CN116125736A - 投影系统及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种投影系统，包括：至少一个光源，用于生成光束；多通道照明模块，包括：导光元件，用于对光源生成的光束整形；以及第一微透镜阵列，用于将经过整形的光束聚焦并划分成至少一个子光束；图像生成模块，通过至少一个子光束提供投影所需的多个像源；以及微透镜阵列模块，用于将图像生成模块的像源投影到目标面。根据本申请的实施例可在一定程度上实现投影系统小型化，极大降低了投影系统的加工难度，同时提高系统的投影清晰度和增大投影范围。

Description

投影系统及其制造方法

技术领域

本申请涉及光学投影领域，尤其涉及一种微透镜阵列投影系统及其制造方法。

背景技术

随着信息化建设飞速发展，人们对信息可视化需求也越来越高，因此投影技术的应用也越来越广泛，尤其是在汽车领域的应用，例如迎宾灯、氛围灯和指示灯。

目前的投影系统主要是多组镜片组成的投影系统和微透镜阵列组成投影系统。多组镜片组成的投影系统采用的镜片个数较多、体积较大、重量大，不能实现投影系统小型化、轻量化的应用；而且将图像元件投影到目标面上，投影图案无法达到均匀照明效果。微透镜阵列组成的投影系统需要将投影图案贴合到两组微透镜阵列之间，加工难度高，成本较高；而且微透镜阵列组成的投影系统采用单面微透镜阵列进行投影，单面微透镜阵列对光线的控制能力弱，使得投影图案清晰度低，投影范围小。

因此实现投影系统制造简单，投影范围大并且投影效果清晰是需要快速解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述至少一些问题，或者现有技术中存在的其它问题，本申请提供了一种投影系统。

根据本申请实施方式的投影系统可包括：至少一个光源，用于生成光束；多通道照明模块，包括：导光元件，用于对所述光源生成的所述光束整形；以及第一微透镜阵列，用于将经过整形的光束聚焦并划分成至少一个子光束；图像生成模块，通过所述至少一个子光束提供投影所需的多个像源；以及微透镜阵列模块，用于将所述像源投影到目标面。

在一个实施方式中，所述第一微透镜阵列可包括多个第一微透镜单元，用于将所述光束划分成多个所述子光束，其中所述子光束的数量与所述第一微透镜单元的数量相同。

在一个实施方式中，所述第一微透镜单元具有曲率，且各个所述第一微透镜单元的焦距可大于所述第一微透镜阵列与所述图像生成模块之间的距离。

在一个实施方式中，各个所述第一微透镜单元在垂直其光轴的方向上的截面形状可包括圆形、多边形以及它们的组合。

在一个实施方式中，所述图像生成模块可包括多个图像单元，所述多个图像单元与所述多个第一微透镜单元对应设置，以使得通过各个所述第一微透镜单元射出所述子光束射向对应的所述图像单元，以提供投影所需的所述多个像源。

在一个实施方式中，所述第一微透镜单元与其对应的所述图像单元可满足：

其中，f是所述第一微透镜单元的出光面到其焦点的距离，t是所述第一微透镜单元的矢高，D1是所述第一微透镜单元的通光尺寸，d为所述第一微透镜单元的出光面与所述图像单元的距离，h为所述图像单元的尺寸。

在一个实施方式中，各个所述图像单元投影在所述目标面的图案中心与所述目标面的图案中心可存在偏差值a。

在一个实施方式中，各个所述图像单元投影在所述目标面的图案中心与所述目标面的图案中心偏差值a可满足：0.5*(h*h2/h1)≤a≤1.5*(h*h2/h1)；其中，h1是所述目标面的投影图案尺寸，h2是所述图像单元的图案尺寸，h是所述图像单元的尺寸。

