CN108255000A - 含有晶圆透镜的光学投影装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含有晶圆透镜的光学投影装置，包括，光源，固定在基底上，用于发射光束；透镜系统，包括至少一个晶圆透镜，或者还包括普通光学透镜，设置在所述基底上方，用于接收所述光源发射的光束并向外投射平行光束；衍射光学元件，设置在所述透镜系统的上方，接收所述平行光束并向外投射图案化光束。光学投影装置的透镜系统由晶圆透镜或者晶圆透镜和普通光学透镜构成，有利于进一步缩小透镜系统的空间尺寸，以便实现结构紧凑的光学投影装置；通过外壳封装晶圆透镜的办法，降低光源、晶圆透镜、普通透镜之间的对准难度，在确保光学投影装置产能的同时，保证光学投影装置所投射图案化光束的质量。
Description
技术领域
本发明涉及光学及光电子学领域，尤其涉及一种含有晶圆透镜的光学投影装置。
背景技术
集成了光学投影装置以及图像采集装置的深度相机可以应用于生活的各个领域。例如，目标3D扫描、场景建模、手势交互等。区别于传统的RGB相机，深度相机可以获取目标的深度信息，正逐步受到各行各业的重视。例如利用深度相机与电视、电脑等结合可以实现体感游戏以达到游戏健身二合一的效果，微软的KINECT、奥比中光的ASTRA是其中的代表。另外，谷歌的tango项目致力于将深度相机带入移动设备，如平板、手机，以此带来完全颠覆性的用户体验，比如可以实现非常真实的AR游戏体验，可以使用其进行室内地图创建、导航等功能。
深度相机中的核心部件是光学投影装置，随着应用的不断扩展，光学投影装置将向越来越小的体积以及越来越高的性能不断进化。通过植入微型光学组件，局部或整体缩减体积，成为了小型光学投影装置的必然的发展趋势。
微型光学组件的制作类似于集成芯片的制作工艺，也可以通过半导体的制造工艺及技术实现晶圆量级。诸如晶圆级透镜系统，是建立在复数晶圆上，通过层叠的方式，形成完整的透镜系统。虽然该透镜具有理想的体积结构，但是晶圆透镜之间的对准变得相对复杂，从而导致微型光学组件的产能不高，良率低下。
发明内容
本发明为了改进光学投影装置中的晶圆透镜系统产能不高、良率低的技术问题，提供一种含有晶圆透镜的光学投影装置。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：
一种含有晶圆透镜的光学投影装置，包括，光源，固定在基底上，用于发射光束；透镜系统，包括晶圆透镜和普通光学透镜，通过镜筒设置在所述基板上方，用于接收所述光源发射的光束并向外投射平行光束；衍射光学元件，设置在所述透镜系统的上方，接收所述平行光束并向外投射图案化光束。
优选地，所述晶圆透镜包括透明基板部分和透镜部分；所述透镜部分设置在所述透明基板部分的表面；所述晶圆透镜通过形塑模具包裹有透光或不透光的封装外壳。
优选地，所述晶圆透镜通过所述封装外壳的边缘对齐所述基底边缘；所述封装外壳通过光固化胶、热固化胶或螺栓中的至少一种方式与所述基板黏合、固定。
优选地，所述光学透镜镶嵌、黏合于所述镜筒内，并通过所述镜筒的边缘对齐所述基板边缘。
优选地，包括至少两组层叠的所述透镜系统，所述层叠的透镜系统中的晶圆透镜对齐所述晶圆透镜的封装外壳的边缘。
优选地，所述光源包括一维光源阵列或二维光源阵列排布的子光源；所述透镜系统包括晶圆透镜阵列和普通光学透镜。
优选地，所述晶圆透镜阵列通过形塑模具包裹在封装外壳内；所述形塑模具依据所述光源的子光源分布设计；所述光源的子光源与所述晶圆透镜阵列的子透镜是一对一的关系或一对多的关系。
优选地，包括至少两组层叠的透镜系统，所述层叠的透镜系统中的晶圆透镜阵列对齐所述晶圆透镜阵列的封装外壳的边缘。
