空间成像系统及其装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及一种空间成像系统及其装置。


背景技术：

2.目前空气成像装置大多是透射式空气成像原理，采用二面角反射原理，利用两块透明基板之间周期性且斜45
°
排布地尺寸相等的二面角矩形反射器或长条形反射器，通过二次反射进行空间成像。
3.这种透射式空气成像系统的加工工艺十分复杂且成品率低，不利于产品化；另外传统式的空气成像系统的比例只能1:1，无法实现放大实像，也不能保证人体能够直接接触所成的实像。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种空间成像系统及其装置，能够保证空间所成的实像能够被人眼观察到。
5.本实用新型提供了一种空间成像系统，包括显示源和成像透镜：
6.所述显示源用于发送待显示内容的光线至所述成像透镜，所述成像透镜将接收的光线反射出去，在空中形成所述待显示内容的空间实像；
7.所述成像透镜为菲涅尔反射镜或者二元衍射面反射镜，其中，所述成像透镜的齿间距为0.01mm至10mm之间；所述成像透镜的尺寸大于所述空间实像的尺寸。
8.如此设置，通过限定成像透镜的齿间距和成像透镜的尺寸大于所述空间实像的尺寸，能够保证通过成像透镜所形成的空间实像能够被观察到以及能够通过肢体直接触摸悬浮在空间中的像。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述显示源与水平线之间的夹角为0度至90度之间，所述成像透镜与水平线之间的夹角为0度至90度，所述显示源中心所在的竖直线和所述成像透镜的中心所在的竖直线之间的水平距离为10mm至10000mm之间；所述成像透镜和所述成像透镜的中心所在的竖直线和所述空间实像中心所在的竖直线之间的水平距离为10mm至10000mm之间。
10.在本实用新型的一个实施例中，所述空间成像系统还包括透镜组，所述透镜组设置于所述显示源和所述成像装置之间，所述透镜组包括至少一个透镜，任一所述透镜用于接收所述显示源发射的光线，并将所述显示源发射的光线经过至少一个所述透镜透射给所述成像透镜。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述透镜组与水平线之间的夹角为0度至90度之间，所述透镜组的任一所述透镜中心的竖直线和所述显示源中心的竖直线之间的水平距离为0mm至100mm之间，所述透镜组的任一所述透镜中心的竖直线和所述成像透镜中心的竖直线之间的水平距离为10mm至10000mm之间。
12.在本实用新型的一个实施例中，所述空间成像系统还包括反射镜组，所述反射镜
设置于所述显示源和所述成像装置之间，所述透镜组包括至少一个反射镜，任一所述反射镜用于接收所述显示源发射的光线，并将所述显示源发射的光线经过至少一个所述反射镜反射给所述成像透镜。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述反射镜组与水平线的夹角为0度至90度之间，所述反射镜组的任一所述反射镜中心的竖直线和所述显示源中心的竖直线之间的水平距离为0mm至100mm之间，所述反射镜组的任一所述反射镜中心的竖直线和所述成像反射镜中心的竖直线之间的水平距离为10mm至10000mm之间。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述反射镜为平面反射镜，菲涅尔反射镜，自由曲面反射镜和二元衍射面反射镜中的至少一种。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述成像透镜的反射面为镀金属膜或者镀介质膜的高反膜。
16.本实用新型还提供了一种空间成像装置，包括如上述所述的空间成像系统。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述空间成像装置包括空间成像装置本体，所述空间成像本体上设置凹陷部和适配于所述凹陷部的盖体，所述盖体可转动地连接于所述成像装置本体的一侧能够被容置于所述凹陷部，所述显示源设置于所述凹陷部，所述成像透镜设置于所述盖体的内侧面。
18.在本实用新型的一个实施例中，所述空间成像装置还包括手势识别装置，所述手势识别装置设置于空间成像装置本体上。
19.在本实用新型的一个实施例中，所述空间成像装置还包括语音识别装置，所述语音识别装置设置于空间成像装置本体上。
附图说明
20.图1为本实用新型提供的一种空间成像系统的结构示意图。
21.图2为上述实施例的成像透镜的结构示意图。
22.图3为上述实施例的空间成像系统具有透镜组的结构示意图。
23.图4为上述实施例的空间成像系统具有反射镜组的结构示意图。
24.图5为上述实施例的具有空间成像系统的空间成像装置的结构示意图。
25.10、显示源；20、成像透镜；30、空间实像；40、透镜组；50、反射镜组；60、空间成像装置本体；61、凹陷部；62、盖体；63、手势识别装置；64、语音识别装置。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.如图1和图2所示，本实用新型提供了一种空间成像系统，包括显示源10和成像透镜20，显示源10用于发送待显示内容的光线至成像透镜20，成像透镜20将接收的光线反射出去，在空中形成待显示内容的空间实像30，成像透镜20为菲涅尔反射镜或者二元衍射面反射镜，其中，成像透镜20的齿间距l为0.01mm至10mm之间；成像透镜20的尺寸大于空间实像30的尺寸。这里，成像透镜20的尺寸是指外接圆的直径，空间实像30的尺寸是指实像的最大截面尺寸。
