CN221039761U - 一种投影模组及车灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种投影模组及车灯，涉及光学投影结构技术领域。投影模组包括：光源，光源发射照明光束；准直透镜，位于照明光束的传播路径上；投影元件，位于准直透镜的出射路径，包括第一基底和位于第一基底上的多个微棱镜，微棱镜包括微平面，微平面与第一方向的夹角为倾斜角；第一方向平行于第一基底所在平面；沿第一方向排列的多个微棱镜中，存在至少三个微棱镜的倾斜角不同。本实用新型实施例，以实现提高出光效率。

Description

一种投影模组及车灯

技术领域

本实用新型涉及光学投影结构技术领域，尤其涉及一种投影模组及车灯。

背景技术

微透镜阵列(MLA)是一组精密制造的微型透镜或"微透镜"。该阵列为定制设计的模块。它的光学原理是基于照明光学和投影光学的结合。首先光源发出的光投射到场镜阵列上，然后在投影镜头阵列的焦平面上汇聚。焦平面上有一个投影源，投影源上有很多微遮光开口，光通过这些开口可以投影出明暗分明的光型。微透镜阵列应用广泛，比如车辆照明系统、投影显示器。

现有技术中，微透镜阵列中场镜和对应的投影透镜偏心设置，且目前的技术路线是沿着偏心的技术进行改进的，存在模组出光效率低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种投影模组及车灯，以实现提高出光效率。

第一方面，本实用新型提供一种投影模组，包括：

光源，所述光源发射照明光束；

准直透镜，位于所述照明光束的传播路径上；

投影元件，位于所述准直透镜的出射路径，包括第一基底和位于所述第一基底上的多个微棱镜，所述微棱镜包括微平面，所述微平面与第一方向的夹角为倾斜角；所述第一方向平行于所述第一基底所在平面；

沿所述第一方向排列的多个所述微棱镜中，存在至少三个所述微棱镜的倾斜角不同。

进一步地，第二基底，位于所述准直透镜与所述投影元件之间的光路上；

进一步地，场镜阵列，设置于所述第二基底朝向所述准直透镜的一侧表面，包括多个场镜。

进一步地，投影模组还包括投影透镜阵列，所述投影透镜阵列设置于所述第二基底朝向所述投影元件的一侧表面，包括多个投影透镜；

所述场镜与所述投影透镜一一对应，并同轴设置。

进一步地，投影模组还包括掩模层，所述掩模层位于所述场镜阵列与所述投影透镜阵列之间，包括多个投影图形；

所述投影图形与所述场镜、所述投影透镜一一对应，并形成光学投影通道。

进一步地，所述投影元件中的所述微棱镜沿所述第一方向和第二方向阵列排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；

沿所述第二方向排列的一列所述微棱镜中，任意两个所述微棱镜的倾斜角相同。

进一步地，所述投影元件中的所述微棱镜沿所述第一方向和第二方向阵列排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；

沿所述第二方向，存在至少三个所述微棱镜的倾斜角不同。

进一步地，所述投影元件中的各个所述微棱镜的倾斜角不同。

进一步地，沿所述第一方向，所述微棱镜的倾斜角逐渐减小；

沿所述第二方向，所述微棱镜的倾斜角逐渐增大。

进一步地，所述投影元件中的所述微棱镜沿所述第一方向和第二方向阵列排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；

沿所述第一方向，相邻所述微平面在所述第一基底的垂直投影邻接，和/或，沿所述第二方向，相邻所述微平面在所述第一基底的垂直投影邻接。

第二方面，本实用新型提供一种车灯，包括第一方面所述的投影模组。

本实用新型实施例中，至少存在三个微棱镜的倾斜角不同。平行光投射至投影元件的微透镜，经过不同倾斜角的微棱镜折射后，投射为不同位置的多个光斑。通过控制各个微棱镜的倾斜角，控制经过微棱镜偏折后光斑的位置，控制多个光斑交叠或者不交叠，以及光斑交叠时相邻光斑的交叠程度，从而可以根据需求，形成任意的光分布。相比于已知的技术，本实施例提高了出光效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的第一种投影模组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第二种投影模组的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第三种投影模组的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第四种投影模组的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的投影元件俯视结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种投影元件的立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种投影元件的正视结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种投影元件的立体结构示意图；

