平面對稱成像光學板的制作方法

本發明涉及光學成像元件技術領域，具體涉及一種平面對稱成像光學板。

背景技術：

現有技術的平面對稱成像光學元件主要應用于顯示裝置，其是由發光物體或光學照射物體發射的發散光通過光學板透射，在光學板內經過兩次反射，隨后可以相對于與發光物體或光學照射物體具有位置關系的光學板，在平面對稱位置上匯聚成像，其中，呈陣列狀排列了多個凹狀單位光學元件或凸狀單位光學元件而成的微鏡陣列近年來受到關注，該凹狀單位光學元件或凸狀單位光學元件具有與該基板垂直或以接近于垂直的角度配置的“相互正交的兩個鏡面”(構成直角的角的、一對鄰接的光反射面。即“角反射器”)。在該微鏡陣列中，“兩面角反射器陣列”也是利用了下述作用的構件：在從上述陣列的單側入射的光通過元件面(基板)時，該光在構成各個單位光學元件(角反射器)的一對光反射面之間反射兩次，該反射兩次后的光(通過光)在上述陣列的相反側(相對于元件面呈面對稱)的空間位置成像。

但是申請人發現，上述的結構由于光線在凹狀單位光學元件或凸狀單位光學元件反射后直接成像，因此像素密度較低，無法滿足更高的像素要求，另外，該結構對凹狀單位光學元件或凸狀單位光學元件的加工工藝要求高，因此制造成本也相對較高，這也是上述結構并未普及推廣的原因之一。因此如何提供一種像素密度高、加工較為簡單、造價較低的光學板是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

有鑒于此，特提出本發明。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種平面對稱成像光學板。具體技術方案如下：

一種平面對稱成像光學板，包括：由上至下設置的可透光的第一基板和第二基板，所述第一基板具有多個第一反射面，所述第二基板設有多個與所述第一反射面正交的第二反射面，發散光線經過第一反射面和第二反射面的反射后到達所述第一基板上方，并在所述第一基板的上方空間匯聚成像。

根據本發明提供的平面對稱成像光學板，通過設置在第一基板和第二基板上相交錯的矩形塊或矩形孔實現兩次反射，使得像素密度高于同類技術，而且對矩形塊或矩形孔的直角的加工精度要求較低，僅通過側壁反光，降低了加工難度和整體造價。

根據本發明的一個示例，所述第一基板布設有多個矩形塊和/或矩形孔，所述第二基板布設有多個矩形塊和/或矩形孔，所述矩形塊的外側壁/矩形孔的內側壁設有垂直于所述基板的反光面，所述第一基板上的矩形塊/矩形孔與第二基板的矩形塊/矩形孔的反光面交錯布設。

根據本發明的一個示例，多個所述矩形塊之間、所述矩形孔內設有透光材質的填充物。

根據本發明的一個示例，所述第一基板和第二基板之間設有透明的隔板。

根據本發明的一個示例，所述第一基板的上方設有至少一個平面鏡，所述平面鏡為部分透射部分反射或鏡面結構。

根據本發明的一個示例，所述第二基板的下方設有第一顯示屏。

根據本發明的一個示例，所述第一基板上方設有第二顯示屏，所述第二顯示屏上設置有部分透射部分反射結構。

根據本發明的一個示例，所述第一反射面和/或第二反射面為多層反光結構疊加成型。

根據本發明的一個示例，所述第一反射面、第二反射面鍍膜或拋光處理。

根據本發明的一個示例，所述第一基板和所述第二基板通過紫外膠相粘結，或，所述第一基板和所述第二基板通過透明或半透明材料封裝固定。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本實施例的平面對稱成像光學板的一種結構示意圖；

