CN214409557U - 基于微透镜阵列的投影显示器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于微透镜阵列的投影显示器，包括光源、屏幕以及布置于光源与屏幕之间的光学通道阵列，该光学通道阵列沿光线传播方向依次包括第一光学曲面阵列，物面阵列和第二光学曲面阵列，相互对应的子光学聚光曲面、子物面和子光学投影曲面共同组成子光学投影通道，经过子物面的光线再由所述子投影曲面聚焦后，在屏幕形成子物面的像，子光学聚光曲面的光轴和子光学投影曲面的光轴都与子光学投影通道的光轴重合，且所有子光学投影通道的光轴相互平行，配置子物面相对于子光学投影通道光轴的位置，使得所有子物面在屏幕上的像组合成完整的待投影图案。本实用新型克服了现有产品存在的光线入射光学投影曲面时产生离轴像差的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及投影显示器，该投影显示器基于微透镜阵列构架。
背景技术
DE 10 2009 024 894 A1公开了一种基于微透镜阵列构架的投影显示器，其包括有一光源及规则排列的光学通道阵列，光学通道阵列包括第一光学曲面阵列，物面阵列和第二光学曲面阵列，第一光学曲面阵列中的每一个子光学聚光曲面分别与物面阵列中的每一个子物面和第二光学曲面中的每一个子光学投影曲面一一对应，子光学投影曲面至子物面距离等于子光学投影曲面焦距，子物面至子光学聚光曲面距离满足柯勒照明方式。其利用微透镜阵列排布，形成多重通道构架的投影显示器，多个子光学投影曲面透射出的图像叠合于屏幕上，相对于具相同成像亮度的传统单通道投影显示器，整个系统总长度大幅减小，在投影系统总长受限的情况下，可拥有很高的成像亮度。
该投影显示器的特点在于：光学投影曲面光轴与光学聚光曲面光轴存在偏移，造成光线入射光学投影曲面时产生离轴像差。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型目的是提供一种基于微透镜阵列的投影显示器，克服现有产品存在的光线入射光学投影曲面时产生离轴像差的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种基于微透镜阵列的投影显示器，包括光源、屏幕以及布置于光源与屏幕之间的光学通道阵列，该光学通道阵列沿光线传播方向依次包括第一光学曲面阵列，物面阵列和第二光学曲面阵列，所述第一光学曲面阵列中的每一个子光学聚光曲面分别与所述物面阵列中的每一个子物面和所述第二光学曲面中的每一个子光学投影曲面一一对应，相互对应的所述子光学聚光曲面、所述子物面和所述子光学投影曲面共同组成子光学投影通道，所述子光学聚光曲面的屈光度配置为使得经过该所述子光学聚光曲面的光线只依次经过对应的所述子物面和所述子光学投影曲面，经过所述子物面的光线再由所述子光学投影曲面聚焦后，在屏幕形成子物面的像，其特征在于：所述子光学聚光曲面的光轴和所述子光学投影曲面的光轴都与所述子光学投影通道的光轴重合，且所有所述子光学投影通道的光轴相互平行，配置所述子物面相对于所述子光学投影通道光轴的位置，使得所有所述子物面在屏幕上的像组合成完整的待投影图案。
进一步的，所述光源采用均匀平面光源照明结构。
进一步的，所述子光学聚光曲面的屈光度和所述子光学聚光曲面至所述子物面的距离满足临界照明方式，使得所述光源经过所述子光学聚光曲面后的像与所述子物面重合。
进一步的，所述第一光学曲面阵列与所述物面阵列之间填充同种透光材料。
进一步的，所述物面阵列和所述第二光学曲面阵列之间填充N层不同种透光材料，N为大于等于1的整数。
有益效果：相较于在先技术，投影镜头有效折射光线的光学曲面区域无法相对于光轴对称，会产生较大离轴像差，本实用新型所述结构，光学聚光曲面和光学投影曲面采用了共光轴排布，保证了充分利用投影镜头中心对称区域投射物面到屏幕上，大大减小了离轴像差。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中：1-光源；2-子光学聚光曲面；3-子物面；4-子光学投影曲面；5-屏幕；6-光轴。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
如图1所示，本实用新型的一种基于微透镜阵列的投影显示器，包括光源、屏幕以及布置于光源与屏幕之间的光学通道阵列，该光学通道阵列沿光电传播方向依次包括第一光学曲面阵列，物面阵列和第二光学曲面阵列，第一光学曲面阵列中的每一个子光学聚光曲面分别与物面阵列中的每一个子物面和第二光学曲面中的每一个子光学投影曲面一一对应，相互对应的子光学聚光曲面、子物面和子光学投影曲面共同组成子光学投影通道，子光学聚光曲面的屈光度配置为使得经过该子光学聚光曲面的光线只依次经过对应的子物面和子光学投影曲面，经过子物面的光线再由子光学投影曲面聚焦后，在屏幕形成子物面的像，子光学聚光曲面的光轴和子光学投影曲面的光轴都沿子光学投影通道的光轴，且所有子光学投影通道的光轴相互平行，配置子物面相对于子光学投影通道光轴的位置，使得所有子物面在屏幕上的像组合成完整的待投影图案。
