[发明专利]一种无介质投影系统

说明书

本发明提供一种无介质投影系统，涉及光学技术领域，包括：从光源出射的发散光束经匀光棒和第一菲涅尔透镜的准直匀光后作为薄膜晶体液晶显示屏的入射光，从薄膜晶体液晶显示屏出射的光束经准直光学元件后由成像光学组件汇聚在目标区域成像，使得像面上各点光束充满眼盒，即可在眼盒范围内裸眼观看悬浮在空气中的像，实现无介质投影。通过在光源和薄膜晶体液晶显示屏之间设置匀光棒和第一菲涅尔透镜、在薄膜晶体液晶显示屏的出光侧设置准直光学元件，使得用于成像部分的光束的各视场的主光线接近平行，从而进一步的提高目标区域成像的亮度及亮度均匀性，进而在目标区域实现更加清晰的图像显示，提高最终图像的成像质量以及用户的使用体验。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种无介质投影系统。

背景技术

随着科技的快速发展，无介质投影技术逐渐成熟，其指不需要介质屏幕即可看到图像。由于无介质投影技术不需要任何介质，就可以在空中成像，因此，其也被广泛应用于汽车中的人机交互系统。

现有无介质投影在目标区域成像时，图像的亮度和均匀性较低，难以满足实际的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种无介质投影系统，以解决现有无介质投影系统成像时图像亮度和亮度均匀性差的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例的一方面，提供一种无介质投影系统，包括：光源、沿出光方向依次设置的匀光棒、第一菲涅尔透镜、薄膜晶体液晶显示屏、准直光学元件以及成像光学组件；从光源出射的发散光束经匀光棒和第一菲涅尔透镜的准直匀光后作为薄膜晶体液晶显示屏的入射光，从薄膜晶体液晶显示屏出射的光束经准直光学元件由成像光学组件汇聚在目标区域成像以使像面各点光束充满眼盒。

可选的，成像光学组件包括沿出光方向依次设置的第一反射镜和第二反射镜，从准直光学元件出射的光束依次经第一反射镜和第二反射镜汇聚在目标区域成像。

可选的，第一反射镜的面型和第二反射镜的面型均为自由曲面。

可选的，在薄膜晶体液晶显示屏的入光侧设置有扩散膜。

可选的，匀光棒为空心方锥棒，在空心方锥棒内壁镀有反射膜，空心方锥棒的顶面为入光侧，空心方锥棒的底面为出光侧，空心方锥棒的顶面的面积小于空心方锥棒的底面的面积。

可选的，准直光学元件为成像透镜。

可选的，成像透镜为球面透镜、非球面透镜或第二菲涅尔透镜。

可选的，准直光学元件为第三反射镜，第三反射镜的面型为球面、非球面或自由曲面。

可选的，无介质投影系统还包括折返光学组件，折返光学组件用于折叠光路。

本发明的有益效果包括：

本发明提供了一种无介质投影系统，包括：光源、沿出光方向依次设置的匀光棒、第一菲涅尔透镜、薄膜晶体液晶显示屏、准直光学元件以及成像光学组件；从光源出射的发散光束经匀光棒和第一菲涅尔透镜的准直匀光后作为薄膜晶体液晶显示屏的入射光，从薄膜晶体液晶显示屏出射的光束经准直光学元件由成像光学组件汇聚在目标区域成像，使得像面上各点的光束充满眼盒，可以在眼盒范围内裸眼观测到实像，实现无介质成像。通过在光源和薄膜晶体液晶显示屏之间设置匀光棒和第一菲涅尔透镜从而能够对光源出射的光束进行初次的准直匀光，从而在图像源阶段提升图像的亮度和均匀性，然后在薄膜晶体液晶显示屏的出光侧设置准直光学元件，通过准直光学元件再次对薄膜晶体液晶显示屏出射的各视场光束的主光线进行修正，使得用于成像部分的光束的各视场的主光线接近平行，从而进一步的提高在目标区域成像的亮度和亮度均匀性，进而在目标区域实现更加清晰的图像显示，提高最终图像的成像质量以及用户的使用体验，同时，通过上述器件在实现无介质投影的同时，能够降低制造成本。

附图说明