[發明專利]一種傾斜投影的微透鏡陣列投影系統

有效

• 申請號: 202110346427.7
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113031130B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 江程;佘俊;南基學
• 申請（專利權）人: 廣東燁嘉光電科技股份有限公司
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G03B21/20
• 代理公司: 東莞市永橋知識產權代理事務所(普通合伙) 44400
• 代理人: 姜華

本發明系提供一種傾斜投影的微透鏡陣列投影系統，包括準直光源模塊，準直光源模塊的一側設有第一微透鏡陣列面、投影源和接收面，投影源與接收面之間設有聚光面和第二微透鏡陣列面，接收面與第一微透鏡陣列面的光軸之間夾角為α；第一微透鏡陣列面包括m個第一微透鏡單元，投影源包括m個投影圖像單元，第二微透鏡陣列面包括m個第二微透鏡單元，各個第一微透鏡單元的光軸分別穿過各個投影圖像單元的中心，各個第一微透鏡單元的光軸分別穿過各個第二微透鏡單元的中心，第二微透鏡單元的光軸與第一微透鏡單元的光軸之間的形成有θ夾角。本發明同時具備傾斜角度下的近距離清晰投影、系統結構簡潔以及系統總長度小的優良性能。

技術領域

本發明涉及投影系統，具體公開了一種傾斜投影的微透鏡陣列投影系統。

背景技術

投影系統即將物體照明后成像于投影屏上的光學系統。短距離的投影系統可應用于汽車側面用于迎賓，也可以應用于汽車前后用作警示提醒，還能設于應用于桌面投影，如鍵盤圖像的投影。

投影系統主要包括三個重要部件：光源、投影源以及成像單元。以投影源中的圖像是否重復出現在接收面上為依據，分為單通道投影系統和多通道投影系統。

單通道投影系統如圖1所示，設置多片式的成像單元，包括LED、準直透鏡、菲林片等投影源和投影單元鏡片組，可以在不同的距離獲得清晰度較高的投影實像，但景深較淺，鏡片數目較多，系統的總長度大。

多通道投影系統，包括整體光軸共線的光源、準直透鏡、微透鏡陣列1、投影源、正透鏡和微透鏡陣列2，可縮小投影裝置的體積，同時能夠增大光能的利用率，還能在近場或短距離投影中形成一定的優勢，但該方案應用于傾斜投影時會存在清晰度降低的問題，如圖2所示，圖像源與微透鏡所在的主平面是平行的，因而理論上最清晰的投影成像面也與此平行，傾斜的接收面偏離了最佳的投影成像面，從而導致點離焦變成了離散斑，最終導致清晰度下降。

在專利號為201280035689.0的現有技術中，為了實現清晰的投影配置每個通道一個菲林圖案，針對任一通道而言，物面與微透鏡所在的主平面都是平行的，理論上最清晰的投影面仍然是平行于物面的，傾斜投影的清晰度仍是不足。

現有技術中的投影系統無法同時獲得傾斜角度的近距離清晰投影、結構簡潔和光能利用率高的性能。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術問題，提供一種傾斜投影的微透鏡陣列投影系統，同時具備傾斜角度下的近距離清晰投影、系統結構簡潔、裝配使用操作簡便、系統成本低、光能利用率高以及系統總長度小的優良性能。

為解決現有技術問題，本發明公開一種傾斜投影的微透鏡陣列投影系統，包括準直光源模塊，準直光源模塊的一側依次設有第一微透鏡陣列面、投影源和接收面，投影源與接收面之間設有聚光面和第二微透鏡陣列面，接收面與第一微透鏡陣列面的光軸之間夾角為α；

第一微透鏡陣列面包括m個陣列排布的第一微透鏡單元，m≥5，m∈Z，投影源包括m個陣列排布的投影圖像單元，第二微透鏡陣列面包括m個陣列排布的第二微透鏡單元，第一微透鏡單元的光軸與準直光源模塊的光軸平行，各個第一微透鏡單元的光軸分別穿過各個投影圖像單元的中心，各個第一微透鏡單元的光軸分別穿過各個第二微透鏡單元的中心，第二微透鏡單元的光軸與第一微透鏡單元的光軸之間的形成有θ夾角。

進一步的，準直光源模塊包括照明光源和準直透鏡。

進一步的，第一微透鏡陣列面設于第一多通道透鏡的表面。

進一步的，投影源為菲林片或LCD液晶屏。

進一步的，第二微透鏡陣列面由m個獨立的微型透鏡體組成，第二微透鏡單元的光軸與第一微透鏡單元的光軸之間的θ夾角滿足：f₀為第二微透鏡單元的焦距，s′為虛像距離，l為投影距離，聚光面設于聚光透鏡的表面。