图9为图1中所示投影元件的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的另一种投影元件的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的另一种投影元件的结构示意图；

图12为本实用新型实施例提供的一种车灯的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种显示面板缺陷的检测装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1为本实用新型实施例提供的第一种投影模组的结构示意图，参考图1，投影模组包括光源100、准直透镜110和投影元件120。投影元件120包括第一基底121和位于第一基底121上的多个微棱镜122。其中，光源100发射照明光束。准直透镜110位于照明光束的传播路径上。投影元件120位于准直透镜110的出射路径上。光源100发射的照明光束投射至准直透镜110，经过准直透镜110透射为平行光，投射至投影元件120。

微棱镜122包括微平面123，微平面123与第一方向X的夹角为倾斜角θ。第一方向X平行于第一基底121所在平面。微平面123与第一方向X的夹角的绝对值，等于微平面123与第一基底121所在平面的夹角。微棱镜122接收准直透镜110投射的平行光，将光线经过微平面123的折射后投射出去形成光斑。沿第一方向X排列的多个微棱镜122中，存在至少三个微棱镜122的倾斜角θ不同。微棱镜122的倾斜角θ决定了经过微棱镜122偏折后光斑的位置，即，微棱镜122的倾斜角θ决定了经过微棱镜122偏折后照明范围的位置。

示例性地，参考图1，沿第一方向X排列的多个微棱镜122包括第一微棱镜1221、第二微棱镜1222和第三微棱镜1223。将第一微棱镜1221的倾斜角θ记为第一倾斜角θ1，将第二微棱镜1222的倾斜角θ记为第二倾斜角θ2，将第三微棱镜1223的倾斜角θ记为第三倾斜角θ3。第一倾斜角θ1、第二倾斜角θ2和第三倾斜角θ3不相等。作为一种示例，第一倾斜角θ1大于第二倾斜角θ2，第二倾斜角θ2大于第三倾斜角θ3。

本实用新型实施例中，至少存在三个微棱镜122的倾斜角θ不同。平行光投射至投影元件120的微透镜122，经过不同倾斜角θ的微棱镜122折射后，投射为不同位置的多个光斑。通过控制各个微棱镜122的倾斜角θ，控制经过微棱镜122偏折后光斑的位置，控制多个光斑交叠或者不交叠，以及光斑交叠时相邻光斑的交叠程度，从而可以根据需求，形成任意的光分布。相比于已知的技术，本实施例提高了出光效率。

需要说明的是，如图1所示的投影模组，直接由微棱镜122将光线进行偏折，适用于需要光亮度集中的应用场景中。

示例性地，参考图1，光源100的数量可以根据需求自定义设置，在本实用新型实施例中，光源100的数量为1个。在其他实施方式中，光源100的数量可以为多个，多个光源100形成为光源阵列，光源阵列中的光源100可以由开关统一控制，不会单独开启光源阵列中的部分光源，因此光源阵列可以看作一个统一的光源。

示例性地，参考图1，微棱镜122的种类材质可以根据需求自定义设置。如图1所示，微棱镜122包括一种材质。在其他实施方式中，微棱镜122可以包括多种材质，该多种材质形成的棱镜为多层棱镜，用于消除色差。

图2为本实用新型实施例提供的第二种投影模组的结构示意图，参考图2，投影模组还包括第二基底130和场镜阵列131。其中，第二基底130位于准直透镜110与投影元件120之间的光路上。场镜阵列131设置于第二基底130朝向准直透镜110的一侧表面。场镜阵列131位于第二基底130与准直透镜110之间。场镜阵列131包括多个场镜1310。光源100发射的照明光束投射至准直透镜110，经准直透镜110后形成的平行光投射至第二基底130，通过设置于第二基底130上且朝向准直透镜110一侧的场镜阵列131。场镜阵列131将平行光聚焦后投射至微棱镜122。由于场镜阵列131将光线进行打散，提高了光分布的亮度均匀性。

