空中成像光波导平板的制造方法及光波导平板与流程

1.本发明涉及空中成像技术领域，具体涉及一种空中成像光波导平板的制造方法及光波导平板。


背景技术：

2.空中成像技术是近几年兴起的新型技术，在医疗、广告、传媒等多个领域都有着广泛引用。此外，基于空中成像技术配合动作捕捉技术还可以实现无接触控制，如对电梯、电脑的操控，避免细菌感染。
3.空中成像技术主要采用光波导平板，是通过光路经过正交排列的两层透明材料的两次反射，从而在空中重新汇聚实现的，能够反射点光源、线光源、面光源，在空中汇聚后仍然是点光源、线光源、面光源，这一特殊的光路反射效果使得空中成像技术走向了实际应用，但是，现有空中成像用光波导平板为多个玻璃条粘接裁切排列层叠而成，工艺复杂，成本高，造成大量原材料的浪费，其各波导之间存在较大的个体差异。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低以及降低工艺难度的空中成像光波导平板的制造方法及光波导平板，解决现有技术的不足。
5.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种空中成像光波导平板的制造方法，所述制造方法具有如下工序：第1工序，在所述第1工序中，制备一个镜面模板，所述镜面模板一侧的面上垂直排列多个长条形凹槽，所述凹槽两个内壁具备镜面，凹槽底部是镜面，相邻的所述凹槽形成的多个凸条顶部也是镜面，相邻的所述凹槽形成的多个凸条彼此平行地配置；第2工序，在所述第2工序中，把具有自脱模性的全透明液体树脂浇铸或旋涂在镜面模板上，光固化或热固化，凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板成型；第3工序，在所述第3工序中，在冷却后的镜面模板上剥离下凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板；第4工序，在所述第4工序中，把两片全透明树脂光波导平板叠加起来，所述两片全透明树脂光波导平板凹槽内壁的反射镜面正交布置，作为透射反射型光波导平板，上述反射镜面是利用具有不同折射率的透明介质之间的平坦的边界处的全反射的镜面，上述正交布置的两个反射镜面对光线分别反射一次，由此对光线共计反射两次，由此形成空中影像；第5工序，在所述第5工序中，在两片全透明树脂光波导平板叠加的前后表面添加有保护透明盖板和框，用于保护和支撑两片叠加的全透明树脂光波导平板，所述两片叠加的全透明树脂光波导平板设置在框中，所述保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的两侧或保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的一侧。
6.所述第1工序中凹槽底部或凸条顶部为非镜面。
7.所述第2工序中具有自脱模性的全透明液体树脂为有机硅。
8.一种空中成像光波导平板的制造方法，所述制造方法具有如下工序：第1工序，在所述第1工序中，制备一个镜面模板，所述镜面模板一侧的面上垂直排列多个长条形凹槽，所述凹槽两个内壁具备镜面，相邻的所述凹槽形成的多个凸条彼此平行地配置；第2工序，在所述第2工序中，把具有自脱模性的全透明液体树脂浇铸或旋涂在镜面模板上，光固化或热固化，凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板成型；第3工序，在所述第3工序中，在冷却后的镜面模板上剥离下凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板；第4工序，在所述第4工序中，在全透明树脂光波导平板的凹槽内壁的反射镜面上镀上高反射膜；第5工序，在所述第5工序中，在全透明树脂光波导平板各凹槽中填充高透光材料，在把所述凹槽底部和/或凸条顶部镀有多余的高反射膜层用机器减薄和/或抛光掉，抛光后的表面达到光学级要求；第6工序，在所述第6工序中，把两片全透明树脂光波导平板叠加起来，所述两片全透明树脂光波导平板凹槽内壁反射镜面上的高反射膜正交布置，作为反射型光波导平板，空中成像是利用基于高反射膜的反射，上述正交布置的两个高反射膜对光线分别反射一次，由此对光线共计反射两次，由此形成空中影像；第7工序，在所述第7工序中，在两片全透明树脂光波导平板叠加的前后表面添加有保护透明盖板和框，用于保护和支撑两片叠加的全透明树脂光波导平板，所述两片叠加的全透明树脂光波导平板设置在框中，所述保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的两侧或保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的一侧。
