CN112882230A - 光学系统及消除色边的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学系统及消除色边的方法，所述光学系统，包括：光源组件；光学组件，包括至少一光学镜片，所述光学镜片的至少一个表面设置有微结构；成像元件；以及投影镜头；其中，所述光源组件发出的光线依次经由所述光学组件、所述成像元件到达所述投影镜头，以由所述投影镜头发射，所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。本发明提供的光学系统及消除色边的方法能够消除所述成像元件出现的色边，从而改善投影图像的显示效果。

Description

光学系统及消除色边的方法

技术领域

本发明涉及光路控制技术领域，具体涉及一种光学系统及消除色边的方法。

背景技术

随着汽车技术的发展，汽车领域内诸如平视显示器(Head Up Display，HUD)和智能大灯(智能前照灯光系统)等光学系统成为未来的发展趋势。对于这类需要投影系统投影成像的光学系统而言，由于光源光程或光源中的不同波长在介质中的折射率不同的问题，使其在投影之后在投影图像边缘易产生色边。

例如，在平视显示器的应用领域中，图像生成单元(Projection Graphic Unit，PGU)系统是平视显示器中的核心部分。图像生成单元会将图像投影在自由曲面镜上，并有风挡反射至人眼。图像生成单元主要由照明部分和投影部分组成，照明部分一般是用一定配比的RGB(Red Green Blue)三色光源，经由光路控制，将RGB三色光均匀的照射在数字微镜器件(Digital Micro mirror Device，DMD)，再经过投影镜头投影出相应的影像画面。但是，在照明部分由于RGB位置的不同，引起不同颜色的光出射的光程不同，导致了RGB三色光照射在DMD上出现3种不同尺寸的叠加光斑，使数字微镜器件出现局部色边。

又例如，在智能大灯的应用领域中，主要采用基于EVIYOS LED芯片和基于数字微镜器件的数字光处理(Digital Light Processing，DLP)大灯。在性能上，采用数字微镜器件芯片的数字光处理式投影大灯，在性能上有着明显的优势。在整机的光路中，需要借助准直系统和反射系统对LED发出的光进行整形，使光束聚集在数字微镜器件的有效区域。但是，由于LED采用的白光LED，不同波长的光谱在透镜中的折射率不同，造成不同颜色的光发散角不一(其中蓝紫光发散角最大)，在经过透镜系统后，势必在边缘区域产生色边。在实际投影中，整体画面会出现画面不均匀或者色边加重的情况的情况。

由此，如何消除投影图像产生的色边，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种光学系统及消除色边的方法，消除所述成像元件出现的色边，从而改善投影图像的显示效果。

根据本发明的一个方面，提供一种光学系统，包括：光源组件；光学组件，包括至少一光学镜片，所述光学镜片的至少一个表面设置有微结构；成像元件；以及投影镜头；其中，所述光源组件发出的光线依次经由所述光学组件、所述成像元件到达所述投影镜头，以由所述投影镜头发射，所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。

在本发明的一些实施例中，所述光学组件包括至少一准直组件，所述准直组件包括第一准直镜片及第二准直镜片，其中，所述光源发出的光线依次经由所述第二准直镜片的入射面、第二准直镜片的出射面、第一准直镜片的入射面，从所述第一准直镜片的出射面出射。

在本发明的一些实施例中，设置所述微结构的表面为所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。。

在本发明的一些实施例中，所述微结构设置于其所在表面的边缘；或者所述微结构覆盖其所在表面。

在本发明的一些实施例中，所述光源组件包括多个光源，所述准直组件与所述光源一一对应，所述光学系统还包括：多个滤色片，所述滤色片与所述准直组件一一对应；复眼镜片；以及调制系统，其中，对于每一准直组件，该准直组件对应的光源发出的光线依次经由该准直组件、该准直组件对应的滤色片反射至所述复眼镜片；各所述滤色片反射至所述复眼镜片的光线经由所述调制系统到达所述成像元件，由所述成像元件反射的光线经由所述调制系统中的部分光学元件到达所述投影镜头。

在本发明的一些实施例中，所述准直组件设置的微结构对于光线的折转控制的程度与该准直组件对应的滤光片和所述复眼镜片之间的距离正相关，使得各滤光片反射至所述复眼镜片的光线于所述复眼镜头处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。