需要说明的是，如图2所示的投影模组，先经过场镜阵列131将光线打散，再由微棱镜122将光线进行偏折，适用于需要光亮度均匀化的应用场景中。

示例性地，参考图2，场镜1310包括叠层设置第一场镜膜层1311和第二场镜膜层1312。第一场镜膜层1311位于第二场镜膜层1312与第二基底130之间，第二场镜膜层1312共形地覆盖于第一场镜膜层1311远离第二基底130的一侧。第一场镜膜层1311和第二场镜膜层1312包括不同的材质，用于消除投射过程产生的色差，在其他实施方式中，场镜1310还可以包括一层膜层，本实用新型实施例对此不作限制。

图3为本实用新型实施例提供的第三种投影模组的结构示意图，参考图3，投影模组还包括投影透镜阵列132。投影透镜阵列132设置于第二基底130朝向投影元件120的一侧表面。投影透镜阵列132位于第二基底130与微棱镜122之间。投影透镜阵列132包括多个投影透镜1320。场镜1310与投影透镜1320一一对应，场镜1310与投影透镜1320同轴设置。一一对应的场镜1310的主光轴与投影透镜1320的主光轴重合，一一对应的场镜1310与投影透镜1320不存在偏心量。

需要说明的是，在需要投射远光的场景下，投影透镜阵列132的设置，可以提高出光效率，提高光分布的亮度均匀性。在需要投射近光的场景下，亦可以采用投影透镜阵列132，即采用如图3所示的投影模组。

示例性地，参考图3，同轴设置的场镜1310和投影透镜1320形成光学投影通道134，光学投影通道134与微棱镜122一一对应。光源100发射的照明光束投射至准直透镜110，经准直透镜110后形成的平行光，投射至场镜阵列131、第二基底130和投影透镜阵列132，经场镜阵列131和投影透镜阵列132形成的光学投影通道134出射的光线投射至微棱镜122，并由微棱镜122偏折至预设的角度和预设的位置。可以理解的是，本实用新型实施例通过微棱镜122的光线偏折作用，将光学投影通道134的光线沿某一特定方向出射，通过配置多个光学投影通道134的光线的出射方向，达到汇聚形成期望的光分布的效果。

示例性地，参考图3，投影透镜1320包括叠层设置第一投影透镜膜层1321和第二投影透镜膜层1322。第一投影透镜膜层1321位于第二投影透镜膜层1322与第二基底130之间，第二投影透镜膜层1322共形地覆盖于第一投影透镜膜层1321远离第二基底130的一侧。第一投影透镜膜层1321和第二投影透镜膜层1322包括不同的材质，用于消除投射过程产生的色差。在其他实施方式中，投影透镜1320还可以包括一层膜层，本实用新型实施例对此不作限制。

图4为本实用新型实施例提供的第四种投影模组的结构示意图，参考图4，投影模组还包括掩模层133。其中，掩模层133位于场镜阵列131与投影透镜阵列132之间，掩模层133包括多个投影图形。投影图形与场镜1310、投影透镜1320一一对应，并形成光学投影通道134。微棱镜122将光学投影通道134的光线沿某一特定方向偏折出射。

需要说明的是，如图4所示的投影模组，经过掩模层133遮挡光线，可以改变投射至投影元件120的光束形状，适用于需要灵活控制投射光束的形状的场景中。例如，适用于需要投射近光的场景下。在需要投射远光的场景下，可以不用设置掩模层133。

图5为本实用新型实施例提供的投影元件俯视结构示意图，图6为本实用新型实施例提供的一种投影元件的立体结构示意图，图6中示意的是部分数量的微棱镜122。结合图1、图5和图6所示，投影元件120中的微棱镜122沿第一方向X和第二方向Y阵列排布，第一方向X与第二方向Y垂直。沿第一方向X，多个微棱镜122排列成行。沿第二方向Y，多个微棱镜122排列成列。沿第二方向Y排列的一列微棱镜122中，任意两个微棱镜122的倾斜角θ相同。本实用新型实施例中，同一列的微棱镜122具有相同的倾斜角θ，同一行的微棱镜122可以具有不同的倾斜角θ。

示例性地，参考图1、图5和图6，投影元件120中的微棱镜122沿第一方向X和第二方向Y阵列排布，光源100、准直透镜110和投影元件120沿第三方向Z排列。第一方向X、第二方向Y和第三方向Z构成笛卡尔坐标系。

