CN110673237B - 防止光斑变形的透镜及激光投影系统 - Google Patents

防止光斑变形的透镜及激光投影系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了防止光斑变形的透镜及激光投影系统。上述的防止光斑变形的透镜，包括透镜本体，所述透镜本体具有相对的入光面与出光面，所述入光面设有多个入光透镜部，多个所述入光透镜部形成入光透镜阵列，所述透镜本体的出光面设有多个出光透镜部，多个所述出光透镜部形成出光透镜阵列，所述入光透镜部与所述出光透镜部一一对应，所述入光透镜部的曲率半径小于对应的所述出光透镜部的曲率半径；激光投影系统包括激光和屏幕，还包括所述的防止光斑变形的透镜，所述透镜设于所述激光与所述屏幕之间。本发明所述的透镜，可以防止光斑变形。

Description

防止光斑变形的透镜及激光投影系统
技术领域
本发明涉及光学透镜技术领域，具体涉及防止光斑变形的透镜及激光投影系统。
背景技术
复眼透镜是由一系列小透镜组合形成，将双排复眼透镜阵列应用于照明系统可以获得高的光能利用率和大面积的均匀照明。复眼透镜在微显示器及投影显示领域有广阔的应用前景。利用双排复眼透镜阵列实现均匀照明的关键在于提高其均匀性和照明亮度。
请参照图8，目前的复眼透镜一般是入光面和出光面设置两排相同的小透镜，当复眼透镜的尺寸偏小而又要求光斑较大时，就容易引起光斑变形。
发明内容
基于此，本发明有必要提供一种可防止光斑变形的透镜。
本发明还提供一种激光投影系统。
为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种防止光斑变形的透镜，包括透镜本体，所述透镜本体具有相对的入光面与出光面，所述入光面设有多个入光透镜部，多个所述入光透镜部形成入光透镜阵列，所述透镜本体的出光面设有多个出光透镜部，多个所述出光透镜部形成出光透镜阵列，所述入光透镜部与所述出光透镜部一一对应，所述入光透镜部的曲率半径小于对应的所述出光透镜部的曲率半径。
上述的防止光斑变形的透镜，通过小曲率半径的透镜入射后，再通过大曲率半径的透镜出射，这样射出的光线的边缘会模糊一些，这样得到的光斑的整体变形会大大减少。
其中一些实施例中，多个所述入光透镜部的曲率半径相同，多个所述出光透镜部的曲率半径相同。
其中一些实施例中，所述入光透镜部的曲率半径小于所述出光透镜部的曲率半径0.2mm-0.6mm。
其中一些实施例中，所述入光透镜部的曲率半径为0.4mm-0.7mm。
其中一些实施例中，所述出光透镜部的曲率半径为0.6mm-1mm。
其中一些实施例中，所述透镜的厚度为1mm-2mm。
其中一些实施例中，所述透镜本体的所述入光面具有依次排列的第一区域、第二区域及第三区域，所述入光透镜部包括位于所述第一区域的第一透镜、位于所述第二区域的第二透镜及位于所述第三区域的第三透镜，所述第一透镜的曲率半径大于所述第一透镜的曲率半径，所述出光透镜部的曲率半径大于所述第三透镜的曲率半径。
其中一些实施例中，所述透镜本体的所述出光面具有依次排列的第四区域、第五区域及第六区域，所述出光透镜部包括位于所述第四区域的第四透镜、位于所述第五区域的第五透镜及位于所述第六区域的第六透镜，所述第四透镜的曲率半径大于所述第五透镜的曲率半径，所述第五透镜的曲率半径大于所述第六透镜的曲率半径。
其中一些实施例中，所述第一透镜的曲率半径小于所述第六透镜的曲率半径。
本发明还提供一种激光投影系统，包括激光和屏幕，还包括所述的防止光斑变形的透镜，所述透镜设于所述激光与所述屏幕之间。
附图说明
图1是本发明一实施例所述的防止光斑变形的透镜的结构示意图；
图2是图1所述的防止光斑变形的透镜的另一视角的结构示意图；
图3是图1所述的防止光斑变形的透镜的侧面结构示意图；
图4是本发明一实施例所述的激光投影系统的结构示意图；
图5是本发明一实施例所述的防止光斑变形的透镜的结构示意图；
图6是图5所述的防止光斑变形的透镜的另一视角的结构示意图；
图7是本发明所述的透镜出射的光斑的示意图；
图8是传统的透镜出射的光斑的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例一
请参照图1与图2，本发明提供一种防止光斑变形的透镜100，包括透镜本体10，透镜本体10的相对的两面分别为入光面11与出光面12，其中，透镜本体10的入光面11设有由多个入光透镜部20，多个入光透镜部20形成入光透镜阵列，透镜本体10的出光面12设有由多个出光透镜部30，多个出光透镜部30形成出光透镜阵列，入光透镜部20的曲率半径小于对应的出光透镜部30的曲率半径。
请参照图7，上述的防止光斑变形的透镜，通过小曲率半径的透镜入射后，再通过大曲率半径的透镜出射，这样射出的光线的边缘会模糊一些，这样得到的光斑的整体变形会大大减少，即使透镜的尺寸做的较小，整体的变形也很小。
请参照图3，其中，透镜100的厚度a为1mm-2mm。透镜100的厚度越薄，光斑尺寸就会越大，光斑边缘也会更模糊，这样形成的光斑也会出现较大的变形，将其厚度控制在该范围内，结合入光透镜部20和出光透镜部30的曲率半径设计，能够较好地保证光斑的边缘不变形、模糊程度小，从而保证光斑的效果更好。
透镜本体10与入光透镜部20及出光透镜部30一体成型。透镜本体10整体呈正方体或长方体状。
本实施例中，多个入光透镜部20的曲率半径相同，多个出光透镜部30的曲率半径相同。
