一种基于微透镜阵列的投影系统技术方案

一种基于微透镜阵列的投影系统：该系统由(1)光源、(2)照明准直组件、(3)微透镜投影组件三部分组成；该系统采用但不限于LED作为照明光源；照明准直组件主要用于将光源发出的光进行准直，形成接近于平行光的照明光束，用于对后端微透镜投影组件进行照明；微透镜投影组件则主要用于对图案进行投影成像。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微透镜阵列的投影系统
本专利技术涉及投影灯、迎宾灯领域，尤其是一种汽车投影灯、汽车迎宾灯。
技术介绍
随着迎宾灯技术的发展，迎宾灯被应用于汽车越来越常见。汽车上的迎宾灯是为了对贵宾标示欢迎，而且是在天色昏暗或晚上时，迎宾灯的效果特别明显。其中，迎宾灯包括LED灯、设计有图案的菲林模块和将图案投射在底面或墙体的成像模块，其工作原理是：通过LED灯发出的光线经菲林模块，并自成像模块将图案的形状以光的形状投射出去，在底面上形成光图案。现有的迎宾灯中的菲林模块具有一个图案，为了使得投影的光图案成像清晰，则需要加长成像模块的距离，但是这样导致迎宾灯的整体尺寸偏长。故，有必要提供一种小型化的成像清晰的汽车迎宾灯，以解决现有技术所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术提出的一种基于微透镜阵列的投影系统主要解决倾斜照明情况下，高清晰度、高精度投影成像问题。本专利技术所述的投影系统包括(1)光源、(2)照明准直组件、(3)微透镜投影组件三部分；微透镜投影组件主要用于对图案进行投影。该系统所述的光源采用但不限于LED、激光器等作为照明光源；该系统所述的照明准直组件可以是反射式光学系统，也可以是透射式光学系统或者衍射光学系统；其功能用于将光源发出的发散光进行准直和匀化，形成接近于平行光的照明光束，对后端微透镜投影组件进行照明；光源LED光源发出的光照射到反射式光学系统上后，经过反射形成准直的照明光束，进而为微透镜投影组件提供照明光，最经典的反射结构是LED反光杯，LED光源位于LED反光杯焦点位置，LED光源发出的光经过反光杯反射后呈平行准直光束出射，并照明微透镜投影组件。该投影系统也可以采用由单片透镜或多片透镜构成的透镜组构成；LED光源发出的光经过透镜组折射后平行准直光束出射，并照明微透镜投影组件。该投影系统的照明准直组件也可以由1-2片菲涅尔透镜或者折叠的折反射透镜构成；LED光源发出的光经过衍射式光学系统后成平行准直光束出射，并照明微透镜投影组件。本专利提出的微透镜阵列投影系统中的微透镜投影组件依次由微透镜阵列31、微图文32、微透镜阵列33三部分组成。微透镜阵列31与微透镜阵列33均为平凸型微透镜阵列，微透镜阵列31与微透镜阵列33排列方式完全相同，微透镜阵列31的微透镜单元与微透镜阵列33的微透镜单元相互对心，一一对应；从照明准直组件出射的光束通过微透镜阵列31后，微透镜阵列31中每个微透镜单元出射的光束必须能够完整照射紧贴其后面的且与该微透镜单元对应的微图文32的对应单元内的图案；微透镜阵列31的子孔径与微透镜阵列33的子孔径尺度可以相等也可以不相等，但从微图文32的每个单元出射光束必须能够全部照射到微透镜阵列33中与之相对应的微透镜单元；该微透镜投影组件中微透镜阵列31与微图文32紧密贴合，并且应尽可能将微图文32的每个单元均放置于微透镜阵列31对应单元的中心位置；微图文32位于微透镜阵列33的物方焦面处。微透镜阵列31的焦距f31与微透镜阵列33的焦距f33满足如下关系：f31≥(f33＊1/2)；最优选取f31＝f33，当f31为无穷大时，微透镜阵列31演化为平面；该微透镜投影组件中微图文32通过以下方法获得：根据投影角度、投影距离等参数放置与目标图案相同的发光光源；随后，将微透镜阵列33按照应用场景要求，放置于相应位置，并采用微透镜阵列33对发光光源进行成像，在微透镜阵列33像方焦面处放置光刻胶版，对微透镜阵列中每个微透镜所成的像进行采集；由于光刻胶版成像区域被感光，该成像区域光刻胶在显影后被去除，其它区域由于没有成像光线照射，光刻胶没有感光，所以不会被去除；最后即可在光刻胶版上获得我们需要的微图文。最后，通过镀膜、清洗、光刻复制等传统工艺获得由通光、不通光区域构成的微图文32；该微图文可以承载于玻璃片、菲林、石英片、塑料片等各种材质构成的片材表面；本专利所述的微透镜投影系统所包含的微透镜投影组件可以由微透镜阵列31、微图文32、微透镜阵列33三部分粘合成整体构成；也可以由分离的微透镜阵列31、微图文32、微透镜阵列33按照所需位置关系分离放置构成，微透镜阵列31和微透镜阵列33面型可以为球面，也可以为二次曲面或者其它非球面，微透镜阵列31和微透镜阵列33的排列方式可以为四边形排列、六边形排列等排列方式，微图文32的正面和反面可以做包括但不限于染黑、镀黑铬等防反射处理；本专利技术与现有技术相比具有的有益效果在于：现有投影技术只能对垂直照明或接近垂直照明情况下，形成清晰的投影效果。对于大角度倾斜照明情况，则很难获得高清晰度照明效果。本专利技术则重点解决了这一问题。此外，采用准直光束照明微透镜投影系统，可大大提高微透镜投影系统的清晰度、和对光能量的利用率。附图说明图1为本专利技术提出的基于微透镜阵列的投影系统；1为光源、2为照明准直组件、3为微透镜投影组件、31为微透镜投影组件中的前置微透镜阵列、32为微透镜投影组件中的微图文、33为微透镜投影组件中的后置微透镜阵列图2为微透镜投影组件局部放大光路图；图3实施例一中微透镜阵列投影系统应用场景和应用方式图4实施例一中微透镜阵列投影系统，图5实施例一中微图文321获取光路及与预期照射到路上的图案相同的发光图案51图6实施例一中微图文321获取光路中微透镜成像光刻部分放大图图7.实施例一中获取的微图文321图8实施例一中微透镜投影组件的投影成像光路图9实施例2中微透镜阵列投影系统及微透镜阵列312和微透镜阵列332的正视图，图10实施例2中获取的微图文3221图11，实施例2中载切后的微图文322图12实施例2中微透镜投影组件的投影成像光路图13，实施例3所示微透镜阵列投影系统图14，实施例3所示微透镜阵列投影系统中微透镜投影组件的光路图图15实施例4中微透镜阵列投影系统应用方式图16实施例4的微透镜阵列投影系统图17实施例4的微透镜投影组件光路图具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供一种基于微透镜阵列的投影系统，包括：光源(1)、照明准直组件(2)、微透镜投影组件(3)；上述三部分依次排列，光源发出的发散光经过照明准直组件后，形成准直光束，准直光束照明微透镜投影组件后，在远处形成叠加的、清晰的、符合应用需求的光学投影；其中投影光源可以采用但不限于LED光源，照明准直组件可以采用反光杯、二次反射曲面等反射光学系统构成，也可以采用折射透镜或折射透镜组构成，此外为了压缩体积，也可以采用菲涅尔透镜等衍射光学器件和系统构成；微透镜投影组件至少包括两个光学通道。微透镜阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微透镜阵列的投影系统，其特征在于依次由(1)光源、(2)照明准直组件、(3)微透镜投影组件三部分组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微透镜阵列的投影系统，其特征在于依次由(1)光源、(2)照明准直组件、(3)微透镜投影组件三部分组成。