在一个实施方式中，所述复合微透镜阵列可包括：透明基底；以及分别形成在所述透明基底相对的两侧的第二微透镜阵列和第三微透镜阵列。

在一个实施方式中，所述透明基底的面型可包括平面、球面、非球面、自由曲面以及菲涅尔表面中的至少之一。

在一个实施方式中，所述第二微透镜阵列可包括多个第二微透镜单元，用于使入射到所述第二微透镜单元的所述子光束汇聚，并出射到所述第三微透镜阵列；所述第三微透镜阵列可包括多个第三微透镜单元，用于将所述子光束放大叠加后投影到所述目标面。

在一个实施方式中，所述多个第二微透镜单元可与所述多个第三微透镜单元一一对应，各个所述第二微透镜单元可与其对应的所述第三微透镜单元的至少一个为凸透镜单元。

在一个实施方式中，各个所述第二微透镜单元的尺寸Lm与其通光直径D₂可满足：L_m/D₂≥1。

在一个实施方式中，所述多个第二微透镜单元与所述多个第三微透镜单元一一对应，每个所述第二微透镜单元与其对应的所述第三微透镜单元的组合的光圈FNO可满足：0.5≤FNO≤2.5。

在一个实施方式中，所述多个第二微透镜单元与所述多个第三微透镜单元一一对应，每个所述第二微透镜单元与其对应的所述第三微透镜单元的复合焦距f₂₃可满足：1mm≤f₂₃≤4mm。

在一个实施方式中，所述图像生成模块可包括与所述多个第二微透镜单元分别对应的多个图像单元，其中，各个所述第二微透镜单元的表面与对应的所述图像单元之间的距离f_m可满足：0.1mm≤f_m≤2mm。

在一个实施方式中，所述第一微透镜阵列包括用于将所述光束划分成多个所述子光束的多个第一微透镜单元，其中，各个所述第一微透镜单元的曲率半径r1与对应的所述第二微透镜单元的曲率半径r2可满足：0.1≤|r1/r2|≤10。

在一个实施方式中，各个所述第二微透镜单元的曲率半径r2与对应的所述第三微透镜单元的曲率半径r3可满足：0.2≤|r2/r3|≤2。

在一个实施方式中，所述第一微透镜阵列可包括用于将所述光束划分成多个所述子光束的多个第一微透镜单元，其中，各个所述第一微透镜单元的焦距可小于其到对应的所述第二微透镜单元之间的距离。

在一个实施方式中，所述第一微透镜阵列可包括用于将所述光束划分成多个所述子光束的多个第一微透镜单元，其中，各个所述第一微透镜单元的焦距可大于其到对应的所述第二微透镜单元之间的距离。

在一个实施方式中，所述图像生成模块和所述复合微透镜阵列在所述光轴上的宽度总和L1与所述投影系统沿所述光轴的距离的总长度TTL可满足：L1/TTL≤0.14。

在一个实施方式中，所述图像生成模块到所述第二微透镜阵列的距离L2与每一个对应的所述第二微透镜单元与所述第三微透镜单元的复合焦距f₂₃可满足：L2≤f₂₃。

在一个实施方式中，所述导光元件和所述第一微透镜阵列可形成为一体化的复合透镜。

在一个实施方式中，所述导光元件与所述第一微透镜阵列相接触的接触面的面型可包括平面、球面、非球面和自由曲面中的至少之一。

在一个实施方式中，所述图像生成模块与所述复合微透镜阵列的焦平面之间的距离L3可满足：L3≤0.2mm。

在一个实施方式中，所述复合微透镜阵列与所述目标面之间的距离L4可满足：0.2m≤L4≤5m。

在一个实施方式中，所述图像生成模块可包括通光区域面积被部分遮挡的多个图像单元。

在一个实施方式中，所述光源可包括发光二极管LED和激光二极管LD。

在一个实施方式中，所述导光元件可包括导光管、全内反射透镜和平凸透镜中的至少之一。

在一个实施方式中，多个所述子光束可为非平行的、非串扰的子光束。

在一个实施方式中，所述微透镜阵列模块为单侧微透镜阵列，所述单侧微透镜阵列包括多个微透镜单元，用于将所述子光束放大叠加后投影到所述目标面。

在本申请的另一个方面，还提供了一种投影系统的制造方法，所述方法可包括：设置用于生成光束的至少一个光源；在所述光束的光路上设置用于对所述光束整形的导光元件、以及用于将经过整形的光束聚焦并划分成至少一个子光束的第一微透镜阵列；在所述至少一个子光束的光路上形成图像生成模块，以通过所述至少一个子光束提供投影所需的多个像源；以及设置微透镜阵列模块，用于将所述像源投影到目标面。

