CN117289370A - 准直复眼混光透镜和投影光机 - Google Patents

准直复眼混光透镜和投影光机 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种准直复眼混光透镜和投影光机。准直复眼混光透镜包括透镜本体，透镜本体的入射侧具有入光槽，入光槽的槽底面为第一折射面，入光槽的侧壁面为第二折射面，透镜本体还包括反射面和出射面，第一折射面与出射面相对设置，反射面的两侧分别与第二折射面和出射面连接，第一折射面、反射面和出射面上均设置有微透镜阵列，微透镜阵列由多个微透镜组成，不同面上的多个微透镜不同，出射面上的微透镜阵列被分为第一阵列区和第二阵列区，第一折射面的微透镜阵列与第一阵列区对应，反射面的微透镜阵列与第二阵列区对应。本发明解决了现有技术中的透镜存在功能单一的问题。

Description

准直复眼混光透镜和投影光机
技术领域
本发明涉及光学显示设备技术领域，具体而言，涉及一种准直复眼混光透镜和投影光机。
背景技术
在AR显示设备中，投影光机是关键的组成部分。投影光机的类型多种多样，例如包括LCOS、DLP及MicroLED，由于DLP和MicroLED部分技术存在一定限制，LCOS投影光机逐渐成为目前的主流方案。
LCOS投影光机按照功能通常会分为照明模块和成像模块，成像模块将像源投影出来；照明模块将光源出射的场均匀投射至LCOS反射面，需要保证LCOS反射面的光照度及颜色均分布均匀，即混光。目前实现混光主要基于柯勒照明系统变换，例如导光柱、复眼透镜和场镜的组成，或者是TIR透镜、复眼透镜和场镜的组成，又或者是准直透镜组、复眼透镜和场镜的组成等，主要在准直方案的不同选择。也就是说，目前的单一透镜只能实现一个功能，如若光学系统中需要对光束进行准直和混光，通常需要设置两个透镜分别实现准直和混光，这样就增加了投影光机的体积，难以应用在小型化的设备中，同时轻量化也难以保证，
也就是说，现有技术中的透镜存在功能单一的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种准直复眼混光透镜和投影光机，以解决现有技术中的透镜存在功能单一的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种准直复眼混光透镜，包括透镜本体，透镜本体的入射侧具有入光槽，入光槽的槽底面为第一折射面，入光槽的侧壁面为第二折射面，透镜本体还包括反射面和出射面，第一折射面与出射面相对设置，反射面的两侧分别与第二折射面和出射面连接，第一折射面、反射面和出射面上均设置有微透镜阵列，微透镜阵列由多个微透镜组成，不同面上的多个微透镜不同，出射面上的微透镜阵列被分为第一阵列区和第二阵列区，第一折射面的微透镜阵列与第一阵列区对应，反射面的微透镜阵列与第二阵列区对应。
进一步地，第一折射面的微透镜数量与反射面的微透镜数量之和等于出射面的微透镜数量，且第一折射面的多个微透镜与第一阵列区的多个微透镜一一对应设置，反射面的多个微透镜与第二阵列区的多个微透镜一一对应设置。
进一步地，反射面呈敞口状设置，呈敞口状设置的反射面沿平行于出射面的截面面积由入光侧至出光侧逐渐增大，反射面上的微透镜阵列的表面沿透镜本体的周向和入光侧到出光侧的方向均呈波浪状。
进一步地，反射面上的微透镜阵列沿透镜本体的周向被分为多组微透镜，每组均包括多个微透镜，一组微透镜沿远离出射面的方向顺次布置。
进一步地，经出射面的微透镜出射光束的发散角大于等于15°且小于等于25°。
进一步地，反射面的多个微透镜的汇聚点均在第二阵列区上，经过反射面的微透镜的出射光束的发散角大于1°且小于25°。
进一步地，反射面在Z轴方向上的不同位置的微透镜的焦距不同。
进一步地，透镜本体还包括端面，第二折射面通过端面与反射面连接，端面呈圆环状，圆环状的端面的内环侧与第二折射面连接，圆环状的端面的外环侧与反射面连接。
进一步地，透镜本体的高度h大于0.5mm且小于50mm。
进一步地，第一阵列区位于出射面的中心位置，第二阵列区绕第一阵列区的周向连续设置，第一阵列区所在的面与第二阵列区所在的面处于同一个水平面上；或者第一阵列区所在的面与第二阵列区所在的面之间存在高度差且第一阵列区相对于第二阵列区靠近第一折射面设置。