在本发明的一些实施例中，所述调制系统沿光线的传播方向依次包括第一透镜、第一反射镜、第二透镜及棱镜，其中，所述成像元件反射的光线，经由所述棱镜折射到达所述投影镜头。

在本发明的一些实施例中，所述光学组件还包括：第二反射镜，从所述第一准直镜片的出射面出射的光线经由所述第二反射镜反射至所述成像元件，并由所述成像元件反射至所述投影镜头。

在本发明的一些实施例中，设置所述微结构的表面为所述第二反射镜的反射面、所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。

在本发明的一些实施例中，所述微结构设置于准直镜片的表面时，所述微结构设置于其所在表面的边缘；或者所述微结构覆盖其所在表面。

在本发明的一些实施例中，所述微结构设置于所述第二反射镜的反射面时，所述微结构覆盖所述第二反射镜的反射面；或者所述微结构设置于其所在表面的边缘。

在本发明的一些实施例中，经由所述第一准直镜片的出射面出射的不同波长的光线具有不同的发散角，所述成像元件包括中心区域及围绕中心区域的边缘区域，所述微结构将发散角大于等于第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件的中心区域；和/或所述微结构将发散角小于所述第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件的边缘区域。

在本发明的一些实施例中，所述第二反射镜为自由曲面反射镜。

在本发明的一些实施例中，所述微结构由多个微单元依次拼接而成，所述微单元的形状为平行四边形、菱形、柱形、梯形或是他们的任意组合。

根据本发明的又一方面，还提供一种消除色边的方法，应用于如上所述的光学系统，所述消除色边的方法包括：使所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。相比现有技术，本发明所提供的光学系统及消除色边的方法具有如下优势：

通过在光学组件的光学镜片的至少一表面上设置微结构，从而通过所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，一方面，可以消除所述成像元件出现的色边，改善投影图像的显示效果；另一方面，无需增加光学系统的体积；再一方面，由于对光线传播过程中的光路进行控制，因此，对光源组件发出的光线的发散角不会产生影响，以提高光效以及能量利用率。

根据本发明的一个方面，提供一种光学系统，包括：光源组件，所述光源组件包括多个光源；光学组件，包括多个准直组件，所述准直组件与所述光源一一对应，所述准直组件包括第一准直镜片及第二准直镜片，所述准直组件的至少一个表面设置有微结构；多个滤色片，所述滤色片与所述准直组件一一对应；复眼镜片；调制系统；成像元件；以及投影镜头；其中，对于每一光源，该光源发出的光线依次经由该光源对应的准直组件、该准直组件对应的滤色片反射至所述复眼镜片；各所述滤色片反射至所述复眼镜片的光线经由所述调制系统到达所述成像元件，由所述成像元件反射的光线经由所述调制系统中的部分光学元件到达所述投影镜头，所述微结构改变经由所述准直组件透射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。

在本发明的一些实施例中，所述光源发出的光线依次经由所述第二准直镜片的入射面、第二准直镜片的出射面、第一准直镜片的入射面，从所述第一准直镜片的出射面出射。

在本发明的一些实施例中，设置所述微结构的表面为所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。

在本发明的一些实施例中，所述微结构设置于其所在表面的边缘；或者所述微结构覆盖其所在表面。

在本发明的一些实施例中，所述准直组件设置的微结构对于光线的折转控制的程度与该准直组件对应的滤光片和所述复眼镜片之间的距离正相关。

在本发明的一些实施例中，各滤光片反射至所述复眼镜片的光线于所述复眼镜头处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。

在本发明的一些实施例中，各所述滤色片供不同颜色的光透过。

在本发明的一些实施例中，所述调制系统沿光线的传播方向依次包括第一透镜、第一反射镜、第二透镜及棱镜，其中，所述成像元件反射的光线，经由所述棱镜折射到达所述投影镜头。

在本发明的一些实施例中，所述微结构由多个微单元依次拼接而成，所述微单元的形状为平行四边形、菱形、柱形、梯形或是他们的任意组合。

相比现有技术，本发明所提供的光学系统及消除色边的方法具有如下优势：通过设置于所述准直组件的微结构调整经由各准直组件出射的光线的发散角，从而增加准直组件出射的光线经由对应的滤色片反射至所述复眼镜片处的光斑的重叠率，改善由于各滤色片与复眼镜片之间的距离不同，导致不同颜色的光线于复眼镜片处的光斑大小不同，从而产生的色边问题。一方面，可以消除所述成像元件出现的色边，改善投影图像的显示效果；另一方面，无需增加光学系统的体积；再一方面，由于对光线传播过程中的光路进行控制，因此，对光源组件发出的光线的发散角不会产生影响，以提高光效以及能量利用率。