当然，多个入光透镜部具有两个或三个曲率半径，多个出光透镜部具有两个或三个曲率半径，但需保证入光透镜部的曲率半径小于对应的出光透镜部的曲率半径。
其中，入光透镜部的曲率半径小于出光透镜部的曲率半径0.2mm-0.6mm。在此范围内的曲率半径差异，能够保证射出的光线光斑边缘模糊程度较小，整体光斑尺寸相对较大。
其中，入光透镜部20的曲率半径为0.4mm-0.7mm。入光透镜部20的曲率半径控制在该范围内，可以得到较大的光斑。
出光透镜部30的曲率半径为0.6mm-1mm。出光透镜部30的曲率半径控制在该范围内，可以得到较大的光斑。
本实施例中，入光透镜部20与出光透镜部30的尺寸相同，均为0.8mmx0.5mm。
请参照图4，本实施例还提供一种激光投影系统200，包括激光40、屏幕50及上述的防止光斑变形的透镜100，透镜100设于激光40与屏幕50之间，激光40包括红、绿和蓝三色，经该透镜100扩束、均匀后经过芯片60进行信号调制和光学透镜70投影后投射到屏幕50上，形成影像。其中的透镜100在该系统中主要起到扩束、匀光的效果，得到更大更均匀的照明光斑。
在透镜100与屏幕50之间除了信号调制设备和光学透镜设备，还可以加上其他的光学设备例如聚光透镜等等。
实施例二
请参照图5，本实施例所述的防止光斑变形的透镜，与实施例一基本相同，不同的是，透镜本体10的入光面11具有依次排列的第一区域13、第二区域14及第三区域15，入光透镜部20包括位于第一区域13的第一透镜21、位于第二区域14的第二透镜22及位于第三区域15的第三透镜23，第一透镜21的曲率半径大于第二透镜22的曲率半径，第二透镜22的曲率半径大于对应的第三透镜23的曲率半径。由此对光线进行分区配光，让每个区的光通量呈一定的规律分布，能够实现每个区投射出来光的光束角不同且能够实现规律分布，更适用于均匀照明或者有类似不对称光分布需求的照明或补光场合。
其中，所有的第一透镜21的尺寸和曲率半径相同，所有的第二透镜22的尺寸和曲率半径相同，所有的第三透镜23的尺寸和曲率半径相同。
请参照图6，进一步地，透镜本体10的出光面12具有依次排列的第四区域16、第五区域17及第六区域18，出光透镜部30包括位于第四区域16的第四透镜31、位于第五区域17的第五透镜32及位于第六区域18的第六透镜33，第四透镜31的曲率半径大于第五透镜32的曲率半径，第五透镜32的曲率半径大于第六透镜33的曲率半径。这样设计使得光线规律分布，经过出光透镜部30出来的光斑更大，光线也更加均匀。
其中，所有的第四透镜31的尺寸和曲率半径相同，所有的第五透镜32的尺寸和曲率半径相同，所有的第六透镜33的尺寸和曲率半径相同。
其中，第一透镜21的曲率半径小于第六透镜33的曲率半径。这样能够保证入光透镜部20的曲率半径小于出光透镜部30的曲率半径，而且出射的光斑更大。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种防止光斑变形的透镜，其特征在于，包括透镜本体，所述透镜本体具有相对的入光面与出光面，所述入光面设有多个入光透镜部，多个所述入光透镜部形成入光透镜阵列，所述透镜本体的出光面设有多个出光透镜部，多个所述出光透镜部形成出光透镜阵列，所述入光透镜部与所述出光透镜部一一对应，所述入光透镜部的曲率半径小于对应的所述出光透镜部的曲率半径；
所述透镜本体的所述入光面具有依次排列的第一区域、第二区域及第三区域，所述入光透镜部包括位于所述第一区域的第一透镜、位于所述第二区域的第二透镜及位于所述第三区域的第三透镜，所述第一透镜的曲率半径大于所述第二透镜的曲率半径，所述第二透镜的曲率半径大于所述第三透镜的曲率半径；
所述透镜本体的所述出光面具有依次排列的第四区域、第五区域及第六区域，所述出光透镜部包括位于所述第四区域的第四透镜、位于所述第五区域的第五透镜及位于所述第六区域的第六透镜，所述第四透镜的曲率半径大于所述第五透镜的曲率半径，所述第五透镜的曲率半径大于所述第六透镜的曲率半径；
所述第一透镜的曲率半径小于所述第六透镜的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的防止光斑变形的透镜，其特征在于，多个所述入光透镜部的曲率半径相同，多个所述出光透镜部的曲率半径相同。
3.根据权利要求1所述的防止光斑变形的透镜，其特征在于，所述入光透镜部的曲率半径小于所述出光透镜部的曲率半径0.2mm-0.6mm。
4.根据权利要求1所述的防止光斑变形的透镜，其特征在于，所述入光透镜部的曲率半径为0.4mm-0.7mm。
5.根据权利要求1所述的防止光斑变形的透镜，其特征在于，所述出光透镜部的曲率半径为0.6mm-1mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的防止光斑变形的透镜，其特征在于，所述透镜的厚度为1mm-2mm。
7.根据权利要求1所述的防止光斑变形的透镜，其特征在于，所述透镜本体与入光透镜部及出光透镜部一体成型。
8.根据权利要求1所述的防止光斑变形的透镜，其特征在于，多个入光透镜部具有三个曲率半径，多个出光透镜部具有三个曲率半径。
9.一种激光投影系统，包括激光和屏幕，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的防止光斑变形的透镜，所述透镜设于所述激光与所述屏幕之间。
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