CN114647138A - 投影系统及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种投影系统以及制备方法，该系统包括：镜头模块、光源模块和至少一个坏点抑制器。镜头模块包括投影镜头。光源模块包括LED芯片，LED芯片设置于投影镜头的焦平面处，用于提供携带包括图像信息的光。至少一个坏点抑制器设置在投影镜头的光轴上。坏点抑制器包括多个微透镜阵列，微透镜阵列包括多个微透镜。通过改变光源模块的发射光通过微透镜后的出射光与光轴之间的角度

使投影系统的焦平面与投影镜头的焦平面之间的距离D在投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙，从而抑制由LED芯片的像素间隙导致的投影图像上的黑色线条，以及由像素坏点导致的投影图像画面的缺失，以实现高成像的投影效果。

Description

投影系统及其制备方法

技术领域

本申请涉及投影系统领域，更具体地，涉及一种投影系统及其制备方法。

背景技术

随着汽车照明技术的发展，汽车大灯从传统的照明朝兼顾自适应远光系统(Android Debug Bridge，ADB)和地面投影的方向发展。一方面，在夜间行车的时候，可以进行自适应远光功能；另一方面在夜间车前可以投射不同的标识，以起到人车交互的目的。

目前能够实现自适应远光和地面投影功能兼顾的大灯，所采取的主流方式是基于LED芯片或者是基于数字微镜芯片(DMD)的数字光处理(DLP)芯片。两者相比之下，采用LED具有较大的成本优势。然而，在采用LED作为矩阵投射时，在实际使用中会带来以下问题：

1、LED芯片的每个像素间有例如10μm大小的间隙(GAP)，在实际投影图像中，投影后的像面上会存在肉眼可见的黑色线条。

2、由于LED芯片包含的像素较多，因而，会存在个别数量的像素坏点导致投影图像画面出现缺失。

3、由于LED芯片表面无任何保护装置，在实际安装的时候，有较大的几率触碰到LED芯片的表面，进而导致芯片报废。

发明内容

本申请提供了一种可至少解决或部分解决现有技术中上述至少一个缺点的投影系统及其制备方法。。

本申请一方面提供了一种投影系统，该系统包括：镜头模块，包括投影镜头；光源模块，包括LED芯片，所述LED芯片设置于所述投影镜头的焦平面处，用于提供携带包括图像信息的光；至少一个坏点抑制器，设置在所述投影镜头的光轴上，所述坏点抑制器包括多个微透镜阵列，所述微透镜阵列包括多个微透镜，其中，通过改变所述光通过所述微透镜的出射光与所述光轴之间的角度

使所述投影系统的焦平面与所述投影镜头的焦平面之间的距离D在所述投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除所述LED芯片的像素坏点和所述像素之间的间隙。

根据本申请实施方式，所述投影镜头的焦深Z与所述投影镜头的光圈值FNO满足：Z＝±(FNO)²μm。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器包括：相对的光入射侧和光出射侧，所述微透镜阵列设置于所述光入射侧和所述光出射侧中的至少之一。

根据本申请实施方式，所述微透镜为球面镜、非球面镜以及自由曲面中的至少一种或任意组合。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器由玻璃材料和薄膜材料中的至少一种或任意组合制备。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器设置于所述LED芯片与所述镜头模块之间。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器与所述LED芯片之间的距离在5μm～15μm的范围内。

根据本申请实施方式，所述光经过所述微透镜后的所述出射光与所述光轴之间的角度

与所述投影镜头的所述光圈值满足：

根据本申请实施方式，所述微透镜的在所述光轴的垂直方向上的截面的长宽比与所述LED芯片的像素的长宽比相同。

根据本申请实施方式，所述微透镜的在所述光轴的垂直方向上的截面的尺寸等于或大于所述LED芯片的像素的尺寸。

根据本申请实施方式，所述微透镜阵列中所述微透镜的数量等于或大于所述LED芯片的像素的数量。

根据本申请实施方式，所述LED芯片的多个所述像素形成像素阵列；以及所述微透镜阵列与所述像素阵列一一对应。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的内部、所述投影镜头的远离所述光源模块的外部或者一体化地设置于所述投影镜头的任意一个镜片上。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的内部，所述坏点抑制器具有曲面状，所述曲面状的曲面曲率介于相邻的所述投影镜头的镜片的曲率之间。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的远离所述光源模块的外部，所述坏点抑制器具有曲面状，所述曲面状的曲面曲率R和所述投影镜头的与所述坏点抑制器相邻的镜片的曲率 R1满足：0.8≤R1/R≤1.2。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器一体化地设置于所述投影镜头的所述任意一个镜片上，所述微透镜的曲率大小与对应的所述任意一个镜片的曲率一致。

根据本申请实施方式，所述光经过所述微透镜后的所述出射光与所述光轴之间的角度

以及所述光在所述微透镜的入射光与所述光轴之间的角度θi之间的差值σi满足：-1°≤σi≤1°。

根据本申请实施方式，所述微透镜阵列为圆形微透镜阵列、三角形微透镜阵列以及矩形微透镜阵列中的至少一种或任意组合。

本申请另一方面提供了一种制备投影系统的方法，该方法包括：将包括LED芯片的光源模块设置于镜头模块的投影镜头的焦平面处；制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器；以及将所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的光轴上，其中，所述微透镜阵列包括多个微透镜，通过改变所述光通过所述微透镜的出射光与所述光轴之间的角度

