一种微透镜阵列、镜头和光学设备制造技术

本申请提供一种微透镜阵列、镜头和光学设备。微透镜阵列包括多个透镜组和多个第二透镜。多个透镜组在微透镜阵列中的位置随机，透镜组包括沿第一方向排列的M个队列，每个队列由N个第一透镜沿第二方向排列形成，第一方向与第二方向正交，透镜组中的M

【技术实现步骤摘要】
一种微透镜阵列、镜头和光学设备


[0001]本申请总地涉及微纳光学
，更具体地涉及一种微透镜阵列、光学系统、镜头和光学设备。

技术介绍

[0002]微透镜阵列(Micro Lens Array，MLA)是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列，其应用范围广泛，诸如光束整形、光通信、3D传感，车载抬头显示(Head
‑
up Display，HUD)等。但是阵列化的MLA与同样阵列化的垂直腔面发射激光器(Vertical
‑
Cavity Surface
‑
Emitting Laser，VCSEL)或者液晶附硅(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)、数字微镜器件(Digtial Micromirror Devices，DMD)等存在周期上的相似性，组合后会带来明显的干涉条纹或水波纹现象(如图1所示)，对其应用产生不良影响。
[0003]例如，TOF(Time of Flight，飞行时间)技术可以进行三维感知与距离测量，TOF设备的光学部分主要分为三部分：激光阵列光源、匀光结构和TOF镜头，通常使用微透镜阵列作为匀光结构对于激光光束进行扩束匀化，然而如上所述当前的微透镜阵列存在孔径衍射，导致成像存在干涉条纹，影响成像质量和视觉体验。
[0004]因此，需要提高一种微透镜阵列、镜头和光学设备，以至少部分解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题中的至少一个而提出了本申请。具体地，本申请第一方面提供一种微透镜阵列，所述微透镜阵列包括：
[0006]多个透镜组，多个所述透镜组在所述微透镜阵列中的位置随机，所述透镜组包括沿第一方向排列的M个队列，每个所述队列由N个第一透镜沿第二方向排列形成，所述第一方向与所述第二方向正交，所述透镜组中的M
×
N个所述第一透镜之间不交叠，并且所述透镜组中相邻的所述第一透镜之间彼此接触，M和N是大于或等于2的整数，所述第一透镜的形状为由多台阶结构逼近或直接加工形成的常规曲面；
[0007]多个第二透镜，所述第二透镜填充在多个所述透镜组之间的间隙中；
[0008]当激光入射到所述微透镜阵列上时，入射光被所述微透镜阵列调制以利用随机化排列破坏所述微透镜阵列整体上的周期性结构，从而消除干涉条纹。
[0009]根据本申请的微透镜阵列，通过透镜组随机化排列并且在透镜组之间的间隙中填充单透镜的方式，减小了高频成分损失，还利用随机化排列破坏了整体上的周期性结构，能够达到消除干涉条纹同时获得较大的光场的效果。
[0010]可选地，至少部分所述透镜组的所述第二方向平行；并且/或者
[0011]至少部分所述透镜组的所述第二方向之间不平行。
[0012]可选地，至少部分所述透镜组的所述第二方向之间不平行，且至少部分所述透镜组的所述第二方向之间具有第一夹角。
[0013]可选地，所述第一夹角的度数小于或等于20
°
。
[0014]可选地，所述微透镜阵列具有多个分区，每个所述分区中设置有多个所述透镜组，一个所述分区中的多个所述透镜组的所述第二方向平行，不同所述分区间的所述透镜组的所述第二方向之间具有第二夹角。
[0015]可选地，所述第二夹角的度数小于或等于10
°
。
[0016]可选地，所述微透镜阵列具有第一中央平面，所述微透镜阵列相对于所述第一中央平面对称；
[0017]多个所述分区中的所述透镜组的所述第二方向相对于最靠近所述第一中央平面的所述透镜组的所述第二方向的所述第二夹角沿远离所述第一中央平面的方向渐增。
[0018]可选地，所述微透镜阵列具有第二中央平面，所述第二中央平面与所述第一中央平面垂直，且所述微透镜阵列相对于所述第二中央平面对称。
[0019]可选地，至少一组相邻的所述队列之间沿所述第二方向形成错位。
[0020]可选地，所述错位的尺寸不超过所述第一透镜的口径的一半。
[0021]可选地，在所述微透镜阵列中，交叠部分的面积占据总面积的比值小于或等于20％。
[0022]可选地，多个所述透镜组的面积占据总面积的比值大于或等于60％。
[0023]可选地，所述第二透镜的口径与所述第一透镜的口径相同。