进一步地，第二阵列区沿径向设置的多个微透镜中的相邻两个微透镜之间的距离沿远离第一阵列区的方向逐渐减小；和/或第一阵列区的各微透镜的出射中心位置在其基础中心位置的基础上向出射面的中心位置偏移。
进一步地，第一折射面与入光槽的槽口之间的距离h1满足：
其中，r1为入光槽的槽口的半径，α为第一折射面控制光束的半发射角，γ为第二折射面的拔模角度。
进一步地，第一折射面与入光槽的槽口之间的距离h1满足：0.2mm<h1<20mm；和/或入光槽的槽口的半径r1满足：0.2mm<r1<2mm。
进一步地，第一折射面控制光束的半发射角α满足：α＜20°；和/或第二折射面的拔模角度γ满足：0°<γ<20°。
进一步地，第一折射面呈圆形，圆形的第一折射面的半径r2满足：
r2＝r1-h1·tanγ＝h1·tanα 公式(2)
其中，r1为入光槽的槽口的半径，h1为第一折射面与入光槽的槽口之间的距离，γ为第二折射面的拔模角度，α为第一折射面控制光束的半发射角。
进一步地，第一折射面的微透镜的焦距f1满足：
其中，h1为第一折射面与入光槽的槽口之间的距离，h2为第一折射面与第一阵列区之间的距离。
根据本发明的另一方面，提供了一种投影光机，包括上述的准直复眼混光透镜。
应用本发明的技术方案，准直复眼混光透镜包括透镜本体，透镜本体的入射侧具有入光槽，入光槽的槽底面为第一折射面，入光槽的侧壁面为第二折射面，透镜本体还包括反射面和出射面，第一折射面与出射面相对设置，反射面的两侧分别与第二折射面和出射面连接，第一折射面、反射面和出射面上均设置有微透镜阵列，微透镜阵列由多个微透镜组成，不同面上的多个微透镜不同，出射面上的微透镜阵列被分为第一阵列区和第二阵列区，第一折射面的微透镜阵列与第一阵列区对应，反射面的微透镜阵列与第二阵列区对应。
通过设置入光槽，使得入光槽能够提供用于入射光束折射进入透镜本体的第一折射面和第二折射面，使得入射光束能够通过第一折射面和第二折射面的折射进入透镜本体中，通过在第一折射面、反射面和出射面上均布置微透镜阵列，且使得出射面上的微透镜阵列分为第一阵列区和第二阵列区，使第一折射面的微透镜阵列与第一阵列区对应，反射面的微透镜阵列与第二阵列区对应，这样使得经第一折射面的微透镜阵列能够将入射光束汇聚至第一阵列区，经第二折射面进入的光束入射至反射面的微透镜阵列上，进而反射面的微透镜阵列将光束汇聚至第二阵列区，进而由第一阵列区和第二阵列区出射的光束在远场实现混光。另外，本申请利用第一折射面的微透镜阵列和反射面的微透镜阵列实现准直效果，利用出射面的微透镜阵列实现混光效果，使得本申请的准直复眼混光透镜能够集成混光和准直的功能，避免采用两个透镜的情况，节省了光学透镜，压缩了投影光机的体积。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的一个可选实施例的准直复眼混光透镜的结构示意图；
图2示出了图1中的准直复眼混光透镜的反射面的光路效果图；
图3示出了图2中的反射面的微透镜的出射光束坐标图；
图4示出了图1中的准直复眼混光透镜的第一折射面和第一阵列区的光路效果图；
图5示出了图4中的对应的一组透镜的光路图；
图6示出了图1中的准直复眼混光透镜的局部尺寸标注图；
图7示出了图1中的准直复眼混光透镜的尺寸标注图；
图8示出了图1中的准直复眼混光透镜的第一阵列区的微透镜的出射中心位置偏移的光路效果图；
图9示出了图8中的准直复眼混光透镜的第一阵列区的微透镜的出射中心位置偏移前后的光路对比图；
图10示出了本发明的实施一的准直复眼混光透镜的结构示意图；
图11示出了图10中的准直复眼混光透镜的光路效果图；
图12示出了本发明的实施二的准直复眼混光透镜的结构示意图；
图13示出了图12中的准直复眼混光透镜的光路效果图；
图14示出了本发明的实施三的一种准直复眼混光透镜的光路效果图；