根据本发明的一个方面，提供一种光学系统，包括：光源组件；光学组件，包括准直组件以及第二反射镜，所述准直组件包括第一准直镜片及第二准直镜片，所述光学组件的至少一个光学镜片的至少一表面设置有微结构；成像元件；以及投影镜头；其中，所述光源组件发出的光线经由所述准直组件投射所述第二反射镜，由所述第二反射镜反射至所述成像元件，并由所述成像元件反射至所述投影镜头。

在本发明的一些实施例中，所述光源组件发出的光线依次经由所述第二准直镜片的入射面、第二准直镜片的出射面、第一准直镜片的入射面，从所述第一准直镜片的出射面出射。

在本发明的一些实施例中，设置所述微结构的表面为所述第二反射镜的反射面、所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。

在本发明的一些实施例中，所述微结构设置于准直镜片的表面时，所述微结构设置于其所在表面的边缘；或者所述微结构覆盖其所在表面。

在本发明的一些实施例中，所述微结构设置于所述第二反射镜的反射面时，所述微结构覆盖所述第二反射镜的反射面；或者所述微结构设置于其所在表面的边缘。

在本发明的一些实施例中，经由所述第一准直镜片的出射面出射的不同波长的光线具有不同的发散角，所述成像元件包括中心区域及围绕中心区域的边缘区域，所述微结构将发散角大于等于第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件的中心区域；和/或所述微结构将发散角小于所述第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件的边缘区域。

在本发明的一些实施例中，所述第二反射镜为自由曲面反射镜。

在本发明的一些实施例中，所述微结构由多个微单元依次拼接而成，所述微单元的形状为平行四边形、菱形、柱形、梯形或是他们的任意组合。相比现有技术，本发明所提供的光学系统及消除色边的方法具有如下优势：

相比现有技术，本发明所提供的光学系统及消除色边的方法具有如下优势：通过对经由准直组件及反射镜的光线进行分割以改变光线的传播方向，从而补偿至成像元件的对应区域，实现了色边的减弱或消除，提高像面色彩的均匀性。进一步地，还可以通过特定的微结构设计，实现光斑的均匀或者高斯分布，从而应对不同的照明需求。一方面，可以消除所述成像元件出现的色边，改善投影图像的显示效果；另一方面，无需增加光学系统的体积；再一方面，由于对光线传播过程中的光路进行控制，因此，对光源组件发出的光线的发散角不会产生影响，以提高光效以及能量利用率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明第一实施例的光学系统的示意图；

图2是本发明第二实施例的光学系统的示意图；

图3是本发明第三实施例的光学系统的示意图；

图4是本发明第四实施例的光学系统的示意图；

图5是本发明第五实施例的光学系统的示意图；

图6是本发明第六实施例的光学系统的示意图；

图7是本发明第七实施例的光学系统的示意图；

图8是本发明第八实施例的光学系统的示意图；

图9是本发明第九实施例的光学系统的示意图；

图10是本发明实施例的微结构的放大图；以及

图11是本发明实施例的消除色边的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

为了解决现有技术中的技术问题，本发明实施例提供一种光学系统，包括：光源组件；光学组件，包括至少一光学镜片，所述光学镜片的至少一个表面设置有微结构；成像元件；以及投影镜头；其中，所述光源组件发出的光线依次经由所述光学组件、所述成像元件到达所述投影镜头，以由所述投影镜头发射，所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。通过在光学组件的光学镜片的至少一表面上设置微结构，从而通过所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，一方面，可以消除所述成像元件出现的色边，改善投影图像的显示效果；另一方面，无需增加光学系统的体积；再一方面，由于对光线传播过程中的光路进行控制，因此，对光源组件发出的光线的发散角不会产生影响，以提高光效以及能量利用率。

下面分别结合图1至图9描述本发明提供的第一实施例至第九实施例。

首先参见图1，图1是本发明第一实施例的光学系统的示意图。在第一实施例中，光学系统包括光源组件110、光学组件120、成像元件170以及投影镜头180。进一步地，光学系统还可以包括多个滤色片141、142及143，复眼镜片150以及调制系统160。