[0024]可选地，第二透镜的面型构造为所述透镜组中2
×
2子阵列中4个所述第一透镜彼此连接区域的形状。
[0025]可选地，多个所述透镜组中至少部分所述透镜组的所述第一透镜的面型不同。
[0026]可选地，所述第一透镜和/或所述第二透镜的至少部分边缘是直边和/或曲边。
[0027]可选地，一个所述透镜组中的M
×
N个所述第一透镜的面型相同。
[0028]本申请的第二方面提供一种镜头，包括上述第一方面所述的微透镜阵列。
[0029]本申请的镜头由于包括前述的微透镜阵列，因此，具有和微透镜阵列基本相类似的优点。
[0030]本申请的第三方面提供一种光学设备，所述光学设备包括上述第一方面所述的微透镜阵列；或者
[0031]所述光学设包括上述第三方面所述的镜头。
[0032]本申请的光学设备由于包括前述的镜头或微透镜阵列，因此，具有和镜头或微透镜阵列基本相类似的优点。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为现有技术中规则排列的微透镜阵列的广场测试结果图；
[0035]图2示出了本申请的一种实施方式的微透镜阵列的排布结构部分示意图；
[0036]图3示出了本申请的一种实施方式的微透镜阵列的排布结构整体示意图；
[0037]图4a示出本申请的一种实施方式的2
×
2透镜组的示意图；
[0038]图4b示出本申请的一种实施方式的2
×
2透镜组一种错位方式的示意图；
[0039]图5示出了本申请的另一种实施方式的微透镜阵列的排布结构示意图；
[0040]图6a示出了本申请的一种实施方式的3
×
3透镜组的示意图；
[0041]图6b示出了本申请的一种实施方式的3
×
3透镜组的一种错位方式的示意图；
[0042]图6c示出了本申请的一种实施方式的3
×
3透镜组的另一种错位方式的示意图；
[0043]图7示出了图4中微透镜阵列的透镜组和第二透镜部分旋转的示意图；
[0044]图8示出了本申请的又一种实施方式的微透镜阵列的排布结构示意图；
[0045]图9示出了全部采用2
×
2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微透镜阵列，其特征在于，所述微透镜阵列包括：多个透镜组，多个所述透镜组在所述微透镜阵列中的位置随机，所述透镜组包括沿第一方向排列的M个队列，每个所述队列由N个第一透镜沿第二方向排列形成，所述第一方向与所述第二方向正交，所述透镜组中的M
×
N个所述第一透镜之间不交叠，并且所述透镜组中相邻的所述第一透镜之间彼此接触，M和N是大于或等于2的整数，所述第一透镜的形状为由多台阶结构逼近或直接加工形成的常规曲面；多个第二透镜，所述第二透镜填充在多个所述透镜组之间的间隙中；当激光入射到所述微透镜阵列上时，入射光被所述微透镜阵列调制以利用随机化排列破坏所述微透镜阵列整体上的周期性结构，从而消除干涉条纹。2.根据权利要求1所述的微透镜阵列，其特征在于，至少部分所述透镜组的所述第二方向平行；并且/或者至少部分所述透镜组的所述第二方向之间不平行。3.根据权利要求1所述的微透镜阵列，其特征在于，至少部分所述透镜组的所述第二方向之间不平行，且至少部分所述透镜组的所述第二方向之间具有第一夹角。4.根据权利要求3所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第一夹角的度数小于或等于20
°
。5.根据权利要求1所述的微透镜阵列，其特征在于，所述微透镜阵列具有多个分区，每个所述分区中设置有多个所述透镜组，一个所述分区中的多个所述透镜组的所述第二方向平行，不同所述分区间的所述透镜组的所述第二方向之间具有第二夹角。6.根据权利要求5所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第二夹角的度数小于或等于10
°
。7.根据权利要求5所述的微透镜阵列，其特征在于，所述微透镜阵列具有第一中央平面，所述微透镜阵列相对于所述第一中央平面对称；多个所述分区中的所述透镜组的所述第二方向相对于最靠近所述第一中央平面的所述透镜组的所述第二方向的所述第二夹角沿远离所述第一中央平面的方向渐增。8.根据权利要求7所述的微透镜阵列，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋昱铭，隋磊，田克汉，
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：