使所述投影系统的焦平面与所述投影镜头的焦平面之间的距离D 在所述投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除所述LED芯片的像素坏点和所述像素之间的间隙。

根据本申请实施方式，所述投影镜头的焦深Z与所述投影镜头的光圈值FNO满足：Z＝±(FNO)²μm。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器包括相对的光入射侧和光出射侧，其中，将所述微透镜阵列设置于所述光入射侧和所述光出射侧中的至少之一。

根据本申请实施方式，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：由玻璃材料和薄膜材料中的至少一种或任意组合制备所述坏点抑制器。

根据本申请实施方式，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：将所述微透镜设置成球面镜、非球面镜以及自由曲面中的至少一种或任意组合。

根据本申请实施方式，将所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的光轴上包括：将所述坏点抑制器设置于所述LED芯片与所述镜头模块之间。

根据本申请实施方式，将所述坏点抑制器设置于所述LED芯片与所述镜头模块之间包括：将所述坏点抑制器与所述LED芯片之间的距离设置在5μm～15μm的范围内。

根据本申请实施方式，将所述坏点抑制器设置于所述LED芯片与所述镜头模块之间包括：将所述光经过所述微透镜后的所述出射光与所述光轴之间的角度

与所述投影镜头的所述光圈值满足：

根据本申请实施方式，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：将所述微透镜的在所述光轴的垂直方向上的截面的长宽比设置成与所述LED芯片的像素的长宽比相同。

根据本申请实施方式，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：将所述微透镜的在所述光轴的垂直方向上的截面的尺寸设置成等于或大于所述LED芯片的像素的尺寸。

根据本申请实施方式，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：所述微透镜阵列中所述微透镜的数量等于或大于所述LED芯片的像素的数量。

根据本申请实施方式，所述LED芯片的多个所述像素形成像素阵列，其中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：将所述微透镜阵列与所述像素阵列一一对应。

根据本申请实施方式，将所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的光轴上包括：将所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的内部、所述投影镜头的远离所述光源模块的外部或者一体化地设置于所述投影镜头的任意一个镜片上。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的内部，其特征在于，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：在所述坏点抑制器设置曲面状，所述曲面状的曲面曲率介于相邻的所述投影镜头的镜片的曲率之间。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的远离所述光源模块的外部，其中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：在述坏点抑制器设置曲面状，所述曲面状的曲面曲率R 和所述投影镜头的与所述坏点抑制器相邻的镜片的曲率R1满足：0.8 ≤R1/R≤1.2。

根据本申请实施方式，所述坏点抑制器一体化地设置于所述投影镜头的所述任意一个镜片上，其中，将所述微透镜的曲率大小设置成与对应的所述任意一个镜片的曲率一致。

根据本申请实施方式，将所述坏点抑制器设置于所述LED芯片与所述镜头模块之间包括：将所述光经过所述微透镜后的所述出射光与所述光轴之间的角度

以及所述光在所述微透镜的入射光与所述光轴之间的角度θi之间的差值σi设置成满足以下关系：-1°≤σi≤1°。

根据本申请实施方式，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：将所述微透镜阵列设置为圆形微透镜阵列、三角形微透镜阵列以及矩形微透镜阵列中的至少一种或任意组合。

根据本申请上述提供的具有至少一个坏点抑制器的投影系统中的至少一个方案，可达到以下至少一个有益效果：

本申请提供了一种投影系统及其制备方法，通过在投影系统内设置至少一个坏点抑制器，在一个方案中可将坏点抑制器设置于LED芯片与镜头模块之间，并将坏点抑制器中的微透镜在投影镜头的光轴的垂直方向上的截面的长宽比设置成与LED芯片的像素的长宽比相同；微透镜在光轴的垂直方向上的截面的尺寸等于或大于LED芯片的像素的尺寸；坏点抑制器的由多个微透镜形成的微透镜阵列中微透镜的数量等于或大于LED芯片的像素的数量，以及微透镜阵列与像素阵列一一对应，作为一种选择，在另一方案中可将坏点抑制器设置于投影镜头的内部、投影镜头的远离光源模块的外部或者一体化地设置于投影镜头的任意一个镜片上；坏点抑制器具有曲面状，并将坏点抑制器的微透镜阵列设置为圆形微透镜阵列、三角形微透镜阵列以及矩形微透镜阵列中的至少一种或任意组合，此外像素阵列无需与微透镜阵列一一对应，坏点抑制器对LED芯片发出的光进行处理，可有效抑制投影图像上由LED芯片的像素间隙(GAP)引起的黑色线条，或由像素坏点导致的明显的投影画面缺失，实现高成像的投影效果，改善用户的观感体验；进一步地，例如将坏点抑制器放置在芯片前，又可实现对LED芯片表面的保护，减少芯片报废几率；此外，由于坏点抑制器本身体积很小可以忽略，几乎不会增加整体投影系统的体积和质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1是根据本申请的一个实施方式的一种投影系统的系统架构图；