圖2是本實施例的平面對稱成像光學板的另一種結構示意圖；

圖3是本實施例的平面對稱成像光學板的再一種結構示意圖；

圖4是本實施例的平面對稱成像光學板的第一基板和第二基板的俯視圖(一)；

圖5是本實施例的平面對稱成像光學板的第一基板和第二基板的俯視圖(二)；

圖6是本實施例的平面對稱成像光學板的使用狀態示意圖；

圖7是本實施例的平面對稱成像光學板的具有第一顯示屏和第二顯示屏的光學板的使用狀態示意圖；

圖8是本實施例的平面對稱成像光學板的光路圖(一)；

圖9是本實施例的平面對稱成像光學板的光路圖(二)；

圖10是本實施例的平面對稱成像光學板的光路圖(三)；

圖11是本實施例的平面對稱成像光學板的光路圖(四)；

圖12是本實施例的平面對稱成像光學板的光路圖(五)；

圖13是本實施例的平面對稱成像光學板的單位面積像素個數示意圖(一)；

圖14是本實施例的平面對稱成像光學板的單位面積像素個數示意圖(二)；

圖15是本實施例的平面對稱成像光學板的單位面積像素個數示意圖(三)；

圖16是本實施例的平面對稱成像光學板的單位面積像素個數示意圖(四)；

圖17是現有技術光學板的單位面積像素個數示意圖(五)；

圖18是本實施例的平面對稱成像光學板的光路圖(六)；

圖19是本實施例的平面對稱成像光學板的光路圖(七)；

圖20是本實施例的平面對稱成像光學板的矩形孔融合示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參考附圖來詳細描述根據本發明的平面對稱成像光學板。

結合附圖1-19所示，本實施例一種平面對稱成像光學板，包括在上方的第一基板和在第一基板下方的第二基板，第一基板和第二基板設有多個如圖8-12所示的相互正交的第一反射面和第二反射面，第一反射面設置在第一基板上，第二反射面設置在第二基板上，第一反射面和第二反射面形成第一光路組件，第一反射面即圖中的abcd面，第二反射面為圖中的efgh面，可知發光點或反光點發出的發散光經過abcd面的反射(反射點為m)至efgh面進行二次反射(反射點為n)，隨后進入到下述的第二光路組件中。有利的，上述的第一反射面和第二反射面可以由多層結構組成，例如通過兩層或兩層以上的材料疊加形成abcd面。多層疊加形成一個面，主要是因為每個方孔或方塊深寬比太大的話不易加工，這時可以通過兩個相同結構疊加在一起組合成一個面。本實施例的光學板成像如圖18和19所示，其中g為發散光線的發射點，g＇為成像點(發散光線的匯聚點)，顯示屏可看做由多個發射點g組成，懸浮顯示屏可看做由多個成像點g＇組成。

具體的，本實施例的第一基板和第二基板有多種組合方式，例如圖1所示，透光的第一基板第二基板的板面相連接，可以是一體連接，便于加工，也可以是通過中間結構(例如膠等)相連接，圖中第一基板的矩形塊位于兩者組合體的上方，第二基板的矩形塊位于兩者組合體的下方。

再例如圖2所示，透光的第一基板和第二基板的矩形塊相連接，兩個基板的板面分別位于兩者組合體的上下，第一基板的矩形塊和第二基板的矩形塊的側壁均為垂直于基板平面的反光面，第一基板的矩形塊和第二基板的矩形塊可以直接接觸，也可以在兩者之間預留有一定空間，或者通過玻璃間隔，第一基板的矩形塊和第二基板的矩形塊交錯布設，更具體的，可以從圖示中得出，第一基板的一個矩形塊或矩形孔的形心位于第二基板的四個矩形塊或矩形孔之間的中間位置。

再例如圖3中的第一基板為透光材質或者不透光材質，其設有多個矩形孔，同樣的，第二基板也設有多個矩形孔，第一基板的矩形孔和第二基板的矩形孔的側壁均為反光面，第一基板的矩形孔和第二基板的矩形孔之間預留有一定空間，或者通過玻璃間隔，第一基板的矩形孔和第二基板的矩形孔交錯布設。需要說明的是，矩形孔可以貫穿第一基板或第二基板的表面，形成通孔結構，這樣，第一基板和第二基板的材質可以為不透光材質。

