复合式直二面角反射器阵列平板透镜及大视角无介质空气悬浮显示装置

技术领域

本发明涉及无介质悬浮显示技术领域，尤其涉及大视角无介质空气悬浮显示装置用的一种复合式直二面角反射器阵列平板透镜及大视角无介质空气悬浮显示装置。

背景技术

如图1所示，当传统的直二面角反射器阵列平板，由于直二面角反射器其原理限制，以穿过当前发光点并向正前方延伸的直线为光轴，当物方光线以离轴45°方向射向直二面角反射器的其中一面时，由于该边以离轴45°角方向排布，则该物方光线垂直于直二面角反射器的该面，不再反射向另一面，直二面角反射器作用失效，因此目前采用等效直二面角反射器阵列的无介质悬浮显示器可视角度不能超过±45°。

目前的技术，由于单一直二面角阵列结构，当入射光的角度大于45°时，与其中的第一反射通道中的反射面平行，无法再继续反射传播，因此可视角度不能大于45°。使用场影受到一定的限制。

发明内容

为了解决单一模式直二面角反射器阵列结构的可视角度不超过±45°的问题，本发明提供了一种复合式直二面角反射器阵列平板透镜，包括第一导光件、第二导光件，

所述第一导光件包括第一透明直四棱柱、1/4波片，所述第一透明直四棱柱贴有所述1/4波片；所述第一导光件由多行多列的第一透明直四棱柱斜向组合在一起，两列相邻的第一透明直四棱柱的侧面之间嵌有第一反射膜，相邻两行第一透明直四棱柱的侧面之间具有间隙；

所述第二导光件包括第二透明直四棱柱、第二反射膜，所述第二透明直四棱柱贴有所述第二反射膜；所述第二导光件由多行多列第二透明直四棱柱斜向组合在一起，两行相邻的第二透明直四棱柱侧面之间嵌有第三反射膜，相邻两行第二透明直四棱柱的侧面之间具有间隙；

所述第一导光件的两列相邻的第一透明直四棱柱的侧面之间嵌有第一反射膜方向与所述第二导光件的两行相邻的第二透明直四棱柱侧面之间嵌有第三反射膜方向保持相互垂直，上下十字交叉的部位构成了第一微型角反射器；

所述第一导光件从属于行状排列且与行状排列方向平行的两侧面和所述第二导光件从属于列状排列且与列状排列方向平行的两侧面方向保持相互垂直，上下十字交叉的部位构成了第二微型角反射器。

作为本发明的进一步改进，所述第一导光件上表面与所述第二导光件下表面分别贴有透明材料。

作为本发明的进一步改进，所述透明材料为透明玻璃或者其它透明光学材料。

作为本发明的进一步改进，所述第一透明直四棱柱两侧贴有所述1/4波片。

作为本发明的进一步改进，所述第二透明直四棱柱上下两侧面的同一方向侧面贴有所述第二反射膜。

作为本发明的进一步改进，所述第二导光件由多行多列斜向排布的第二透明直四棱柱组成，属于列状排列且与列状排列方向平行的侧面与左右相邻的两个第二透明直四棱柱之间的侧面的嵌有能对不同方向的线偏振光具有透过或者反射功能的偏光反射膜。

作为本发明的进一步改进，所述第一透明直四棱柱和/或第二透明直四棱柱采用玻璃材料制成。

作为本发明的进一步改进，所述第一透明直四棱柱的上下底面为非矩形的平行四边形，第一透明直四棱柱的四个侧面分别从属于行状排列的两面和列状排列的两面，其中从属于列状排列且与列状排列方向平行的两侧面分别贴有所述1/4波片。

作为本发明的进一步改进，所述第二导光件由多行多列斜向排布的第二透明直四棱柱组成，所述第二透明直四棱柱的上下底面为非矩形的平行四边形，所述第二透明直四棱柱的四个侧面分别从属于行状排列的两面和列状排列的两面，属于列状排列且与列状排列方向平行的侧面与左右相邻的两个第二透明直四棱柱之间的侧面的嵌有能对不同方向的线偏振光具有透过或者反射功能的偏光反射膜。

本发明还提供了一种大视角无介质空气悬浮显示装置，该大视角无介质空气悬浮显示装置包括本发明所述复合式直二面角反射器阵列平板透镜。

本发明的有益效果是：本发明所提出的复合式直二面角反射器阵列平板透镜及大视角无介质悬浮显示装置，有效地解决了目前悬浮显示器的缺陷与不足，为无介质悬浮显示装置落地到汽车行业带来了可行性，相对较低的制作成本使该技术也可以应用于消费器领域，具有很强的悬浮显示效果，带来显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是传统的直二面角反射器阵列平板结构图；

图2是第一透明直四棱柱的结构示意图；

图3是第一导光件结构示意图；

图4是第二透明直四棱柱的结构示意图；

图5是第二导光件结构示意图；

图6是复合式直二面角反射器阵列平板透镜结构示意图；

图7是成像原理示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种复合式直二面角反射器阵列平板透镜，包括第一导光件10、第二导光件20，所述第一导光件10包括第一透明直四棱柱11、1/4波片12，如图2所示，所述第一透明直四棱柱11贴有所述1/4波片12，优选为，在第一透明直四棱柱11两侧贴有所述1/4波片12。

如图3所示，第一导光件10由多行多列的第一透明直四棱柱11(两侧贴有1/4波片12)斜向组合在一起，两列相邻的第一透明直四棱柱11的侧面之间嵌有第一反射膜，相邻两行第一透明直四棱柱11的侧面之间的间隙为空气。