图2是根据本申请的一个实施方式的坏点抑制器的结构示意图；

图3是根据本申请的一个实施方式的坏点抑制器的作用原理图；

图4是根据本申请的另一实施方式的坏点抑制器的作用原理图；

图5是根据本申请的另一实施方式的一种投影系统的系统架构图；

图6是根据本申请的另一实施方式的坏点抑制器的结构示意图；

图7是根据本申请的另一实施方式的、可适用于图5所示的系统的坏点抑制器的结构示意图；

图8是根据本申请的另一实施方式的一种投影系统的系统架构图；

图9是根据本申请的另一实施方式的、适用于图8所示的系统的坏点抑制器的结构示意图；

图10是根据本申请的另一实施方式的一种投影系统的系统架构图；

图11是根据本申请的另一实施方式的、适用于图10所示的系统的坏点抑制器的结构示意图；

图12是根据本申请的另一实施方式的一种投影系统的系统架构图；

图13是根据本申请另的一实施方式的、适用于图12所示的系统的坏点抑制器的结构示意图；

图14是根据本申请的一个实施方式的制备投影系统的方法流程图；

图15(a)和15(b)是本申请提供的投影系统与现有投影系统在成像面的仿真结果对比示意图；

图16(a)和16(b)是本申请提供的投影系统与现有投影系统在投影近光截止线时成像面的仿真结果对比示意图；以及

图17(a)和17(b)是本申请提供的投影系统与现有投影系统在投影实际符号时成像面的仿真效果对比示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关所列项中的任何一个及任何两个或更多的任何组合。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

本申请中描述的特征可以以不同形式实施，并且不应被理解为限于本申请中描述的示例。更确切地，提供本申请中描述的示例仅仅是为了说明实现本申请中描述的方法、装置和/或系统的诸多可能方式中的一些方式，这些方式将在理解本申请的公开内容之后显而易见。

相对于示例或实施方式的措辞“可”的使用(例如，关于示例或实施方式可包括或实现的内容)意指存在包括或实现这种特征的至少一个示例或实施方式，而全部示例或实施方式不限于此。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制，尤其不表示任何的先后顺序。

在附图中，为了便于说明，可能已稍微夸大了各部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

在整个说明书中，当诸如一个元件被描述为位于另一元件“上”、“连接到”或“联接到”另一元件时，该元件可直接位于该另一元件“上”、直接“连接到”或直接“联接到”该另一元件，或者可存在介于该元件与该另一元件之间的一个或多个其它元件。相反地，当元件被描述为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件时，则可不存在介于该元件与该另一元件之间的其它元件。

为了便于描述，可在本文中使用诸如“在……上方”“较上”、“在……下方”和“较下”的空间相对措辞来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。除附图中描绘的定向之外，这种空间相对措辞旨在包括设备在使用或操作中的不同定向。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为在另一元件“上方”或相对于另一元件“较上”的元件将在该另一元件“下方”或相对于该另一元件“较下”。因此，根据设备的空间定向，措辞“在……上方”包括“在……上方”和“在……下方”两种定向。设备还可以以其它方式定向(例如，旋转90度或处于其它定向)，并且应相应地解释本文中使用的空间相对措辞。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除还存在一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰列表中的全部特征，而不是仅仅修饰列表中的单独元件。

如在本文中使用的，词语“大致”、“大约”以及类似的词语用作表近似的词语，而不用作表程度的词语，并且旨在说明本领域普通技术人员能够认识到的测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，术语(例如在常用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义进行解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。

下面将参考附图来详细说明本申请的示例性实施方式。

图1为根据本申请一个实施方式的投影系统的系统架构图。图2 为根据本申请一个实施方式的坏点抑制器的结构示意图。

如图1和图2所示，该投影系统100可包括光源模块10、镜头模块20和坏点抑制器30。

镜头模块20可包括一个投影镜头。光源模块10可提供携带有图像信息的光，包括至少一个LED芯片。LED芯片设置于镜头模块20 的投影镜头的焦平面S1上的O1处(如图3和图6所示)。LED芯片可包括多个像素，并可指定像素发光，产生由像素构成的投影图像。

在本申请的一个实施方式中，LED芯片可以是例如EVIYOS LED 芯片，EVIYOS LED芯片作为矩阵式的一种，可具有1024个像素，通过指定EVIYOS LED芯片中部分像素发光，可产生由像素构成的投影图像，使得本申请提供的光源模块10兼具自适应远光系统(ADB，Android Debug Bridge)和投影两种功能。

坏点抑制器30可设置在投影镜头的光轴上，并可包括多个微透镜阵列。作为一种选择，坏点抑制器30可包括相对的光入射侧和光出射侧，多个微透镜阵列可设置于光入射侧和光出射侧中的至少之一上。进一步地，坏点抑制器30可由玻璃材料和薄膜材料中的至少一种或任意组合制备。本申请对此不作限定。

每个微透镜阵列可包括多个微透镜，每个微透镜包括相对的平面和曲面。作为一种选择，微透镜的曲面可为球面镜、非球面镜以及自由曲面中的至少一种或任意组合。本申请对此不作限定。