图15示出了本发明的实施三的另一种准直复眼混光透镜的光路效果图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、入光槽；11、第一折射面；12、第二折射面；20、端面；30、反射面；40、出射面；41、第一阵列区；42、第二阵列区；50、连接面。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中的透镜存在功能单一的问题，本发明提供了一种准直复眼混光透镜和投影光机。
如图1至图15所示，准直复眼混光透镜包括透镜本体，透镜本体的入射侧具有入光槽10，入光槽10的槽底面为第一折射面11，入光槽10的侧壁面为第二折射面12，透镜本体还包括反射面30和出射面40，第一折射面11与出射面40相对设置，反射面30的两侧分别与第二折射面12和出射面40连接，第一折射面11、反射面30和出射面40上均设置有微透镜阵列，微透镜阵列由多个微透镜组成，不同面上的多个微透镜不同，出射面40上的微透镜阵列被分为第一阵列区41和第二阵列区42，第一折射面11的微透镜阵列与第一阵列区41对应，反射面30的微透镜阵列与第二阵列区42对应。
通过设置入光槽10，使得入光槽10能够提供用于入射光束折射进入透镜本体的第一折射面11和第二折射面12，使得入射光束能够通过第一折射面11和第二折射面12的折射进入透镜本体中，通过在第一折射面11、反射面30和出射面40上均布置微透镜阵列，且使得出射面40上的微透镜阵列分为第一阵列区41和第二阵列区42，使第一折射面11的微透镜阵列与第一阵列区41对应，反射面30的微透镜阵列与第二阵列区42对应，这样使得经第一折射面11的微透镜阵列能够将入射光束汇聚至第一阵列区41，经第二折射面12进入的光束入射至反射面30的微透镜阵列上，进而反射面30的微透镜阵列将光束汇聚至第二阵列区42，进而由第一阵列区41和第二阵列区42出射的光束在远场实现混光。另外，本申请利用第一折射面11的微透镜阵列和反射面30的微透镜阵列实现准直效果，利用出射面40的微透镜阵列实现混光效果，使得本申请的准直复眼混光透镜能够集成混光和准直的功能，避免采用两个透镜的情况，节省了光学透镜，压缩了投影光机的体积。
此处需要说明的是，上述第一折射面11为平面，也就是说第一折射面11上的微透镜阵列的设置基底是平面。
具体的，第一折射面11的微透镜数量与反射面30的微透镜数量之和等于出射面40的微透镜数量，且第一折射面11的多个微透镜与第一阵列区41的多个微透镜一一对应设置，反射面30的多个微透镜与第二阵列区42的多个微透镜一一对应设置。这样设置使得第一折射面11上的一个微透镜与对应的第一阵列区41中的一个微透镜能够实现同一束光的整形，反射面30上的一个微透镜与对应的第二阵列区42的一个微透镜能够实现同一束光的整形，这样设置有利于光束的合理分配，有利于增加入射至透镜本体的光线的利用率，避免光线损失，有利于增加最终混光效果和光强度。
在光束传输过程中，第一折射面11上的多个微透镜将入射光束汇聚成多个汇聚点，多个汇聚点一一对应落入第一阵列区41的多个微透镜上。入射至第一折射面11的各微透镜的主光线角度不同，设置第一折射面11控制光束的半发射角α满足：α＜20°，α也就是入射至第一折射面11的光束的半发散角。出射面40上的多个微透镜形成多个子眼，各子眼均以20±5°的发散角出射，形成多个子光源，多个子光源以20±5°的角度出射。也就是说，经出射面40的微透镜出射光束的发散角大于等于15°且小于等于25°。第一折射面11控制光束的半发射角α和经出射面40的微透镜出射光束的发散角的控制出射的多束光束在远场重叠，各光束对应的光斑在重叠匹配相互叠加，达到混光的目的，叠加混光后的光斑颜色及照度均匀。
参考图7，透镜本体的高度h大于0.5mm且小于50mm。通过约束透镜本体的高度小于50mm，在节约元件的同时能够减小透镜本体的体积，有利于保证准直复眼混光透镜的小型化，进一步保证其所应用的投影光机的小体积。
