[发明专利]用于空中成像的二面角反射器阵列结构

说明书

本发明公开了一种用于空中成像的二面角反射器阵列结构，其设有由多个逆向曲面组成的逆向曲面阵列、由多个顺向曲面组成的顺向曲面阵列，逆向曲面、顺向曲面均为反射面。逆向曲面阵列的垂直投影为逆向曲线阵列，逆向曲线阵列的极坐标方程为r＝A_n*exp(θ)，A_n＝A₁*q^n‑1，q大于1，0＜θ＜π。顺向曲面阵列在参考平面上的垂直投影为顺向曲线阵列，顺向曲线阵列、逆向曲线阵列相对Y轴对称，任意逆向曲线与顺向曲线在相交处为垂直相交。由此，可消除浮空实像两边的残像，提高不同视角处观影效果的一致性，提高成像质量。

技术领域

本发明涉及光学设备制造领域，具体涉及一用于空中成像的二面角反射器阵列结构。

背景技术

二面角反射器阵列可被简称为“DCRA”，常见的二面角反射器阵列是一种平板透镜，利用两层周期性分布的阵列光波导相互正交，使光线在两层阵列光波导中各发生一次全反射。由于是相互正交的矩形结构，所以会使第一次全反射时的入射角和第二次全反射时的出射角相同。在光源光线发散角内的所有光线在经过平板透镜后会相应的收敛到光源以平板切面为轴的面对称的空间位置，从而得到一个1：1的浮空实像。

目前市场上已有企业采用这种方法实现空中成像，但是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。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于空中成像的二面角反射器阵列结构，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。

根据本发明实施例的用于空中成像的二面角反射器阵列结构，所述二面角反射器阵列结构具有参考系，其包括：参考平面、设在所述参考平面上的XOY直角坐标系、与所述参考平面相垂直的Z轴。

所述二面角反射器阵列结构设有由多个逆向曲面组成的逆向曲面阵列、由多个顺向曲面组成的顺向曲面阵列，所述逆向曲面、所述顺向曲面均为反射面；所述逆向曲面阵列在所述参考平面上的垂直投影为逆向曲线阵列，所述逆向曲线阵列包括与所述多个逆向曲面对应的多个逆向曲线，所述逆向曲线阵列的极坐标方程为r＝A_n*exp(θ)，极坐标方程以所述XOY直角坐标系的O点为极点、θ为与正方向上X轴之间的夹角，n为所述逆向曲线相对所述O点由近至远的序列数，A_n为对应所述逆向曲线的长度系数，A_n＝A₁*q^n-1，q大于1，0＜θ＜π；所述顺向曲面阵列在所述参考平面上的垂直投影为顺向曲线阵列，所述顺向曲线阵列包括与所述多个顺向曲面对应的多个顺向曲线，所述顺向曲线阵列、所述逆向曲线阵列相对所述Y轴对称，任意所述逆向曲线与所述顺向曲线在相交处为垂直相交。

根据本发明实施例的用于空中成像的二面角反射器阵列结构，通过将反射面设置成顺向曲面阵列和逆向曲面阵列，二者的垂直投影能相对Y轴对称且相互正交，且逆向曲线阵列的极坐标方程为r＝A_n*exp(θ)，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二面角反射器阵列结构中奇次反射产生的残像，提高了成像质量，有利于提高用户的观看体验。另外在不同的视角观察到的浮空实像，所观察到的光强无明显变化，有利于提高不同视角处观影效果的一致性。

具体地，所述逆向曲线阵列、所述顺向曲线阵列的极坐标方程中，θ的范围为0至180度。

在一些实施例中，所述二面角反射器阵列结构还设有加密逆向曲面且为反射面，所述加密逆向曲面在所述参考平面上的垂直投影为加密逆向曲线，其极坐标方程为r＝A_x*exp(θ)。