图3是根据本申请一个实施方式的坏点抑制器的作用原理图。图 6是根据本申请另一实施方式的坏点抑制器的结构示意图。

如图1和图3所示，仅以坏点抑制器30包括的一个微透镜(该微透镜的曲面为S2)为例阐述坏点抑制器30的作用原理。

光源模块10的LED芯片可设置于投影镜头的焦平面S1与投影镜头的光轴的交点O1处，包括多个微透镜的坏点抑制器30设置在 LED芯片与镜头模块20之间(如图1所示的坏点抑制器30的位置)，通过改变光源模块10的发射光通过上述微透镜后的出射光与投影镜头的光轴之间的角度

可使投影系统100的焦平面S3 和投影镜头的光轴的交点O2与投影镜头的焦平面S1和投影镜头的光轴的交点O1之间的距离D在投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙。

进一步地，在本申请的一个实施方式中，投影镜头的焦深Z与投影镜头的光圈值FNO可满足：

Z＝±(FNO)²μm (1)

公式(1)仅适用于可见光范围，换言之，当光源模块10的发射光在可见光范围内，并且投影镜头的焦深Z与投影镜头的光圈值FNO 满足公式(1)中的限定，通过改变光源模块10的发射光通过坏点抑制器30中每个微透镜后的出射光与投影镜头的光轴之间的角度

可使投影系统100的焦平面S3与投影镜头的焦平面 S1之间的距离D在投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除LED 芯片的像素坏点和像素之间的间隙。进一步地，当经微透镜的出射光与光源模块10的发射光(微透镜的入射光)的传播方向相同时，焦深 Z取正值；相反地，当经微透镜的出射光与光源模块10的发射光(微透镜的入射光)的传播方向相反时，焦深Z取负值。

图5是根据本申请的另一实施方式的一种投影系统的系统架构图。图6是根据本申请另一实施方式的坏点抑制器的结构示意图。

如图5和图6所示，作为一种选择，在本申请的另一实施方式中，以坏点抑制器30包括的一个微透镜(该微透镜的曲面为S2)为例阐述坏点抑制器30的作用原理。

光源模块10的LED芯片可设置于投影镜头的焦平面S1与投影镜头的光轴的交点O1处，包括多个微透镜的坏点抑制器30设置在镜头模块20的内部，通过改变光源模块10的发射光通过上述每个微透镜后的出射光与投影镜头的光轴之间的角度

可使投影系统100的焦平面S3和投影镜头的光轴的交点O2与投影镜头的焦平面S1和投影镜头的光轴的交点O1之间的距离D在投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙。

进一步地，在本申请的一个实施方式中，投影镜头的焦深Z与投影镜头的光圈值FNO可满足上述公式(1)，通过改变光源模块10的发射光通过坏点抑制器30中每个微透镜后的出射光与投影镜头的光轴之间的角度

可使投影系统100的焦平面S3与投影镜头的焦平面S1之间的距离D在投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除 LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙。进一步地，当经微透镜的出射光与光源模块10的发射光(微透镜的入射光)的传播方向相同时，焦深Z取正值；相反地，当经微透镜的出射光与光源模块10的发射光(微透镜的入射光)的传播方向相反时，焦深Z取负值。

然而，在上述坏点抑制器的作用原理的阐述中仅以坏点抑制器设置在LED芯片与镜头模块之间以及镜头模块的内部的方案为例。本领域的技术人员应理解，在本申请提供的投影系统中，坏点抑制器还可设置在投影镜头的远离光源模块的外部或者一体化地设置于投影镜头的任意一个镜片上。基于在上述方案中坏点抑制器的作用原理相同，本申请在此不再赘述。具体如何根据上述作用原理设计坏点抑制器中微透镜的结构将结合附图在下面详细阐述。

结合图1和图3，在本申请的一个实施方式中，坏点抑制器30可设置于LED芯片与镜头模块20之间。进一步地，还可限定坏点抑制器30与LED芯片之间的距离在5μm～15μm的范围内。此外，作为一种选择，坏点抑制器30可与LED芯片封装为一体结构。LED芯片设置于镜头模块20的投影镜头的焦平面处，O1为实际LED芯片所在位置(镜头模块20的投影镜头的焦平面与投影镜头的光轴的交点)。O2 为经过坏点抑制器30后的LED芯片10的虚像所在的位置。S1为投影镜头的焦平面，S2为坏点抑制器30中的微透镜的曲面。θi (i＝1,2,3……)为从LED芯片发出的不同角度的发射光在坏点抑制器 30的微透镜的入射角度(发射光与投影镜头的光轴之间的角度)。

为从LED芯片发出的不同角度的发射光经坏点抑制器 30的微透镜后的出射角度(经过坏点抑制器30后的出射光与透镜镜头的光轴之间的角度)。

LED芯片位于镜头模块20的焦平面S1处，从LED芯片发出的各个角度的发射光，经过坏点抑制器30的微透镜后被微调，微透镜的曲面S2会将从LED芯片发射来的各个角度的光进行折射，折射后的光线会在LED芯片10附近汇集一个虚像(如图3中所示O2位置)，虚像所在的平面为投影系统焦平面S3。坏点抑制器30的微透镜折射由LED芯片发出的光，对其进行微调，使投影系统100的焦平面S3 与投影镜头的焦平面S1之间的距离D控制在所述投影镜头20的焦深 Z的范围内，保证在不影响投影系统的解像力的基础上，焦平面的偏移可以降低或消除像素坏点和像素间的间隙，换言之，虚像的位置与 LED芯片的位置不相同(离焦)，从而可降低或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙。作为示例的，投影系统100的焦平面S3与投影镜头20的焦平面S1之间的距离D的范围为：-(FNO)²um≤D≤ (FNO)²um。投影系统100的焦平面S3的具体位置可根据不同镜头型号的焦深Z而定，本实施方式中，投影系统100的焦平面S3位于投影的焦平面S1的±5μm处，更有利于降低或消除光源模块100中LED芯片的像素间的间隙。

