基于偏振光控制和反射光学结构的空中悬浮成像光学系统技术方案

本发明专利技术公开了基于偏振光控制和反射光学结构的空中悬浮成像光学系统，包括：像源组件；偏振分光模块、偏振态转换模块、反射模块；像源组件发出的线偏振光依次经偏振分光模块反射或透射、进入偏振态转换模块改变偏振状态、经过反射模块聚焦后返回，再次经偏振态转换模块转换为与像源偏振方向相互垂直的线偏振光，并通过偏振分光组件透射或反射，在成像区域形成无需物理介质的裸眼可见悬浮实像；通过上述结构，图像光线经由偏振控制路径实现高效地光路折返与方向选择，实现高光效、高质量的空中成像，最终在空中特定空间位置上形成肉眼可视、无介质的空中真实实像；无需依赖传统成像介质，具有结构紧凑、光效利用率高、成像亮度和清晰度好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学成像，尤其涉及一种基于偏振光控制和反射光学结构的空中悬浮成像光学系统，适用于广告展示、展览展示、人机交互等场景。

技术介绍

1、空中成像技术是近年来备受关注的新兴显示技术之一，其可实现图像在空气中悬浮显示，为沉浸式交互提供可能。空中成像技术（也称“悬浮成像”或“空中显示”）的核心挑战之一，就是需要解决“光在空气中没有载体如何成像”的问题。绝大多数目前实际应用的空中成像技术，都依赖于某种形式的中间介质，来改变光路、汇聚光线或作为成像载体，如玻璃膜、雾幕、反射屏等进行光线控制和成像显示：“玻璃膜”类介质，其具体的应用是通过基于光学微结构的薄膜/平板，利用精密设计和制造的微纳结构，如微棱镜阵列、透镜阵列、金属网格等，对入射光进行精确的偏折和聚焦；当光线穿过这种特殊薄膜时，被薄膜上的微结构重新定向并汇聚在薄膜前方的特定位置，形成实像；观察者无需佩戴任何设备，直接在空气中看到一个悬浮的、可触摸交互的影像；“玻璃膜”类介质的优点是成像清晰、稳定、可实现裸眼3d效果、支持触控交互、视角相对较大、环境适应性好；但是，其缺点也很明显，即需要一块物理存在的平本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于偏振光控制和反射光学结构的空中悬浮成像光学系统，其特征在于，包括：像源组件（1），用于发出第一偏振光；偏振分光模块（2），用于第一传导所述第一偏振光并第二传导第二偏振光；偏振态转换模块（3），设置于所述偏振分光模块（2）与反射模块（4）之间，用于将第一偏振光转换为圆偏振光，并在反射后将圆偏振光转换为与原始偏振方向正交的第二偏振光；反射模块（4），用于将光线反射并聚焦至空中预定成像区域（5）。

2.根据权利要求1所述的空中悬浮成像光学系统，其特征在于：所述第一偏振光为S偏振光，第二偏振光为P偏振光；第一传导为反射，第二传导为透射；所述像源组件（1）包括以下任一配置：直接...

【技术特征摘要】

1.基于偏振光控制和反射光学结构的空中悬浮成像光学系统，其特征在于，包括：像源组件（1），用于发出第一偏振光；偏振分光模块（2），用于第一传导所述第一偏振光并第二传导第二偏振光；偏振态转换模块（3），设置于所述偏振分光模块（2）与反射模块（4）之间，用于将第一偏振光转换为圆偏振光，并在反射后将圆偏振光转换为与原始偏振方向正交的第二偏振光；反射模块（4），用于将光线反射并聚焦至空中预定成像区域（5）。

2.根据权利要求1所述的空中悬浮成像光学系统，其特征在于：所述第一偏振光为s偏振光，第二偏振光为p偏振光；第一传导为反射，第二传导为透射；所述像源组件（1）包括以下任一配置：直接发出s偏振光的显示屏；发出非偏振光的显示屏，其前端设有偏振片以生成s偏振光；发出非偏振光的显示屏，其前端设有偏振片及1/2波片以生成s偏振光；发出p偏振光的显示屏，其前端设有1/2波片以将p偏振光转换为s偏振光。

3.根据权利要求1所述的空中悬浮成像光学系统，其特征在于：所述第一偏振光为p偏振光，第二偏振光为s偏振光；第一传导为透射，第二传导为反射；所述像源组件（1）包括以下任一配置：直接发出p偏振光的显示屏；发出非偏振光的显示屏，其前端设有偏振片以生成p偏振光；发出非偏振光的显示屏，其前端设有偏振片及1/2波片以生成p偏振光；发出s偏振光的显示屏，其前端设有1/2波片以将p偏振光转换为p偏振光。

4.根据权利要求2或3所述的空中悬浮成像光学系统，其特征在于：所述偏振分光模块（2），能使s偏振光反射，p偏振光透射，s偏振光反射率范围1%-99%，p偏振光透射率范围1%-99%；所述偏振分光模块（2）的表面镀有增透膜，反射率≤1%，增透膜优选ar膜。

5.根据权利要求2或者3所述的空中悬浮成像光学系统，其特征在于：所述偏振态转换模块（3）能实现线偏振光与圆偏振光间偏振态的相互转换，包括且不限于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟双双，宋崇国，
申请(专利权)人：汇智天下杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：