當然，第一基板和第二基板還可以有其他組合方式，例如在第一基板設有矩形塊，第二基板設有矩形孔，再例如第一基板設有矩形孔，第二基板設有矩形塊，再例如第一基板設有矩形塊和矩形孔，第一基板也設有矩形塊和矩形孔等等，兩交錯結構之間可通過透明板隔離支撐，透明擋板可獨立存在或與上下交錯結構部分或全部結合(圖中均未示出)。以上結構均包含在本發明的保護范圍之內。優選的，本實施例的矩形孔的大小為0.2mm，孔邊邊距為0.05mm，矩形塊也可以如此設計，當然也可以對矩形塊或矩形孔的結構比例進行限定，例如將矩形塊的高度與寬度之比限定為1～1.5，當然，其他能夠取得良好效果的比例也在本發明的保護范圍之內。

另外，如圖20所示，方孔或方塊可互相融合再進行交錯，融合的方式有多種，圖示僅僅是為了展示作用，不限定本發明的融合方式。

以上設計可以使得光線通過交錯設置的多個反光面的反射后成像，使得成像的像素密度較大，擬真度優于背景技術中提到的凹狀單位光學元件或凸狀單位光學元件直接成像的效果。如圖13-16所示，其中圖13表示的是在透明基板的情況下，在矩形孔或矩形塊結構側用相似折射率材料填充后交錯的單位面積像素個數，圖14表示的是在不透明基板的情況下，交錯后的單位面積像素個數，圖15表示的是在透明基板的情況下，在矩形孔或矩形塊結構側用相似折射率材料填充后用另一種交錯方式的單位面積像素個數，圖16表示的是在不透明基板的情況下，另一種交錯方式交錯后的單位面積像素個數，圖17是現有技術的光學板的單位面積像素個數，可以得知本實施例的光學板的成像密度優于現有技術的結構。

有利的，如圖6所示，本實施例具有設置在光學板下方的第一顯示屏1，用于顯示基本圖像，成像點或者成像圖案在圖6中的b處，有利的，如圖7所示，還可以在光學板上設有與光學板呈一定角度的第二顯示屏2，并且在第二顯示屏上貼附有半反半透膜(也可以是其他具有反光和透射雙重功能的結構)，這樣改變了原有的成像位置(圖18所示)，并且可以實現懸浮成像(圖中的b為成像位置)，具有懸浮顯示效果。

有利的，本實施例還可以在矩形孔內或矩形塊的間隙內可填充物質，例如液體或固體，液體或固體可為與基板同折射率或不同折射率的液體或固體，比如光固化樹脂，高折射率有機物等。填充后可提升光學板機械強度，可增加像素密度，可提高顯示亮度。填充同折射率或相似折射率物質，可提高像素密度并且不影響成像質量，如圖13所示。

有利的，還可以在光學結構上結合一個或一個以上平面鏡，平面鏡可為部分透射部分反射的平面鏡。用來調整成像視角及成像位置，以達到更好的效果。部分透射部分反射的平面鏡可作為顯示屏屏幕的一部分，以實現在顯示屏幕附近成像的效果。示例中的點的位置可以以一定角度放置顯示屏，尤其是3d顯示屏，可結合攝像頭進行人眼捕捉使人眼始終看到穩定的3d圖形并結合手勢捕捉模塊進行交互，提升用戶體驗。

有利的，可以將上述的第一反射面、第二反射面、反光面鍍膜或拋光處理，提高反射率。

具體的，本實施例的第一基板和第二基板可以通過紫外膠相粘結，或者，第一基板和第二基板通過透明或半透明材料封裝固定。當然也可以采用其他連接方式，這里不一一列舉。

下面就本實施例的平面對稱成像光學板的工作過程進行闡述：

如圖8-12所示，本實施例的平面abcd與平面efgh正交，發光點或反光點s的發散光經過平面abcd反射，到達平面efgh，進行2次反射，2次反射光線經過s相對于光學板的平面對稱位置。s的發散光經過多個矩形塊或矩形孔結構，在相對于光學板對稱的位置匯聚(成像)，其中m為s的發散光與平面abcd的交點，n為經過平面abcd反射后的光線與平面efgh的交點。

綜上，根據本實施例提供的平面對稱成像光學板，通過設置在第一基板和第二基板上相交錯的矩形塊或矩形孔實現兩次反射，使得像素密度高于同類技術，而且對矩形塊或矩形孔的直角的加工精度要求較低，僅通過側壁反光，降低了加工難度和整體造價。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。