具体地，基于相对折射理论，不同角度的发射光在坏点抑制器30 中不同的微透镜的曲面S2的不同位置可满足公式(2)：

其中，n1为第一介质折射率，在本实施方式中例如为空气的折射率，n2为微透镜的介质折射率，以及K为修正系数。

可得到：

其中，FNO为镜头模块20的光圈值。

由公式(3)可知，镜头模块20的光圈值FNO可管控出射角度

进而保证光源模块10的发射光经过微透镜折射后的出射光能够进入后端的镜头模块20。通过改变光源模块10的发射光通过坏点抑制器30中每个微透镜后的出射光与投影镜头的光轴之间的角度

可使投影系统100的焦平面与投影镜头的焦平面之间的距离D在投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙。因此，当出射光满足上述投影效果后，可根据出射光与投影镜头的光轴之间的角度

设计坏点抑制器30的每个微透镜。

进一步地，在本申请的一个实施方式中，坏点抑制器30中的多个微透镜的在投影镜头的光轴的垂直方向上的截面的长宽比与LED芯片中多个像素的长宽比相同。

此外，作为一种选择，微透镜的尺寸可大于或等于LED芯片像素，且保持微透镜的曲面具有较小的曲率，以使光源模块10发出的光通过该坏点抑制器30后，不会因为过度集中而丧失图像解析力和均匀度。

如图2所示，坏点抑制器30可包括多个与LED芯片的像素形状相同的微透镜，微透镜的形状例如为方形。

作为一种选择，坏点抑制器30中微透镜阵列的多个微透镜的数量可等于或大于光源模块10的LED芯片中像素的数量。

上述条件的实施可保证坏点抑制器30的每一个微透镜和LED芯片上的像素一一对应。因此，当坏点抑制器30设置于LED芯片与镜头模块20之间时，不但可保护LED芯片的表面，防止其因表面破坏导致芯片报废；还可在LED芯片的像素形状在投影图像中不失真的同时，保证坏点抑制器30能够对发射光进行匀光处理，减弱或消除由 LED芯片的像素间隙(GAP)导致的投影图像上出现的黑色线条，或由像素坏点导致的明显的投影图像画面的缺失。

图4是根据本申请另一实施方式的坏点抑制器的作用原理图。

在本申请的另一实施方式中，在投影系统100中，包括LED芯片的光源模块10可设置于镜头模块20的投影镜头的焦平面处，坏点抑制器30可设置于投影镜头的内部，镜头模块20的远离光源模块10的外部，或者一体化地设置于镜头模块20的投影镜头的任意一个镜片上。LED芯片通过指定像素形成投影图像，并将其发射，发射光进入镜头模块20和坏点抑制器30后，最终成像在投影面上。

如图4所示，θi(i＝1,2,3……)为从LED芯片发出的不同视场的发射光进入坏点抑制器30的微透镜时的入射角度(光源模块10的发射光与投影镜头的光轴之间的角度)。

为发射光经过坏点抑制器30的微透镜后的出射角度(经过坏点抑制器30的出射光与投影镜头的光轴之间的角度)。L(虚线)为未经坏点抑制器30的发射光的光路，换言之，L为发射光的光路延长线。S是坏点抑制器30 的微透镜的曲面。

在本申请的一个实施方式中，通过调整坏点抑制器30中微透镜的曲面S，可使经过其折射的不同视场的发射光满足以下条件：不同视场的发射光在微透镜的出射角度(经过坏点抑制器30的出射光与投影镜头的光轴之间的角度)与其在微透镜的入射角度(光源模块10的发射光与投影镜头的光轴之间的角度)之间的差值σi满足：

-1°≤σi≤1° (4)

其中，经微透镜折射后的出射光相对于入射光光路偏离投影镜头的光轴时σi可定义为正；经微透镜折射后的出射光相对于入射光光路靠近投影镜头的光轴时σi可定义为负。

具体地，光源模块10的发射光在坏点抑制器30的微透镜的入射角度与出射角度之间的差值σi由以下公式管控：

入射角度与出射角度之间的差值σi可满足：

因此，基于相对折射理论，由公式(2)结合上述公式(5)可得到下述公式(7)：

n1×sin(θi)＝K×n2×sin(θi-σi) (6)

其中，n1为第一介质折射率，在本实施方式中例如为空气的折射率，n2为微透镜的介质折射率，以及K为修正系数。

因此，设置于投影镜头的内部，镜头模块20的远离光源模块10 的外部，或者一体化地设置于投影镜头的任意一个镜片上的坏点抑制器30在调整微透镜的曲面以满足公式(4)后，可在LED芯片的像素形状在投影图像中不失真的同时，保证坏点抑制器30能够对发射光进行匀光处理，减弱或消除由LED芯片的像素间隙(GAP)导致的投影图像上出现的黑色线条，或由像素坏点导致的明显的投影图像画面的缺失。所以，当出射光满足上述投影效果后，可根据微透镜的入射角度与出射角度之间的差值σi，设计坏点抑制器30中每个对应的微透镜。