根据本申请实施方式提供的投影系统及其制造方法，通过将导光元件和第一微透镜阵列的一体化复合设计成多通道照明模块，将图像生成模块与多通道照明模块分离设置，同时使用微透镜阵列模块调节图像生成模块出射光的角度，在一定程度上实现投影系统易加工、投影范围大且投影图像清晰。本申请还可通过对图像生成模块的图像单元进行部分遮挡来实现倾斜投影均匀照明效果。

附图说明

图1为根据本申请一实施方式的投影系统的示意图；

图2为根据本申请一实施方式的一个第一微透镜单元与其对应的图像单元的示意图；

图3为根据本申请一实施方式图像生成模块在其垂直光轴的方向的示意图；

图4为根据本申请的一实施方式复合微透镜阵列的示意图；

图5A、图5B为根据本申请的另一实施方式微透镜阵列模块的投影系统示意图；

图6A为根据本申请的一实施方式一个第二微透镜单元与其对应的第三微透镜单元投影示意图；

图6B为根据本申请的一实施方式一个第二微透镜单元与其对应的第三微透镜单元放大投影示意图；

图7A为根据本申请一实施方式的投影系统中图像生成模块的示意图；

图7B为根据本申请一实施方式的投影系统中与图7A图像生成模块对应的目标面投影效果示意图；

图8A为根据本申请另一实施方式图像单元遮挡前的示意图；

图8B为根据本申请另一实施方式图像单元遮挡后的示意图；

图9A为根据本申请另一实施方式的投影系统中图像生成模块的示意图；以及

图9B为根据本申请另一实施方式的投影系统中与图9A图像生成模块对应的目标面投影效果示意图。

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”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了元素的大小、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。另外，在本申请中，各步骤处理描述的先后顺序并不必然表示这些处理在实际操作中出现的顺序，除非有明确其它限定或者能够从上下文推导出的除外。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。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，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)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，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词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解释。

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。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

图1为根据本申请一实施方式的投影系统10的示意图。如图1所示，投影系统10可包含光源模块100、多通道照明模块200、图像生成模块300和微透镜阵列模块400。光源模块100可包括至少一个光源，用于生成投影系统所需光束；多通道照明模块200可包括导光元件210和第一微透镜阵列220，导光元件210用于对光源模块生成的光束整形，第一微透镜阵列220用于将经过整形的光束聚焦并划分成至少一个子光束；图像生成模块300可通过至少一个子光束提供投影所需的多个像源；微透镜阵列模块400用于将图像生成模块的像源投影到目标面。

根据本申请一实施方式中的投影系统，本申请采用微透镜阵列模块400对图像生成模块300进行投影，极大的减小了投影系统的体积，使用的光学元器件数量少，有效减轻投影系统的重量，有利于投影系统的小型化。将图像生成模块300放置在多通道照明模块200和微透镜阵列模块400之间，图像生成模块300不需要与上述两个模块贴合，极大降低了投影系统的加工难度，同时采用具有两个微透镜阵列的复合微透镜阵列，可提高系统的投影清晰度，并且可增大投影范围。

以下将对本申请的投影系统进行进一步说明。

光源模块100

光源模块100可包括多个光源，其中光源可以为发光二极管LED(Light EmittingDiode，简称LED)和激光二极管LD(Laser Diode，简称LD)，能够以一定的角度或者方向发射光束，用于投影系统的照明即可。具体实施时可以根据实际条件选择发射光源的种类、光束输出方式和光源的波长，本发明实施方式对此不作限定。