具体的，第一折射面11的微透镜数量与反射面30的微透镜数量之和等于出射面40的微透镜数量，且第一折射面11的多个微透镜与第一阵列区41的多个微透镜一一对应设置，反射面30的多个微透镜与第二阵列区42的多个微透镜一一对应设置。也就是说，第一折射面11的多个微透镜在出射面40上的投影与第一阵列区41的多个微透镜一一对应，反射面30的多个微透镜在出射面40上的投影与第二阵列区42的多个微透镜一一对应，这样设置以保证第一折射面11、反射面30的微透镜所形成的子光束均由出射面40上与其对应的微透镜分别控制，因不同子光束发散角有差异，经出射面40上对应微透镜分别调制后，可将最终出射的光束发散角差异减小，从而在远场达到更佳的混光效果。
具体的，第一折射面11的多个微透镜呈矩形阵列排布，或者呈圆形阵列，或者呈费波那契阵列排布，或者呈随机阵列排布。反射面30的多个微透镜呈矩形阵列排布，或者呈圆形阵列，或者呈费波那契阵列排布，或者呈随机阵列排布。出射面40的多个微透镜呈矩形阵列排布，或者呈圆形阵列，或者呈费波那契阵列排布，或者呈随机阵列排布。可根据实际需求进行设置，但是需以保证各面上的单个微透镜都是成块状的。均匀阵列或者周期性阵列即可达到混光效果，随机阵列可将混光效果进一步提升。
参考图2和图3，反射面30的多个微透镜的汇聚点均在第二阵列区42上，经过反射面30的一个微透镜的出射光束的发散角θ大于1°且小于25°。各微透镜形成的出射光束的发散角相同。
参考图1和图2，透镜本体在Z轴上的截面的外形呈梯形，反射面30呈敞口状设置，也就是说反射面30围成类似于喇叭的形状，呈敞口状设置的反射面30围成的结构沿平行于出射面40的截面面积由入光侧至出光侧逐渐增大，反射面30上的微透镜阵列的表面沿透镜本体的周向呈波浪状，且反射面30上的微透镜阵列的表面由入光侧到出光侧的方向呈波浪状。
具体的，反射面30上的微透镜阵列沿透镜本体的周向被分为多组微透镜，每组均包括多个微透镜，一组微透镜沿远离出射面40的方向顺次布置。一组微透镜所形成的表面沿远离出射面40的方向呈波浪状。
参考图1和图2，出射面40的微透镜阵列设置在XY平面(Y轴未示出)，第一折射面11与出射面40平行。反射面30在Z轴方向上的不同位置的微透镜的焦距不同。反射面30的各微透镜因在Z轴方向的坐标不同，不同Z轴坐标的微透镜的焦距不同。以确保反射面30上的微透镜反射形成的子光束在出射面40上汇聚，使子光束达到出射面40的微透镜时不超过对应微透镜的口径。
参考图1、图4、图6、图8所示，透镜本体还包括端面20，第二折射面12通过端面20与反射面30连接，端面20呈圆环状，圆环状的端面20的内环侧与第二折射面12远离第一折射面11的一侧连接，圆环状的端面20的外环侧与反射面30远离出射面40的一侧连接，且端面20与第一折射面11平行，端面20不用于入射面的倒入，也就是说仅第一折射面11和第二折射面12用于将入射光线倒入透镜本体中。
在本申请的具体实施例中，第一折射面11呈圆形，出射面40呈圆形，第一阵列区41在出射面40上的投影呈圆形，第二阵列区42在出射面40上的投影呈圆环状。第一阵列区41位于出射面40的中心位置，第二阵列区42绕第一阵列区41的周向连续设置。
下面分别对第一折射面11、反射面30和出射面40的微透镜阵列的设计进行具体介绍。
首先，如图2和图3所示，对于反射面30上的微透镜阵列，各微透镜表面与出射面40的高度差dhi定义为汇聚点与微透镜表面两端点的平均高度与出射面40的微透镜高度的差值，因dhi不等，为使反射的子光束发散角一致，高度差dhi越小的微透镜表面在X轴的投影长度越小，具体关系为：
其中，微透镜的表面的两个端点分别为下端点D(xid,zid)，及上端点U(xiu,ziu)，微透镜表面的反射汇聚点T(Txi,h)，h为透镜本体的高度，h优选范围0.5mm<h<50mm，下标i为微透镜表面的序号。微透镜表面上各点根据snell定律结合迭代计算法依次得出。
其次，如图4至图7所示，对于第一折射面11的微透镜阵列，第一折射面11为平面，第一折射面11上的微透镜用于将照射至其的光束汇聚至出射面40，多个微透镜汇聚成多个汇聚点，形成多个子光束，因入射至各微透镜的主光线角度不同，各子光束的角度存在差异，为保证混光效果需限制主光线角度差异，各微透镜主光线角度差异控制在小于20°的范围内，优选限制在15°以内。
如图6和图7所示，第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离h1满足：