2.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的投影系统，其特征在于：该系统所述的光源采用但不限于LED作为照明光源。


3.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的投影系统，其特征在于：该系统所述的照明准直组件可以是反射式光学系统，也可以是透射式光学系统或者衍射光学系统；其功能用于将光源发出的发散光进行准直，形成接近于平行光的照明光束，对后端微透镜投影组件进行照明。


4.根据权利要求3所述的构成照明准直组件的反射式光学系统，其特征在于：光源LED发出的光照射到反射式光学系统上后，经过反射形成准直的照明光束，进而为微透镜投影组件提供照明光。


5.根据权利要求3所述的构成照明准直组件的透射式光学系统，其特征在于：该透射式光学系统由单片透镜或多片透镜构成；LED光源发出的光经过透镜组折射后平行准直光束出射，并照明微透镜投影组件。


6.根据权利要求3所述的构成照明准直组件的衍射式光学系统，其特征在于：该衍射式光学系统由1-2片菲涅尔透镜或者折叠的折反射透镜构成；LED光源发出的光经过衍射式光学系统后成平行准直光束出射，并照明微透镜投影组件。


7.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的投影系统，其特征在于：该系统所述的微透镜投影组件依次由微透镜阵列31、微图文32、微透镜阵列33三部分组成。微透镜阵列31与微透镜阵列33均为平凸型微透镜阵列，微透镜阵列31与微透镜阵列33排列方式完全相同，微透镜阵列31的微透镜单元与微透镜阵列33的微透镜单元相互对心，一一对应；微透镜阵列31各个微透镜单元和微透镜阵列33中的各个微透镜单元一一对应组成的多路光通道分别对微图文32中的每组图案进行照明、成像；微图文32的各组图案中，有的可以投射成完整目标投影图案，有的可以投射成部分目标投影图案，但所有微图文32的各组图案投射后所形成的图案在远处重合；从照明准直组件出射的光束通过微透镜阵列31后，微透镜阵列31中每个微透镜单元出射的光束必须能够完整照射紧贴其后面的且与该微透镜单元对应的微图文32的对应单元内的图案；微透镜阵列31的子孔径与微透镜阵列33的子孔径尺度可以相等也可以不相等，但从微图文32的每个单元出射光束必须能够全部投射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰芳，
申请(专利权)人：王杰芳，
类型：发明
国别省市：四川;51