图7为本实用新型实施例提供的一种投影元件的正视结构示意图，图8为本实用新型实施例提供的另一种投影元件的立体结构示意图，图7和图8中示意的是部分数量的微棱镜122。结合图1、图5、图7和图8所示，投影元件120中的微棱镜122沿第一方向X和第二方向Y阵列排布。沿第二方向Y，存在至少三个微棱镜122的倾斜角θ不同。本实用新型实施中，同一行的微棱镜122可以具有不同的倾斜角θ，同一列的微棱镜122可以具有不同的倾斜角θ。从而在行方向和列方向上均设置不同倾斜角θ的微棱镜122，将光打散在行方向和列方向上，划分出更多的光投射单元，提高了光分布的亮度均匀性。其中，一个倾斜角θ的微棱镜122为一个光投射单元，不同的倾斜角θ的两个微棱镜122为两个光投射单元。

示例性地，参考图5和图7，沿第二方向Y排列的多个微棱镜122包括第一微棱镜1221、第四微棱镜1224和第五微棱镜1225。将第四微棱镜1224的倾斜角θ记为第四倾斜角θ4，将第五微棱镜1225的倾斜角θ记为第五倾斜角θ5。第一倾斜角θ1、第四倾斜角θ4和第五倾斜角θ5不相等。作为一种示例，第四倾斜角θ4大于第一倾斜角θ1，第五倾斜角θ5大于第四倾斜角θ4。

可选地，参考图1、图5、图7和图8，投影元件120中的各个微棱镜122的倾斜角θ不同。沿第一方向X排布的一行微棱镜122中，任意两个微棱镜122的倾斜角θ不同，沿第二方向Y排布的一列微棱镜122中，任意两个微棱镜122的倾斜角θ不同。从而投影元件120中任意两个微棱镜122具有不同的倾斜角θ，投影元件120中任意两个微棱镜122为两个光投射单元。划分出更多的光投射单元，提高了光分布的亮度均匀性。

可选地，参考图1、图5、图7和图8，沿第一方向X，微棱镜122的倾斜角θ逐渐减小。沿第二方向Y，微棱镜122的倾斜角θ逐渐增大。由此，沿第二方向Y，微棱镜122的倾斜角θ在同一列中逐渐增大，沿着第一方向X的反方向逐行增大。如图5所示，由右下角的微棱镜122至左上角的微棱镜122，倾斜角θ逐渐增大。需要说明的是，逐渐变化的相邻倾斜角θ之间的角度差可以根据需求自定义设置。

示例性地，以40行40列的微棱镜122所形成的投影元件120为例，投影元件120中的1600个微棱镜122的倾斜角θ，由-39°逐渐增加到39°。逐渐变化的相邻倾斜角θ之间的角度差为0.05°。

在其他实施方式中，投影元件120中具有不同倾斜角θ的微棱镜122还可以随机分布。只要存在不同倾斜角θ的微棱镜122即可。存在不同倾斜角θ的微棱镜122的位置分布，不影响经由投影元件120出射的光形成的最终光分布。

图9为图1中所示投影元件的结构示意图，参考图1、图5和图9，投影元件120中的微棱镜122沿第一方向X和第二方向Y阵列排布，第一方向X与第二方向Y垂直。沿第一方向X，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影邻接。沿第二方向Y，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影邻接。在其他实施方式中，沿第一方向X，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影邻接。沿第二方向Y，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影存在间隙。或者，沿第一方向X，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影存在间隙。沿第二方向Y，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影邻接。相互临接的相邻微平面123之间没有空隙，从而投射至投影元件120的光线需要透过微平面123，而不会在相邻微平面123之间的空隙穿过，从而提高了光线利用率。

示例性地，参考图1、图5和图9，微棱镜122包括第一表面124、第二表面125和第三表面126。第一表面124与第二表面125相对，第三表面126与微平面123相对。第三表面126位于微平面123位于第一基底121之间。第三表面126临近第一基底121设置。第一表面124与第二表面125垂直于第一基底121。第一表面124与第二表面125为直角面。沿第一方向X，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影之间没有空隙。

