用于空中成像的二面角反射器阵列结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于空中成像的二面角反射器阵列结构，其设有由多个逆向曲面组成的逆向曲面阵列、由多个顺向曲面组成的顺向曲面阵列，逆向曲面、顺向曲面均为反射面。逆向曲面阵列的垂直投影为逆向曲线阵列，逆向曲线阵列的极坐标方程为r＝A

【技术实现步骤摘要】
用于空中成像的二面角反射器阵列结构


[0001]本专利技术涉及光学设备制造领域，具体涉及一用于空中成像的二面角反射器阵列结构。

技术介绍

[0002]二面角反射器阵列可被简称为“DCRA”，常见的二面角反射器阵列是一种平板透镜，利用两层周期性分布的阵列光波导相互正交，使光线在两层阵列光波导中各发生一次全反射。由于是相互正交的矩形结构，所以会使第一次全反射时的入射角和第二次全反射时的出射角相同。在光源光线发散角内的所有光线在经过平板透镜后会相应的收敛到光源以平板切面为轴的面对称的空间位置，从而得到一个1：1的浮空实像。
[0003]目前市场上已有企业采用这种方法实现空中成像，但是现有的这种成像方法存在着一些不足，如实像的左右两侧各有一个倾斜的残像，浮空实像的水平可视角较小(约
±
30度)等。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于空中成像的二面角反射器阵列结构，可以在不产生残像的情况下，增大浮空实像的水平可视角度。
[0005]根据本专利技术实施例的用于空中成像的二面角反射器阵列结构，所述二面角反射器阵列结构具有参考系，其包括：参考平面、设在所述参考平面上的XOY直角坐标系、与所述参考平面相垂直的Z轴。
[0006]所述二面角反射器阵列结构设有由多个逆向曲面组成的逆向曲面阵列、由多个顺向曲面组成的顺向曲面阵列，所述逆向曲面、所述顺向曲面均为反射面；所述逆向曲面阵列在所述参考平面上的垂直投影为逆向曲线阵列，所述逆向曲线阵列包括与所述多个逆向曲面对应的多个逆向曲线，所述逆向曲线阵列的极坐标方程为r＝A
n
*exp(θ)，极坐标方程以所述XOY直角坐标系的O点为极点、θ为与正方向上X轴之间的夹角，n为所述逆向曲线相对所述O点由近至远的序列数，A
n
为对应所述逆向曲线的长度系数，A
n
＝A1*q
n
‑1，q大于1，0＜θ＜π；所述顺向曲面阵列在所述参考平面上的垂直投影为顺向曲线阵列，所述顺向曲线阵列包括与所述多个顺向曲面对应的多个顺向曲线，所述顺向曲线阵列、所述逆向曲线阵列相对所述Y轴对称，任意所述逆向曲线与所述顺向曲线在相交处为垂直相交。
[0007]根据本专利技术实施例的用于空中成像的二面角反射器阵列结构，通过将反射面设置成顺向曲面阵列和逆向曲面阵列，二者的垂直投影能相对Y轴对称且相互正交，且逆向曲线阵列的极坐标方程为r＝A
n
*exp(θ)，可以增加浮空实像的水平可视角度，甚至能增至近似等于180度。而且如此设置减少了光线在二面角反射器阵列结构中奇次反射产生的残像，提高了成像质量，有利于提高用户的观看体验。另外在不同的视角观察到的浮空实像，所观察到的光强无明显变化，有利于提高不同视角处观影效果的一致性。
[0008]具体地，所述逆向曲线阵列、所述顺向曲线阵列的极坐标方程中，θ的范围为0至180度。
[0009]在一些实施例中，所述二面角反射器阵列结构还设有加密逆向曲面且为反射面，所述加密逆向曲面在所述参考平面上的垂直投影为加密逆向曲线，其极坐标方程为r＝A
x
*exp(θ)。
[0010]其中，所述加密逆向曲线包括：一次加密逆向曲线，所述一次加密逆向曲线位于相邻两个所述逆向曲线之间，其长度系数A
x
的大小在两侧所述逆向曲线的长度系数之间，起点位于或临近相邻两条所述逆变曲线的间距达第一设定值处；所述加密逆向曲线包括：二次加密逆向曲线，所述二次加密逆向曲线位于相邻的所述逆向曲线和所述一次加密逆向曲线之间，其长度系数A
x
的大小在两侧所述逆向曲线和所述一次加密逆向曲线的长度系数之间，起点位于或临近两侧所述逆向曲线和所述一次加密逆向曲线间距达第二设定值处；以此类推，设置所述加密逆向曲线。
[0011]所述二面角反射器阵列结构还设有加密顺向曲面且为反射面，所述加密顺向曲面在所述参考平面上的垂直投影为加密顺向曲线，所述加密顺向曲线、所述加密逆向曲线相对所述Y轴对称，任意所述加密顺向曲线与所述加密逆向曲线、所述逆向曲线在相交处为垂直相交。
[0012]可选地，所述一次加密逆向曲线的长度系数A
x
，等于两侧的所述逆向曲线的长度系数的平方根的算数平均数的二次方；所述二次加密逆向曲线的长度系数A
x
，等于两侧的所述逆向曲线和所述一次加密逆向曲线的长度系数的平方根的算数平均数的二次方；以此类推。