图5是根据本申请另一个实施方式的投影系统的系统架构图。图 7为适用于图5所示的系统的坏点抑制器的结构示意图。

如图5所示，在投影系统100中，包括LED芯片的光源模块10 可设置于镜头模块20的投影镜头的焦平面处，坏点抑制器30可设置于镜头模块20的内部，LED芯片通过指定像素形成投影图像，并将其发射，发射光进入镜头模块20和坏点抑制器30后，最终成像在投影面上。

如图5所示，为保证坏点抑制器30既不破坏原有的投影图像的性能，又能兼顾减弱LED芯片的像素间隙或像素坏点，坏点抑制器30 的曲面曲率可接近投影镜头中与之相邻的镜片的曲面曲率，从而保证解像不会大幅度下降。

进一步地，坏点抑制器30可为球面或非球面状中的任意一种，其曲率介于投影镜头中与之相邻的镜片的曲面曲率之间，可保证光源模块10的发射光的光路不会出现明显变化，进而避免投影系统100出现丧失解像的情况。

如图7所示，在本申请的一个实施方式中，坏点抑制器30可包括圆形微透镜阵列，圆形微透镜阵列可包括多个圆形微透镜。进一步地，还可限定微透镜的直径范围例如为0.5mm～1.5mm。然而，本领域的技术人员应理解，微透镜的尺寸、微透镜的形状以及微透镜阵列的形状均可根据实际使用效果进行动态设计调整，本申请对此不作限定。

作为一种选择，坏点抑制器30包括的微透镜阵列可为三角形微透镜阵列、矩形微透镜阵列以及其它合适的微透镜阵列的至少一种或任意组合，以实现本申请所要达到的效果。

图8是根据本申请另一实施方式的投影系统的系统架构图。图9 为适用于图8所示的系统的坏点抑制器的结构示意图。

如图8所示，在投影系统100中，包括LED芯片的光源模块10 可设置于镜头模块20的投影镜头的焦平面处，坏点抑制器30可一体化的设置于镜头模块20内部的任意一个镜片上。LED芯片通过指定像素形成投影图像，并将其发射，发射光进入镜头模块20和坏点抑制器30后，最终成像在投影面上。

坏点抑制器30中微透镜的曲面曲率大小与镜头模块20中一体化设置坏点抑制器30的镜片的曲率一致。

如图9所示，在本申请的一个实施方式中，坏点抑制器30可包括圆形微透镜阵列，圆形微透镜阵列可包括多个圆形微透镜。进一步地，还可限定微透镜的直径范围例如为0.5mm～1.5mm。然而，本领域的技术人员应理解，微透镜的尺寸、微透镜的形状以及微透镜阵列的形状均可根据实际使用效果进行动态设计调整，本申请对此不作限定。

作为一种选择，坏点抑制器30包括的微透镜阵列可为三角形微透镜阵列、矩形微透镜阵列以及其它合适的微透镜阵列的至少一种或任意组合，以实现本申请所要达到的效果。

图10是根据本申请另一个实施方式的投影系统的系统架构图。图 11为适用于图10所示的系统的坏点抑制器的结构示意图。

如图10所示，在投影系统100中，包括LED芯片的光源模块10 可设置于镜头模块20的投影镜头的焦平面处，坏点抑制器30可一体化的设置于投影镜头的距离镜头模块20的光出射端最近的镜片上。具体地，可设置在上述镜片的远离光源模块10的一侧。LED芯片通过指定像素形成投影图像，并将其发射，发射光进入镜头模块20和坏点抑制器30后，最终成像在投影面上。

坏点抑制器30中微透镜的曲面曲率大小与镜头模块20中一体化设置坏点抑制器30的镜片的曲率一致。

如图11所示，在本申请的一个实施方式中，坏点抑制器30可包括圆形微透镜阵列，圆形微透镜阵列可包括多个圆形微透镜。进一步地，还可限定微透镜的直径范围例如为0.5mm～1.5mm。然而，本领域的技术人员应理解，微透镜的尺寸、微透镜的形状以及微透镜阵列的形状均可根据实际使用效果进行动态设计调整，本申请对此不作限定。

作为一种选择，坏点抑制器30包括的微透镜阵列可为三角形微透镜阵列、矩形微透镜阵列以及其它合适的微透镜阵列的至少一种或任意组合，以实现本申请所要达到的效果。

图12是根据本申请另一实施方式的投影系统的系统架构图。图 13为适用于图12所示的系统的坏点抑制器的结构示意图。

如图12所示，在投影系统100中，包括LED芯片的光源模块10 可设置于镜头模块20的投影镜头的焦平面处，坏点抑制器30可设置在镜头模块20的远离光源模块10的外部。LED芯片通过指定像素形成投影图像，并将其发射，发射光进入镜头模块20和坏点抑制器30后，最终成像在投影面上。

坏点抑制器30中微透镜的曲面曲率R与镜头模块20的投影镜头中与坏点抑制器相邻的镜片的曲率R1满足：0.8≤R1/R≤1.2。该条件可保证光源模块10的发射光的光路不会出现明显变化，避免投影系统 100丧失解像力。