本发明还提供一种含有晶圆透镜的光学投影装置，包括，光源，固定在基底上，用于发射光束；晶圆级光束生成系统，包括至少一个晶圆透镜和晶圆组合光学元件，用于接收所述光源发射的光束，并向外投射图案化光束；其中，所述晶圆透镜和所述晶圆组合光学元件封装在透光或不透光的外壳中，并对齐外壳边缘；其中，所述晶圆组合光学元件包括设置在透明基板一侧的晶圆透镜部分和设置在透明基板另一侧的晶圆级衍射光学元件；所述晶圆透镜部分与所述晶圆透镜构成透镜系统。
优选地，所述透镜系统的光学元件表面附着有透过率相同或不相同的选择性透过薄膜。
本发明的有益效果为：提供一种含有晶圆透镜的光学投影装置，一方面，光学投影装置的透镜系统由晶圆透镜或晶圆透镜和普通光学透镜构成，有利于进一步缩小透镜系统的空间尺寸，以便实现结构紧凑的光学投影装置；另一方面，通过外壳封装晶圆透镜的办法，降低光源、晶圆透镜、普通透镜之间的准直难度，在确保光学投影装置产能的同时，保证光学投影装置所投射图案化光束的质量。
附图说明
图1是本发明实施例中晶圆透镜阵列的俯视图。
图2是本发明实施例中单个晶圆透镜的结构示意图。
图3是本发明实施例中晶圆透镜的外壳封装示意图。
图4是本发明实施例中外壳封装后的晶圆透镜的结构示意图；
图5是本发明实施例中一种含有晶圆透镜的发光单元。
图6是本发明实施例中一种实施例的光学投影装置。
图7是本发明实施例中又一种实施例的光学投影装置。
图8是本发明实施例中再一种实施例的光学投影装置。
其中，1000-晶圆透镜阵列板，2000-晶圆透镜，2100-晶圆组合光学元件，3000-晶圆透镜阵列，4000-发光单元，5000-透镜系统，5100-透镜系统，5200-晶圆级光束生成系统，6000-光学投影装置，7000-光学投影装置，8000-光学投影装置，100-基底，110-衍射光源，200-透明基板，210-第一透镜，220-第二透镜，230-封装外壳，300-镜筒，301-第一镜筒，302-第二镜筒，400-光学透镜，410-晶圆透镜部分，500-DOE，510-晶圆级DOE，600-透明盖板，701、702、703-选择性透过薄膜，10-上模块，11-缺口，20-下模块，21-缺口。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细的介绍，以使更好的理解本发明，但下述实施例并不限制本发明范围。另外，需要说明的是，下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构思，附图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
晶圆透镜阵列一般包括透明基板部分和分布在该透明基板表面的透镜部分，其中透镜部分可以以任意方式分布在透明基板表面。比如，一种实施方式中，参阅图1，多个透镜210以二维阵列的方式均匀分布在透明基板200表面。作为晶圆透镜或晶圆透镜阵列的一部分，其作用决定着透镜210与透明基板200必须具有相同的光学特性，即制作透镜210的材质与透明基板200需要具有相同或相近的光学属性。此外，性能突出的晶圆透镜或晶圆透镜阵列，还要求透镜210与透明基板200的折射率之差小于0.01或者其阿贝系数之差小于5。可以理解的，更小的折射率差值或更小的阿贝系数差值，有利于降低晶圆透镜或晶圆透镜阵列的色散，从而提升晶圆透镜或晶圆透镜阵列的成像或准直能力。
