CN114690280A - 彩色微透镜阵列、其制造方法及投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种彩色微透镜阵列、其制造方法及投影系统，该彩色微透镜阵列包括透明基材、形成在该透明基材的一侧表面上的第一微透镜组、形成在该透明基材的另一侧表面上的彩色滤光层、覆盖在所述的彩色滤光层上的吸光层、形成在所述的吸光层上的第二微透镜组，所述的第一微透镜组和第二微透镜组分别具有多个阵列排布的微透镜，所述的吸光层上开设有若干与多对所述的微透镜相对的透光孔，使所述的第一微透镜组和第二微透镜组上相互对应的一对微透镜形成一个光通道。本发明的微透镜阵列能够呈现丰富多彩的投影，投影画面具有更佳视觉效果和更丰富的表现力。
Description
技术领域
本发明属于光学光电子技术领域，特别涉及一种彩色微透镜阵列及其制造方法，以及一种光学投影系统。
背景技术
微透镜阵列（Micro lens array-MLA）是一种通过半导体制造技术生产的具有多通道结构的阵列式多透镜结构，可应用在投影仪、迎宾投影灯、警示照明/投影等多领域，微透镜阵列能够将图像集成到微型光学镜头中，生成色彩绚丽的清晰图像。
如图1所示，现有的用于照明的MLA大都是单色的，即投射到接收面（一般是地面）上的图案的颜色都是单一的，跟所用的光源的颜色一致，缺少色彩变化、应用场景单一。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种彩色微透镜阵列及其制造方法。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：一种彩色微透镜阵列，包括透明基材、形成在该透明基材的一侧表面上的第一微透镜组、形成在该透明基材的另一侧表面上的彩色滤光层、覆盖在所述的彩色滤光层上的吸光层、形成在所述的吸光层上的第二微透镜组，所述的第一微透镜组和第二微透镜组分别具有多个阵列排布的微透镜，所述的吸光层上开设有若干与多对所述的微透镜相对的透光孔，使所述的第一微透镜组和第二微透镜组上相互对应的一对微透镜形成一个光通道。
在一个实施例中，所述的透明基材为平板玻璃。
在另一个实施例中，所述的彩色滤光层的厚度为1-3μm。
在另一个实施例中，多个所述的光通道中的所述的彩色滤光层的透光波长不同。
在另一个实施例中，多个所述的光通道所成的像互相重合。
在另一个实施例中，所述的彩色滤光层包括多层镀膜，各所述的镀膜的膜层材料为 SiO2或Ti3O5。
在另一个实施例中，所述的彩色滤光层被划分为若干重复单元，各所述的重复单元内分别至少包括能够过滤红光、绿光、蓝光的滤光层。
本发明的另一技术方案是：所述的彩色微透镜阵列的制造方法，它包括以下步骤：
S1.提供一透明基材，在所述的透明基材的一侧表面上，采用聚合物压印形成第一微透镜组；
S2.在所述的透明基材的另一侧表面进行蚀刻，然后镀膜，形成所述的彩色滤光层；
S3.在所述的彩色滤光层上覆盖掩膜，蚀刻形成吸光层；
S4.在所述的吸光层上形成第二微透镜组。
在一个实施例中，在所述的步骤2中，使用带有镂空区域的光罩覆盖在所述的透明基材的表面，对该透明基材进行多次镀膜，每次镀膜分别在所述的透明基材的不同区域沉积不同色彩的镀膜。
在另一个实施例中，使用带有镂空区域的光罩覆盖在所述的透明基材的表面，对该透明基材进行镀膜。
本发明的另一技术方案是：一种投影系统，包括白光光源以及如所述的彩色微透镜阵列。
本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本发明的微透镜阵列能够呈现丰富多彩的投影，投影画面具有更佳视觉效果和更丰富的表现力。
附图说明
附图1为现有的微透镜阵列的结构示意图；
附图2为本发明的彩色微透镜阵列的结构示意图；
附图3为本发明的彩色微透镜阵列的成像图；
其中：1、透明基材；2、第一微透镜组；3、彩色滤光层；4、吸光层；5、第二微透镜组；6、地面；7、投影图案。
具体实施方式
为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
参见图2所示，本实施例提供了一种彩色微透镜阵列，包括透明基材1、形成在该透明基材1的一侧表面上的第一微透镜组2、形成在该透明基材2的另一侧表面上的彩色滤光层3、覆盖在所述的彩色滤光层3上的吸光层4、形成在所述的吸光层4上的第二微透镜组5，所述的第一微透镜组2和第二微透镜组5分别具有多个阵列排布的微透镜，且第一微透镜组2上的各第一微透镜与第二微透镜组5上的各第二微透镜一一对应。所述的吸光层4上开设有若干与多对所述的微透镜相对的透光孔，使所述的第一微透镜组2和第二微透镜组5上相互对应的一对微透镜形成一个光通道。
吸光层4实际上是覆盖在彩色滤光层3上的一层光罩，而透光孔可以按照所要呈现的图案或形状开设，最终该彩色微透镜阵列能够将透光孔上的图案成像在地面或目标平面上。
在本发明的一个实施例中，所述的透明基材1为平镜，材料选自平板玻璃或高分子材料。透明基材1使第一微透镜组2与第二微透镜组5之间始终保持恒定距离，保持吸光层4的透光孔位于第二微透镜组5的像方焦平面处。
第一微透镜能够将入射光整形后照射在吸光层4上，透过透光孔的光束进一步被彩色滤光层3过滤，每个光通道中，仅允许特定波长的光透过，经滤光后的光束穿过透明基材1，通过第二微透镜会聚，并最终在目标平面上形成边缘锐利、清晰的图像，如图3所示，图中的三条投影图案可以分别是不同颜色。
