一种用于空中成像的光波导阵列结构的制作方法

1.本实用新型涉及光学领域，具体而言，本实用新型涉及一种用于空中成像的光波导阵列结构。


背景技术：

2.随着成像显示技术的发展，对成像的特性要求不断提高。空气成像技术是在光学透镜的一侧中配置的被投影物中发出的光在光学透镜里的镜面反射并同时透射该光学透镜平面，从而使该被投影物的镜影像在该光学透镜的另外一侧的空间中成像为实像，空气成像技术通过在空气中形成物品的影像，使得人们无需借助vr眼镜等辅助设备就可以看到物品的影像，给人以强烈的视觉震撼效果，受到越来越多人的关注和追捧。然而，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。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于改进现有技术的不足，提供一种用于空中成像的光波导阵列结构，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。解决现有技术的不足。
4.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
5.一种光波导透镜，包括第一基板1和第二基板2，所述第一基板1和第二基板2上分别设有多个曲线通孔，在所述曲线通孔内壁设有反射面，所述第一基板1中的曲线通孔内壁的反射面与所述第二基板2中的曲线通孔内壁的反射面正交布置。
6.所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔垂直或接近垂直或一面垂直另外的面倾斜于基板表面。
7.所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔相对基板侧面平行布置或斜向布置。
8.所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔有长的和/或有短的和/或有宽的和/或有窄的。所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔宽度由基板中心到边缘减小设置或增大配置。
9.所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔一面设有反射面，另外的面设置为非反射面或都设有反射面。
10.所述第一基板1和第二基板2透明或不透明，所述基板1和基板2上的曲线通孔是部分通孔和部分不通孔。
11.所述第一基板1中的曲线通孔内壁的反射面与所述第二基板2中的曲线通孔内壁的反射面相互垂直或不正交布置。
12.与现有技术相比，本实用新型一种用于空中成像的光波导阵列结构具有如下有益效果：
13.一种用于空中成像的光波导阵列结构，包括第一基板1和第二基板2，所述第一基
板1和第二基板2上分别设有多个曲线通孔，在所述曲线通孔内壁设有反射面，所述第一基板1中的曲线通孔内壁的反射面与所述第二基板2中的曲线通孔内壁的反射面正交布置。根据本发明，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光波导阵列结构中反射产生的残像，提高了成像质量，有利于提高用户的观看体验，能够广泛地应用到各种场景。
14.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
15.图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例1的正视图；
17.图3为本实用新型实施例的基板1和基板2反射面正交结构示意图；
18.图4为本实用新型实施例的内部光路原理图；
19.图5为本实用新型实施例的成像示意图。
具体实施方式
20.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
21.请参阅图 1、图2和图3所示，本实用新型实施例一种用于空中成像的光波导阵列结构，包括第一基板1和第二基板2，在第一基板1上设有多个曲线通孔3，曲线通孔3一面垂直另外的面倾斜于第一基板1表面，曲线通孔3内壁设有反射面4，在第二基板2上设有多个曲线通孔5，曲线通孔5一面垂直另外的面倾斜于第二基板2表面，曲线通孔5内壁设有反射面6，第一基板1中的曲线通孔3内壁的反射面4与第二基板2中的曲线通孔5内壁的反射面6相互垂直，形成两层整齐排列的相互对应部分的反射面相互垂直。任何点光源、平面光源和立体光源发射出来的分散的光线在经过此特殊结构的光波导阵列结构后都会在光波导阵列结构另一边相同位置重新聚焦成像，参照图4和5。
22.从中心向边缘的任何方位观察，在一条直线上看到的所有光波导阵列结构的顶角均被该条直线分为左右各45
°
的夹角，即当成像元件发射出来的分散的光线向边缘入射时，始终会以45
°
的入射角入射。以此最大程度的实现光线在光波导阵列结构中进行两次反射，阻止了残像的产生。当影像足够小或者光波导阵列结构足够大时，水平视角能够近似等于180度。而现有的成像方法由于在偏离中心30度的视角后，光线的入射角已经远远偏离所需要的45
°
