一种多通道光学投影模组制造技术

本实用新型专利技术实施例涉及一种多通道光学投影模组，其用于汽车门迎宾灯，用来投影具有特殊造型的艺术图案，或者营造欢迎气氛的结构光图案。该图案投影灯光学模组的特征为：其为一种采用复眼透镜(透镜阵列)的多通道光学投影模组，其包括大数值孔径的自由曲面准直系统、前端复眼透镜、图案胶片、后端复眼透镜。本多通道光学投影模组，其至少由两个以上的光学通道组成，其每一个光学通道投射出完全相同的图案，在远处叠加后形成清晰的、单一的图案。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道光学投影模组
本技术实施例涉及光学成像
，具体涉及一种多通道光学投影模组。
技术介绍
本部分向读者介绍可能与本技术的各个方面相关的
技术介绍
，相信能够向读者提供有用的背景信息，从而有助于读者更好地理解本技术的各个方面。因此，可以理解，本部分的说明是用于上述目的，而并非构成对现有技术的承认。传统的复眼透镜主要用于照明系统，其包括：用于投影机的光引擎系统的均匀照明，其通过一片或两片复眼透镜均匀照明DLP(数码光输处理器)，LCOS(硅基板液晶显示器)等微型显示器，再通过后端的投影镜头投射出来；用于生物检测显微系统的均匀照明，譬如均匀照明生物切片、细胞结构、血液等；用于激光系统的均匀照明，譬如激光焊接热处理等；紫外光刻系统的均匀照明；以及其它复杂和均匀度要求苛刻的照明系统中。目前由于图案投影需求的兴起，复眼透镜在复杂图案的投影方面也开始获得越来越广泛的应用。现有技术提出了一种采用复眼透镜投影的多通道光学投影模组方案，其结构如图1所示，由光源91和规则排列的多组光学通道组成，其每一组光学通道由前端一个小透镜92、胶片的一个小图案93、以及后端一个小透镜94组成，其在远处95的位置投射出胶片上的同一个图案。多组通道的投影像叠加后形成清晰、单一的图案。现有技术的多通道光学投影模组，其具有明显的缺点：首先，照明光源91为非准直光，而是一个面光源。其入射到前端复眼透镜92的光线是具有较大发散角的发散光线，其通过两组复眼透镜92和94之后，每个小通道出来的投影方向都不一样，而且会产生很多杂光，其需要将后端复眼透镜94的每个小透镜往中心轴方向进行一定程度的错位(即后端复眼透镜94的每个小透镜都靠得比较近，相邻两个小透镜之间的间隔，比前端复眼透镜92的相邻两个小透镜之间的间隔较小)才能在远处某一个位置获得相对清楚的单一投影图像。其前后两组复眼透镜92和94中每个小透镜以及每个小图案单元的对准过程非常困难，需要一一调试，对准稍有误差，远处的像就会产生重影，变得模糊。其次，由于其照明光源91为非准直光，其发散角很大，超过了前端复眼透镜中每个小透镜的数值孔径角。光源上的同一点发出的光线，除了入射到复眼透镜92的数值孔径之内用于通道投影的有用光线之外，其它发散角大于复眼透镜数值孔径之外的光线，就会入射到相邻的小透镜单元，形成串扰，产生多层重影，最后投射出来的杂光会变成一片背景光，严重影响投影图案的对比度。
技术实现思路
要解决的技术问题是如何实现多通道光学投影。针对现有技术中的缺陷，本技术实施例提供一种多通道光学投影模组，可以多通道光学投影。第一方面，本技术实施例提供了一种多通道光学投影模组，包括：光源、准直系统和依序设置在所述准直系统出光方向上的前端复眼透镜、图案胶片、后端复眼透镜；所述多通道光学投影模组，其至少包括两个光学通道，每一个光学通道投射出完全相同的图案，在远处叠加后形成清晰的、单一的图案；所述光学通道，包括依序设置的：第一透镜单元、图案单元、第二透镜单元，所述的第一透镜单元、图案单元、所述第二透镜单元相互对心、一一对应；第一透镜单元将平行光聚焦于第二透镜单元的曲面顶点附近位置；所述图案单元位于所述第二透镜单元的前焦点附近，所述第二透镜单元以相对应的图案单元为物点，将其投射到远处。可选地，所述准直系统为自由曲面准直系统。可选地，所述的每一个光学通道，所述的小图案单元，其位于前端的小透镜单元的后面，并位于后端小透镜单元的前焦点附近。所述的前端一个小透镜单元、小图案单元、后端一个小透镜单元，只需要相互对心、一一对应，就可以在远处获得清晰的单一像。可选地，所述准直系统的数值孔径NA大于0.6。可选地，所述光源包括单芯片LED光源。可选地，所述准直系统包括大数值孔径的自由曲面全反射棱镜。