9.所述第1工序中凹槽底部或凸条顶部为镜面。
10.所述第4工序中高反射膜为金属膜。
11.所述第1工序中镜面模板为镜面金属模板或镜面树脂模板或镜面玻璃模板。
12.所述第2工序中自脱模全透明液体树脂为全透明树脂薄膜，把薄膜放到镜面模板上，用热压方法制作出凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板。
13.所述在各凹槽中的填充物为透明的气体或液体。
14.一种光波导平板，其特征在于，采用所述上述的方法制造得到。
15.本发明的有益效果在于：本发明可大幅减小传统加工玻璃条形光波导之间存在的个体差异，结构简单，成本低，采用了光固化或热固化一体成型，使得各单元尺寸加工均匀，误差小，避免了系统的装配误差。对光波导平板的各成像单元的加工尺寸上，可以减小至微米量级，同时由于系统加工误差极小，实现成像畸变极小，可大大提高光波导平板的成像清晰度和亮度，真正实现了高清晰三维成像。
16.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.图1为本发明镜面模板的结构示意图；图2为本发明凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板的结构示意图；
图3为本发明两片全透明树脂光波导平板叠加的结构示意图；图4为本发明两片全透明树脂光波导平板减薄和抛光后叠加的结构示意图；图5为本发明两片全透明树脂光波导平板叠加的前后表面添加有保护透明盖板和框的结构示意图。
实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0019] 请参阅图 1、图 2、图 3、图 4和图5所示，本发明实施例空中成像光波导平板的制造方法，具有如下工序：第1工序，在所述第1工序中，制备一个镜面模板1，在所述镜面模板1一侧的面上垂直排列多个长条形凹槽2，所述凹槽2两个内壁21是镜面，凹槽2底部22也是镜面，凹槽2与凹槽2之间的凸条3顶部31也是镜面，所述凹槽2的宽度在0.05～4mm之间，凸条3的宽度在0.05～4mm之间，凹槽2的高度为凹槽2宽度的2至3倍，凹槽2垂直于镜面模板1表面，相邻的所述凹槽2形成的多个凸条3彼此平行地配置；第2工序，在所述第2工序中，把具有自脱模性的低粘度全透明加成型液体硅橡胶浇铸或旋涂在镜面模板1上，抽真空除气泡后，光固化或热固化，固化后凹槽内壁是反射镜面41的全透明硅橡胶软光波导平板4成型；第3工序，在所述第3工序中，在冷却后的镜面模板1上剥离下凹槽内壁是反射镜面41的全透明硅橡胶软光波导平板4；第4工序，在所述第4工序中，如图3所示，把两片全透明硅橡胶软光波导平板4叠加起来，所述两片全透明硅橡胶软光波导平板4凹槽内壁的反射镜面41正交布置。
[0020]
第5工序，在所述第5工序中，在两片全透明硅橡胶软光波导平板4叠加的前后表面添加有保护透明盖板和框，且分别为第一盖板51、第二盖板52和框53，用于保护和支撑两片叠加的全透明硅橡胶软光波导平板4。所述两片全透明硅橡胶软光波导平板4设置在框53中，所述保护透明盖板第一盖板51和第二盖板52可以设置在框53和两片全透明硅橡胶软光波导平板4叠加的两侧，也可以仅设置在框53和两片全透明硅橡胶软光波导平板4叠加的一侧，具体地，保护透明盖板可选为玻璃板。当然有的方案里也可以取消保护透明盖板和框，可采用其他方式保护两片叠加的全透明硅橡胶软光波导平板4。
[0021]
在本发明实施例中，空中成像是利用基于反射镜面41的全反射，作为透射反射型光波导平板，上述反射镜面41是利用具有不同折射率的透明介质之间的平坦的边界处的全反射的镜面，上述正交布置的两个反射镜面41对光线分别反射一次，由此对光线共计反射两次，由此形成空中影像。
[0022]
在本发明实施例中，保护透明盖板可以盖在第2工序中液体硅橡胶浇铸在镜面模板1上的液体硅橡胶上，在第3工序中，在冷却后的镜面模板1上剥离下带保护透明盖板的凹槽内壁是反射镜面41的全透明硅橡胶软光波导平板4。
[0023]
在本发明实施例中，在所述第1工序中，也可以把凹槽底部22或凸条顶部31设计为非镜面，则可减少或避免光线从该处对空中成像质量的影响。
[0024]