多通道照明模块200

如图1所示，多通道照明模块200设置在光源模块100和图像生成模块300之间，可包括导光元件210和第一微透镜阵列220，其中导光元件210和第一微透镜阵列220可形成为一体化的复合透镜，也可为分离式的透镜，本申请以一体化的复合透镜为例进行说明。导光元件210和第一微透镜阵列220的接触面的面型可包括平面、球面、非球面和自由曲面中的至少之一。导光元件210包括导光管、全内反射(Total internal reflection，简称TIR)透镜和平凸透镜中的至少之一。导光元件210可以将光源发出的光束进行转折，将光源发出的光线整形为平行光或者非平行光，并传导至第一微透镜阵列220。第一微透镜阵列220包含多个相同的第一微透镜单元221，第一微透镜单元221在垂直其光轴的方向上的截面形状包括圆形、多边形以及它们的组合。第一微透镜单元221将导光元件210整形后的光束划分成以多个非平行的、非串扰子光束，其中子光束的数量与第一微透镜单元221的数量相同。多通道照明模块200的材料可为玻璃材料、塑料材料以及它们的组合。

第一微透镜单元221可以是具有一定曲率的透镜单元，对经过的子光束有一定的折射作用，使光束汇聚。第一微透镜单元221的焦距大于第一微透镜阵列220与图像生成模块300之间的距离，且第一微透镜单元221的数量大于等于图像单元的数量，以保证可以将所有的图像单元全部照亮。图2为根据本申请一实施方式的一个第一微透镜单元与其对应的图像单元的示意图。在图2所示的实施方式中，第一微透镜单元221与其对应的图像单元301可满足：

其中，f是第一微透镜单元的出光面到其焦点的距离，t是第一微透镜单元的矢高，D1是第一微透镜单元的通光孔径；d为第一微透镜单元的出光面与图像单元的距离；h为图像单元的尺寸，即，为图像单元在垂直于光轴的平面上投影的高度，如图2所示。

在本申请的一个实施方式中，第一微透镜单元221的焦距可小于第一微透镜单元221到第二微透镜单元之间的距离，示例的，第一微透镜单元221焦点位置可位于图像单元和第二微透镜单元之间，有利于使经过图像单元的子光束的光利用率高，进而可以在一定程度上提高整个投影系统的光效。

在本申请可选的实施方式中，第一微透镜单元221的焦距大于第一微透镜单元221到第二微透镜单元之间的距离，示例的，第一微透镜单元221焦点位置可以位于第二微透镜阵列和第三微透镜阵列之间，在一定程度上有利于整个投影系统各项性能的均衡；另一示例的，第一微透镜单元221焦点位置也可以位于第三微透镜阵列之后，有利于使经过图像单元的子光束之间串扰少，进而可以在一定程度上减少整个投影系统的杂光。

而本领域的人员可以理解，上述实施方式只是对多通道照明模块200中包含的导光元件210、第一微透镜阵列220以及其包含的多个第一微透镜单元221进行示例性的说明，其中多通道照明模块200中也还可以包含其他光学元件。

图像生成模块300

图3为根据本申请的一个实施方式图像生成模块在其垂直光轴的方向的示意图。如图3所示，图像生成模块300包含n²个图像单元，图像单元的在垂直光轴的截面形状为矩形，且每个图像单元上的图案相同，以图案为H形状为例进行说明。在投影系统中，子光束通过每个图像单元，经过微透镜阵列模块400到达目标面，每个图像单元上的图案进行放大叠加，最终在目标面上呈现出一个H。由于每个图案的中心相对于目标面上图案中心位置不同，二者之间可能存在微小偏差，因此图像单元的图案中心与目标面的图案中心偏差值a可满足：0.5*(h*h2/h1)≤a≤1.5*(h*h2/h1)，其中，h1是目标面的投影图案尺寸，即目标面的投影图案在垂直于光轴的平面上投影的高度，h2是图像单元的图案尺寸，即图像单元的图案在垂直于光轴的平面上投影的高度，h是图像单元的尺寸，即图像单元在垂直于光轴的平面上投影的高度，如图2所示。然而本领域的技术人员可知，图像单元的在垂直光轴的截面形状还可为圆形、多边形以及它们的组合。