光源组件110包括多个光源111、112及113。其中，光源111、112及113可以分别提供不同的亮度。光源111、112及113例如可以由LED来实现。图1仅仅是示意性地示出了提供三个光源111、112及113，本发明并非以此为限制，其它数量的光源的提供也在本发明的保护范围之内。

对应于光源111、112及113的数量，本实施例中，光学组件120包括三个准直组件121、122及123。准直组件121、122及123与光源111、112及113一一对应。每一准直组件121、122及123包括第一准直镜片124及第二准直镜片125。第一准直镜片124及第二准直镜片125中的一个或多个为前述的光学镜片。对应准直组件121、122及123的光源111、112及113发出的光线依次经由所述第二准直镜片125的入射面、第二准直镜片125的出射面、第一准直镜片124的入射面，从所述第一准直镜片124的出射面出射。在本实施例中，各所述第一准直镜片124的出射面设置有所述微结构131。

滤色片141、142及143与所述准直组件121、122及123一一对应。滤色片141、142及143例如可以分别为红色滤色片、绿色滤色片及蓝色滤色片。滤色片141、142及143的颜色并非依次为限制。滤色片141、142及143平行设置。对于每一准直组件121、122及123，该准直组件121、122及123对应的光源111、112及113发出的光线依次经由该准直组件121、122及123、该准直组件121、122及123对应的滤色片141、142及143反射至所述复眼镜片150。在本实施例中，通过设置于所述第一准直镜片124的出射面的微结构131调整经由各准直组件121、122及123出射的光线的发散角，从而使得准直组件121、122及123出射的光线经由对应的滤色片141、142及143反射至所述复眼镜片150处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。具体而言，所述准直组件121、122及123设置的微结构131对于光线的折转控制的程度与该准直组件121、122及123对应的滤光片141、142及143和所述复眼镜片150之间的距离(光程)正相关。换言之，滤光片141、142及143距离所述复眼镜片150越远(光程越长)，准直组件121、122及123设置的微结构131控制经由准直组件121、122及123出射的光线的发散角越小。在本实施例中，所述微结构131设置于各所述第一准直镜片124的出射面的边缘，从而对准直组件121、122及123的边缘出射的光线的折转进行控制。在该实施例中，例如可以针对不同的准直组件121、122及123设置不同面积的微结构131，从而使得不同的准直组件121、122及123对于其出射的光线具有不同的折转控制。本发明并非以此为限制，微结构131也可以覆盖各所述第一准直镜片124的出射面，从而对由准直组件121、122及123出射的所有光线进行折转控制。该实施例中，例如可以通过设置不同结构的微结构131，从而使得不同的准直组件121、122及123对于其出射的光线具有不同的折转控制。由此，消除由于各滤色片141、142及143由于与复眼镜片150之间的距离不同，导致不同颜色的光线于复眼镜片150处的光斑大小不同，从而产生的色边问题。

复眼镜片150由多个小透镜组成，以提高各所述滤色片141、142及143反射至所述复眼镜片150的光线的均匀性和照明亮度。各所述滤色片141、142及143反射至所述复眼镜片150的光线经由所述调制系统160到达所述成像元件170，由所述成像元件170反射的光线经由所述调制系统160中的部分光学元件到达所述投影镜头180。在本实施例中，所述调制系统160沿光线的传播方向依次包括第一透镜161、第一反射镜162、第二透镜163及棱镜164，其中，所述成像元件170反射的光线，经由所述棱镜164折射到达所述投影镜头180。调制系统160用于使得经由所述复眼镜片150透射的光线均匀得达到成像元件170。成像元件170例如可以是数字微镜器件，本发明并非以此为限制。

参见图2，图2是本发明第二实施例的光学系统的示意图。在第二实施例中，光学系统的结构与图1所示的第一实施例类似。第二实施例的光学系统包括光源组件110、光学组件120、多个滤色片141、142及143、复眼镜片150、调制系统160、成像元件170以及投影镜头180。

