用于衍射光学元件的设计方法、衍射光学元件及投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于衍射光学元件的设计方法、衍射光学元件、投影装置及智能门锁，设计方法包括根据待投影的原始图案获取处理后的目标光场图像；获取出射光束和衍射光学元件相对于投影面的几何关系，包括出射光束相对于投影面的倾斜角度和衍射光学元件相对于投影面的垂直距离，对目标光场图像进行空间转换，获得转换光场图像，转换光场图像为出射光束在垂直于出射光束的平面内形成的光场图像；根据转换光场图像计算获得衍射光学元件的相位图。本发明专利技术的实施例能够使衍射光学元件的出射光束在投影面上形成的图像与原始图像吻合，避免了投影图像发生变形或清晰度下降的情况，同时为缩小投影装置的体积，优化投影装置的安装条件提供了结构基础。提供了结构基础。提供了结构基础。

【技术实现步骤摘要】
用于衍射光学元件的设计方法、衍射光学元件及投影装置


[0001]本专利技术大致涉及光学投影设备
，尤其是一种用于衍射光学原件的设计方法、衍射光学元件及投影装置。

技术介绍

[0002]向特定位置，例如地面或墙面等，投射预设的图案的投影装置能够应用在广告宣传、标志提示等多个领域。现有的投影设备主要包括两种结构形式，其一是通过菲林片等材料制作成遮光片，根据设计对遮光片进行镂刻，并利用透镜组进行放大，在投影面上形成预设的图案；其二是利用根据目标图案设计的微透镜阵列或衍射光学元件投射出预设的图案。
[0003]遮光片的结构的投影装置尺寸较大，限于遮光片的加工精度，投影装置难以进一步缩小尺寸，无法应用在具有小型化要求的场景中，通常设置在固定位置，例如设置在外墙上的商用广告投影。应用微透镜阵列或衍射光学元件的投影装置的结构尺寸更小，但结构尺寸更小的投影装置与支撑结构的距离更近，投射出的图像容易受到遮挡，如图1所示，而当投影装置倾斜投射时，投射图案的边缘会发生变形，影响视觉效果。
[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用于衍射光学元件的设计方法，所述衍射光学元件配置为可接收入射光束，并且将调制获得的出射光束倾斜投射向投影面，所述设计方法包括：
[0006]所述投影面与所述出射光束不垂直；
[0007]根据待投影的原始图案，获取处理后的目标光场图像，所述目标光场图像形成于所述投影面上；
[0008]获取所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系；
[0009]根据所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系，对所述目标光场图像进行空间转换，获得转换光场图像，其中所述转换光场图像为所述出射光束在垂直于所述出射光束的平面内形成的光场图像；
[0010]根据所述转换光场图像计算获得衍射光学元件的相位图；
[0011]其中所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系包括所述出射光束相对于所述投影面的倾斜角度和所述衍射光学元件相对于所述投影面的垂直距离，所述衍射光学元件相对于所述投影面的垂直距离以所述入射光束在所述衍射光学元件上的入射位置、或所述出射光束在所述衍射光学元件上的出射位置为基准。
[0012]根据本专利技术的一个方面，其中所述进行空间转换的步骤包括：
[0013]根据所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系、以及所述
目标光场图像的边界特征，计算获得转换光场图像的边界特征；
[0014]定义空间变换规则，根据空间变换规则将所述目标光场图像中的像素转换到所述转换光场图像中的像素。
[0015]根据本专利技术的一个方面，其中所述空间变换规则以所述目标光场图像的中心或所述衍射光学元件的出射位置在所述投影面上的垂直投影位置为坐标原点，以所述目标光场图像中的像素点作为坐标步长，根据所述目标光场图像和所述转换光场图像中的坐标对应关系，将所述目标光场图像中的像素转换到所述转换光场图像中。
[0016]根据本专利技术的一个方面，其中所述目标光场图像的边界为矩形，所述转换光场图像的边界为梯形，所述将目标光场图像中的像素转换到转换光场图像中的像素的步骤包括：以垂直于所述梯形的高的方向对像素逐行进行坐标转换。
[0017]根据本专利技术的一个方面，其中所述将目标光场图像中的像素转换到转换光场图像中的像素的步骤包括：
[0018]对所述转换光场图像中的像素进行抽值和/或插值。
[0019]根据本专利技术的一个方面，其中所述对转换光场图像中的像素进行抽值和/或插值的步骤包括：
[0020]根据所述目标光场图像和所述转换光场图像在同一方向上像素的数量差值，按照预设规则或算法，对所述转换光场图像进行抽值和/或插值。
[0021]根据本专利技术的一个方面，其中所述转换光场图像位于与所述出射光束的主光线垂直的平面上，所述对转换光场图像中的像素进行插值的算法包括近邻插值法、双线性内插法、三次卷积法中的一种或多种。
[0022]根据本专利技术的一个方面，其中所述对转换光场图像中的像素进行插值的过程包括：
[0023]对所述转换光场图像中的像素坐标进行反向变换得到在所述目标光场图像中的对应坐标；
[0024]根据预设取整算法对所述转换光场图像中的像素坐标在所述目标光场图像中对应的坐标进行取整；
[0025]将所述目标光场图像中取整后的坐标位置对应的像素值插入所述转换光场图像中的像素坐标位置处。
