一种紧凑型空中成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种紧凑型空中成像装置，包括阵列菲涅尔透镜和至少两个子成像系统，阵列菲涅尔透镜用于将所有的子图像拼接成完整的实像；每个子成像系统均包括：图像源

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型空中成像装置


[0001]本技术涉及光学成像领域，具体涉及一种紧凑型空中成像装置
。

技术介绍

[0002]现有空中成像装置，主要由图像源产生图像，然后经过透镜组或者二面角反射器等光学元件后，在空气中成实像，现有的空中成像装置如图1所示，一般都是图像源1呈现画面，经过后透镜3和前透镜4消色差后，再由反射镜调整角度控制实像5的位置
。
随着空中成像装置越来越成熟，配合手势识别装置后应用的领域也越来越宽，但是在一些空间狭小的区域，比如汽车内，现有的空中成像装置由于在深度方面要求较多，无法安装在汽车的中控台内，如果要强行安装在汽车中控台内，其显示的画面尺寸又将受到影响
。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种紧凑型空中成像装置，能够有效解决现有空中成像设备在获得较大画面时对某一方向尺寸要求较大的问题
。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种紧凑型空中成像装置，包括阵列菲涅尔透镜和至少两个子成像系统，每个所述子成像系统均包括：图像源
、
偏振透反膜
、
第一四分之一波片
、
凹面反射镜，并且可以被构造成以下两种成像模式；
[0006]第一成像模式，所述图像源用于产生线偏振光的图像，所述图像源产生的光线经过所述偏振透反膜反射后穿过所述第一四分之一波片射向凹面反射镜，所述凹面反射镜将光线反射后依次穿过第一四分之一波片和偏振透反膜；/>[0007]第二成像模式，所述图像源用于产生圆偏振光的图像，所述图像源产生的光线穿过第一四分之一波片后被偏振透反膜反射，被反射的光线再次穿过第一四分之一波片后射向凹面反射镜，光线被凹面反射镜反射后依次穿过第一四分之一波片和偏振透反膜；
[0008]至少两个所述子成像系统采用所述第一成像模式和所述第二成像模式中的至少一种生成子图像，所述阵列菲涅尔透镜对至少两个子成像系统生成的子图像进行拼接
。
[0009]优选的，每个所述子成像系统还包括线偏光片，所述线偏光片位于所述偏振透反膜与所述阵列菲涅尔透镜之间；或者，每个所述子成像系统还包括线偏光片，所述线偏光片按光线照射方向位于所述阵列菲涅尔透镜的下游
。
[0010]优选的，所述线偏光片的偏振方向与偏振透反膜的偏振方向在垂直于光轴平面上的分量的差值在
±1°
之间
。
减少杂光，提高光能利用率
。
[0011]优选的，第一成像模式中的图像源包括背光
、LCD
屏幕和透镜组，所述背光产生的光线依次穿过
LCD
屏幕和透镜组，所述透镜组的光焦度为正
。
该结构的图像源可以产生线偏振光的图像，透镜组光焦度为正，可以补偿正光焦度菲涅尔产生的色差
。
[0012]优选的，第二成像模式中的图像源包括背光
、LCD
屏幕
、
第二四分之一波片和透镜组，所述背光产生的光线依次穿过
LCD
屏幕
、
第二四分之一波片和透镜组，所述透镜组的光
焦度为正
。
该结构的图像源可以产生圆偏振光的图像，透镜组光焦度为正，可以补偿正光焦度菲涅尔产生的色差
。
[0013]优选的，阵列菲涅尔透镜包括多个阵列排布的子菲涅尔透镜，每个子菲涅尔透镜的等效曲率半径为子菲涅尔透镜对角线长度的1～
3.4
倍，子菲涅尔透镜的菲涅尔齿间距在
0.1mm
～
0.8mm
之间，拔模角在0°
～
23
°
之间
。
子菲涅尔透镜的曲率半径决定了其光焦度，其光焦度太大影响成像质量，太小又会不足以使光线避开拼缝；子菲涅尔透镜的齿距太小会导致菲涅尔成型后杂散光增多，有效光减少，齿距太大又会造成画面不够精细，拔模角取上述区间可以使杂散光小，且利于注塑或模压成型
。
[0014]优选的，所述阵列菲涅尔透镜与凹面反射镜之间的距离＞
0.2
倍阵列菲涅尔透镜的子菲涅尔透镜对角线
。
阵列菲涅尔透镜与凹面反射镜之间的距离小于上述要求会导致经过阵列菲涅尔透镜分裂开的光线不足以避开拼缝
。
[0015]优选的，所述偏振透反膜镀在透明基板上或者以贴膜形式贴附在透明基板上，所述透明基板的进光面与入射光线的夹角大于
20
°
且小于
60
°
。
为偏振透反膜提供支撑，更好的固定偏振透反膜，透明基板的进光面与入射光线的夹角大于
20
°
且小于
60
°
可以减少杂散光，避免出现鬼影情况
。
[0016]优选的，
0.3
倍阵列菲涅尔透镜的子菲涅尔透镜对角线＞所述透明基板与阵列菲涅尔透镜的最小距离＞