一般地，晶圆透镜阵列的制造流程包括：(1)在透明基板的表面，滴上适量熔融状态的可固化树脂(比如，丙烯酸树脂或环氧树脂)；(2)将预先设计的转印模具，压印熔融状态的树脂，以便树脂对模具进行仿形；(3)利用紫外线或者其他合适的光束，照射转印模具以及树脂，固化树脂；(4)剥离模具，并对仿形的透镜部分进行必要的打磨加工，最终获得原始的晶圆透镜阵列板1000。应当理解的是，加工透明基板的材质，优选与制作透镜的材质一致。此外，在一些等效的实施例中，透明基板和透镜的材质也可以选用玻璃或者其他合适的材料代替。需要强调的是，转印模具对透镜部分进行塑形后，其具体的固化的手段，必须根据仿形材质本身的属性而定；比如，当制作透镜部分的材质为玻璃时，可以通过风冷的办法固化透镜部分。
进一步地，针对晶圆透镜或晶圆透镜阵列的具体用途，可以在透镜基板的下表面制作透镜部分，以构成双透镜结构的晶圆透镜阵列或晶圆透镜；针对晶圆透镜或晶圆透镜阵列集成于微型光学装置的具体位置，还可以将原始的晶圆透镜阵列板1000切割为单个晶圆透镜或数量合适的晶圆透镜阵列。具体参阅图2，图2是单个晶圆透镜的结构示意图。该实施例中，晶圆透镜2000包括，透明基板200、第一透镜210以及第二透镜220。类似于传统的光学透镜，晶圆透镜2000的焦距由第一透镜210与第二透镜220的曲率半径共同决定。在等效实施例中，第一透镜210和/或第二透镜220可以是凸透镜、凹透镜或非球面透镜等特殊性质透镜中的任意一种。
图3-4是晶圆透镜的外壳封装示意图及封装后的晶圆透镜结构示意图。晶圆透镜或晶圆透镜阵列作为光学系统的一部分，集成于消费级电子设备中(比如，移动电话、平板电脑、笔记本电脑、摄像机等)，往往需要同时兼顾成本和性能。其中，成本又包括制作成本和组装成本。可以理解的，晶圆透镜或晶圆透镜阵列一般只有毫米量级，其在光学系统组装方面，往往存在组装难度大、成本高的问题。此外，仅通过多个晶圆透镜或晶圆透镜阵列组装而成的透镜系统，其层叠的晶圆透镜或晶圆透镜阵列之间的对准工艺复杂，良化率很难得到保障。
为了解决上述的技术问题，一种实施方式中，将多个晶圆透镜封装在特定的外壳中，以便晶圆透镜或晶圆透镜阵列能够更合理地组装在光学系统中。具体地，参阅图3，可以将多个晶圆透镜2000，放置在形塑模具中(包括上模块10与下模块20)，并通过缺口11与缺口21注入液态的外壳材料，以便在晶圆透镜的基板部分形成特定形状的外壳。需要强调的是，用于封装晶圆透镜的外壳，应当仅起包裹、固定晶圆透镜的作用，即封装外壳不会影响晶圆透镜接收或者出射光束。此外，在设计形塑模具时，还需要综合考虑晶圆透镜2000在具体光学系统中的组装方式和具体组装位置。比如，注塑凹槽的宽度L、深度H等参数需要根据晶圆透镜的具体用途而定。
图4是经外壳封装后的晶圆透镜阵列或晶圆透镜结构示意图。其中，图4(a)是晶圆透镜阵列经外壳封装后的结构示意图；图4(b)是单个晶圆透镜经外壳封装后的结构示意图。一种实施方式中，多个晶圆透镜2000被放置于形塑模具中，并注入外壳材料，待外壳材料固化后，便可获得经外壳封装后的晶圆透镜阵列3000(n)，如图4(a)所示。进一步地，结合晶圆透镜在光学系统中的应用需求，也可以将晶圆透镜阵列3000(n)切割单个晶圆透镜3000，如图4(b)所示。为了便于理解，仅以经外壳封装的单个晶圆透镜3000的结构示意图为例，进行示意性阐述。该实施例中，晶圆透镜3000包括封装外壳230、晶圆透镜2000；其中，封装外壳230紧密包裹晶圆透镜2000的透明基板200，并且不会遮挡或者干扰到第一透镜210、第二透镜220。此外，还需注意的是，封装外壳230的基脚高度h应当等于或接近于晶圆透镜2000的等效焦距。