与第一实施例不同的是，在本实施例中，各所述第一准直镜片124的入射面和出射面皆设置有所述微结构132。通过设置于所述第一准直镜片124的入射面和出射面的微结构132调整经由各准直组件121、122及123出射的光线的发散角，从而使得准直组件121、122及123出射的光线经由对应的滤色片141、142及143反射至所述复眼镜片150处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。由此，消除由于各滤色片141、142及143由于与复眼镜片150之间的距离不同，导致不同颜色的光线于复眼镜片150处的光斑大小不同，从而产生的色边问题。

在本实施例中，所述微结构132设置于各所述第一准直镜片124的入射面和出射面的边缘，从而对准直组件121、122及123的边缘出射的光线的折转进行控制。在另一些实施例中，微结构132也可以覆盖各所述第一准直镜片124的入射面和出射面，从而对由准直组件121、122及123出射的所有光线进行折转控制。

参见图3，图3是本发明第三实施例的光学系统的示意图。在第三实施例中，光学系统的结构与图1所示的第一实施例类似。第三实施例的光学系统包括光源组件110、光学组件120、多个滤色片141、142及143、复眼镜片150、调制系统160、成像元件170以及投影镜头180。

与第一实施例不同的是，在本实施例中，各所述第一准直镜片124的入射面和出射面、各第二准直镜片125的出射面皆设置有所述微结构133。通过设置于所述第一准直镜片124的入射面和出射面、第二准直镜片125的出射面的微结构133调整经由各准直组件121、122及123出射的光线的发散角，从而使得准直组件121、122及123出射的光线经由对应的滤色片141、142及143反射至所述复眼镜片150处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。由此，消除由于各滤色片141、142及143由于与复眼镜片150之间的距离不同，导致不同颜色的光线于复眼镜片150处的光斑大小不同，从而产生的色边问题。

在本实施例中，所述微结构133设置于各所述第一准直镜片124的入射面和出射面、各第二准直镜片125的出射面的边缘，从而对准直组件121、122及123的边缘出射的光线的折转进行控制。在另一些实施例中，微结构133也可以覆盖各所述第一准直镜片124的入射面和出射面、各第二准直镜片125的出射面，从而对由准直组件121、122及123出射的所有光线进行折转控制。

参见图4，图4是本发明第四实施例的光学系统的示意图。在第四实施例中，光学系统的结构与图1所示的第一实施例类似。第四实施例的光学系统包括光源组件110、光学组件120、多个滤色片141、142及143、复眼镜片150、调制系统160、成像元件170以及投影镜头180。

与第一实施例不同的是，在本实施例中，各第二准直镜片125的出射面皆设置有所述微结构134。通过设置于所述各第二准直镜片125的出射面的微结构134调整经由各准直组件121、122及123出射的光线的发散角，从而使得准直组件121、122及123出射的光线经由对应的滤色片141、142及143反射至所述复眼镜片150处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。由此，消除由于各滤色片141、142及143由于与复眼镜片150之间的距离不同，导致不同颜色的光线于复眼镜片150处的光斑大小不同，从而产生的色边问题。

在本实施例中，所述微结构134设置于各第二准直镜片125的出射面的边缘，从而对准直组件121、122及123的边缘出射的光线的折转进行控制。在另一些实施例中，微结构134也可以覆盖各第二准直镜片125的出射面，从而对由准直组件121、122及123出射的所有光线进行折转控制。

上述四个实施例可以单独实现也可以组合实现。准直组件121、122及123的微结构可以分别以不同的方式、设置于不同的位置。例如：准直组件121的微结构131可以设置于第一准直镜片124的出射面，准直组件122的微结构132可以设置于第一准直镜片124的入射面和出射面，准直组件123的微结构133可以设置于所述第一准直镜片124的入射面和出射面、第二准直镜片125的出射面；准直组件121的微结构131可以设置于第一准直镜片124的出射面，准直组件122的微结构131可以设置于第一准直镜片124的出射面，准直组件123的微结构133可以设置于所述第一准直镜片124的入射面和出射面、第二准直镜片125的出射面。本发明并非以此为限制。又例如，准直组件121的微结构131可以设置于第一准直镜片124的出射面的边缘，准直组件122的微结构131可以覆盖第一准直镜片124的出射面，准直组件123的微结构131可以覆盖第一准直镜片124的出射面。再例如，准直组件121的微结构132可以设置于第一准直镜片124的出射面的边缘并覆盖第一准直镜片124的入射面，准直组件122的微结构133可以覆盖第一准直镜片124的出射面、设置于所述第一准直镜片124的入射面的边缘并覆盖第二准直镜片124的出射面，准直组件123的微结构131可以覆盖第一准直镜片124的出射面。以上仅仅是示例性举出本发明的多种实现方式，本发明并非以此为限制。