[0026]根据本专利技术的一个方面，其中所述预设取整算法包括：
[0027]根据所述转换光场图像中的像素坐标在所述目标光场图像中对应的坐标数值和/或所述目标光场图像中相邻坐标的像素变化选择取整方法。
[0028]根据本专利技术的一个方面，其中所述衍射光学元件的入射光束垂直入射所述衍射光学元件；当入射光束为发散光时，发散光的光轴垂直于所述衍射光学元件。
[0029]根据本专利技术的一个方面，其中所述将目标光场图像中的像素转换到转换光场图像中的像素的步骤包括：确定坐标原点的位置；所述根据转换光场图像计算获得衍射光学元件的相位图的步骤包括：采用4台阶或8台阶计算获得所述相位图。
[0030]根据本专利技术的一个方面，本专利技术还包括一种衍射光学元件，利用如前所述的设计方法设计并制得，所述衍射光学元件的出射光束在投影面上形成目标光场图像，且衍射光学元件的出射光束与投影面不垂直。
[0031]根据本专利技术的一个方面，本专利技术还包括一种投影面与出射光束不垂直的投影装置，所述投影装置包括：
[0032]外壳；
[0033]发光器，所述发光器设置于所述外壳内，发光器配置为能够发射光束；和
[0034]衍射光学元件，所述衍射光学元件根据前述的设计方法设计并制得，以使所述衍射光学元件能够将待投影的原始图案投射至投影面上，形成目标光场图像；所述衍射光学元件设置于所述发光器的光路下游，所述光束垂直入射所述衍射光学元件，且出射光束倾斜照射向投影面；所述衍射光学元件的出射面与所述投影面平行或以预设角度倾斜。
[0035]根据本专利技术的一个方面，其中所述衍射光学元件的出射面相对于所述投影面以预设角度倾斜设置，所述衍射光学元件的入射光束与所述投影面存在一预设夹角。
[0036]根据本专利技术的一个方面，其中所述衍射光学元件为偏心结构，衍射光学元件的出射面相对于所述投影面平行设置，所述衍射光学元件的入射光垂直于所述投影面。
[0037]根据本专利技术的一个方面，所述投影装置还包括：
[0038]准直透镜，所述准直透镜设置于所述发光器和所述衍射光学元件之间，所述准直透镜和所述衍射光学元件平行设置；
[0039]根据本专利技术的一个方面，所述投影装置还包括：
[0040]调节结构，所述准直透镜设置于所述调节结构内，所述调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于衍射光学元件的设计方法，所述衍射光学元件配置为可接收入射光束，并且将调制获得的出射光束倾斜投射向投影面，所述设计方法包括：所述投影面与所述出射光束不垂直；根据待投影的原始图案，获取处理后的目标光场图像，所述目标光场图像形成于所述投影面上；获取所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系；根据所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系，对所述目标光场图像进行空间转换，获得转换光场图像，其中所述转换光场图像为所述出射光束在垂直于所述出射光束的平面内形成的光场图像；根据所述转换光场图像计算获得衍射光学元件的相位图；其中所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系包括所述出射光束相对于所述投影面的倾斜角度和所述衍射光学元件相对于所述投影面的垂直距离，所述衍射光学元件相对于所述投影面的垂直距离以所述入射光束在所述衍射光学元件上的入射位置、或所述出射光束在所述衍射光学元件上的出射位置为基准。2.根据权利要求1所述的设计方法，其中所述进行空间转换的步骤包括：根据所述出射光束和所述衍射光学元件相对于所述投影面的几何关系、以及所述目标光场图像的边界特征，计算获得转换光场图像的边界特征；定义空间变换规则，根据空间变换规则将所述目标光场图像中的像素转换到所述转换光场图像中的像素。3.根据权利要求2所述的设计方法，其中所述空间变换规则以所述目标光场图像的中心或所述衍射光学元件的出射位置在所述投影面上的垂直投影位置为坐标原点，以所述目标光场图像中的像素点作为坐标步长，根据所述目标光场图像和所述转换光场图像中的坐标对应关系，将所述目标光场图像中的像素转换到所述转换光场图像中。4.根据权利要求2所述的设计方法，其中所述目标光场图像的边界为矩形，所述转换光场图像的边界为梯形，所述将目标光场图像中的像素转换到转换光场图像中的像素的步骤包括：以垂直于所述梯形的高的方向对像素逐行进行坐标转换。5.根据权利要求2所述的设计方法，其中所述将目标光场图像中的像素转换到转换光场图像中的像素的步骤包括：对所述转换光场图像中的像素进行抽值和/或插值。6.根据权利要求5所述的设计方法，其中所述对转换光场图像中的像素进行抽值和/或插值的步骤包括：根据所述目标光场图像和所述转换光场图像在同一方向上像素的数量差值，按照预设规则或算法，对所述转换光场图像进行抽值和/或插值。7.根据权利要求5所述的设计方法，其中所述对转换光场图像中的像素进行插值的算法包括近邻插值法、双线性内插法、三次卷积法中的一种或多种。8.根据权利要求7所述的设计方法，其中所述对转换光场图像中的像素进行插值的过程包括：对所述转换光场图像中的像素坐标进行反向变换得到在所述目标光场图像中的对应坐标；
根据预设取整算法对所述转换光场图像中的像素坐标在所述目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：王牧云，隋磊，田克汉，
申请(专利权)人：杭州驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：