图5是本发明实施例的一种含有晶圆透镜的发光单元。其中，图5(a)是含有晶圆透镜阵列的发光单元；图5(b)是含有单个晶圆透镜的发光单元。该实施例中，发光芯片可以通过热固化胶或光固化胶或螺栓与晶圆透镜阵列的外壳黏结、固定，以产生含有晶圆透镜阵列的发光单元4000(n)，如图5(a)所示。其中，发光芯片的子光源数量与晶圆透镜阵列子透镜的数量保持一一对应，并且相互对准。可以理解的，由于晶圆透镜的封装外壳是通过形塑模具注塑而成，因此在设计用于封装晶圆透镜外壳的形塑模具时，需要根据发光芯片的光源分布，确定晶圆透镜的具体分布方式，以便经外壳封装的晶圆透镜阵列与发光芯片的光源保持一一对齐的关系，进而简化晶圆透镜阵列与光源阵列之间对准的组装工艺。具体地，一种实施方式中，晶圆透镜与发光芯片光源之间的对准，可以直接通过对齐晶圆透镜阵列的封装外壳边缘与发光芯片所在基板的边缘来实现，进而确保晶圆透镜能够完整地接收光源所发射的光束。进一步地，结合发光单元在光学系统中的实际应用需求，也可以对发光单元4000(n)进行适当的切割处理，以获得含有单个晶圆透镜的发光单元4000，如图5(b)所示。
为了便于理解，仅以含有单个晶圆透镜的发光单元为例，进行示意性阐述。该实施例中，发光单元4000包括基板100、光源110、晶圆透镜2000以及封装晶圆透镜2000的外壳230。其中，光源110安装在基板100一侧，向外投射红外或者其他波段的光束；晶圆透镜2000封装在外壳230内，并通过热固化胶或光固化胶或螺栓将外壳230固定在基板100的上方，以便晶圆透镜2000接收光源110发射的光束。需要注意的是，光源110应当设置在晶圆透镜2000的等效焦距附近。可以理解的，在一些其他等效的实施例中，光源110的设置方式，可以根据具体的透镜系统做出相应调整。
图6是本发明一种实施例的光学投影装置。该实施例中，光学投影装置6000包括，基底100、光源110、透镜系统5000、镜筒300以及DOE400。其中，光源110发射的光束，经透镜系统5000汇聚、准直后，以平行光束射向DOE400；DOE400将入射的平行光束衍射为图案化光束，投向目标空间。
光源110可以通过热固化胶、焊盘固定在基底100一侧，并向外发射光束。具体地，光源110可以是垂直腔面发射激光器(VCSEL)，或者是平行共振腔表面的边发射激光器，也可以是LED光源，用于发射红外、紫外等适用波长的光束。一种实施方式中，优选能够发射波长为830nm或者940nm光束的VCSEL光源。
透镜系统5000包括，晶圆透镜2000以及普通光学透镜400，用于接收光源110发射的光束，并向外投射平行光束。
其中，晶圆透镜2000一般由玻璃或者刻固化树脂制作而成，一种实施例中，制作晶圆透镜的原材料优选环氧树脂或丙烯酸树脂。进一步地，晶圆透镜2000可以通过图3实施例提及的封装技术，封装在透光或者不透光的外壳230内部，并固定在基底100的上方。该实施例中，晶圆透镜通过封装外壳来实现与光源110的对准。具体地，一种实施方式中，将封装外壳230的边缘对齐基底100的边缘，并通过热固化胶或光固化胶或螺栓互相粘合、固定，以完成晶圆透镜2000的组装。
其中，普通光学透镜400可以仅包括一片透镜，也可以包括多片相同和/或不同曲率的透镜。加工普通光学透镜的材料可以是透明玻璃基板，也可以是树脂基板或者塑料基板。一种实施例中，制作光学透镜的原材料优选玻璃。进一步地，光学透镜400安装在镜筒300内部，并固定在晶圆透镜2000的上方。该实施例中，光学透镜400与晶圆透镜2000的光路对准可以通过调整镜筒300与封装外壳230之间的相对位置实现。具体地，一种实施方式中，镜筒300的边缘与晶圆透镜2000封装外壳230的边缘对齐，并通过热固化胶或光固化胶或螺栓粘合、固定，以完成镜筒300与晶圆透镜2000的组装。可以理解的，光学透镜400镶嵌于镜筒300内部，光学透镜400的中心应当与镜筒300的中心保持一致，因此通过直接调整镜筒300与封装外壳230的位置关系，可以较为轻松地实现光学透镜400与晶圆透镜2000的准直。
此外，需要理解的是，光源110设置的具体位置，应当通过透镜系统5000设定。具体地，一种实施方式中，光源110优选设置在透镜系统5000的等效焦距处，以便透镜系统5000接收光源110所发射的光束，并投射平行光束。