本发明并非以上述四个实施例为限制，微结构可以设置在所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。除了上述四个实施例之外的微结构的设置方式也在本发明的保护范围之内。

上述第一实施例至第四实施例的光学系统可以用作图像生成单元。但本发明并非以此为限制，部件的增加、减少、拆分、合并以实现与图像生成单元相同或不同的光学系统，在不违背本发明构思的前提下，皆在本发明的保护范围之内。

参见图5，图5是本发明第五实施例的光学系统的示意图。在第五实施例中，光学系统包括光源组件210、光学组件220、成像元件230以及投影镜头240。成像元件230例如可以是数字微镜器件，本发明并非以此为限制。

光源组件210可以包括一个发出白光的LED。光学组件220包括与该LED对应的一个准直组件221以及一个第二反射镜224。准直组件221包括第一准直镜片222及第二准直镜片223。第二反射镜224、第一准直镜片222及第二准直镜片223中的一个或多个为前述的光学镜片。光源组件210发出的光线依次经由所述第二准直镜片223的入射面、第二准直镜片223的出射面、第一准直镜片222的入射面，从所述第一准直镜片222的出射面出射。

所述第二反射镜224例如可以是自由曲面反射镜。从所述第一准直镜片222的出射面出射的光线经由所述第二反射镜224反射至所述成像元件230，并由所述成像元件230反射至所述投影镜头240。在本实施例中，所述第二反射镜224的反射面设置有微结构251。所述微结构251可以覆盖所述第二反射镜224的反射面。具体而言，经由所述第一准直镜片222的出射面出射的不同波长的光线具有不同的发散角，所述成像元件230包括中心区域及围绕中心区域的边缘区域。设置于所述第二反射镜224的反射面的所述微结构251可以单独将发散角大于等于第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件230的中心区域。设置于所述第二反射镜224的反射面的所述微结构251也可以单独将发散角小于第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件230的边缘区域。设置于所述第二反射镜224的反射面的所述微结构251还可以将发散角大于等于第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件230的中心区域，并且将发散角小于第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件230的边缘区域。具体而言，当光线的发散角使得该光线正好发射至成像元件230的中心区域及边缘区域的边界时，该发散角即为第一角度阈值。第一角度阈值可以随实际需求而定，本发明并非以此为限制。

由此，通过设置于第二反射镜224的反射面的微结构251将光线进行分割后，补偿至成像元件230的对应区域，从而实现了色边的减弱或消除，提高像面色彩的均匀性。进一步地，还可以通过特定的微结构设计，实现光斑的均匀或者高斯分布，从而应对不同的照明需求。

参见图6，图6是本发明第六实施例的光学系统的示意图。第六实施例的结构与第五实施例类似。第六实施例的光学系统包括光源组件210、光学组件220、成像元件230以及投影镜头240。

与第五实施例不同的是，所述第一准直镜片222的出射面设置有微结构252。通过对准直组件221出射的光线进行分割以改变光线的传播方向，从而补偿至成像元件230的对应区域，从而实现了色边的减弱或消除，提高像面色彩的均匀性。进一步地，还可以通过特定的微结构设计，实现光斑的均匀或者高斯分布，从而应对不同的照明需求。

在本实施例中，所述微结构252设置于第一准直镜片222的出射面的边缘，从而对准直组件221的边缘出射的光线进行分割从而改变光线的传播方向。在另一些实施例中，微结构252也可以覆盖第一准直镜片222的出射面，从而对准直组件221出射的所有光线进行分割从而改变光线的传播方向。

参见图7，图7是本发明第七实施例的光学系统的示意图。第七实施例的结构与第五实施例类似。第七实施例的光学系统包括光源组件210、光学组件220、成像元件230以及投影镜头240。

与第五实施例不同的是，所述第一准直镜片222的出射面和所述第二准直镜片223的出射面设置有微结构253。通过对准直组件221出射的光线进行分割以改变光线的传播方向，从而补偿至成像元件230的对应区域，从而实现了色边的减弱或消除，提高像面色彩的均匀性。进一步地，还可以通过特定的微结构设计，实现光斑的均匀或者高斯分布，从而应对不同的照明需求。

