微光学透镜、制备方法及显示系统技术方案

本发明专利技术提供一种微光学透镜，用于对入射光同时进行匀光和偏折，微光学透镜包括衬底和功能部，其中衬底为厚度均匀且透光的片材或板材，衬底在不同位置处具有相同的折射率，功能部包括微透镜阵列，功能部设置于所述衬底的至少一个表面上，且所述功能部具有非对称面型，所述微透镜阵列配置成能够对入射光进行匀光，所述非对称面型用于实现入射光的偏折。本发明专利技术的实施例利用一片透镜同时实现对入射光的匀光和偏折，改变了光场的分布形式，简化了透镜的结构，节省了光学设备内部的空间，为光学设备小型化提供了条件。备小型化提供了条件。备小型化提供了条件。

【技术实现步骤摘要】
微光学透镜、制备方法及显示系统


[0001]本专利技术大致涉及光学设备
，尤其是一种微光学透镜、一种微光学透镜的制备方法以及一种显示系统。

技术介绍

[0002]在常见的光学设备中，光源发出的光或其他物体反射的光往往并不能够直接输出，通常需要进行预先处理或转化，以满足不同的应用需求，例如投影设备需要对光源发出的光进行扩散，以放大需要投射的图像。微透镜阵列是一种常用的匀光片(d iffuser)，利用多个微透镜增大入射光的发散角度，实现匀光扩散的效果。
[0003]但现有的微透镜阵列只具有扩散功能，如图1所示，当入射光垂直入射时，出射光的轴线并不会发生改变。但在实际的应用环境下可能存在多种不同的需求，例如需要对入射光进行扩散和偏转，目前的解决方法是设置两组透镜，其中一组透镜具有偏转作用，用于实现偏转效果，例如是棱镜组或棱镜阵列，另外一组具有扩散作用，用于实现扩散效果，例如是透镜组或微透镜阵列。常规结构是将两组透镜沿光路前后排列，并调整两组透镜之间的距离，以获取符合应用需求的出射光，这种传统的排布方式结构复杂，而且需要较大的内部空间满足两组透镜之间的距离要求，不利于小型化发展。
[0004]
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的一个或多个缺陷，本专利技术提供一种微光学透镜，利用单一透镜对入射光同时进行匀光和偏折，简化透镜结构，节省光学设备内部的空间。本专利技术还提供了一种微光学透镜的制备方法，用于制备前述的微光学透镜。本专利技术还包括一种显示系统，利用前述的微光学结构对光源发出的光同时进行匀光和偏折处理，简化了显示系统的结构，缩小了显示系统的体积。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]一种微光学透镜，用于对入射光同时进行匀光和偏折，所述微光学透镜包括：
[0008]衬底，所述衬底为厚度均匀且透光的片材或板材，衬底在不同位置处具有相同的折射率；和
[0009]功能部，所述功能部包括微透镜阵列，功能部设置于所述衬底的至少一个表面上，且所述功能部具有非对称面型，所述微透镜阵列配置成能够对入射光进行匀光，所述非对称面型用于实现入射光的偏折。
[0010]根据本专利技术的一个方面，其中所述功能部设置于所述衬底的一个表面上，所述微透镜阵列包括多个单一微透镜，多个单一微透镜均为非对称面型，且多个单一微透镜具有相同的偏折角。
[0011]根据本专利技术的一个方面，其中所述功能部还包括棱镜阵列，所述棱镜阵列和所述
微透镜阵列分别设置于所述衬底中相对的两个表面上，且所述棱镜阵列具有非对称面型。
[0012]根据本专利技术的一个方面，其中所述棱镜阵列具有均匀规则排布的多个棱镜，且所述多个棱镜相对于所述衬底具有相同的倾斜方向和倾斜角度。
[0013]根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列配置为所述入射光的入射面或出射面。
[0014]根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列由纳米压印工艺制成，单一微透镜的大小为10
‑
100微米。
[0015]根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列中的单一微透镜之间具有相同的面型。
[0016]根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列中单一微透镜的面型采用xy多项式形式，单一微透镜的面型公式为：
[0017][0018]根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列中的单一微透镜之间大小不同，且随机排布。
[0019]根据本专利技术的一个方面，其中所述微透镜阵列中的单一微透镜之间具有多种面型，且不同面型的单一微透镜随机排布。
[0020]一种微光学透镜的制备方法，包括：
[0021]S101：根据产品需求确定入射光的偏折角度和发散角度；