微透镜阵列模块400

图4为根据本申请的一实施方式复合微透镜阵列的示意图。如图4所示，以微透镜阵列模块400为复合微透镜阵列为例进行说明。复合微透镜阵列包括透明基底410以及分别形成在透明基底相对的两侧的第二微透镜阵列420和第三微透镜阵列430。第二微透镜阵列420包含多个第二微透镜单元421，第三微透镜阵列430包含多个第三微透镜单元431，且第二微透镜单元421与第三微透镜单元431一一对应。

子光束通过图像生成模块300后到达第二微透镜阵列420中的第二微透镜单元421，第二微透镜单元421使入射的子光束汇聚，并通过透明基底410出射到第三微透镜阵列430。第三微透镜阵列430将子光束放大叠加，投影到所述目标面。第二微透镜单元421与其对应的第三微透镜单元431至少一个为凸透镜单元，二者在远离透明基底410一侧具有曲率。即第二微透镜单元421可为凸透镜或凹透镜，与其对应的第三微透镜单元431也可为凸透镜或凹透镜，在此不做限制。第二微透镜单元421和第三微透镜单元431的材料可为玻璃、塑料和其它使光束汇聚的材料，并且第二微透镜单元421和第三微透镜单元431在垂直光轴的截面形状可为圆形、多边形以及它们的组合。

图5A和5B为根据本申请的另一实施方式微透镜阵列模块的投影系统示意图。如图5A和5B所示，微透镜阵列模块400为单侧微透镜阵列，单侧微透镜阵列包括多个微透镜单元441，用于将所述子光束放大叠加后投影到所述目标面。其中微透镜单元441可为凸透镜单元，设置在与光轴垂直的方向上，凸面可与光束沿光轴的传播方向相同，也可与光束沿光轴的传播方向相反。本领域的相关人员可知，本申请的微透镜阵列模块以复合微透镜阵列为例进行说明，但是微透镜阵列模块也可为分离式的微透镜阵列，即第二微透镜阵列和第三微透镜阵列是分离的设置。

图6A为根据本申请的一实施方式一个第二微透镜单元与其对应的第三微透镜单元投影示意图。图6B为根据本申请的一实施方式一个第二微透镜单元与其对应的第三微透镜单元放大投影示意图。如图6A和6B所示，在本实施方式中，子光束经过图像单元301后到达第二微透镜单元421，第二微透镜单元421将子光束折射后出射到与其对应的第三微透镜单元431，第三微透镜单元431对子光束中的光线进行进一步折射，将图像单元301中的图像进行放大和叠加后投影到目标面500。其中以第二微透镜单元421和第三微透镜单元431都为凸透镜为例进行说明，在垂直光轴的方向上，第二微透镜单元421与其对应的第三微透镜单元431的截面为矩形，且尺寸大小可略大于图像单元301在垂直光轴的方向上的尺寸。其中第二微透镜单元的尺寸Lm与通过第二微透镜单元的通光直径D₂可满足：L_m/D₂≥1，以保证入射到第二微透镜单元421上的子光束得到有效的利用。

在本申请的一个实施方式中，每一个对应的第二微透镜单元421与第三微透镜单元431的光圈FNO可满足：0.5≤FNO≤2.5。每一个对应的第二微透镜单元421与第三微透镜单元431的复合焦距f₂₃满足：1mm≤f₂₃≤4mm。在一定程度上提高了第二微透镜单元的光效，进而提高投影系统的光利用率。

在本申请的一个实施方式中，子光束的半视场角FOV可满足：5°≤FOV≤17°，在一定程度上扩大了投影范围。

本领域的人员可以理解，上述实施方式中透明基底410的面型为平面只是示例性说明，而本领域的人员可以理解，透明基底410的面型还可为平面、球面、非球面、自由曲面以及菲涅尔表面的任意一种。