[0013]具体地，各所述反射面的垂直投影相交形成的四边形为晶格，所述反射面在所述Z轴方向上的尺寸为其高度，所述反射面的高度为所述晶格的平均边长的2至3倍。
[0014]进一步地，各所述反射面的高度均相等，且各所述反射面在所述Z轴方向上的一侧平齐。
[0015]在一些实施例中，各所述反射面之间的填充物为空气或者高透光材料件。
[0016]在一些实施例中，所述二面角反射器阵列结构包括两组光波导阵列，每组所述光波导阵列均由多条子波导组成，所述两组光波导阵列包括：逆向光波导阵列和顺向光波导阵列，所述逆向光波导阵列的所述子波导绕所述O点螺旋延伸，且多个所述子波导按与所述O点距离由近及远的方向依次排布，相邻所述子波导之间设置有所述逆向曲面。
[0017]所述顺向光波导阵列的所述子波导绕所述O点螺旋延伸，且多个所述子波导按与所述O点距离由近及远的方向依次排布，相邻所述子波导之间设置有所述顺向曲面；所述逆向光波导阵列和所述顺向光波导阵列沿所述Z轴排布。
[0018]具体地，所述逆向光波导阵列和顺向光波导阵列均为厚度均匀的平直板件。
[0019]在一些实施例中，所述二面角反射器阵列结构包括单层的光波导块，所述光波导块的四面均设有所述反射面，且其中两个相对的所述反射面构成所述逆向曲面、另两个相对的所述反射面构成所述顺向曲面。
[0020]可选地，所述二面角反射器阵列结构包括多个镀金属膜层，以形成所述反射面。
[0021]在一些具体实施例中，所述二面角反射器阵列结构为矩形的平直板件，所述O点位于所述矩形的长边中点上。
[0022]本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1是现有技术的平面透镜的结构总图。
[0025]图2是图1中K处在侧视方向的局部放大图。
[0026]图3是现有技术的平面透镜的分解图。
[0027]图4是现有技术的两层正交的光波导阵列沿Z方向的结构示意图。
[0028]图5是现有技术的两层正交的光波导阵列的成像示意图。
[0029]图6是现有技术的光源影像经单层光波导阵列时在X方向的成像示意图。
[0030]图7是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于空中成像的二面角反射器阵列结构，其特征在于，所述二面角反射器阵列结构具有参考系，其包括：参考平面、设在所述参考平面上的XOY直角坐标系、与所述参考平面相垂直的Z轴；所述二面角反射器阵列结构设有由多个逆向曲面组成的逆向曲面阵列、由多个顺向曲面组成的顺向曲面阵列，所述逆向曲面、所述顺向曲面均为反射面；所述逆向曲面阵列在所述参考平面上的垂直投影为逆向曲线阵列，所述逆向曲线阵列包括与所述多个逆向曲面对应的多个逆向曲线，所述逆向曲线阵列的极坐标方程为r＝A
n
*exp(θ)，极坐标方程以所述XOY直角坐标系的O点为极点、θ为与正方向上X轴之间的夹角，n为所述逆向曲线相对所述O点由近至远的序列数，A
n
为对应所述逆向曲线的长度系数，A
n
＝A1*q
n
‑1，q大于1，0＜θ＜π；所述顺向曲面阵列在所述参考平面上的垂直投影为顺向曲线阵列，所述顺向曲线阵列包括与所述多个顺向曲面对应的多个顺向曲线，所述顺向曲线阵列、所述逆向曲线阵列相对所述Y轴对称，任意所述逆向曲线与所述顺向曲线在相交处为垂直相交。2.根据权利要求1所述的用于空中成像的二面角反射器阵列结构，其特征在于，所述逆向曲线阵列、所述顺向曲线阵列的极坐标方程中，θ的范围为0至180度。3.根据权利要求1所述的用于空中成像的二面角反射器阵列结构，其特征在于，所述二面角反射器阵列结构还设有加密逆向曲面且为反射面，所述加密逆向曲面在所述参考平面上的垂直投影为加密逆向曲线，其极坐标方程为r＝A
x
*exp(θ)；其中，所述加密逆向曲线包括：一次加密逆向曲线，所述一次加密逆向曲线位于相邻两个所述逆向曲线之间，其长度系数A
x
的大小在两侧所述逆向曲线的长度系数之间，起点位于或临近相邻两条所述逆变曲线的间距达第一设定值处；所述加密逆向曲线包括：二次加密逆向曲线，所述二次加密逆向曲线位于相邻的所述逆向曲线和所述一次加密逆向曲线之间，其长度系数A
x
的大小在两侧所述逆向曲线和所述一次加密逆向曲线的长度系数之间，起点位于或临近两侧所述逆向曲线和所述一次加密逆向曲线间距达第二设定值处；以此类推，设置所述加密逆向曲线；所述二面角反射器阵列结构还设有加密顺向曲面且为反射面，所述加密顺向曲面在所述参考平面上的垂直投影为加密顺向曲线，所述加密顺向曲线、所述加密逆向曲线相对所述Y轴对称，任意所述加密顺向曲线与所述加密逆向曲线、所述逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，李军昌，
申请(专利权)人：安徽省东超科技有限公司，
类型：发明
国别省市：