第二导光件20包括第二透明直四棱柱21、第二反射膜22，如图4所示，所述第二透明直四棱柱21贴有第二反射膜22，优选为，第二透明直四棱柱21上下两侧面的同一方向侧面贴有所述第二反射膜22。

如图5所示，所述第二导光件20由多行多列第二透明直四棱柱21斜向组合在一起，属于列状排列且与列状排列方向平行的侧面与左右相邻的两个第二透明直四棱柱21之间的侧面的嵌有能对不同方向的线偏振光具有透过或者反射功能的偏光反射膜，两行相邻的第二透明直四棱柱21侧面之间嵌有第三反射膜，相邻两行第二透明直四棱柱21的侧面之间的间隙为空气。

所述第一导光件10的两列相邻的第一透明直四棱柱11的侧面之间嵌有第一反射膜方向与所述第二导光件20的两行相邻的第二透明直四棱柱21侧面之间嵌有第三反射膜方向保持相互垂直，上下十字交叉的部位构成了第一微型角反射器。

所述第一导光件10从属于行状排列且与行状排列方向平行的两侧面和所述第二导光件20从属于列状排列且与列状排列方向平行的两侧面方向保持相互垂直，上下十字交叉的部位构成了第二微型角反射器。

所述第一导光件10上表面与所述第二导光件20下表面分别贴有透明材料，该透明材料可以是透明玻璃或者其它透明光学材料，作为第一导光件10和第二导光件20的结构支撑材料，并对第一导光件10和第二导光件20起到保护作用。

如图6所示，本发明由带有光学微结构的第一导光件10和第二导光件20组合构成了复合式直二面角反射器阵列平板透镜。

第一透明直四棱柱11和第二透明直四棱柱21优选为采用玻璃材料制成，也可以是透明CMMA、PC、COC等光学透明材料，优选采用玻璃材料的原因在于玻璃材料的稳定性，不易缩水、变形，保证证光学结构的稳定性。

所述第一透明直四棱柱11的上下底面为非矩形的平行四边形，第一透明直四棱柱11的四个侧面分别从属于行状排列的两面和列状排列的两面，其中从属于列状排列且与列状排列方向平行的两侧面分别贴有所述1/4波片12。

所述第二导光件20由多行多列斜向排布的第二透明直四棱柱21组成，所述第二透明直四棱柱21的上下底面为非矩形的平行四边形，所述第二透明直四棱柱21的四个侧面分别从属于行状排列的两面和列状排列的两面，属于列状排列且与列状排列方向平行的侧面与左右相邻的两个第二透明直四棱柱21之间的侧面的嵌有能对不同方向的线偏振光具有透过或者反射功能的偏光反射膜。

复合式直二面角反射器阵列平板透镜构成了大视角无介质空气悬浮显示装置的核心光学成像部件。

在本发明中，由于第二微型角反射器的存在，由于物方光线穿过第一导光件10中某一个第一透明直四棱柱11行排列侧面，光线从光密介质射向光疏介质，当第一微型角反射器失效时，光线在第一透明直四棱柱11行排列侧面发生了内全反，第二微型角反射器开始发挥作用。

在第一导光件10两个相互平行排列的第一反射膜内部，两片第一反射膜之间平行排列并且留有固定间隙，此间隙构成了基于两平行第一反射面之间的光线传输通道，从物方射出来的成像光线束，入射进两片第一反射膜之间的间隙时，可以产生一次或者多次反射，并从间隙的另一端射出,并进入上下两个第一反射膜的十字交叉的部位构成的一个微型角反射器。该光线在平面坐标轴xy平面上的投影发生了180°的调转，而在纵向z轴方向上，该光线的传播方向继续沿原方向向前传播。并耦合进另一组多条相互平行并且具有一定间隙的立式长条状反射片的一个反射通道内。经过一次反射或者多次反射，其中一部分或者全部光线被反射到复合式直二面角反射器阵列平板透镜的第二导光件20内，并穿过与物方发光点在复合式直二面角反射器阵列平板透镜的镜像位置附近，继续向前传播，同一个物方发光点发出其它方向的光线经过角反射镜阵列不同位置的角反射器反射出来的光线，重新汇聚到复合式直二面角反射器阵列平板透镜另一侧空气中的上述的同一个位置点上。由此，在复合式直二面角反射器阵列平板透镜另一侧空气中的上述的同一个位置点上，构成了一个图像发光点。同理，物方光束的其它发光点发出的不同方向光线，经过相同的过程，汇聚到复合式直二面角反射器阵列平板透镜另一侧空气中的另一个相同位置点上，由此构成了空气悬浮图像，如图7所示。

使用该复合式直二面角反射器阵列平板透镜可以有效地解决目前无介质悬浮显示器可视角度不能超过±45°的问题，具有更大的视角，具备更好的观看体验。

本发明简化了加工工艺，采用多片两侧带有反射面的薄片组合在一起，薄片之间相互平行并留有一定间隙，以玻璃构成的第2直二面角反射器阵列填入其中，上下两组薄片贴合在一起，加工成大视角无介质空气悬浮显示装置的关键光学材料，加快了这一新技术的推广应用。

本发明由于采用了高反射率的金属条表面来反射汇聚成像，避免了光线的多次折射，所以具有更高的反射效率，从而提高了无介质悬浮显示产品的图像亮度。

综上，本发明所提出的复合式直二面角反射器阵列平板透镜及大视角无介质悬浮显示装置，有效地解决了目前悬浮显示器的缺陷与不足，为无介质悬浮显示装置落地到汽车行业带来了可行性，相对较低的制作成本使该技术也可以应用于消费器领域，具有很强的悬浮显示效果，带来显著的经济效益和社会效益。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。