其中，r1为入光槽10的槽口的半径，入光槽10的槽口的半径以大于光源的发光面尺寸为宜；α为第一折射面11控制光束的半发射角，为保证较好的混光效果，第一折射面11控制光束的半发射角α满足：α＜20°，优选α＜15°，即将各微透镜主光线角度差异优选控制在15°以内；γ为第二折射面12的拔模角度，第二折射面12的拔模角度γ满足：0°<γ<20°。这样设置有利于入光槽10的成型，进一步保证第一折射面11和第二折射面12的成型稳定性，优选地，0°<γ<5°。通过该公式(1)，确定第一折射面11的口径：在γ确定的情况下，可通过α的范围确定h1的取值，便于确定透镜本体的几何尺寸范围。
如图7所示，第一折射面11呈圆形，圆形的第一折射面11的半径r2满足：
r2＝r1-h1·tanγ＝h1·tanα 公式(2)
其中，r1为入光槽10的槽口的半径，h1为第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离，γ为第二折射面12的拔模角度，α为第一折射面11控制光束的半发射角。
具体的，第一折射面11的微透镜阵列可设置呈矩形阵列，或者圆形阵列，或者费波那契阵列，或者随机阵列。
具体的，第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离h1满足：0.2mm<h1<20mm；入光槽10的槽口的半径r1满足：0.2mm<r1<2mm。
如图5至图7所示，当第一折射面11的微透镜将子光束汇聚在出射面40时，第一折射面11的微透镜的焦距f1满足：
其中，h1为第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离，h2为第一折射面11与第一阵列区41之间的距离。h2满足：0.2<h2<30mm。这样设置可根据不同设计场景，最优方案是第一折射面11的微透镜、反射面30的微透镜将各自子光束汇聚至出射面40，但当结构或其他条件限制而不能使子光束完全汇聚至出射面40时，则可通过微透镜焦距的调节得到相同发散角的出射子光束，给设计以自由度。
若第一折射面11的微透镜不将子光束汇聚在出射面40，则可通过第一阵列区41的微透镜焦距f2，与第一折射面11的微透镜的焦距f1匹配控制出射子光束的发散角，即满足：
其中，参考图5，b为出射面40的微透镜出射的子光束的发散角度，为入射到第一折射面11的微透镜的光束发散角。
最后，如图8和图9所示，对于出射面40的微透镜阵列，出射面40的微透镜阵列分为第一阵列区41和第二阵列区42，第一阵列区41呈圆形且位于中心位置，第二阵列区42绕第一阵列区41的周向连续设置，且第一阵列区41和第二阵列区42分别都是一个整体，第一阵列区41包括多个微透镜，第二阵列区42包括多个微透镜，第一阵列区41的微透镜与第二阵列区42的微透镜不同。第二阵列区42的多个微透镜为随机阵列设置，微透镜的中心位置由第一反射面30的微透镜的汇聚点T(Txi,h)决定，参考图3，第二阵列区42的多个微透镜沿径向向外的方向从疏到密的排布，也就是说第二阵列区42沿径向设置多个微透镜中的相邻两个微透镜之间的距离沿远离第一阵列区41的方向逐渐减小。
如图8和图9所示，第一阵列区41的多个微透镜呈随机阵列设置，微透镜基础中心位置由微透镜位置决定，具体关系式为：
xpi＝xi+h2·tanβi； 公式(5)
tanβi＝xi/h； 公式(6)
其中，第一折射面11的微透镜中的心点坐标为Ci(xi,h1)，βi为主光线角度，Pi为第一阵列区41的微透镜基础中心位置；为补偿第一折射面11的各微透镜子光束偏差，可将第一阵列区41的微透镜在基础中心位置上向出射面40中心偏移，参考图8，第一阵列区41的各微透镜的出射中心位置在其基础中心位置的基础上向出射面40的中心位置偏移。这样设置能够减小各出射子光束的中心光线出射方向的差异，让出射子光束朝相同方向出射，提升混光效果。第一折射面11的微透镜的焦距f1等于对应的第一阵列区41的微透镜的焦距f2。图9左右分别示出了第一阵列区41的各微透镜的出射中心位置偏移前和偏移后的光路对比图。
