1.一种用于悬浮显示的光学成像系统,所述光学成像系统沿其光轴依次限定物面、第一像平面和第二像平面,所述光学成像系统包括:
至少一个成像单元,在光轴上介于所述物面与所述第一像平面之间,其中所述至少一个成像单元在第一方向和第二方向上具有不同的会聚光线的能力,所述第一方向和所述第二方向分别与所述光轴正交;以及
主散射屏,所述主散射屏放置于所述第一像平面的焦深内,并且沿所述第二方向发散光,
其中所述光学成像系统被配置为使得来自所述物面上的点的光束在所述第一像平面上形成所述第一方向的线像,并且使得来自所述物面上的点的光束在所述第二像平面上形成所述第二方向的线像,其中所述第二像平面为悬浮图像面。
2.如权利要求1所述的光学成像系统,还包括附加散射屏,设置在所述物面处,用于沿所述第一方向发散光。
3.如权利要求1所述的光学成像系统,其中所述至少一个成像单元包括:
主成像单元,所述主成像单元被配置为在所述第一方向上会聚光线。
4.如权利要求3所述的光学成像系统,其中所述至少一个成像单元还包括设置在所述物面与所述主散射屏之间的辅助成像单元,并且所述辅助成像单元包括一维孔径光阑,用于在所述第二方向上约束来自所述物面的光线。
5.如权利要求4所述的光学成像系统,其中所述辅助成像单元还包括设置在所述物面与所述一维孔径光阑之间的光学元件,以用于在所述第二方向上将来自所述物面上的点的光束转变为近似平行光。
6.如权利要求3所述的光学成像系统,其中:
所述至少一个成像单元还包括辅助成像单元以使得所述光学成像系统进一步限定一个或多个中继像平面,所述一个或多个中继像平面在光轴上介于所述物面与所述主散射屏之间,并且所述光学成像系统还包括设置在所述一个或多个中继像平面中的特定中继像平面的焦深内的附加散射屏以用于沿所述第一方向发散光。
7.如权利要求6所述的光学成像系统,其中所述辅助成像单元被配置为将来自所述物面上的点的光束在所述特定中继像平面处形成为所述第二方向的线像。
8.如权利要求6所述的光学成像系统,其中所述辅助成像单元包括孔径光阑和设置在所述物面与所述孔径光阑之间的光学元件,所述光学元件使得来自所述物面上的点的光束被准直为近似平行光。
9.如权利要求8所述的光学成像系统,其中所述孔径光阑被缩小为使得来自所述物面上的点的光束被投射到所述附加散射屏上以形成像素点。
10.如权利要求6所述的光学成像系统,其中所述附加散射屏被放置为与光轴成一定角度。
11.如权利要求1所述的光学成像系统,其中所述主散射屏被放置为与光轴成一定角度。
12.如权利要求1所述的光学成像系统,其中百叶窗遮光结构被布置在所述主散射屏的出光侧,以用于对从所述主散射屏出射的光线进行角度控制。
13.如权利要求1所述的光学成像系统,其中所述至少一个成像单元包括以下中的一者或多者:
一维回射屏,用于在所述第一方向上会聚光线;
复曲面镜,用于同时在所述第一方向和所述第二方向上调制光线;
光波导,用于在其中传播光线;
柱面透镜,用于在一个方向上会聚光线,而不改变与该方向正交的另一个方向上的光线的传播;以及
透镜组,在光轴上介于所述物面与所述第一像平面之间,用于在其间传播光线。
14.如权利要求1所述的光学成像系统,其中所述至少一个成像单元包括在所述第二方向构成无焦系统的多个光学元件,以使得由所述无焦系统的入瞳进入所述无焦系统的不同入射角度的第二方向的平行光束在经过所述无焦系统后在其出瞳处的出射光束依然是不同角度的第二方向的平行光束。
15.如权利要求3所述的光学成像系统,其中所述主成像单元能够沿光轴往复移动或具有快速变焦功能。
16.一种悬浮显示装置,包括:
如权利要求1-15所述的光学成像系统;以及
图像显示单元,所述图像显示单元被配置为朝向所述光学成像系统的物面发出构成一图像的光。
17.如权利要求16所述的悬浮显示装置,还包括设置在所述物面处的空间光调制器,以用于对来自所述图像显示单元的平行光进行调制。
18.如权利要求16所述的悬浮显示装置,其中:
所述图像显示单元为直视式显示源,并且将所述图像显示单元的显示面设置在所述物面处;或
所述图像显示单元为投影式显示源,并且将所述图像显示单元的投影面设置在所述物面处。
19.一种环视显示装置,包括:
多个如权利要求16-18所述的悬浮显示装置,以拼接的方式布置。