本发明涉及光学器件,尤其涉及空气成像复合层结构及空气成像系统。
背景技术:
1、无介质空气成像技术是一种不需要物理介质就能呈现三维图像的技术,其应用光场重构原理将发散的光线重新汇聚在空中,从而形成不需要介质承载的实像。而空中成像技术结合交互技术还可以实现人与空中实像的直接交互,彻底改变人们与数字世界的交互方式,为各个领域带来巨大的创新。
2、已有的空气成像技术中,有的使用了透镜反射镜对位于焦距之外的图像进行折射反射,并在空气中形成可供人眼观看的实像,但空气成像系统占用布置空间大、通用性弱。
3、也有的使用了三面彼此相互垂直的镜面构成的立体结构来实现逆反射,这种立体结构需要配合一定角度摆设的分光镜来实现光源最终的空气成像。但这种立体结构再加设分光镜的结构会使整个光学元器件系统体积较大,布置时占用的空间多。
4、还有的空气成像技术中,利用多组正交设置的光波导反射光线形成图像,使得第一入射角和第二入射角的反射角相同,让出射光与入射光的单位方向向量中两个值大小相同,符号相反,实现空气成像效果。但这种结构的制作工艺复杂,制作成本高。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提出了一种空气成像复合层结构及空气成像系统,旨在实现布置紧凑、低成本、通用性强的目的。
2、本发明第一方面提出的空气成像复合层结构,逆反射层,所述逆反射层的表面设有微结构,至少部分所述微结构上设有微结构分光膜;分光层,所述分光层的分光面用于接收光源所发射的光,并将接收到的至少部分光源射向所述逆反射层,所述微结构分光膜将接收到的光部分反射形成有效光再反射至所述分光层的分光面进行二次反射,经过二次反射的所述有效光的至少部分透过所述逆反射层出射;过渡层,所述过渡层连接在所述微结构之间,以用于填平所述微结构之间的缝隙,所述过渡层的折射率与所述逆反射层的折射率相当。
3、本发明第二方面提出的空气成像系统,包括前述各个示例中的空气成像复合层结构。
4、从上述的技术方案可以看出,本发明提出的空气成像复合层结构,可用于空气成像系统,分光层可将光源发射的光传递至逆反射层,由于逆反射层上具有微结构,因此其可形成对光线的逆反射并作为有效光,有效光再经由分光层反射至逆反射层;与此同时,由于微结构上还设有微结构分光膜,因此,还可以对有效光进行透射,使光线能从远离分光层的一侧向外射出到空中形成实像。又由于本申请的微结构之间的缝隙已被过渡层填平,当光线穿过过渡层和逆反射层时,两者之间的折射率相当,因此光线在两者之间不发生传递角度的改变,从而可以减少因空气等介质与逆反射层的折射率相差过大而使微结构对光线的逆反射效果减弱。上述分光层、过渡层、逆反射层各层结构之间布设紧凑,成本低,可实现图像光源在空中的空气成像。
5、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明实施例的公开内容。
1.一种空气成像复合层结构,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的空气成像复合层结构,其特征在于,所述微结构分光膜为金属分光膜、多层介质分光膜或偏振反射分光膜。
3.如权利要求2所述的空气成像复合层结构,其特征在于,所述金属分光膜为铝金属膜或银金属膜。
4.如权利要求1所述的空气成像复合层结构,其特征在于,所述过渡层为紫外光固化胶层、水层或油层;和/或,所述过渡层的折射率值与所述逆反射层的折射率值之差的绝对值小于等于0.02。
5.如权利要求2所述的空气成像复合层结构,其特征在于,所述分光层为金属分光层、多层介质分光层或偏振反射分光层,且所述分光层为偏振反射分光层时,所述微结构分光膜为金属分光膜或多层介质分光膜;所述微结构分光膜为偏振反射分光膜时,所述分光层为金属分光层、多层介质分光层。
6.如权利要求5所述的空气成像复合层结构,其特征在于,所述分光层为偏振反射分光层时,所述空气成像复合层结构还包括第一相位延迟层,所述第一相位延迟层设在所述分光层和所述逆反射层之间,且所述第一相位延迟层可透射从所述偏振反射分光层透射的第一偏振光至所述逆反射层,所述逆反射层反射的至少部分第一偏振光二次经所述第一相位延迟层后改变偏振态形成第二偏振光,所述第二偏振光经由所述偏振反射分光层反射后再次经所述逆反射层,并从所述逆反射层中出射在空中形成实像。
7.如权利要求6所述的空气成像复合层结构,其特征在于,还包括吸收型偏光层和第二相位延迟层,所述吸收型偏光层设在所述逆反射层远离所述分光层的一侧,所述第二相位延迟层设在所述吸收型偏光层和所述逆反射层之间,所述第二相位延迟层用于改变从所述逆反射层透射的光的偏振态,使得所述吸收型偏光层吸收从所述逆反射层透射的部分杂散光,并透射有效光形成实像。
8.如权利要求7所述的空气成像复合层结构,其特征在于,从所述逆反射层透射过的第一偏振光杂散光在经过所述第二相位延迟层后改变偏振态形成为第二偏振光杂散光,所述第二偏振光杂散光传递至所述吸收型偏光层吸收;
9.如权利要求8所述的空气成像复合层结构,其特征在于,所述第一相位延迟层和所述第二相位延迟层均包括1/4波长相位延迟层或3/4波长相位延迟层。
10.一种空气成像系统,其特征在于,包括:如权利要求1-9中任一项所述的空气成像复合层结构。
