一种空中悬浮3D成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种空中悬浮3D成像装置，所述装置包括3D显示源组；折射光学元件组，折射光学元件组位于所述3D显示源组的光线输出侧；分光元件，分光元件位于所述折射光学元件组的光线输出侧；反射光学元件组，反射光学元件组位于所述分光元件的反射光线输出侧。本发明专利技术提供的一种空中悬浮3D成像装置，通过拼接多个3D显示源增加像素数目、增大3D图像的分辨率，通过拼接多个一维折反射光学元件来增大光线调制面积，从而增大悬浮3D图像的显示尺寸与分辨率，提升了用户的视觉体验。提升了用户的视觉体验。提升了用户的视觉体验。

【技术实现步骤摘要】
一种空中悬浮3D成像装置


[0001]本专利技术属于光学
，尤其涉及一种空中悬浮3D成像装置。

技术介绍

[0002]空中悬浮3D成像作为一种新型的显示方式在日常生活，工业生产，科学研究等方面提供了较大的便利。
[0003]空中悬浮3D成像技术的出现，给各个领域的创造性应用带来了多种可能：在广告行业，可以代替传统的广告版，更加吸引人们的眼球；在展览展示现场，可以在空中悬浮3D显示展品，为观看者提供一个科幻、逼真的视觉体验；在医疗教育领域，医生无需接触实体屏幕来操作就能观察显示屏上的信息，在一定程度上减少了细菌的传播。悬浮成像技术给不同应用领域带来了更好的视觉体验。显示源总分辨率除以视点数目为3D图像单个视点的分辨率，在视点数目固定的情况下，显示源分辨率越高，3D图像的分辨率越高。但由于制作工艺的限制，现有技术采用单一显示源以及折反射光学元件成像的分辨率不高，并且成像的尺寸也不够大，导致用户的视觉体验不佳。
[0004]因此，研发一个大尺寸、高分辨率成像的空中悬浮3D成像装置具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种空中悬浮3D成像装置，用以解决现有技术中的悬浮成像装置采用单一的显示源和光学元件进行光学成像时成像尺寸较小、分辨率较低的缺陷，从而提升用户的视觉体验。
[0006]本专利技术提供一种空中悬浮3D成像装置，所述装置包括：
[0007]3D显示源组；
[0008]折射光学元件组，所述折射光学元件组位于所述3D显示源组的光线输出侧，所述3D显示源组和所述折射光学元件组平行设置，且所述3D显示源组和所述折射光学元件组具有第一预设距离；分光元件，所述分光元件位于所述折射光学元件组的光线输出侧，且所述折射光学元件组的中心和所述分光元件的光中心具有第二预设距离，且所述3D显示源组和所述分光元件的光线入射面的夹角在0度至90度之间；反射光学元件组，所述反射光学元件组设置于所述分光元件的反射光线输出侧，且所述分光元件的中心和所述反射光学元件组具有第三预设距离；所述3D显示源组包括至少两个相互拼接的3D显示源，所述折射光学元件组包括至少两个相互拼接的一维折射光学元件，所述反射光学元件组包括至少两个相互拼接的一维反射光学元件。
[0009]根据本专利技术提供的一种空中悬浮3D成像装置，所述装置还包括：
[0010]所述第一预设距离的取值范围为10mm
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500mm；所述第二预设距离的取值范围为10mm
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500mm；所述第三预设距离的取值范围为10mm
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500mm。
[0011]所述折射光学元件组的焦距f1满足以下公式：
[0012]且/或，
[0013]所述反射光学元件组的焦距f2满足以下公式：
[0014][0015]其中，L1表示所述3D显示源组和所述折射光学元件组的距离，L2表示所述折射光学元件组的中心和所述分光元件的中心的距离，L3表示所述分光元件的中心和所述反射光学元件组的中心的距离，L4表示由所述反射光学元件组反射的光线经过所述分光元件透射后在空气中形成的悬浮3D图像到所述分光元件的距离，L4的取值范围为10mm
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500mm。
[0016]所述悬浮3D图像的尺寸和所述3D显示源组上的图像尺寸的比例在0.1:1到10:1之间。
[0017]所述折射光学元件组包括多个一维折射光学元件，所述一维折射光学元件为线性菲涅尔透镜，所述线性菲涅尔透镜的厚度的范围在0mm
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10mm之间，所述线性菲涅尔透镜的外接圆直径的范围为0mm
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1000mm，所述性菲涅尔透镜环距的范围为0.01mm
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1mm，相邻两个所述线性菲涅尔透镜的间距范围为0mm
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100mm。
[0018]所述折射光学元件组包括多个一维折射光学元件，所述一维折射光学元件为光学柱透镜，所述光学柱透镜的外接圆直径的范围为0mm
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300mm，所述光学柱透镜的边缘厚度的范围为0mm
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300mm，所述光学柱透镜的中心厚度的范围为0mm
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300mm，其中，所述光学柱透镜包括平凸柱透镜。
[0019]所述反射光学元件组包括多个一维反射光学元件，所述一维反射光学元件为反射式线性菲涅尔透镜，所述反射式线性菲涅尔透镜的厚度的范围为0mm
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10mm，所述反射式线性菲涅尔透镜的外接圆直径的范围为0mm
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200mm，所述反射式性菲涅尔透镜环距的范围为0.01mm
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1mm。
