。

8.根据权利要求6所述的一种光学成像装置，其特征在于：各反射单元(10)在法向面(N)内的投影尺寸相异，且任意两反射单元(10)之间的投影尺寸相差不超过两倍。

9.根据权利要求1所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述反射侧壁(11)为反射率≥40％的光滑镜面结构。

10.根据权利要求9所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述反射单元(10)的反射侧壁(11)由具有反射性质材料制成或由以侧壁面为平面基底镀上反射膜制成。

11.根据权利要求2所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述反射单元(10)的两端设有表面平整的透明固体端盖形成透明存储结构。

12.根据权利要求11所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述反射单元(10)的中空结构内为真空或透明气体或透明液体，且上述介质封装于透明存储结构中。

13.根据权利要求3所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述光学成像装置由带有矩形齿的基础板(20)之间相互垂直卡接嵌合而成或各反射单元(10)在基础平面(M)内凸起紧密排列构成，多个基础板(20)卡接嵌合形成多个反射单元(10)；所述基础板(20)均垂直于基础平面(M)。

14.根据权利要求13所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述基础板(20)由金属加工成型或金属热压成型或非金属注塑成型或非金属热压成型或非金属切割成型，且基础板(20)的表面采用镜面处理，使其反射侧壁(11)反射率≥40％。

15.根据权利要求14所述的一种光学成像装置，其特征在于：所述基础板(20)由环氧树脂制成或聚丙乙烯制成或玻璃制成或丙烯酸树脂和硅胶混合制成。

16.一种显示装置，其特征在于：包括上述权利要求1～15任意一项所述的光学成像装置，所述光学成像装置将位于一侧的二维或三维被投影物体(A)所发出的光投影至另一侧的空气中或物体上，并形成被投影物体(A)的二维平面或三维立体实像(A＇)。

17.根据权利要求16所述的一种显示装置，其特征在于：所述实像(A＇)为被投影物体(A)的反转像；所述被投影物体(A)与实像(A＇)到基础平面(M)的距离相等。

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