入射角，光线已经无法在发生二次反射再汇聚成像，此时边缘视角只能看到反射产生的残像。
23.第一基板1中的曲线通孔3内壁的反射面4和第二基板2中的曲线通孔5内壁的反射面6用于对光线进行全反射。基板中曲线通孔与曲线通孔之间的距离越小越好，曲线通孔相对基板侧面平行布置，第一基板1和第二基板2中的曲线通孔3和5长度和宽度要相同。
24.在上述第一基板1和第二基板2上通过激光雕刻、光刻、蚀刻、机加等加工方法加工
成曲线通孔，也可以用模板或模具通过注塑或注射或压印或电铸等方法一次加工出带曲线通孔的基板，曲线通孔的数量为1以上，则不进行特别限定，曲线通孔一面垂直另外的面倾斜于基板表面，这样能够减少或去除发生3次以上的反射的多次反射光，有效消除杂光。在光波导内部反射存在多个反射面，会发生不希望的多次反射，形成干扰杂光。第一基板1和第二基板2中的形成曲线通孔的部分以外的部位实施遮光处理或者第一基板1和第二基板2用不透光材料制成，在第一基板1和第二基板2上各曲线通孔内壁镀上金属反射膜或介质膜或用别的工艺形成反射面。另外，根据需要可以让第一基板1中的曲线通孔内壁的反射面与第二基板2中的曲线通孔内壁的反射面不正交布置，反射面在不正交布置情况下，可以产生象差，成像两个实像等。另外在第一基板1和第二基板2的上面和下面可以设置未图示的形成薄板状的透明的加强材料，带透明加强材料的成品可以根据需要把边框切割掉或切割成需要的尺寸。在本实施例中，作为一个例子，在5cm见方的基板上设有数百个至数千个这样的曲线通孔。
25.图4示出了光路的工作原理：
26.在微米结构上，使用相互正交的反射层镜面结构，对任意光信号进行正交分解，原始信号被分解为信号x和信号y两路相互正交信号，信号x在第一物理层，按照与入射角相同的反射角在镜表面进行全反射，此时信号y保持平行第一物理层，穿过第一物理层后，在第二物理层表面按照与入射角相同的反射角在镜表面进行全反射，反射后的信号y与信号x组成的反射后的光信号便与原始光信号成镜面对称。因此任意方向的光线经过此光波导阵列结构均可实现镜面对称，任意光源的发散光经过此光波导阵列结构便会在对称位置重新聚焦成像，成像距离与全息反射层与光源距离相同，为等距离成像，且像的位置在空中，不需要具体载体，直接把实像成现在空气中。因此，使用者所看到的空间中的影像即是实际存在的物体所散发出的光。
27.原始光源在经过光波导阵列结构后,在光波导阵列结构上发生上述过程，聚焦成像后的入射角分别为
ß
1，
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2，
ß
3，
ß4…ꢀ
..
ꢀß
n，像与光波导阵列结构的距离l ,则成像在光波导阵列结构与原始光源的等间距l处，可视角ε为2倍max(
ß
)，所以当影像足够小或者光波导阵列结构足够大时，水平视角能够近似等于180度，把几个光波导阵列结构组合在一起把光波导阵列结构引导出的光束全部朝向规定的一点聚焦，就可以使人们在360度的范围内都能观看到空中的影像，如果板的尺寸变大，即可实现更大的成像距离，从而增大视野率。
28.优选地，所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔一面垂直另外的面倾斜于基板表面。
29.优选地，所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔相对基板侧面平行布置。
30.优选地，所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔长度和宽度相同。
31.优选地，所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔一面设有反射面，另外的面设置为非反射面。
32.优选地，所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔设置的全部是通孔。
33.优选地，所述基板透明或不透明，第一基板1和第二基板2为平面或楔形面或球面。
34.优选地，所述第一基板1和第二基板2上还设有加密曲线通孔。
35.优选地，所述第一基板1和第二基板2上的曲线通孔按照等间距配置，但也可以按照不同的间距配置，也可以按照间距由基板中心到边缘逐渐减小或增大配置。所述第一基
板1和第二基板2可以根据需要多个叠加起来使用。
36.与现有技术相比，本实用新型一种用于空中成像的光波导阵列结构具有如下有益效果：
37.一种用于空中成像的光波导阵列结构，包括第一基板1和第二基板2，所述第一基板1和第二基板2上分别设有多个曲线通孔，在所述曲线通孔内壁设有反射面，所述第一基板1中的曲线通孔内壁的反射面与所述第二基板2中的曲线通孔内壁的反射面正交布置。根据本发明，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光波导阵列结构中反射产生的残像，提高了成像质量，有利于提高用户的观看体验，能够广泛地应用到各种场景。
38.以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。