[发明专利]空中成像装置

说明书

本发明公开了一种空中成像装置包括：显示件、第一微透镜阵列、第二微透镜阵列，显示件具有多个像素点；第一微透镜阵列位于显示件的一侧，且朝向于多个像素点设置，显示件与第一微透镜阵列的距离为L，第一微透镜阵列的焦距为f1，且满足L≥2f1；第二微透镜阵列位于第一微透镜阵列的背离显示件的一侧，第二微透镜阵列的焦距为f2；两个微透镜阵列均具有多个子透镜，多个子透镜在光轴方向上一一对应，每个像素点发出的光线入射于至少一个子透镜，显示件的图像经第一和第二微透镜阵列后在第二微透镜阵列背离第一微透镜阵列的一侧形成浮空实像。由此，成像装置体积小，且产生的实像无翻转和镜像，只要在可视角范围内，可以在任何距离进行观察。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种空中成像装置。

背景技术

微透镜阵列是由通光孔径为微米级及浮雕深度为纳米级的透镜组成的阵列，阵列单元尺寸小、集成度高，具有聚焦、成像等功能。目前主要用于波前传感、红外焦平面探测、CCD阵列光聚能、激光阵列扫描、激光显示、光纤耦合等系统。目前市场上的无接触空中成像技术很少利用微透镜阵列来成像，多为利用二面角反射阵列(DCRA)来实现的，但是该项技术有一个很明显的弊端，DCRA在使用时需与物面成一定夹角(一般45度为最佳)，无法在与物面平行情况下使用，这就导致设备的体积偏大，且显示件的尺寸越大，设备的整体厚度就越厚。而本发明中提出的基于微透镜阵列的成像装置可以在与物面平行情况下使用，且物距很小，厚度不会随着显示件的尺寸增大而增大。该成像装置可以在显示件关于微透镜阵列装置对称的位置呈现一个浮空实像，且具有较小的视场角，可以起到预防偷窥的作用。

目前市面上的无接触空中成像设备由于其成像质量对成像元件和显示件两者夹角的依赖性，导致设备体积过大，满足不了如今电子器对紧凑性的要求，无法适用于小型和便携式电子器。

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，本发明的一个目的在于提出一种空中成像装置。

根据本发明第一方面实施例的空中成像装置包括：显示件、第一微透镜阵列、第二微透镜阵列，所述显示件具有用于显示图像的多个像素点；所述第一微透镜阵列位于所述显示件的一侧，且朝向于多个像素点设置，所述显示件与所述第一微透镜阵列的距离为L，所述第一微透镜阵列的焦距为f1，且满足L≥2f1；所述第二微透镜阵列位于所述第一微透镜阵列的背离所述显示件的一侧，所述第二微透镜阵列的焦距为f2，所述第二微透镜阵列、所述第一微透镜阵列均具有多个子透镜，且所述第一微透镜阵列的多个子透镜、所述第二微透镜阵列的多个子透镜在光轴方向上一一对应，每个所述像素点发出的光线入射于至少一个所述子透镜，所述第一微透镜阵列与所述第二微透镜阵列之间的距离为d，且满足d＝f1+f2；所述显示件显示的图像经第一微透镜阵列、第二微透镜阵列后在第二微透镜阵列的背离所述第一微透镜阵列的一侧形成浮空实像。

根据本发明实施例的空中成像装置，利用集成成像方法中的光路可逆原理，第一微透镜阵列起到记录光场的作用，第二微透镜阵列起到再现三维场景的作用。即对第一微透镜阵列的子透镜b来说，光源以近似平行光入射，近似会聚在每个子透镜b的后焦面上(也相当于第二微透镜阵列的前焦面)，再通过第二微透镜阵列，对第二微透镜阵列的每个子透镜b来说出射光线也近似为平行光，所有出射的光线在光源关于微透镜阵列对称的位置会聚。由此，成像装置体积小，且产生的实像无翻转和镜像，只要在可视角范围内观察，可以在任何距离进行观察。

在一些实施例中，还包括：视场控制件，所述视场控制件设于所述显示件与所述第一微透镜阵列之间。

在一些实施例中，所述视场控制件贴靠于所述显示件朝向于所述第一微透镜阵列的一面。

在一些实施例中，所述视场控制件具有多个阵列分布的圆形孔径光阑。

在一些实施例中，每个所述圆形孔径光阑的视场角＜10°。

在一些实施例中，所述圆形孔径光阑的表面涂覆有黑色吸光材料。