[0022]S102：根据偏折角度和发散角度设计微光学透镜，所述微光学透镜包括衬底和功能部，所述衬底为厚度均匀且透光的片材或板材，衬底在不同位置处具有相同的折射率；所述功能部包括微透镜阵列，将功能部设置于所述衬底的至少一个表面上，将功能部设置为非对称面型，所述微透镜阵列配置成能够对入射光进行匀光，所述非对称面型用于实现入射光的偏折；和
[0023]S103：根据功能部的设计，采用纳米压印工艺在所述衬底上制备功能部。
[0024]根据本专利技术的一个方面，其中所述步骤S102包括选择功能部设置于衬底的一个表面或相对的两个表面上。
[0025]一种显示系统，包括：
[0026]光源；和
[0027]如前所述的微光学透镜，所述微光学透镜设于所述光源的光路下游，且微光学透镜的入射面朝向所述光源。
[0028]根据本专利技术的一个方面，其中所述光源发出光线的发散角度范围为0
‑
60
°
。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的实施例提供了一种微光学透镜，利用一片透镜同时实现对入射光的匀光和偏折，改变了光场的分布形式，简化了透镜的结构，节省了光学设备内部的空间，为光学设备小型化提供了条件。本专利技术的实施例还提供了一种微光学透镜的制备方法，用于制备前述的微光学透镜，以实现对入射光同时进行匀光和偏折的技术效果。本专利技术的实施例还包括一种显示系统，其中包括前述的微光学透镜，对光源发出的光同时进行匀光和偏折，简化了显示系统的内部结构，同时缩小了显示系统的体积。
附图说明
[0030]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0031]图1是现有技术中微透镜阵列的光场分布的示意图；
[0032]图2是本专利技术的一个实施例中微光学透镜的结构示意图；
[0033]图3A是本专利技术的另一个实施例中微光学透镜中棱镜阵列作为入射面的示意图；
[0034]图3B是本专利技术的另一个实施例中微光学透镜中微透镜阵列作为入射面的示意图；
[0035]图4是本专利技术的一个实施例中微光学透镜的光场分布的示意图；
[0036]图5是本专利技术的一个实施例中单一微透镜面型的示意图；
[0037]图6A是本专利技术的另一个实施例中单一微透镜面型的示意图；
[0038]图6B是本专利技术的另一个实施例中单棱镜面型的示意图；
[0039]图7是本专利技术的一个实施例中微光学透镜中微透镜阵列表面的示意图；
[0040]图8是本专利技术的一个实施例中微光学透镜的制备工艺的流程示意图；
[0041]图9是本专利技术的一个实施例中显示系统的位置关系图。
具体实施方式
[0042]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0043]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微光学透镜，用于对入射光同时进行匀光和偏折，所述微光学透镜包括：衬底，所述衬底为厚度均匀且透光的片材或板材，衬底在不同位置处具有相同的折射率；和功能部，所述功能部包括微透镜阵列，功能部设置于所述衬底的至少一个表面上，且所述功能部具有非对称面型，所述微透镜阵列配置成能够对入射光进行匀光，所述非对称面型用于实现入射光的偏折。2.根据权利要求1所述的微光学透镜，其中所述功能部设置于所述衬底的一个表面上，所述微透镜阵列包括多个单一微透镜，多个单一微透镜均为非对称面型，且多个单一微透镜具有相同的偏折角。3.根据权利要求1所述的微光学透镜，其中所述功能部还包括棱镜阵列，所述棱镜阵列和所述微透镜阵列分别设置于所述衬底中相对的两个表面上，且所述棱镜阵列具有非对称面型。4.根据权利要求3所述的微光学透镜，其中所述棱镜阵列具有均匀规则排布的多个棱镜，且所述多个棱镜相对于所述衬底具有相同的倾斜方向和倾斜角度。5.根据权利要求1所述的微光学透镜，其中所述微透镜阵列配置为所述入射光的入射面或出射面。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的微光学透镜，其中所述微透镜阵列由纳米压印工艺制成，单一微透镜的大小为10
‑
100微米。7.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的微光学透镜，其中所述微透镜阵列中的单一微透镜之间具有相同的面型。8.根据权利要求7所述的微光学透镜，其中所述微透镜阵列中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燚言，隋磊，
申请(专利权)人：嘉兴驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：