更进一步地，为了便于光学透镜400的调整及安装，一种实施方式中，可以将镜筒300设计为可拆分式镜筒，而制作镜筒300的材料，可以是具有散热功能的陶瓷、金属、合金等材料中的一种或者多种组合。如图6所示，镜筒300包括第一镜筒301和第二镜筒302。其中，第一镜筒301的高度值或长度值，需要根据晶圆透镜2000及光学透镜400所构成的光学系统来确定。可以理解的，在安置透镜400后，第二镜筒302可通过胶粘的方式与第一镜筒301黏合，构成一个完整的镜筒300。
DOE500一般由玻璃或塑料透明基板加工而成，刻蚀或浮雕有衍射图样，设置在透镜系统5000的上方，用于接收、分束经过透镜系统5000投射的平行光束，以向外投射能量分布均匀、对比度高的图案化光束。一种实施方式中，DOE500向外投射随机匀称分布的散斑图案。在一些等效的实施例中，DOE500还可以包括两块或者两块以上的透明基板，并且每一块透明基板的入射和/或出射光束的表面刻蚀或浮雕有衍射图样。不难理解的，包含有多个衍射面的DOE，具有更强的衍射能力，可以进一步衍射光源110发射的光束(尤其是零级衍射光束)，进而确保DOE所投射的图案化光束具有更高的激光安全系数。
图7是本发明又一种实施例的光学投影装置。该实施例中，光学投影装置7000包括基底100、光源阵列110(n)、晶圆透镜阵列2000(n)、镜筒300、普通光学透镜400以及DOE500；其中，晶圆透镜阵列2000(n)与普通光学透镜400构成透镜系统5100。类似于图6实施例，光源阵列110(n)发射的光束，经透镜系统5100汇聚、准直后，以平行光束射向DOE500；DOE500将入射的平行光束衍射为图案化光束，投向目标空间。
该实施例中，镜筒300以及DOE500等光学元件，其结构与图6实施例基本相似，此处不作重复叙述。区别在于，光源阵列110(n)包括多个子光源；子光源可以是边发射激光器，也可以垂直腔面发射的激光器，还可以是LED光源。一种实施例中，光源阵列为二维的VCSEL芯片，该VCSEL芯片包括至少一个VCSEL子光源，能够向外投射波长为830nm或者940nm的红外光束，并且还可以根据相关控制电路实现至少两种不同的发光状态。具体地，VCSEL阵列芯片可以是裸片也可以是经过封装处理的芯片，相对于封装的芯片，裸片拥有更小的体积和厚度，而封装芯片则具有更好的稳定性以及更方便的连接。
晶圆透镜阵列2000(n)封装在外壳230内，并通过热固化胶或光固化胶或螺栓黏合、固定在基底100上方。需要理解的是，该实施方式中，晶圆透镜阵列2000(n)的子透镜应当与光源阵列110(n)的子光源保持一一对应关系。进一步地，晶圆透镜阵列2000(n)与光源阵列110(n)的准直，一种实施方式中，可以参阅图5实施例实现。在一些等效实施例中，光源阵列的子光源也可以与晶圆透镜阵列的子透镜保持一对多的关系。
晶圆透镜阵列2000(n)与光学透镜400构成完整的透镜系统，将光源阵列发射的光束调制为平行光束。可以理解的，为了获得效果更好的平行光束，光源阵列110(n)的安装位置，应当由透镜系统5100决定。优选地，光源阵列110(n)安装在透镜系统5100的等效焦距附近。
类似地，在一些其他的光学投影装置中，其透镜系统还可以通过层叠的方式，设置多个晶圆透镜或晶圆透镜阵列，以使透镜系统的尺寸进一步缩小。例如，一种实施例中，第二晶圆透镜或晶圆透镜阵列设置在第一晶圆透镜或第二晶圆透镜阵列的上方，并与普通光学透镜构成一个完整的透镜系统。具体地，层叠的晶圆透镜或晶圆透镜阵列之间的对准，也可以通过对齐其封装外壳的边缘来实现。