具体的，透镜本体的材料为塑料或玻璃，采用透镜材质，透光率高，成型工艺成熟。
下面结合具体实施例来描述本申请的准直复眼混光透镜。
实施例一
如图10和图11所示，描述了实施例一的准直复眼混光透镜。
在实施例一中，参考图10，第一阵列区41所在的面与第二阵列区42所在的面处于同一个水平面上，也就是说，出射面40为完整的一个面。
在实施例一中，第一折射面11的各微透镜、反射面30的各微透镜均将多个子光束汇聚至出射面40，各子光束经出射面40上对应微透镜折射后出射，各出射子光束发角在20±5°。
在实施例一中，透镜本体的高度h＝6.2mm。第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离h1＝3mm，第一折射面11与第一阵列区41之间的距离h2＝3.2mm，入光槽10的槽口的半径r1＝1.2mm，第一折射面11的半径r2＝1.04mm，第二折射面12的拔模角度γ＝3°，第一折射面11控制光束的半发射角α＝19.1°，第一阵列区41的微透镜的焦距f2与第一折射面11的微透镜的焦距f1满足：f1＝f2＝1.548mm，光线经过反射面30的微透镜后在出射面40汇聚形成的多个子光束的发散角θ＝13°。
实施例二
如图12和图13所示，描述了实施例二的准直复眼混光透镜。
实施例二与实施例一的区别在于，第一阵列区41所在的面与第二阵列区42所在的面之间存在高度差且第一阵列区41相对于第二阵列区42靠近第一折射面11设置。也就是说，透镜本体具有出射面40的一侧对应第一阵列区41的位置呈下凹状，这样设置可减小透镜本体的胶厚，利于成型。第一阵列区41与第二阵列区42通过连接面50连接。第一折射面11的微透镜与反射面30的微透镜的子光束汇聚在不同高度的出射面40，第一折射面11的微透镜的子光束汇聚点低于反射面30的微透镜的子光束的汇聚点。
在实施例二中，透镜本体的高度h＝6.2mm。第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离h1＝3.08mm，第一折射面11与第一阵列区41之间的距离h2＝2.031mm，入光槽10的槽口的半径r1＝1.2mm，第一折射面11的半径r2＝1.06mm，第二折射面12的拔模角度γ＝3°，第一折射面11控制光束的半发射角α＝19°，第一阵列区41的微透镜的焦距f2与第一折射面11的微透镜的焦距f1满足：f1＝f2＝1.224mm，光线经过反射面30的微透镜后在出射面40汇聚形成的多个子光束的发散角θ＝16°。
实施例三
如图14和图15所示，描述了实施例三的准直复眼混光透镜。
实施例三与实施例一的区别在于，反射面30的各微透镜将光束汇聚于出射面40，第一折射面11的各微透镜将光束汇聚至出射面40之前，也就是出射面40靠近第一折射面11的一侧，通过调节f1及f2实现不同出射角度。
在图14所示的具体准直复眼混光透镜中，透镜本体的高度h＝6.2mm。第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离h1＝3mm，第一折射面11与第一阵列区41之间的距离h2＝3.2mm，入光槽10的槽口的半径r1＝1.2mm，第一折射面11的半径r2＝1.04mm，第二折射面12的拔模角度γ＝3°，第一折射面11控制光束的半发射角α＝19.1°，第一折射面11的微透镜的焦距f1＝1.04mm，第一阵列区41的微透镜的焦距f2＝0.510mm，光线经过反射面30的微透镜后在出射面40汇聚形成的多个子光束的发散角θ＝12°。
在图15所示的具体准直复眼混光透镜中，透镜本体的高度h＝6.2mm。第一折射面11与入光槽10的槽口之间的距离h1＝3mm，第一折射面11与第一阵列区41之间的距离h2＝3.2mm，入光槽10的槽口的半径r1＝1.2mm，第一折射面11的半径r2＝1.04mm，第二折射面12的拔模角度γ＝3°，第一折射面11控制光束的半发射角α＝19.1°，第一折射面11的微透镜的焦距f1＝1.04mm，第一阵列区41的微透镜的焦距f2＝0.452mm，光线经过反射面30的微透镜后在出射面40汇聚形成的多个子光束的发散角θ＝24°。