[0020]所述反射光学元件组包括多个一维反射光学元件，所述一维反射光学元件为柱面反射镜，所述柱面反射镜的外接圆直径的范围为0mm
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300mm，所述柱面反射镜的边缘厚度的范围为0mm
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30mm，所述柱面反射镜的中心厚度的范围为0mm
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30mm，其中，所述柱面反射镜包括平凹柱面反射镜。
[0021]所述分光元件的透射率在0.1至0.7之间，其反射率在0.3至0.9之间。
[0022]所述一维折射光学元件和所述一维反射光学元件的面型参数通过如下公式获得：
[0023][0024]其中，Z表示所述光学元件的矢高，c表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的顶点曲率，r表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的径向参量，k表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的二次圆锥系数，a1表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的二次系数，a2表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的四次系数，a3表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的六次系数，a4表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的八次系数，a5表示所述折射光学元件组和反射光学元件组的十次系数。
[0025]本专利技术提供的一种空中悬浮3D成像装置，能够将3D显示源组发射的待显示内容依次通过折射光学元件组、分光元件以及反射光学元件组后在空中形成悬浮3D图像，其中，通过拼接多个3D显示源增加所述显示源的像素数目，通过拼接多个一维折射光学元件和一维反射光学元件来增大光线调制面积，从而增大悬浮3D图像的显示尺寸与分辨率，提升了用户的视觉体验。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0027]图1是本专利技术实施例提供的空中悬浮3D成像装置的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例提供的空中悬浮3D成像装置中各结构的距离示意图；
[0029]图3a
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图3d是本专利技术一些实施例提供的线性菲涅尔透镜的示意图；
[0030]图4a
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图4c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空中悬浮3D成像装置，其特征在于，包括：3D显示源组；折射光学元件组，所述折射光学元件组位于所述3D显示源组的光线输出侧，所述3D显示源组和所述折射光学元件组平行设置，且所述3D显示源组和所述折射光学元件组具有第一预设距离；分光元件，所述分光元件位于所述折射光学元件组的光线输出侧，且所述折射光学元件组的中心和所述分光元件的中心具有第二预设距离，且所述3D显示源组和所述分光元件的光线入射面的夹角在0度至90度之间；反射光学元件组，所述反射光学元件组设置于所述分光元件的反射光线输出侧，且所述分光元件的中心和所述反射光学元件组的中心具有第三预设距离；所述3D显示源组包括至少两个相互拼接的3D显示源，所述折射光学元件组包括至少两个相互拼接的一维折射光学元件，所述反射光学元件组包括至少两个相互拼接的一维反射光学元件。2.根据权利要求1所述的空中悬浮3D成像装置，其特征在于，所述第一预设距离的取值范围为10mm
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500mm；所述第二预设距离的取值范围为10mm
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500mm；所述第三预设距离的取值范围为10mm
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500mm。3.根据权利要求2所述的空中悬浮3D成像装置，其特征在于，所述折射光学元件组的焦距f1满足以下公式：且/或，所述反射光学元件组的焦距f2满足以下公式：其中，L1表示所述3D显示源组和所述折射光学元件组的距离，L2表示所述折射光学元件组的中心和所述分光元件的中心的距离，L3表示所述分光元件的中心和所述反射光学元件组的中心的距离，L4表示由所述反射光学元件组反射的光线经过所述分光元件透射后在空气中形成的悬浮3D图像到所述分光元件的距离，L4的取值范围为10mm
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500mm。4.根据权利要求1所述的空中悬浮3D成像装置，其特征在于，所述悬浮3D图像的尺寸和所述3D显示源组上的图像尺寸的比例在0.1:1到10:1之间。5.根据权利要求1所述的空中悬浮3D成像装置，其特征在于，所述折射光学元件组包括多个一维折射光学元件，所述一维折射光学元件为线性菲涅尔透镜，所述线性菲涅尔透镜的厚度范围为0mm
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10mm，所述线性菲涅尔透镜的外接圆直径的范围为0mm
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1000mm，所述性菲涅尔透镜环距的范围为0.01mm
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1mm，相邻两个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑新柱，张慧，于迅博，高鑫，徐炜，张子强，
申请(专利权)人：班度科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：