晶圆透镜搭配普通透镜构建透镜系统，这样设置的有益效果是，一方面，可以提高仅含有晶圆透镜的透镜系统的产能和良化率；另一方面，一定程度上还可以改善仅含普通光学透镜的透镜系统的空间尺寸。
图8是本发明又一种等效实施例的光学投影装置。该实施中，光学投影装置8000，包括基底100、光源110、晶圆级光束生成系统5200、透明盖板600以及附着在光束生成系统光学元件表面的选择性透过薄膜(701、702、703)。光源110固定在基板100上，向晶圆级光束生成系统5200发射的光束；晶圆级光束生成系统5200将光源110发射的光束准直、扩束后，以图案化光束的形式，从透明盖板600射向目标空间。
其中，晶圆级光束生成系统5200又包括至少一个晶圆透镜2000、晶圆组合光学元件2100。类似于晶圆透镜2000，晶圆组合光学元件2100的制作，包括在透明基板下表面设置晶圆透镜部分410和在透明基板的上表面设置晶圆级DOE510。一种实施方式中，晶圆透镜部分410与至少一个晶圆透镜2000构成光学投影装置8000的透镜系统，用于接收光源110发射的光束，并在晶圆组合光学元件2100的透明基板内生成平行光束，射向晶圆级DOE510。具体地，针对晶圆透镜410的制作，可以参阅图1实施例；针对晶圆级DOE510的制作，可以通过电子束或者浮雕或紫外线曝光等合适工艺，在透明基板表面的树脂或玻璃上刻蚀预设的衍射图样，以形成晶圆级DOE510。进一步地，为了改善透镜系统的光学特性，一些实施例中，还可以对晶圆透镜2000和/或晶圆组合光学元件2100附着选择性透过薄膜。一种实施方式中，晶圆透镜2000的第一透镜部分和第二透镜部分分别附着有第一选择性透过薄膜701和第二选择性透过薄膜702，并且透镜部分410表面附着第三选择性透过薄膜703。可以理解的，由于选择性透过薄膜对某些特定波长的光束表现高透性，并且屏蔽其他波长的光束，因此附着有选择性透过薄膜的透镜系统可以进一步避免光束的色散问题，改善出射图案化光束的质量。为了便于理解，假设第一、第二、第三选择性透过薄膜对波长为830nm或者940nm光束的透过率为t，其它波长的光束透过率为t1，则光学投影装置屏蔽杂散光束或环境光束的能力满足T1＝t1 3，对特定波长光束的透过能力满足T＝t3。在其他等效实施方式中，第一、第二、第三选择性透过薄膜对波长为830nm或940nm的光束的透过率t可以不相同(比如，透过率t成一定梯度变化等)。
更进一步地，为了确保晶圆透镜2000与晶圆组合光学元件2100之间的光路对准。一种实施方式中，将晶圆透镜2000和晶圆组合光学元件2100分别封装在外壳230与外壳231中，具体可以参阅图3-图4实施例。通过将封装外壳230、封装外壳231的边缘对齐基底100的边缘的办法，可以实现光源110、晶圆透镜2000以及晶圆组合光学元件2100之间的光路对准；然后，通过热固化胶或光固化胶或螺旋，对各个光学元件接触面进行黏合或固定处理。
透明盖板600设置在晶圆级光学元件2100的上方，一种实施例中，透明盖板600通过热固化胶或光固化胶或螺栓粘合或固定在封装外壳231上方，用于保护晶圆级光束生成系统，并且避免空气中的水汽或尘埃干扰DOE510的衍射能力。
通过晶圆透镜的制作工艺，将DOE及晶圆透镜设置在同一个透明基板上，以构成晶圆组合光学元件，并通过形塑模具进行外壳封装，这样设置的好处是：一方面可以进一步缩小光学投影装置的空间尺寸，实现光学投影装置的微型化；另一方面，也降低了光源、晶圆透镜、晶圆组合光学元件之间的光路对准难度，以提高光学投影装置的产量和良化率。