在本实施例中，所述微结构253设置于第一准直镜片222的出射面和所述第二准直镜片223的出射面的边缘，从而对准直组件221的边缘出射的光线进行分割从而改变光线的传播方向。在另一些实施例中，微结构253也可以覆盖第一准直镜片222的出射面和所述第二准直镜片223的出射面，从而对准直组件221出射的所有光线进行分割从而改变光线的传播方向。

参见图8，图8是本发明第八实施例的光学系统的示意图。第八实施例的结构与第五实施例类似。第八实施例的光学系统包括光源组件210、光学组件220、成像元件230以及投影镜头240。

与第五实施例不同的是，所述第一准直镜片222的出射面和所述第二反射镜224的反射面设置有微结构254。通过对准直组件221出射的光线以及反射镜224的反射的光线进行分割以改变光线的传播方向，从而补偿至成像元件230的对应区域，从而实现了色边的减弱或消除，提高像面色彩的均匀性。进一步地，还可以通过特定的微结构设计，实现光斑的均匀或者高斯分布，从而应对不同的照明需求。

所述微结构254可以覆盖所述第二反射镜224的反射面。在本实施例中，所述微结构254设置于第一准直镜片222的出射面的边缘，从而对准直组件221的边缘出射的光线进行分割从而改变光线的传播方向。在另一些实施例中，微结构254也可以覆盖第一准直镜片222的出射面，从而对准直组件221出射的所有光线进行分割从而改变光线的传播方向。

参见图9，图9是本发明第九实施例的光学系统的示意图。第九实施例的结构与第五实施例类似。第九实施例的光学系统包括光源组件210、光学组件220、成像元件230以及投影镜头240。

与第五实施例不同的是，所述第一准直镜片222的出射面、所述第二准直镜片223的出射面和所述第二反射镜224的反射面设置有微结构255。通过对准直组件221出射的光线以及反射镜224的反射的光线进行分割以改变光线的传播方向，从而补偿至成像元件230的对应区域，从而实现了色边的减弱或消除，提高像面色彩的均匀性。进一步地，还可以通过特定的微结构设计，实现光斑的均匀或者高斯分布，从而应对不同的照明需求。

所述微结构255可以覆盖所述第二反射镜224的反射面也可以设置在所述第二反射镜224的反射面的边缘。在本实施例中，所述微结构255设置于所述第一准直镜片222的出射面及所述第二准直镜片223的出射面的边缘，从而对准直组件221的边缘出射的光线进行分割从而改变光线的传播方向。在另一些实施例中，微结构255也可以覆盖所述第一准直镜片222的出射面和所述第二准直镜片223的出射面的出射面，从而对准直组件221出射的所有光线进行分割从而改变光线的传播方向。

上述第五实施例至第九实施例的光学系统可以用作智能大灯系统。但本发明并非以此为限制，部件的增加、减少、拆分、合并以实现与智能大灯系统相同或不同的光学系统，在不违背本发明构思的前提下，皆在本发明的保护范围之内。

本发明并非以上述第五实施例至第九实施例为限制，微结构可以设置在所述第二反射镜的反射面、所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。除了上述五个实施例之外的微结构的设置方式也在本发明的保护范围之内。

在本发明的各个实施例中，所使用的微结构可以如图10所示，图10是本发明实施例的微结构的放大图。所述微结构300由多个微单元310依次拼接而成。各微单元310可以具有相同的形状。例如，各微单元310可以为平行四边形、柱形、梯形、其它规则或不规则形状。各微单元310可以具有相同的形状时，各微单元310可以具有相同或不同的大小。不同大小的微单元310可以按实际分割和折转的需求排列。在另一些实施例中，至少部分微单元310也可以具有不同的形状，例如，微单元310可以是平行四边形、柱形、梯形其它规则及不规则形状中的任意组合。不同形状的微单元310也可以按实际分割和折转的需求排列。

图10仅仅是本发明的微结构300的一个实现方式，本发明并非以此为限制。

进一步地，本发明还提供一种消除色边的方法，应用于前述的光学系统。图11是本发明实施例的消除色边的方法的流程图。消除色边的方法包括：步骤S410使所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。