本实施例中，在配置子物面相对于子光学投影通道光轴的位置时满足以下条件：随意选取任意子光学投影通道的光轴为参考光轴，其他任意子光学投影通道光轴相对于参考光轴的偏移矢量的模是该子光学投影通道内部子物面相对于该子光学投影通道光轴的偏移矢量的M倍，且方向相反，M为该子通道子光学投影曲面相对于子物面投影的光学放大倍数。
本实施例中，光源采用均匀平面光源照明结构，这样投影光路布置成柯勒照明还是临界照明都可以。对于临界照明方式，通过限定子光学聚光曲面的屈光度和子光学聚光曲面至子物面的距离，使得光源经过子光学聚光曲面后的像与子物面重合。
第一光学曲面阵列与物面阵列之间填充同种透光材料。通过透光材料限定第一光学曲面阵列与物面阵列之间的间距，并作为光线的传导通道。
物面阵列和第二光学曲面阵列之间填充N层不同种透光材料，N为大于等于1的整数。通过N层不同种透光材料限定物面阵列第二光学曲面阵列之间的间距，并作为光线的传导通道，该N层不同种透光材料包括但不限于：紫外光固化胶、玻璃。
光源光线通过子物面时会在阻光图案层边缘区域发生衍射现象，处于阻光图案层镂空区域的光线不会发生改变，处于阻光图案层镂空区域与实体部分交接位置的光线回发生衍射，光线路径发生改变。
本实用新型的投影显示器结构与现有专利(DE 10 2009 024 894 A1)公开的投影显示器结构相比，由于子物面与光学投影曲面之间均存在相对偏移，对阻光图案层边缘区域衍射光的成像质量是一样的。
对于现有专利(DE 10 2009 024 894 A1)公开的投影显示器结构，子光学聚光曲面出光面波前上每点主光线均经过对应的光学投影曲面，光学投影曲面偏移造成主光线入射时光学投影曲面不再对称，从而导致出现离轴相差，现有专利强调柯勒照明条件，由于柯勒照明的光源像成像位置位于屏幕后方，光源像在屏幕位置被均匀(模糊)化，所以由于光学投影曲面偏移产生的光源像的像差体现不出来。
本实用新型的投影显示器结构，采用子物面偏移的方式替代了光学投影曲面偏移，入射光学投影曲面的主光线不会随子物面偏移而产生改变，从根本上避免了上述像差，不仅适用于柯勒照明方式，同样适用于普通的临界照明方式。各个子物面上的图案被放大成像后叠加于屏幕上，呈现出的图像是清晰的，而光源像中各各局部被放大成像于屏幕上，光源在屏幕上的像是被均匀(模糊)化的，不会对目标图像清晰度造成明显的影响。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于微透镜阵列的投影显示器，包括光源、屏幕以及布置于光源与屏幕之间的光学通道阵列，该光学通道阵列沿光线传播方向依次包括第一光学曲面阵列，物面阵列和第二光学曲面阵列，所述第一光学曲面阵列中的每一个子光学聚光曲面分别与所述物面阵列中的每一个子物面和所述第二光学曲面中的每一个子光学投影曲面一一对应，相互对应的所述子光学聚光曲面、所述子物面和所述子光学投影曲面共同组成子光学投影通道，所述子光学聚光曲面的屈光度配置为使得经过该所述子光学聚光曲面的光线只依次经过对应的所述子物面和所述子光学投影曲面，经过所述子物面的光线再由所述子光学投影曲面聚焦后，在屏幕形成子物面的像，其特征在于：所述子光学聚光曲面的光轴和所述子光学投影曲面的光轴都与所述子光学投影通道的光轴重合，且所有所述子光学投影通道的光轴相互平行，配置所述子物面相对于所述子光学投影通道光轴的位置，使得所有所述子物面在屏幕上的像组合成完整的待投影图案。
2.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的投影显示器，其特征在于：所述光源采用均匀平面光源照明结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于微透镜阵列的投影显示器，其特征在于：所述子光学聚光曲面的屈光度和所述子光学聚光曲面至所述子物面的距离满足临界照明方式，使得所述光源经过所述子光学聚光曲面后的像与所述子物面重合。
4.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的投影显示器，其特征在于：所述第一光学曲面阵列与所述物面阵列之间填充同种透光材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的投影显示器，其特征在于：所述物面阵列和所述第二光学曲面阵列之间填充N层不同种透光材料，N为大于等于1的整数。
Priority Applications (1)
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Country Status (1)
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2021
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