[发明专利]用于悬浮成像的光学系统和方法

权利要求书

1.一种用于悬浮成像的光学系统，其特征在于，包括：

光源，配置成发射出发散光束；

整形透镜，位于所述光源的光路下游，配置成接收所述光源发出的光束，调整后出射；

衍射光学元件，位于所述整形透镜的光路下游，配置成接收所述出射光束，并在空间中的预设位置投射出悬浮的具有特定图案的光场，其中所述衍射光学元件包括微结构面，所述微结构面上设置有一个或多个微结构图案单元，所述微结构图案单元配置成将入射光进行调制，以投射出所述具有特定图案的光场。

2.如权利要求1所述的光学系统，其中所述光源为点光源，所述点光源设置在沿光传播方向远离所述整形透镜焦平面的位置处。

3.如权利要求2所述的光学系统，其中，通过调节所述点光源与所述整形透镜的焦平面的距离，以使得所述光学系统在所述预设位置处投射出所述具有特定图案的光场。

4.如权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其中所述点光源包括半导体激光器、发光二极管中的一种或多种。

5.如权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其中所述整形透镜包括准直镜、菲涅尔透镜中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的光学系统，其中所述衍射光学元件以平行光作为光源、以所述具有特定图案的光场作为目标光场进行设计。

7.如权利要求6所述的光学系统，其中所述特定图案包括掌纹、指纹中的一种或多种。

8.如权利要求6所述的光学系统，其中所述特定图案包括立体图、平面图中的一种或多种。

9.如权利要求1-3中任一项所述的光学系统，还包括：

光栅单元，位于所述衍射光学元件的光路下游，配置成将所述具有特定图案的光场在空间中的所述预设位置进行复制。

10.如权利要求9所述的光学系统，其中所述光栅单元包括二维光栅，配置成将所述具有特定图案的光场在空间中的所述预设位置以阵列形式进行扩展。

11.一种悬浮成像的方法，其特征在于，包括：

通过光源发射出发散光束；

通过整形透镜接收所述光源发出的光束，调整后出射；

通过衍射光学元件接收所述出射光束，并在空间中的预设位置投射出具有特定图案的光场，其中所述衍射光学元件包括微结构面，所述微结构面上设置有一个或多个微结构图案单元，所述微结构图案单元配置成将入射光进行调制，以投射出所述具有特定图案的光场。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

通过调节所述光源与所述整形透镜的焦平面的距离，以使得所述光学系统在所述预设位置处投射出所述具有特定图案的光场。

13.如权利要求11或12所述的方法，进一步包括：

通过光栅单元将所述具有特定图案的光场在所述预设位置进行复制。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述光栅单元包括二维光栅，所述方法进一步包括：

通过所述二维光栅将所述具有特定图案的光场在所述预设位置以阵列形式进行扩展。

15.一种用于悬浮成像的光学系统，其特征在于，包括：

光源，配置成发射出发散光束；和

衍射光学元件，位于所述光源的光路下游，配置成接收所述光源发出的光束并进行整形，并在空间中的预设位置投射出悬浮的具有特定图案的光场，其中所述衍射光学元件包括微结构面，所述微结构面上设置有一个或多个微结构图案单元，所述微结构图案单元配置成将入射光进行整形和调制，以投射出所述具有特定图案的光场。