如图13所示，在本申请的一个实施方式中，坏点抑制器30可包括圆形微透镜阵列，圆形微透镜阵列可包括多个圆形微透镜。进一步地，还可限定微透镜的直径范围例如为0.5mm～1.5mm。然而，本领域的技术人员应理解，微透镜的尺寸、微透镜的形状以及微透镜阵列的形状均可根据实际使用效果进行动态设计调整，本申请对此不作限定。

作为一种选择，坏点抑制器30包括的微透镜阵列可为三角形微透镜阵列、矩形微透镜阵列以及其它合适的微透镜阵列的至少一种或任意组合，以实现本申请所要达到的效果。

本申请的另一方面还提供了一种制造投影系统的方法，如图14所示，制造投影系统的方法1000可主要包括如下步骤：

S1，将包括LED芯片的光源模块设置于镜头模块的投影镜头的焦平面处。

S2，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器。

S3，将坏点抑制器设置于光源模块的发射光的光路上，其中，通过改变发射光通过微透镜的出射光与光轴之间的角度

使投影系统的焦平面与投影镜头的焦平面之间的距离D在投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙。

在一个实施方式中，投影镜头的焦深Z与投影镜头的光圈值FNO 可满足：Z＝±(FNO)²μm。

在一个实施方式中，在步骤S2中，坏点抑制器包括相对的光入射侧和光出射侧，可将所述微透镜阵列设置于光入射侧和光出射侧中的至少之一。

此外，在一个实施方式中，在步骤S2中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器可包括：由玻璃材料和薄膜材料中的至少一种或任意组合制备坏点抑制器。

此外，在一个实施方式中，在步骤S2中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器可包括：将微透镜设置成球面镜、非球面镜以及自由曲面中的至少一种或任意组合。

此外，在一个实施方式中，在步骤S2中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器可包括：将微透镜的在光轴的垂直方向上的截面的长宽比设置成与LED芯片的像素的长宽比相同。

此外，在一个实施方式中，在步骤S2中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器可包括：将微透镜的在光轴的垂直方向上的截面的尺寸设置成等于或大于所述LED芯片的像素的尺寸。

此外，在一个实施方式中，在步骤S2中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器可包括：微透镜阵列中微透镜的数量等于或大于 LED芯片的像素的数量。

此外，在一个实施方式中，在步骤S2中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器可包括：将LED芯片的多个像素形成像素阵列，并将微透镜阵列与像素阵列一一对应。

在一个实施方式中，在步骤S3中，将坏点抑制器设置于投影镜头的光轴上可包括：将坏点抑制器设置于LED芯片与镜头模块之间。

进一步地，在一个实施方式中，将坏点抑制器设置于LED芯片与镜头模块之间可包括：将坏点抑制器与LED芯片之间的距离设置在 5μm～15μm的范围内。

进一步地，在一个实施方式中，将坏点抑制器设置于LED芯片与镜头模块之间可包括：将光经过微透镜后的出射光与光轴之间的角度

与投影镜头的光圈值满足：

在一个实施方式中，在步骤S3中，将坏点抑制器设置于投影镜头的光轴上可包括：将坏点抑制器设置于投影镜头的内部、投影镜头的远离光源模块的外部或者一体化地设置于投影镜头的任意一个镜片上。

进一步地，在一个实施方式中，将坏点抑制器设置于LED芯片与镜头模块之间可包括：将光经过微透镜后的出射光与光轴之间的角度

以及光在微透镜的入射光与光轴之间的角度θi之间的差值σi设置成满足以下关系：-1°≤σi≤1°。

在一个实施方式中，制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器包括：将微透镜阵列设置为圆形微透镜阵列、三角形微透镜阵列以及矩形微透镜阵列中的至少一种或任意组合。

进一步地，在一个实施方式中，将坏点抑制器设置于投影镜头的内部，在坏点抑制器设置曲面状，将曲面状的曲面曲率设置成介于相邻的投影镜头的镜片的曲率之间。

作为一种选择，在一个实施方式中，将坏点抑制器设置于投影镜头的远离光源模块的外部，在坏点抑制器设置曲面状，将曲面状的曲面曲率R和所述投影镜头的与所述坏点抑制器相邻的镜片的曲率R1 设置成满足：0.8≤R1/R≤1.2。

作为一种选择，在一个实施方式中，将坏点抑制器一体化地设置于投影镜头的任意一个镜片上，并将微透镜的曲率大小设置成与对应的任意一个镜片的曲率一致。

图15(a)和15(b)是本申请提供的投影系统与现有投影系统在成像面的仿真结果对比示意图。图16(a)和16(b)是本申请提供的投影系统与现有投影系统在投影近光截止线时成像面的仿真结果对比示意图。图17(a)和17(b)是本申请提供的投影系统与现有投影系统在投影实际符号时成像面的仿真效果对比示意图。

基于本申请提供的上述投影系统及其制备方法的具体实施方案，并结合图15(a)和15(b)、图16(a)和16(b)和图17(a)和17 (b)，将分别对比本申请提供的投影系统与现有投影系统的投影仿真效果进行对比。