在本申请一实施方式中，第二微透镜单元421可将图像单元301后的大角度光线汇聚并折射至第三微透镜单元431，以此控制大角度光线的光路走势，提高第三微透镜单元431的光通量。并且第三微透镜单元431可将由第二微透镜单元421的光线进一步折射放大，叠加投影至目标面上。同时使用第二、第三微透镜单元，可控制大角度的入射光线进入复合微透镜阵列中，使得投影系统的投影范围大，投影效果更清晰。

在本申请的一个实施方式中，图像单元301可位于第二微透镜单元421与其对应的第三微透镜单元431的组合的焦平面上，第二微透镜单元421的表面与所述图像单元之间的距离f_m可满足：0.1mm≤f_m≤2mm，在一定程度上提高投影图案的质量。第一微透镜单元221的曲率半径r1与所述第二微透镜单元421的曲率半径r2可满足：0.1≤|r1/r2|≤10，在一定程度上可避免投影系统中各个子光束之间发生串扰而导致目标面上投影图案不清晰。第二微透镜单元421的曲率半径r2与所述第三微透镜单元431的曲率半径r3可满足：0.2≤|r2/r3|≤2，例如r2可为1.38mm，r3可为-2.43mm。设置第二微透镜单元421和第三微透镜单元431曲率半径值接近，在一定程度上有助于光线平缓过度，降低投影系统敏感度，提高投影系统成像质量。

图像生成模块300和复合微透镜阵列在光轴上的宽度总和L1与投影系统沿光轴的距离的总长度TTL满足：L1/TTL≤0.14。在一定程度上有利于投影系统小型化。图像生成模块300与第二微透镜阵列420的距离L2与复合微透镜阵列的焦距F23满足：L2≤F23，以保证图像生成模块300中的图案可以在目标面上成像。图像生成模块300与复合微透镜阵列的焦平面之间的距离L3满足：L3≤0.2mm，以保证目标面上的投影图案更清晰。复合微透镜阵列与所述目标面之间的距离L4满足：0.2m≤L4≤5m。在一定程度上提高目标面上的图案边界重合度，使投影效果更佳。

在本申请一实施方式中，可将投影系统中的图像生成模块300设置成与目标面平行，本申请投影系统可直接在目标面上获得均匀照度的投影图案。图7A为根据本申请一实施方式的投影系统中图像生成模块的示意图，图7B为根据本申请一实施方式的投影系统中与图7A图像生成模块对应的目标面投影效果示意图。如图7A和图7B所示，图像单元上的每个图案形状、大小、光照度均相同。子光束经过多个图像单元后叠加投影到目标面上的图案“H”照度均匀，图案清晰。

作为一种选择，在本申请另一实施方式中，投影系统中的图像生成模块300可设置成与目标面不平行，本申请投影系统中的图像生成模块可包括通光区域面积被部分遮挡的多个图像单元，通过对图像单元通光区域的面积进行部分遮挡以在目标面上获得均匀照度的投影图案。当图像生成模块300与目标面不平行时，目标面上的投影图案与图像生成模块300中的不同位置的图像单元之间的距离不同，导致投影图案的照度不均匀。一般情况下，距离图像单元近的一端照度较高，距离图像单元远的一端照度较低，此时可以通过对距离目标面近的图像单元的一端图案进行部分遮挡来改变图像生成模块300上一些图案的通光区域，以此得到目标面上整体图案的照度均匀的投影效果。

图8A为根据本申请另一实施方式图像单元遮挡前的示意图，图8B为根据本申请另一实施方式图像单元遮挡后的示意图。如图8A和图8B所示，以9个图像单元为例，目标面上的投影图案由9个H叠加而成，图像单元上端的H距离目标面距离近，图像单元下端的H距离目标面距离远，由于距离图像单元近的目标面照度高，因此可以改变部分图像单元上端H的通光区域，使其通过的光强下降或者不通光，可降低与图像单元距离近的目标面的照度，使投影系统达到均匀照明的效果。

图9A为根据本申请另一实施方式的投影系统中图像生成模块的示意图，图9B为根据本申请另一实施方式的投影系统中与图9A图像生成模块对应的目标面投影效果示意图。如图9A和图9B所示，图像单元上的每个图案形状、大小、光照度均相同。通过对部分图像单元上图案进行遮挡，可在距离图像单元不同距离的目标面上得到照度均匀、清晰的图案。