本发明还提供了一种投影光机，投影光机包括上述的准直复眼混光透镜。
本申请相当于采用一个TIR透镜代替准直透镜和复眼透镜，减少了投影光机中的照明模块的元件数量，降低整机装配难度及整机克重，保证小型化和轻量化，优化投影光机整体成本。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种准直复眼混光透镜，其特征在于，包括透镜本体，所述透镜本体的入射侧具有入光槽(10)，所述入光槽(10)的槽底面为第一折射面(11)，所述入光槽(10)的侧壁面为第二折射面(12)，所述透镜本体还包括反射面(30)和出射面(40)，所述第一折射面(11)与所述出射面(40)相对设置，所述反射面(30)的两侧分别与所述第二折射面(12)和所述出射面(40)连接，
所述第一折射面(11)、所述反射面(30)和所述出射面(40)上均设置有微透镜阵列，所述微透镜阵列由多个微透镜组成，不同面上的多个所述微透镜不同，所述出射面(40)上的微透镜阵列被分为第一阵列区(41)和第二阵列区(42)，所述第一折射面(11)的微透镜阵列与所述第一阵列区(41)对应，所述反射面(30)的微透镜阵列与所述第二阵列区(42)对应。
2.根据权利要求1所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，所述第一折射面(11)的微透镜数量与所述反射面(30)的微透镜数量之和等于所述出射面(40)的微透镜数量，且所述第一折射面(11)的多个所述微透镜与所述第一阵列区(41)的多个微透镜一一对应设置，所述反射面(30)的多个所述微透镜与所述第二阵列区(42)的多个微透镜一一对应设置。
3.根据权利要求1所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，所述反射面(30)呈敞口状设置，呈敞口状设置的所述反射面(30)沿平行于所述出射面(40)的截面面积由入光侧至出光侧逐渐增大，所述反射面(30)上的所述微透镜阵列的表面沿所述透镜本体的周向和入光侧到出光侧的方向均呈波浪状。
4.根据权利要求3所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，所述反射面(30)上的所述微透镜阵列沿所述透镜本体的周向被分为多组微透镜，每组均包括多个所述微透镜，一组所述微透镜沿远离所述出射面(40)的方向顺次布置。
5.根据权利要求1所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，经所述出射面(40)的微透镜出射光束的发散角大于等于15°且小于等于25°。
6.根据权利要求1所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，所述反射面(30)的多个所述微透镜的汇聚点均在所述第二阵列区(42)上，经过所述反射面(30)的微透镜的出射光束的发散角大于1°且小于25°。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，所述反射面(30)在Z轴方向上的不同位置的所述微透镜的焦距不同。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，所述透镜本体还包括端面(20)，所述第二折射面(12)通过所述端面(20)与所述反射面(30)连接，所述端面(20)呈圆环状，圆环状的所述端面(20)的内环侧与所述第二折射面(12)连接，圆环状的所述端面(20)的外环侧与所述反射面(30)连接。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的准直复眼混光透镜，其特征在于，所述透镜本体的高度h大于0.5mm且小于50mm。
10.一种投影光机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的准直复眼混光透镜。
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