在实际的产品中，由于工艺限制，微棱镜122的至少一个表面不是直角面，而是相对于垂直面呈一个小的倾斜角度，该倾斜角度通常小于或者等于5°。

图10为本实用新型实施例提供的另一种投影元件的结构示意图，参考图10，沿第一方向X，相邻微平面123在第一基底121的垂直投影存在空隙。第二表面125与第一基底121不垂直。微平面123在第一基底121的垂直投影的面积，小于第三表面126在第一基底121的垂直投影的面积。第二表面125朝外倾斜。

图11为本实用新型实施例提供的另一种投影元件的结构示意图，参考图11，与图10不同的是，微平面123在第一基底121的垂直投影的面积，大于第三表面126在第一基底121的垂直投影的面积。第二表面125朝内倾斜。

需要说明的是，在需要投射远光的场景下，需要微棱镜122的表面(例如第二表面125)的倾斜角度更小，提高光学投影通道134的利用率。在需要投射近光的场景下，微棱镜122的表面可以具有较大倾斜角度。

示例性地，参考图5和图8，微棱镜122在第一基底121的垂直投影为方形，尺寸是0.4mm*0.4mm。沿第一方向X设置有12个微棱镜122，沿第二方向Y设置有12个微棱镜。在其他实施方式中，微棱镜122在第一基底121的垂直投影还可以为其他形状，例如圆形、六边形等。

基于同一技术构思，本实用新型实施例还提供了一种车灯。图12为本实用新型实施例提供的一种车灯的结构示意图，如图12所示，该车灯包括本实用新型任一实施例提供的投影模组。因此，本实用新型实施例提供的车灯具备本实用新型实施例提供的投影模组相应的有益效果，这里不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种投影模组，包括光源，所述光源发射照明光束，其特征在于，还包括：

准直透镜，位于所述照明光束的传播路径上；

投影元件，位于所述准直透镜的出射路径，包括第一基底和位于所述第一基底上的多个微棱镜，所述微棱镜包括微平面，所述微平面与第一方向的夹角为倾斜角；所述第一方向平行于所述第一基底所在平面；

沿所述第一方向排列的多个所述微棱镜中，存在至少三个所述微棱镜的倾斜角不同。

2.根据权利要求1所述的投影模组，其特征在于，还包括：

第二基底，位于所述准直透镜与所述投影元件之间的光路上；

场镜阵列，设置于所述第二基底朝向所述准直透镜的一侧表面，包括多个场镜。

3.根据权利要求2所述的投影模组，其特征在于，还包括投影透镜阵列，所述投影透镜阵列设置于所述第二基底朝向所述投影元件的一侧表面，包括多个投影透镜；

所述场镜与所述投影透镜一一对应，并同轴设置。

4.根据权利要求3所述的投影模组，其特征在于，还包括掩模层，所述掩模层位于所述场镜阵列与所述投影透镜阵列之间，包括多个投影图形；

所述投影图形与所述场镜、所述投影透镜一一对应，并形成光学投影通道。

5.根据权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述投影元件中的所述微棱镜沿所述第一方向和第二方向阵列排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；

沿所述第二方向排列的一列所述微棱镜中，任意两个所述微棱镜的倾斜角相同。

6.根据权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述投影元件中的所述微棱镜沿所述第一方向和第二方向阵列排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；

沿所述第二方向，存在至少三个所述微棱镜的倾斜角不同。

7.根据权利要求6所述的投影模组，其特征在于，所述投影元件中的各个所述微棱镜的倾斜角不同。

8.根据权利要求7所述的投影模组，其特征在于，沿所述第一方向，所述微棱镜的倾斜角逐渐减小；

沿所述第二方向，所述微棱镜的倾斜角逐渐增大。

9.根据权利要求1所述的投影模组，其特征在于，所述投影元件中的所述微棱镜沿所述第一方向和第二方向阵列排布，所述第一方向与所述第二方向垂直；

沿所述第一方向，相邻所述微平面在所述第一基底的垂直投影邻接，和/或，沿所述第二方向，相邻所述微平面在所述第一基底的垂直投影邻接。

10.一种车灯，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-9任一项所述的投影模组。