本发明另一实施例空中成像光波导平板的制造方法，具有如下工序：第1工序，在所述第1工序中，制备一个镜面模板1，所述镜面模板1优选使用全透明硅橡胶软光波导平板4，在软镜面模板1一侧的面上垂直排列多个长条形凹槽2，所述凹槽2两个内壁21是镜面，凹槽2底部22也是镜面，凹槽2与凹槽2之间的凸条3顶部31也是镜面，所述凹槽2的宽度在0.05～4mm之间，凸条3的宽度在0.05～4mm之间，凹槽2的高度为凹槽2宽度的2至3倍，凹槽2垂直于软镜面模板1表面，相邻的所述凹槽2形成的多个凸条3彼此平行地配置；第2工序，在所述第2工序中，把具有自脱模性的全透明树脂优选使用聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸系树脂) 等浇铸或旋涂在软镜面模板1上，抽真空除气泡后，光固化或热固化，固化后凹槽内壁是反射镜面41的全透明树脂光波导平板4成型；第3工序，在所述第3工序中，在冷却后的软镜面模板1上剥离下凹槽内壁是反射镜面41的全透明树脂光波导平板4；第4工序，在所述第4工序中，在全透明树脂光波导平板4的凹槽内壁的反射镜面41上镀上高反射膜，高反射膜为金属膜层，用于对光线进行更好的反射，进一步提高成像的清晰度和亮度；第5工序，在所述第5工序中，在全透明树脂光波导平板4各凹槽中填充高透光材料，在把所述凹槽底部和凸条顶部镀有多余的高反射膜层用机器减薄和抛光掉，抛光后的表面达到光学级要求，只保留凹槽内壁反射镜面41上镀的高反射膜；第6工序，在所述第6工序中，如图4所示，把两片全透明树脂光波导平板4叠加起来，所述两片全透明树脂光波导平板4凹槽内壁反射镜面41上的高反射膜正交布置。
[0025]
第7工序，在所述第7工序中，在两片全透明树脂光波导平板4叠加的前后表面添加有保护透明盖板和框，且分别为第一盖板51、第二盖板52和框53，用于保护和支撑两片叠加的全透明树脂光波导平板4。所述两片全透明树脂光波导平板4设置在框53中，所述保护透明盖板第一盖板51和第二盖板52可以设置在框53和两片全透明树脂光波导平板4叠加的两侧，也可以仅设置在框53和两片全透明树脂光波导平板4叠加的一侧，具体地，保护透明盖板可选为玻璃板。当然有的方案里也可以取消保护透明盖板和框，可采用其他方式保护两片叠加的全透明树脂光波导平板4。
[0026]
在本发明实施例中，作为反射型光波导平板，空中成像是利用基于高反射膜的反射，上述正交布置的两个高反射膜对光线分别反射一次，由此对光线共计反射两次，由此形成空中影像。
[0027]
在另一些实施例中，自脱模全透明液体树脂为全透明树脂薄膜，把全透明树脂薄膜放到镜面模板1上，用热压方法制作出凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板4。
[0028]
在另一些实施例中，各凹槽中的填充物为高透光材料件。这样，高透光材料件不仅能保证光的高效传播，而且利用高透光材料件设置反射面较容易，还能用高透光材料件作为反射面的固定支撑结构，使反射面不易变形。
[0029]
当然，本技术方案不限于此，有的方案也可以将各凹槽中设置成空气或真空。虽然保持真空成本较高，但是真空对光线传播的影响非常小，可提高光传效率。
[0030]
另外，本发明的两片全透明树脂光波导平板4叠加不限正面叠加，两背面、一正面一背面都可以叠加，叠加可以相互不接触而相互隔着间隙来配置，只要能够形成两片全透
明树脂光波导平板4凹槽内壁的反射镜面41正交布置即可。
[0031]
本发明提出了一种光波导平板。根据本发明的实施例，该光波导平板采用上述的方法制造得到。由此，该光波导平板的成像质量得以提高。需要说明的是，上述针对光波导平板的方法所描述的特征优点同样适用于该光波导平板，此处不再赘述。
[0032]
综上，本发明可大幅减小加工传统玻璃条形光波导之间存在的个体差异，降低工艺难度以及成本，采用了光固化或热固化一体成型，使得各单元尺寸加工均匀，误差小，避免了系统的装配误差。对光波导的各成像单元的加工尺寸上，可以减小至微米量级，可大大提高光波导平板的成像清晰度和亮度。真正实现了高清晰三维成像。
[0033]
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有如下工序：第1工序，在所述第1工序中，制备一个镜面模板，所述镜面模板一侧的面上垂直排列多个长条形凹槽，所述凹槽两个内壁具备镜面，凹槽底部是镜面，相邻的所述凹槽形成的多个凸条顶部也是镜面，相邻的所述凹槽形成的多个凸条彼此平行地配置；第2工序，在所述第2工序中，把具有自脱模性的全透明液体树脂浇铸或旋涂在镜面模板上，光固化或热固化，凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板成型；第3工序，在所述第3工序中，在冷却后的镜面模板上剥离下凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板；第4工序，在所述第4工序中，把两片全透明树脂光波导平板叠加起来，所述两片全透明树脂光波导平板凹槽内壁的反射镜面正交布置，作为透射反射型光波导平板，上述反射镜面是利用具有不同折射率的透明介质之间的平坦的边界处的全反射的镜面，上述正交布置的两个反射镜面对光线分别反射一次，由此对光线共计反射两次，由此形成空中影像；第5工序，在所述第5工序中，在两片全透明树脂光波导平板叠加的前后表面添加有保护透明盖板和框，用于保护和支撑两片叠加的全透明树脂光波导平板，所述两片叠加的全透明树脂光波导平板设置在框中，所述保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的两侧或保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的一侧。