区别于传统的光学投影装置，该实施例提及的光学投影装置，其有益效果包括：一方面，光学投影装置的透镜系统由晶圆透镜或晶圆透镜和普通光学透镜构成，有利于进一步缩小透镜系统的空间尺寸，以便实现结构紧凑的光学投影装置；另一方面，通过外壳封装晶圆透镜的办法，降低光源、晶圆透镜、普通透镜之间的准直难度，在确保光学投影装置产能的同时，保证光学投影装置所投射图案化光束的质量。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件拆分为更多部件，也可将两个或多个部件组合成新的部件，以实现本发明的目的，均属于对本案的简单变形或变换，落入本案的保护范围。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，包括，
光源，固定在基底上，用于发射光束；
透镜系统，包括晶圆透镜和普通光学透镜，通过镜筒设置在所述基板上方，用于接收所述光源发射的光束并向外投射平行光束；
衍射光学元件，设置在所述透镜系统的上方，接收所述平行光束并向外投射图案化光束。
2.如权利要求1所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，所述晶圆透镜包括透明基板部分和透镜部分；所述透镜部分设置在所述透明基板部分的表面；所述晶圆透镜通过形塑模具包裹有透光或不透光的封装外壳。
3.如权利要求2所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，所述晶圆透镜通过所述封装外壳的边缘对齐所述基底边缘；所述封装外壳通过光固化胶、热固化胶或螺栓中的至少一种方式与所述基板黏合、固定。
4.如权利要求1所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，所述光学透镜镶嵌、黏合于所述镜筒内，并通过所述镜筒的边缘对齐所述基板边缘。
5.如权利要求1所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，包括至少两组层叠的所述透镜系统，所述层叠的透镜系统中的晶圆透镜对齐所述晶圆透镜的封装外壳的边缘。
6.如权利要求1所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，所述光源包括一维光源阵列或二维光源阵列排布的子光源；所述透镜系统包括晶圆透镜阵列和普通光学透镜。
7.如权利要求6所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，所述晶圆透镜阵列通过形塑模具包裹在封装外壳内；所述形塑模具依据所述光源的子光源分布设计；所述光源的子光源与所述晶圆透镜阵列的子透镜是一对一的关系或一对多的关系。
8.如权利要求6任一所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，包括至少两组层叠的透镜系统，所述层叠的透镜系统中的晶圆透镜阵列对齐所述晶圆透镜阵列的封装外壳的边缘。
9.一种含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，包括，
光源，固定在基底上，用于发射光束；
晶圆级光束生成系统，包括至少一个晶圆透镜和晶圆组合光学元件，用于接收所述光源发射的光束，并向外投射图案化光束；
其中，所述晶圆透镜和所述晶圆组合光学元件封装在透光或不透光的外壳中，并对齐外壳边缘；
其中，所述晶圆组合光学元件包括设置在透明基板一侧的晶圆透镜部分和设置在透明基板另一侧的晶圆级衍射光学元件；
所述晶圆透镜部分与所述晶圆透镜构成透镜系统。
10.如权利要求1-9任一所述的含有晶圆透镜的光学投影装置，其特征在于，所述透镜系统的光学元件表面附着有透过率相同或不相同的选择性透过薄膜。
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