1mm。
[0017]优选的，
0.3
倍凹面反射镜通光口径＞所述透明基板与凹面反射镜的最小距离＞
1mm。
[0018]优选的，所述图像源射出的光线与所述第一四分之一波片的光轴成
45
度夹角
。
[0019]优选的，所述凹面反射镜的光焦度大于阵列菲涅尔透镜的光焦度
。
[0020]优选的，凹面反射镜的曲率半径取值为其对角线长度的1～
1.7
倍
。
凹面反射镜的曲率半径太大光路会比较长，太小则影响像质
。
[0021]优选的，所有成像元件面型的数学模型皆为回旋对称面型
。
回旋对称面型利于加工，像差好控制，有利于保证成像质量
。
[0022]优选的，两个相邻子成像系统射到所述菲涅尔透镜上光线间隙
±
0.5mm
；每个子成像系统的光线穿过菲涅尔透镜后的偏折角度大于2°
且小于
20
°
，并且光线在穿过菲涅尔后位于凹面反射镜的通光口径内
。
偏折角越大越容易避开拼接缝，但是成像质量也会下降，满足上述条件后，在保证拼接缝可以避开的同时能获得较高的成像质量
。
[0023]优选的，光线穿过偏振透反膜后的偏振方向与第一四分之一波片的光轴方向夹角在
40
°
～
50
°
之间
。
再此夹角内光能利用率较高，杂光也比较少，有利于提高成像质量
。
[0024]优选的，
0.3<
凹面反射镜焦距
/
阵列菲涅尔透镜焦距
<0.9。
[0025]优选的，所述阵列菲涅尔透镜中每个子菲涅尔透镜的光轴与对应子光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：包括阵列菲涅尔透镜和至少两个子成像系统，每个所述子成像系统均包括：图像源
、
偏振透反膜
、
第一四分之一波片
、
凹面反射镜，并且可以被构造成以下两种成像模式；第一成像模式，所述图像源用于产生线偏振光的图像，所述图像源产生的光线经过所述偏振透反膜反射后穿过所述第一四分之一波片射向凹面反射镜，所述凹面反射镜将光线反射后依次穿过第一四分之一波片和偏振透反膜；第二成像模式，所述图像源用于产生圆偏振光的图像，所述图像源产生的光线穿过第一四分之一波片后被偏振透反膜反射，被反射的光线再次穿过第一四分之一波片后射向凹面反射镜，光线被凹面反射镜反射后依次穿过第一四分之一波片和偏振透反膜；至少两个所述子成像系统采用所述第一成像模式和所述第二成像模式中的至少一种生成子图像，所述阵列菲涅尔透镜对至少两个子成像系统生成的子图像进行拼接
。2.
如权利要求1所述的一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：每个所述子成像系统还包括线偏光片，所述线偏光片位于所述偏振透反膜与所述阵列菲涅尔透镜之间；或者，每个所述子成像系统还包括线偏光片，所述线偏光片按光线照射方向位于所述阵列菲涅尔透镜的下游
。3.
如权利要求2所述的一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：所述线偏光片的偏振方向与偏振透反膜的偏振方向在垂直于光轴平面上的分量的差值在
±1°
之间
。4.
如权利要求1所述的一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：第一成像模式中的图像源包括背光
、LCD
屏幕和透镜组，所述背光产生的光线依次穿过
LCD
屏幕和透镜组，所述透镜组的光焦度为正
。5.
如权利要求1所述的一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：第二成像模式中的图像源包括背光
、LCD
屏幕
、
第二四分之一波片和透镜组，所述背光产生的光线依次穿过
LCD
屏幕
、
第二四分之一波片和透镜组，所述透镜组的光焦度为正
。6.
如权利要求1所述的一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：阵列菲涅尔透镜包括多个阵列排布的子菲涅尔透镜，每个子菲涅尔透镜的等效曲率半径为子菲涅尔透镜对角线长度的1～
3.4
倍，子菲涅尔透镜的菲涅尔齿间距在
0.1mm
～
0.8mm
之间，拔模角在0°
～
23
°
之间
。7.
如权利要求6所述的一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：所述阵列菲涅尔透镜与凹面反射镜之间的距离＞
0.2
倍阵列菲涅尔透镜的子菲涅尔透镜对角线
。8.
如权利要求6所述的一种紧凑型空中成像装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许敏，冯珉，彭樟娣，任建文，
申请(专利权)人：浙江棱镜全息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：