如图15(a)所示，现有投影系统中未包括坏点抑制器，投影的图像面上会呈现LED芯片的像素间隙(GAP)，换言之，在投影图像面上的每个像素间都能清晰的看到，如图15(a)中的A所指示的由GAP 引起的黑色线条，严重影响用户的观感。

相反地，如图15(b)所示，本申请提供的投影系统包括坏点抑制器，如图15(b)中的A1所指示的投影图像面上芯片像素间的黑色线条得到了明显的减弱。换言之，通过坏点抑制器的作用，本申请提供的投影系统可减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙，从而可抑制由LED芯片的像素间隙导致的投影图像上的黑色线条或由像素坏点导致的投影图像画面的缺失，以实现高成像的投影效果。

在图16(a)和16(b)提供的成像面的仿真图案是通过投影近光截止线(法律规定汽车的大灯轮廓必须要有的标准线)获得的。

如图16(a)所示，现有投影系统中未包括坏点抑制器，投影的图像面上会呈现LED芯片的像素间隙(GAP)，换言之，在投影图像面上的每个像素间都能清晰的看到如图16(a)中的B所指示的由GAP 引起的黑色线条，严重影响用户的观感。

相反地，如图16(b)所示，本申请提供的投影系统包括坏点抑制器，如图15(b)中的B1所指示的投影图像面上芯片像素间的黑色线条得到了明显的减弱。换言之，通过坏点抑制器的作用，本申请提供的投影系统可减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙，从而可抑制由LED芯片的像素间隙导致的投影图像上的黑色线条或由像素坏点导致的投影图像画面的缺失，以实现高成像的投影效果。

在图17(a)和17(b)提供的成像面的仿真图案是通过投影实际符号获得的。

如图17(a)所示，现有投影系统中未包括坏点抑制器，投影的图像面上会呈现LED芯片的像素间隙(GAP)，换言之，在投影图像面上的每个像素间都能清晰的看到如图17(a)中的C所指示的由GAP 引起的黑色线条，严重影响用户的观感。

相反地，如图17(b)所示，本申请提供的投影系统包括坏点抑制器，如图17(b)中的C1所指示的投影图像面上芯片像素间的黑色线条得到了明显的减弱。换言之，通过坏点抑制器的作用，本申请提供的投影系统可减弱或消除LED芯片的像素坏点和像素之间的间隙，从而可抑制由LED芯片的像素间隙导致的投影图像上的黑色线条或由像素坏点导致的投影图像画面的缺失，以实现高成像的投影效果。

综上所述，本申请提供了的投影系统及其制备方法，通过在投影系统内设置至少一个坏点抑制器，对LED芯片发出的光进行处理，可有效抑制投影图像上由LED芯片的像素间隙(GAP)引起的黑色线条，或由像素坏点导致的明显的投影画面缺失，实现高成像的投影效果，改善用户的观感体验；进一步地，例如将坏点抑制器放置在芯片前，又可实现对LED芯片表面的保护，减少芯片报废几率；此外，由于坏点抑制器本身体积很小可以忽略，几乎不会增加整体投影系统的体积和质量。

最后，以上描述仅为本申请的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种投影系统，其特征在于，包括：

镜头模块，包括投影镜头；

光源模块，包括LED芯片，所述LED芯片设置于所述投影镜头的焦平面处，用于提供携带包括图像信息的光；

至少一个坏点抑制器，设置在所述投影镜头的光轴上，所述坏点抑制器包括多个微透镜阵列，所述微透镜阵列包括多个微透镜，

其中，通过改变所述光通过所述微透镜的出射光与所述光轴之间的角度

使所述投影系统的焦平面与所述投影镜头的焦平面之间的距离D在所述投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除所述LED芯片的像素坏点和所述像素之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影镜头的焦深Z与所述投影镜头的光圈值FNO满足：

Z＝±(FNO)²μm。

3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述坏点抑制器包括：相对的光入射侧和光出射侧，所述微透镜阵列设置于所述光入射侧和所述光出射侧中的至少之一。

4.根据权利要求1或2所述的投影系统，其特征在于，所述微透镜为球面镜、非球面镜以及自由曲面中的至少一种或任意组合。

5.根据权利要求1或2所述的投影系统，其特征在于，所述坏点抑制器由玻璃材料和薄膜材料中的至少一种或任意组合制备。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的投影系统，其特征在于，所述坏点抑制器设置于所述LED芯片与所述镜头模块之间。

7.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述坏点抑制器与所述LED芯片之间的距离在5μm～15μm的范围内。

8.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述光经过所述微透镜后的所述出射光与所述光轴之间的角度

与所述投影镜头的所述光圈值满足：

9.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述微透镜的在所述光轴的垂直方向上的截面的长宽比与所述LED芯片的像素的长宽比相同。

10.一种制备投影系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

将包括LED芯片的光源模块设置于镜头模块的投影镜头的焦平面处；

制备包括至少一个微透镜阵列的坏点抑制器；以及

将所述坏点抑制器设置于所述投影镜头的光轴上，

其中，所述微透镜阵列包括多个微透镜，通过改变所述光通过所述微透镜的出射光与所述光轴之间的角度

使所述投影系统的焦平面与所述投影镜头的焦平面之间的距离D在所述投影镜头的焦深Z的范围内，以减弱或消除所述LED芯片的像素坏点和所述像素之间的间隙。

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