可选地，所述自由曲面全反射棱镜包括：凹面、以及全反射自由曲面；所述凹面设置在入光面；所述大数值孔径的自由曲面全反射棱镜将光源发出的光束进行全反射准直，经过全反射后的光线平行入射到所述前端复眼透镜上。可选地，光源发出的光线，入射到自由曲面全反射棱镜的凹面折射后，再经过自由曲面全反射面进行反射，全反射后的光线，其光轴旋转90°，平行地入射到位于棱镜上方的前端复眼透镜上。可选地，所述自由曲面全反射棱镜的全反射自由曲面为离轴抛物面、离轴二次曲面、B样条曲面中的任意一种。可选地，所述第一复眼透镜与所述自由曲面复合棱镜一体成型，所述第一复眼透镜设置在所述自由曲面复合棱镜的上方出光面上。可选地，所述第一复眼透镜按照六边形阵列方式排列、四边形排列或圆对称排列。可选地，所述图案胶片包括：透光部分和不透光部分，图案部分为透光部分，其它部分为不透光部分。可选地，所述图案部分为镂空或者透明；所述不透光部分为黑色或者银色。可选地，所述图案胶片玻璃薄片、石英薄片、或者塑胶薄片。可选地，所述图案部分是采用丝印、模压、或者光刻的方法制作在透明薄片的底面的。可选地，所述图案部分为许多个倒置的L形错位叠加而成。可选地，所述第二透镜为四方形的厚平板透镜，所述平板透镜的上排列有多个小透镜单元。可选地，所述图案单元位于第二透镜单元的前焦点，第一透镜单元将入射过来的平行光光线会聚到第二透镜单元单元的顶点附近位置，经过后端复眼透镜上的第二透镜单元之后在远处形成该图案单元的清晰的像。可选地，当其中的一个或多个光学通道损坏、玷污、或者受到遮挡后，由于其它通道还能正常工作，其只会降低整体投影光斑的亮度，而投影图案大小和形状不受影响，投影图案也不会受到遮挡。可选地，所述的前端复眼透镜、图案胶片、后端复眼透镜，采用夹心饼干的方式合在一起。可选地，所述准直系统、前端复眼透镜、图案胶片和后端复眼透镜通过胶水固定。可选地，所述的自由曲面全反射棱镜与所述前端复眼透镜分离设置。可选地，所述准直系统包括对称结构的一片或多片大数值孔径的非球面透镜。可选地，所述前端复眼透镜是复合非球面复眼透镜。可选地，所述复合非球面复眼透镜包括设置在下表面的非球面透镜和上表面的前端复眼透镜。可选地，所述的大数值孔径的非球面透镜下表面为平面，上表面为高次项非球面。可选地，所述前端复眼透镜数值孔径NA大于0.99。可选地，准直系统包括一片或多片大数值孔径的非球面透镜。可选地，所述前端复眼透镜数值孔径NA大于0.6。可选地，所述准直系统包括两片大数值孔径的非球面准直透镜、转折棱镜；所述两片大数值孔径的非球面准直透镜对光源发出的光线进行会聚并准直射出准直光线平行地入射到右方的转折棱镜中。可选地，所述的转折棱镜为直角转折棱镜。可选地，所述的转折棱镜为自由曲面全反射棱镜。可选地，所述准直系统包括一片或多片大数值孔径的菲涅尔透镜。可选地，所述准直系统包括两片大数值孔径的菲涅尔透镜和转折棱镜；所述两片大数值孔径的菲涅尔准直透镜，两片大数值孔径的菲涅尔透镜组合起来对光源发出的光线进行会聚并准直射出，准直光线平行地入射到右方的转折棱镜中。可选地，所述前端复眼透镜数值孔径N.A大于0.6。可选地，所述准直系统包括折叠的全反射准直透镜，所述折叠的全反射准直透镜光源发出的180°之内的所有光线。可选地，所述的折叠的全反射准直透镜，包括设置在中间的折射非球面和设置在侧面的两个环形全反射曲面。可选地，从光源发出的光线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道光学投影模组，其特征在于，包括：光源、准直系统和依序设置在所述准直系统出光方向上的前端复眼透镜、图案胶片、后端复眼透镜；所述多通道光学投影模组，其至少包括两个光学通道，每一个光学通道投射出完全相同的图案，在远处叠加后形成清晰的、单一的图案；所述光学通道，包括依序设置的：第一透镜单元、图案单元、第二透镜单元，所述的第一透镜单元、图案单元、所述第二透镜单元相互对心、一一对应；第一透镜单元将平行光聚焦于第二透镜单元的曲面顶点附近位置；所述图案单元位于所述第二透镜单元的前焦点附近，所述第二透镜单元以相对应的图案单元为物点，将其投射到远处。

【技术特征摘要】