2.根据权利要求1所述的一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述第1工序中凹槽底部或凸条顶部为非镜面。3.根据权利要求1所述的一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述第2工序中具有自脱模性的全透明液体树脂为有机硅。4.一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述制造方法具有如下工序：第1工序，在所述第1工序中，制备一个镜面模板，所述镜面模板一侧的面上垂直排列多个长条形凹槽，所述凹槽两个内壁具备镜面，相邻的所述凹槽形成的多个凸条彼此平行地配置；第2工序，在所述第2工序中，把具有自脱模性的全透明液体树脂浇铸或旋涂在镜面模板上，光固化或热固化，凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板成型；第3工序，在所述第3工序中，在冷却后的镜面模板上剥离下凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板；第4工序，在所述第4工序中，在全透明树脂光波导平板的凹槽内壁的反射镜面上镀上高反射膜；第5工序，在所述第5工序中，在全透明树脂光波导平板各凹槽中填充高透光材料，在把所述凹槽底部和/或凸条顶部镀有多余的高反射膜层用机器减薄和/或抛光掉，抛光后的表面达到光学级要求；第6工序，在所述第6工序中，把两片全透明树脂光波导平板叠加起来，所述两片全透明树脂光波导平板凹槽内壁反射镜面上的高反射膜正交布置，作为反射型光波导平板，空中成像是利用基于高反射膜的反射，上述正交布置的两个高反射膜对光线分别反射一次，由此对光线共计反射两次，由此形成空中影像；第7工序，在所述第7工序中，在两片全透明树脂光波导平板叠加的前后表面添加有保护透明盖板和框，用于保护和支撑两片叠加的全透明树脂光波导平板，所述两片叠加的全
透明树脂光波导平板设置在框中，所述保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的两侧或保护透明盖板设置在框和两片全透明树脂光波导平板叠加的一侧。5.根据权利要求4所述的一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述第1工序中凹槽底部或凸条顶部为镜面。6.根据权利要求4所述的一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述第4工序中高反射膜为金属膜。7.根据权利要求1或4所述的一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述第1工序中镜面模板为镜面金属模板或镜面树脂模板或镜面玻璃模板。8.根据权利要求1或4所述的一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述第2工序中自脱模全透明液体树脂为全透明树脂薄膜，把薄膜放到镜面模板上，用热压方法制作出凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板。9.根据权利要求1或4所述的一种空中成像光波导平板的制造方法，其特征在于，所述在各凹槽中的填充物为透明的气体或液体。10.一种光波导平板，其特征在于，采用权利要求1～9中任一项所述的方法制造得到。

技术总结
本发明一种空中成像光波导平板的制造方法及光波导平板，包括一个镜面模板,在镜面模板一侧的面上垂直排列多个长条形凹槽，把具有自脱模性的全透明液体树脂浇铸在镜面模板上，光固化或热固化，制作出凹槽内壁是反射镜面的全透明树脂光波导平板，把两片全透明树脂光波导平板叠加起来，凹槽内壁的反射镜面正交布置。本发明工艺简单、成本低，光波导一体成型，使得各单元尺寸加工均匀，误差小，可大大提高光波导平板的成像清晰度和亮度，真正实现了高清晰三维成像。清晰三维成像。清晰三维成像。


技术研发人员：郭乃睿
受保护的技术使用者：深圳市文生科技有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/31