根据本申请一实施方式中的投影系统，可通过遮挡图案方式来调节图像单元上图案的通光区域的面积，进一步调节投影到目标面上不同位置的照度，实现均匀照明投影效果。同时本申请采用的第一微透镜阵列，具有汇聚光束作用，可防止汇聚子光束之间发生串扰，因此投影系统不需要额外添加挡光装置(例如光阑，挡光筋等)即可实现均匀照明。

本申请还提供了一种投影系统的制造方法：设置用于生成光束至少一个光源；在光束的光路上设置用于对光束整形的导光元件、以及用于将经过整形的光束聚焦并划分成至少一个子光束的第一微透镜阵列；在至少一个子光束的光路上形成图像生成模块，以通过至少一个子光束提供投影所需的多个像源；以及设置复合微透镜阵列，用于将像源投影到目标面。

根据本申请一实施方式中投影系统的制造方法，可参考上述方法制造对应的投影系统，所述系统可实现在一定程度上减小投影系统的体积，减轻投影系统的重量，降低了投影系统的加工难度，提高系统的投影清晰度，并且可增大投影范围的至少之一的有益效果。

如上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影系统，其特征在于，包括：

至少一个光源，用于生成光束；

多通道照明模块，包括：

导光元件，用于对所述光源生成的所述光束整形；以及

第一微透镜阵列，用于将经过整形的光束聚焦并划分成至少一个子光束；

图像生成模块，通过所述至少一个子光束提供投影所需的多个像源；以及

微透镜阵列模块，用于将所述像源投影到目标面。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一微透镜阵列包括多个第一微透镜单元，用于将所述光束划分成多个所述子光束，其中所述子光束的数量与所述第一微透镜单元的数量相同。

3.根据权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述第一微透镜单元具有曲率，且各个所述第一微透镜单元的焦距大于所述第一微透镜阵列与所述图像生成模块之间的距离。

4.根据权利要求2所述的投影系统，其特征在于，各个所述第一微透镜单元在垂直其光轴的方向上的截面形状包括圆形、多边形以及它们的组合。

5.根据权利要求2-4中任一所述的投影系统，其特征在于，所述图像生成模块包括多个图像单元，所述多个图像单元与所述多个第一微透镜单元对应设置，以使得通过各个所述第一微透镜单元射出所述子光束射向对应的所述图像单元，以提供投影所需的所述多个像源。

6.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，各个所述第一微透镜单元与其对应的所述图像单元满足：

其中，f是所述第一微透镜单元的出光面到其焦点的距离，t是所述第一微透镜单元的矢高，D1是所述第一微透镜单元的通光尺寸，d为所述第一微透镜单元的出光面与所述图像单元的距离，h为所述图像单元的尺寸。

7.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，各个所述图像单元投影在所述目标面的图案中心与所述目标面的图案中心存在偏差值a。

8.根据权利要求7所述的投影系统，其特征在于，各个所述图像单元投影在所述目标面的图案中心与所述目标面的图案中心偏差值a满足：

0.5*(h*h2/h1)≤a≤1.5*(h*h2/h1)；

其中，h1是所述目标面的投影图案尺寸，h2是所述图像单元的图案尺寸，h是所述图像单元的尺寸。

9.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述微透镜阵列模块为复合微透镜阵列，所述复合微透镜阵列包括：

透明基底；以及

分别形成在所述透明基底相对的两侧的第二微透镜阵列和第三微透镜阵列。

10.一种投影系统的制造方法，其特征在于，包括：

设置用于生成光束的至少一个光源；

在所述光束的光路上设置用于对所述光束整形的导光元件、以及用于将经过整形的光束聚焦并划分成至少一个子光束的第一微透镜阵列；

在所述至少一个子光束的光路上形成图像生成模块，以通过所述至少一个子光束提供投影所需的多个像源；以及

设置微透镜阵列模块，以将所述像源投影到目标面。

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