1.一种多通道光学投影模组，其特征在于，包括：光源、准直系统和依序设置在所述准直系统出光方向上的前端复眼透镜、图案胶片、后端复眼透镜；所述多通道光学投影模组，其至少包括两个光学通道，每一个光学通道投射出完全相同的图案，在远处叠加后形成清晰的、单一的图案；所述光学通道，包括依序设置的：第一透镜单元、图案单元、第二透镜单元，所述的第一透镜单元、图案单元、所述第二透镜单元相互对心、一一对应；第一透镜单元将平行光聚焦于第二透镜单元的曲面顶点附近位置；所述图案单元位于所述第二透镜单元的前焦点附近，所述第二透镜单元以相对应的图案单元为物点，将其投射到远处。2.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述准直系统为自由曲面准直系统。3.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述准直系统的数值孔径NA大于0.6。4.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述光源包括单芯片LED光源。5.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述准直系统包括大数值孔径的自由曲面全反射棱镜。6.根据权利要求5所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述自由曲面全反射棱镜包括：凹面、以及全反射自由曲面；所述凹面设置在入光面；所述大数值孔径的自由曲面全反射棱镜将光源发出的光束进行全反射准直，经过全反射后的光线平行入射到所述前端复眼透镜上。7.根据权利要求6所述多通道光学投影模组，其特征在于，光源发出的光线，入射到自由曲面全反射棱镜的凹面折射后，再经过自由曲面全反射面进行反射，全反射后的光线，其光轴OZ旋转90°，平行地入射到位于棱镜上方的前端复眼透镜上。8.根据权利要求6所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述自由曲面全反射棱镜的全反射自由曲面为离轴抛物面、离轴二次曲面、B样条曲面中的任意一种。9.根据权利要求5所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述第一透镜单元与所述自由曲面全反射棱镜一体成型，所述第一透镜单元设置在所述自由曲面全反射棱镜的上方出光面上。10.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述第一透镜单元按照六边形阵列方式排列、四边形排列或圆对称排列。11.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述图案胶片包括：透光部分和不透光部分，图案部分为透光部分，其它部分为不透光部分。12.根据权利要求11所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述图案部分为镂空或者透明；所述不透光部分为黑色或者银色。13.根据权利要求11所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述图案胶片是玻璃薄片、石英薄片、或者塑胶薄片。14.根据权利要求11所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述图案部分是采用丝印、模压、或者光刻的方法制作在透明薄片的底面的。15.根据权利要求11所述多通道光学投影模组，其特征在于，所述图案部分为许多个倒置的L形错位叠加而成。16.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述第二透镜为四方形的厚平板透镜，所述平板透镜的上排列有多个小透镜单元。17.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组，其特征在于，所述图案单元位于第二透镜单元的前焦点，第一透镜单元将入射过来的平行光光线会聚到第二透镜单元单元的顶点附近位置，经过后端复眼透镜上的第二透镜单元之后在远处形成该图案单元的清晰的像。18.根据权利要求1所述的多通道光学投影模组...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎欢标，
申请(专利权)人：东莞市长资实业有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44