当该消除色边的方法应用于第一实施例至第四实施例时，通过微结构调整经由各准直组件出射的光线的发散角，从而使得准直组件出射的光线经由对应的滤色片反射至所述复眼镜片处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。具体而言，所述准直组件设置的微结构对于光线的折转控制的程度与该准直组件对应的滤光片和所述复眼镜片之间的距离(光程)正相关。换言之，滤光片距离所述复眼镜片越远(光程越长)，准直组件设置的微结构控制经由准直组件出射的光线的发散角越小。由此，消除由于各滤色片由于与复眼镜片之间的距离不同，导致不同颜色的光线于复眼镜片处的光斑大小不同，从而产生的色边问题。

当该消除色边的方法应用于第五实施例至第九实施例时，经由所述第一准直镜片的出射面出射的不同波长的光线具有不同的发散角，所述成像元件包括中心区域及围绕中心区域的边缘区域。通过微结构的设置，可以将光线进行分割后，补偿至成像元件的对应区域，从而实现了色边的减弱或消除，提高像面色彩的均匀性。进一步地，还可以通过特定的微结构设计，实现光斑的均匀或者高斯分布，从而应对不同的照明需求。

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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

光源组件；

光学组件，包括至少一光学镜片，所述光学镜片的至少一个表面设置有微结构；

成像元件；以及

投影镜头；

其中，所述光源组件发出的光线依次经由所述光学组件、所述成像元件到达所述投影镜头，以由所述投影镜头发射，所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学组件包括至少一准直组件，所述准直组件包括第一准直镜片及第二准直镜片，其中，所述光源组件发出的光线依次经由所述第二准直镜片的入射面、第二准直镜片的出射面、第一准直镜片的入射面，从所述第一准直镜片的出射面出射。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，设置所述微结构的表面为所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，

所述微结构设置于其所在表面的边缘；或者

所述微结构覆盖其所在表面。

5.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光源组件包括多个光源，所述准直组件与所述光源一一对应，所述光学系统还包括：

多个滤色片，所述滤色片与所述准直组件一一对应；

复眼镜片；以及

调制系统，

其中，对于每一准直组件，该准直组件对应的光源发出的光线依次经由该准直组件、该准直组件对应的滤色片反射至所述复眼镜片；

各所述滤色片反射至所述复眼镜片的光线经由所述调制系统到达所述成像元件，由所述成像元件反射的光线经由所述调制系统中的部分光学元件到达所述投影镜头。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述准直组件设置的微结构对于光线的折转控制的程度与该准直组件对应的滤光片和所述复眼镜片之间的距离正相关，使得各滤光片反射至所述复眼镜片的光线于所述复眼镜头处的光斑相互重叠，且所述光斑的大小相同。

7.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述调制系统沿光线的传播方向依次包括第一透镜、第一反射镜、第二透镜及棱镜，其中，所述成像元件反射的光线，经由所述棱镜折射到达所述投影镜头。

8.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学组件还包括：

第二反射镜，从所述第一准直镜片的出射面出射的光线经由所述第二反射镜反射至所述成像元件，并由所述成像元件反射至所述投影镜头。

9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，设置所述微结构的表面为所述第二反射镜的反射面、所述第一准直镜片的出射面、所述第一准直镜片的入射面、所述第二准直镜片的出射面、所述第二准直镜片的入射面或它们的任意组合。

10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述微结构设置于准直镜片的表面时，

所述微结构设置于其所在表面的边缘；或者

所述微结构覆盖其所在表面。

11.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述微结构设置于所述第二反射镜的反射面时，

所述微结构覆盖所述第二反射镜的反射面；或者

所述微结构设置于其所在表面的边缘。

12.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，经由所述第一准直镜片的出射面出射的不同波长的光线具有不同的发散角，所述成像元件包括中心区域及围绕中心区域的边缘区域，

所述微结构将发散角大于等于第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件的中心区域；和/或

所述微结构将发散角小于所述第一角度阈值的光线补偿至所述成像元件的边缘区域。

13.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述第二反射镜为自由曲面反射镜。

14.根据权利要求1至13任一项所述的光学系统，其特征在于，所述微结构由多个微单元依次拼接而成，所述微单元的形状为平行四边形、柱形、梯形或是它们的任意组合。

15.一种消除色边的方法，其特征在于，应用于如权利要求1至14任一项所述的光学系统，所述消除色边的方法包括：

使所述微结构改变经由所述光学镜片透射或反射的光线的传播参数，从而消除所述成像元件出现的色边。

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