[发明专利]一种基于反射调制型超构表面的悬浮投影装置

说明书

本发明涉及一种基于反射调制型超构表面的悬浮投影装置，所述装置包括超构表面，所述超构表面的一侧加工有立方体柱子阵列，所述立方体柱子阵列中的立方体柱子的横截面为正方形，所述正方形的边长范围是10μm～500μm，所述立方体柱子的高范围是50μm～800μm；入射光从所述立方体柱子的一端射入，在所述立方体柱子内进行全反射，从所述立方体柱子的另一端射出。本发明降低了悬浮投影的成本。

技术领域

本发明涉及投影技术领域，特别是涉及一种基于反射调制型超构表面的悬浮投影装置。

背景技术

传统的裸眼全息成像技术大都需要一定介质(如水雾等)散射光束从而成像以实现裸眼观测的效果，而近些年提出的空气悬浮投影技术通过堆叠双面镀反射膜的薄玻璃片(或者说金属平板波导)以实现将波导阵列平板一侧的光源在平板另一侧重新收集汇聚成实像的效果。

现有方案需要通过超薄(几微米)光敏胶黏连成百上千片双面镀反射膜的极薄(几百微米)玻璃片形成一块阵列平板。该方案加工步骤繁多，工艺非标准且极其复杂。此外，若要实现两个维度上同时汇聚光源，还需要正交叠加两块同等尺寸的此种薄阵列平板。以上因素造成了目前空气悬浮投影技术造价极其高昂且分辨率不高的问题，不利于该项技术的推广。

2011年由哈佛大学科研小组提出的超构表面以其对光束波前相位和振幅的精确控制以及超薄的特点被全球科研工作者广泛地应用于各种场景。超构表面全息成像是其中非常重要的一个研究方向，主要通过对准直光束波前的相位或者振幅进行调制，实现在远场的全息成像。但由于光学超构表面全息成像需要针对光波调制相位或者振幅，单元结构的设计需要限制在亚波长范围内。此外，此种器件一旦加工完成，调制的模式就固定下来。目前相关工艺很难在几百纳米范围内实现相位或者振幅可调的结构，因而很难实现动态的全息彩色图像。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种基于反射调制型超构表面的悬浮投影装置，降低了悬浮投影的成本，且该装置结构简单，易集成，适用于大批量生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于反射调制型超构表面的悬浮投影装置，所述装置包括超构表面，所述超构表面的一侧加工有立方体柱子阵列，所述立方体柱子阵列中的立方体柱子的横截面为正方形，所述正方形的边长范围是10μm～500μm，所述立方体柱子的高范围是50μm～800μm；

入射光从所述立方体柱子的一端射入，在所述立方体柱子内进行全反射，从所述立方体柱子的另一端射出。

可选地，所述立方体柱子阵列中各立方体柱子的侧面相互平行或相互垂直；所述超构表面使用时，所述立方体柱子的正方形截面的一个对角线在竖直方向上的投影与水平面夹角为90度。

可选地，所述超构表面材料为透明的玻璃或者透明的树脂。

可选地，所述正方形边长为200μm，所述立方体柱子高为500μm。

可选地，各所述立方体柱子之间的距离为600μm。

可选地，所述立方体柱子阵列的周期范围是50μm～1000μm。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明放大了传统超构表面单元结构的尺寸，在玻璃或者树脂基底一侧加工立方体柱子阵列，其中，立方体柱子阵列中的立方体柱子的横截面为正方形，入射光从所述立方体柱子的一端射入，在所述立方体柱子内进行全反射，从所述立方体柱子的另一端射出，从而使一块完整的超构表面实现空气悬浮投影。本发明结构设计更加简单，降低了空气悬浮投影装置的成本，易集成，适用于大批量生产。

附图说明