[发明专利]一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统

说明书

本发明公开了一种用于空气成像的大景深平板透镜，包括光波导阵列结构，所述光波导阵列结构包括呈多排多列布置的二面角反射器，沿列的方向所述二面角反射器的高度由光波导阵列结构中心到边缘减小设置。还公开了一种空气成像系统，包括光源和平板透镜，所述平板透镜为上述中任意一种用于空气成像的大景深平板透镜。本发明的优点是：沿列的方向从中间到边缘二面角反射器的高度减小，形成狭缝的光波导结构，让光通过狭缝进行光学成像，球差更小，成像景深更大，有效提高了成像清晰度，并且最高的二面角反射器高度可以和原有的二面角反射器高度一致，从而可以不改变现有平板透镜的尺寸，直接替换到原有空气成像设备上使用。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种用于空气成像的大景深平板透镜及空气成像系统。

背景技术

空气成像用平板透镜，一般采用长条形反射器或者二面角反射器，采用二面角反射器的方案利用两块透明基板之间压印周期性且斜45°排布地尺寸相等的二面角矩形反射器或长条形反射器，通过二次反射进行空气成像。

该技术因采用尺寸相等的二面角矩形反射器，因尺寸相等的光波导，离光源越远产生地球差较大、景深越小，从而降低成像的清晰度，在光学镜组中，常用凸透镜和凹透镜的组合来减少球差，但是凸透镜和凹透镜组合放在空气成像装置中，会严重影响到画面的可视角度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需使用凹凸透镜组合即可提高平板透镜清晰度的空气成像用平板透镜及空气成像系统。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于空气成像的大景深平板透镜，包括光波导阵列结构，所述光波导阵列结构包括呈多排多列布置的二面角反射器，沿列的方向所述二面角反射器的高度由光波导阵列结构中心到边缘减小设置。

优选的，同一排二面角反射器尺寸均相等，如果同一排尺寸不相等会导致图像光源与同一排各个二面角反射器的反射光的光程差不相等，从而使得成像发生偏移或者不能成像。

优选的，所述二面角反射器的高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘逐步减小，防止出现尺寸较大波动对成像画面均匀度和亮度造成影响。

优选的，所述二面角反射器的高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘等差递减，使得光程差和成像后实际间距成周期性变化，提高图像的均匀性。

优选的，至少两排尺寸完全相同的二面角反射器组成镜片组，相邻镜片组的二面角反射器高度沿列的方向由光波导阵列结构中心到边缘逐步递减。

优选的，所述二面角反射器的高度在0.1～4mm之间，高度低于0.1mm也会导致通光量减小，图像整体亮度降低，而高度高于4mm光损失太大，图像整体亮度降低。

优选的，平板透镜还包括两块平面基板，所述光波导阵列结构位于两块平面基板之间，两块平面基板其中一个作为二面角反射器的载体，两块一起对二面角反射器进行保护。

优选的，所述二面角反射器的横截面为正方形，两个反射面面积相等，在侧壁镀反射膜反射光线产生清晰度最佳的反射图像。

一种空气成像系统，包括光源和平板透镜，所述平板透镜为上述中任意一种用于空气成像的大景深平板透镜。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、沿列的方向从中间到边缘二面角反射器高度减小，形成狭缝的波导结构，让光通过狭缝进行光学成像，同一排中分布更多的二面角反射器，使得经过光线经过外围二面角反射器反射朝向中心成像面的光斑更小，球差也更小，成像景深更大，有效提高了成像清晰度，

2、相对于现有采用凹凸透镜提升清晰度的方式，上述设计可以尽量保留原有平板透镜厚度方向的尺寸，从而无需改变空气成像设备中用于安装平板透镜部件的结构和尺寸，直接替换到原有的空气成像设备上，避免需更换安装部件而造成成本上升；