[实用新型]用于空气成像的菲涅尔透镜组及空间成像光学系统

说明书

本实用新型公开了用于空气成像的菲涅尔透镜组，包括至少两片平行设置的菲涅尔透镜，每片所述菲涅尔透镜均包括基板和平行排列在基板上的直齿，相邻菲涅尔透镜的直齿均不平行。空间成像光学系统，包括：用于显示图案的图像源和上述的菲涅尔透镜组；所述菲涅尔透镜组用于将图像源发出光线折射后在空气中成放大实像。本实用新型的优点是：穿过第一个菲涅尔透镜的光线经过第二个菲涅尔透镜进行修正，可以有效降低像差，获得更加清晰的放大的图像，同时有利于矫正畸变，确保图像周边也有较高的清晰度。

技术领域

本实用新型涉及一种在空气中的成像装置，具体涉及用于空气成像的菲涅尔透镜组及空间成像光学系统。

背景技术

三维实像成像装置一般采用空气成像平板透镜在空气中成像，空气成像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。

但是目前的空气成像装置放大率只有1，其光学系统不具备放大的功能，因此会导致体积过大而使应用领域受限，同时其成像系统不利于设备的小型化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于空气成像的菲涅尔透镜组及空间成像光学系统，能够有效解决现有空气成像装置体积过大而应用领域受限的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：用于空气成像的菲涅尔透镜组，包括至少两片平行设置的菲涅尔透镜，每片所述菲涅尔透镜均包括基板和平行排列在基板上的直齿，相邻菲涅尔透镜的直齿均不平行。

优选的，相邻菲涅尔透镜的直齿相互垂直，垂直状态图像最好，可以避免图像倾斜旋转。

优选的，所述直齿远离基板的顶端设有棱线，且棱线为平行于所述基板的直线，更有利于光线的折射和汇聚，达到更好的图像修正效果，形成更加清晰的图像。

优选的，所述直齿为三棱柱，且一侧面紧贴在基板上，三棱柱式的直齿易于制造，具有较好的消像差效果，同时成品率更高。

优选的，所述直齿的横截面包括依次首尾相连的底边和两条斜边，所述底边紧贴在基板上，一条所述斜边为弧线，另一条所述斜边为弧线或者直线，弧线比直线消像差效果更好，最佳是两条斜边都为弧线。

优选的，相邻两块所述菲涅尔透镜对向设置；或者，相邻两块所述菲涅尔透镜同向设置；或者，相邻两块所述菲涅尔透镜背向设置；对向设置可以获得最佳的光学性能，背向设置可以更好的固定两块菲涅尔透镜之间的相对位置，同向设置也能获得较好的光学效果，同向设置菲涅尔透镜利于多块菲涅尔透镜的叠加。

优选的，两块所述菲涅尔透镜紧贴在一起；或者，两块所述菲涅尔透镜之间留有间隙。紧贴在一起可以尽量降低菲涅尔透镜组的厚度，使整个装置更加薄。

空间成像光学系统，包括：

用于显示图案的图像源；

和上述的菲涅尔透镜组；

所述菲涅尔透镜组用于将图像源发出光线折射后在空气中成放大实像。

优选的，所述图像源与菲涅尔透镜组之间的光路上还设有第一反射镜；和/或，所述菲涅尔透镜组与实像之间的光路上设有第二反射镜。利用反射镜调整图像源、菲涅尔透镜组和实像之间的位置，合理利用空间，便于布局。

优选的，所述菲涅尔透镜组的尺寸大于所成实像的尺寸，让用户能观看到完整的像。

优选的，所述图像源为LCD、LED、OLED、LCOS或投影机中的一种，降低图像源的成本和门槛，适应性更广。