30.具体地，显示源10能够发送用于待显示内容的光线至成像透镜20的反射面上，经过成像透镜20的反射面将待显示内容的光线反射出去，在空中能够形成待显示内容的空间实像30，这里，显示源10可以被实施为lcd、led、oled、lcos等显示屏，以便能够提供清晰的待显示的图像；成像透镜20可以在其透镜凹面镀金属膜或者镀介质膜的高反膜，以保证能够将近显示源10发送的具有待显示内容的图像能够在经成像透镜20反射后在空中成像。优选地，成像透镜20为菲涅尔反射镜或者二元衍射面反射镜，成像透镜20可以包括一个或多个菲涅尔反射镜或者二元衍射面反射镜，也可以包括多个由菲涅尔反射镜或者二元衍射面反射镜组合形成的成像透镜20，成像透镜20的齿间距l为0.01mm至10mm之间，且成像透镜20的尺寸必须大于呈现的空间实像30的尺寸，保证所形成的空间实像30能够被人眼观察和人体直接触摸到悬浮在空中的空间实像30。更具体地，在本发明中，成像透镜20还可以被实施为自由曲面反射镜。值得一说的是，菲涅尔反射镜可以为反射式自由曲面菲涅尔反射镜，反射式非球面菲涅尔反射镜，以及多片菲涅尔反射镜的组合。本实用新型提供的空间成像装置，不仅能够实现物像比例为1:1，还能够实现将实像放大的效果。
31.在本实用新型的一个实施例中，显示源10与水平线之间的夹角为0度至90度之间，成像透镜20与水平线之间的夹角为0度至90度，显示源10中心所在的竖直线和成像透镜20的中心所在的竖直线之间的水平距离l1为10mm至10000mm之间。
32.具体地，显示源10和成像透镜20之间的位置关系，只需要满足显示源10发送的待显示内容的光线能够发送到成像透镜20上，以保证能够在空间中形成空间实像30。通过调整显示源10和成像透镜20之间的位置关系，(包括通过调整显示源10和水平线之间的夹角，或者通过调整成像透镜20和水平线之间的夹角，或者通过同时调整显示源10、成像装置和水平线之间的夹角)，来改变空间实像30所呈现的位置。在本实用新型中，成像透镜20的中心所在的竖直线和空间实像30中心所在的竖直线之间的水平距离l2为10mm至10000mm之间，其具体的位置能够被调整。
33.如图3所示，空间成像系统还包括透镜组40，透镜组40设置于显示源10和成像装置之间，透镜组40包括至少一个透镜，任一透镜用于接收显示源10发射的光线，并将显示源10发射的光线经过至少一个透镜透射给成像透镜20。
34.具体地，对于任一透镜，任一透镜用于接收显示源10发射的光线，并将显示源10发射的光线透射给成像透镜20；或者任一透镜用于接收显示源10发射的光线，并将显示源10发射的光线透射给下一透镜，以使得经过多个透镜的透射后，最终将光线透射给成像透镜
20；或者任一透镜用于接收上一个透镜透射的光线，并将上一个透镜的光线透射给下一个透镜，以使得经过多个透镜的透射后，最终将光线透射给成像透镜20。这里，透镜组40可以被实施为正透镜组40或者负透镜组40。
35.具体地，透镜组40与水平线之间的夹角为0度至90度之间，透镜组40的任一透镜中心的竖直线和显示源10中心的竖直线之间的水平距离l4为0mm至100mm之间，透镜组40的任一透镜中心的竖直线和成像透镜20中心的竖直线之间的水平距离l3为10mm至10000mm之间。
36.如图4所示，空间成像系统还包括反射镜组50，反射镜组50设置于显示源10和成像装置之间，反射镜组50包括至少一个反射镜，任一反射镜用于接收显示源10发射的光线，并将显示源10发射的光线经过至少一个反射镜反射给成像透镜20。
37.具体地，对于任一反射镜，任一反射镜用于接收显示源10发射的光线，并将显示源10发射的光线反射给成像透镜20；或者任一反射镜用于接收显示源10发射的光线，并将显示源10发射的光线反射给下一反射镜，以使得经过多个反射镜的反射后，最终将光线反射给成像透镜20；或者任一反射镜用于接收上一个反射镜反射的光线，并将上一个反射镜的光线反射给下一个反射镜，以使得经过多个反射镜的反射后，最终将光线反射给成像透镜20。这里，反射镜组50可以为平面反射镜，菲涅尔反射镜，自由曲面反射镜和二元衍射面反射镜中的至少一种。当然，相关领域的技术人员应当理解，在本实用新型中，透镜组40和反射镜组50可以配合使用，只需要满足有显示源10发射的待显示内容的光线经过透镜组40的透射和反射镜组50的反射作用后，能够将待显示内容的光线投射到成像透镜20上，以便实现在空间位置的成像。
38.具体地，反射镜组50与水平线的夹角为0度至90度之间，反射镜组50的任一反射镜中心的竖直线和显示源10中心的竖直线之间的水平距离l5为0mm至100mm之间，反射镜组50的任一反射镜中心的竖直线和成像反射镜中心的竖直线之间的水平距离l6为10mm至10000mm之间。
39.如图5所示，还提供了一种空间成像装置，包括如上述的空间成像系统。具体地，空间成像装置包括空间成像装置本体60，空间成像本体上设置凹陷部61和适配于凹陷部61的盖体62，盖体62可转动地连接于成像装置本体的一侧能够被容置于凹陷部61，显示源10设置于凹陷部61，成像透镜20设置于盖体62的内侧面。
40.通过翻转盖体62也能够起到调整成像透镜20的效果，方便人眼能够观察。本实用新型提供的空间成像装置可以被运用在各种智能家电领域如ai音响中，以实现在生活、娱乐等方面带来便利。
41.如图5所示，在本实用新型的一个实施例中，空间成像装置还包括手势识别装置63，手势识别装置63设置于空间成像装置本体60上。
42.如图5所示，空间成像装置还包括语音识别装置64，语音识别装置64设置于空间成像装置本体60上。
43.具体地，手势识别装置63和语音识别装置64均能够实现控制空间成像装置的启闭，当空间成像装置处于开机状态下，通过手势识别装置63或者语音识别装置64能够实现和空间实像30进行互动。
44.本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新
型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。