在本发明的另一个实施例中，所述的彩色滤光层3的厚度为1-3μm。所述的彩色滤光层3包括多层镀膜，各所述的镀膜的膜层材料为 SiO2或Ti3O5，通过对镀膜的厚度和材料的调整能够实现对多种色彩的光的过滤，从而实现连续的显示光谱。
在本发明的一个实施例中，多个所述的光通道中的所述的彩色滤光层3的透光波长不同，比如部分彩色滤光层3仅能透过红光，部分彩色滤光层3仅能透过绿光，部分仅能透过蓝光，每一个光通道分别对应一个彩色滤光层3，多个光通道的彩色滤光层3相互区别，这样最终呈现在像面上的图案会有红光、蓝光、绿光等不同色彩。
在本发明的一个实施例中，多个所述的光通道的像互相重合，因此通过多个光通道的光束最终会聚到一个目标平面上，且多个光通道的成像相互重合，这样一方面能够使多个光通道的色彩相互叠加，呈现出带有混合光的色彩图案，另一方面多个光通道的像叠加，还能够形成清晰、高亮度的像。
在本发明的一个实施例中，所述的透明基材1的表面被划分为若干重复单元，各所述的重复单元内分别包括能够过滤红光、绿光、蓝光的滤光层，这些重复单元能够形成类似于显示装置类似的像素单元，各像素单元由基本的红、绿、蓝像素组成。这样设置时可以通过在彩色微透镜阵列的光路上游另外配置能够开启或关闭各个光通道的开关部件，实现对通过各个光通道的光束的调节，进而实现对成像图案或色彩的调节。
下面的实施例具体讲述了上述的彩色微透镜阵列的制造方法，它包括以下步骤：
S1.提供一透明基材1，在所述的透明基材1的一侧表面上，采用聚合物压印，UV固化形成第一微透镜组2；
S2.在所述的透明基材1的另一侧表面上镀彩色膜，形成所述的彩色滤光层3，镀膜方法采用多次镀膜完成，例如，使用带有镂空区域的光罩覆盖在所述的透明基材1的表面，分多次对该透明基材1镀不同的膜；
S3.在所述的彩色滤光层3上覆盖掩膜，蚀刻形成吸光层4；
S4.在所述的吸光层4上采用聚合物压印形成第二微透镜组5。
在本发明的一个实施例中，上述步骤2通过多次镀膜工艺，具体的说，对透明基材的不同区域镀制不同颜色的过滤膜层，每次镀膜区域跟光罩图案的区域大小基板一致。
本发明的另一实施例公开了一种投影系统，包括沿光路依次设置的白光光源、准直镜以及彩色微透镜阵列。本专利针对微透镜阵列器件进行改进，对透明基材的不同区域镀上不同颜色的滤光膜层，由于白光的实质是混合光，因此，通过不同颜色的膜层可以将白光进行过滤，在不同区域只通过特定颜色的光，从而在整个投影图案上形成彩色的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种彩色微透镜阵列，其特征在于，包括透明基材（1）、形成在该透明基材（1）的一侧表面上的第一微透镜组（2）、形成在该透明基材（2）的另一侧表面上的彩色滤光层（3）、覆盖在所述的彩色滤光层（3）上的吸光层（4）、形成在所述的吸光层（4）上的第二微透镜组（5），所述的第一微透镜组（2）和第二微透镜组（5）分别具有多个阵列排布的微透镜，所述的吸光层（4）上开设有若干与多对所述的微透镜相对的透光孔，使所述的第一微透镜组（2）和第二微透镜组（5）上相互对应的一对微透镜形成一个光通道。
2.根据权利要求1所述的彩色微透镜阵列，其特征在于：所述的透明基材（1）为平板玻璃。
3.根据权利要求1所述的彩色微透镜阵列，其特征在于：所述的彩色滤光层（3）的厚度为1-3μm。
4.根据权利要求1所述的彩色微透镜阵列，其特征在于：多个所述的光通道中的所述的彩色滤光层（3）的透光波长不同。
5.根据权利要求1所述的彩色微透镜阵列，其特征在于：多个所述的光通道所成的像互相重合。
6.根据权利要求1所述的彩色微透镜阵列，其特征在于：所述的彩色滤光层（3）包括多层镀膜，各所述的镀膜的膜层材料为SiO2或Ti3O5。
7.根据权利要求1所述的彩色微透镜阵列，其特征在于：所述的彩色滤光层（3）被划分为若干重复单元，各所述的重复单元内分别至少包括能够过滤红光、绿光、蓝光的滤光层。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的彩色微透镜阵列的制造方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1.提供一透明基材，在所述的透明基材的一侧表面上，采用聚合物压印形成第一微透镜组；
S2.在所述的透明基材的另一侧表面进行蚀刻，然后镀膜，形成所述的彩色滤光层；
S3.在所述的彩色滤光层上覆盖掩膜，蚀刻形成吸光层；
S4.在所述的吸光层上形成第二微透镜组。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在所述的步骤2中，使用带有镂空区域的光罩覆盖在所述的透明基材的表面，对该透明基材进行多次镀膜，每次镀膜分别在所述的透明基材的不同区域沉积不同色彩的镀膜。
10.一种投影系统，其特征在于：包括白光光源以及如权利要求1-7中任意一项所述的彩色微透镜阵列。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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