[发明专利]光学系统及其光学装置

说明书

本发明提供一种光学系统及其光学装置，所述光学装置包括振镜和光束扩展器，所述光束扩展器包括第一透镜阵列，所述第一透镜阵列由多个第一透镜阵列排布而成，所述第一透镜为正透镜或负透镜，入射到所述振镜上的光束被所述振镜反射至所述第一透镜阵列上，反射至所述第一透镜阵列上的光束的光斑直径大于所述第一透镜的通光孔径，以使经过所述第一透镜阵列后出射的光束的发散角大于反射至所述第一透镜阵列上的光束的发散角。本发明提供的光学装置包括第一透镜阵列，能够对振镜的出射光束的发散角进行扩展，解决由于振镜尺寸限制而导致整个光学装置出射的光斑小的问题。

技术领域

本发明涉及光束扩展系统技术领域，尤其涉及一种光学系统及其光学装置。

背景技术

MEMS振镜由于其体积小、频率高、重量轻而被广泛地应用在激光投影、激光显示和激光雷达中，MEMS振镜尺寸很小，直径仅仅为1～2mm。当MEMS振镜应用在激光显示系统中时，MEMS振镜扫描的是会聚光束，即光束焦点在显示屏上。由于受到MEMS振镜的直径和机械转角的限制，以激光显示屏为图像源的近眼显示系统，在人眼入瞳位置仅仅能够获取直径为1～2mm的光斑，人眼稍微一转动，就无法看到图像信息，因此，MEMS振镜直接扫描在显示屏上产生的激光图像源很难在近眼显示系统中得到广泛应用。当MEMS振镜应用在激光雷达系统或激光测距系统中时，由于MEMS振镜尺寸不超过2mm，MEMS振镜扫描后得到的平行光束直径也不会超过2mm，这导致照射到目标测量物体上光斑很小，由于目标测量物体会发生漫反射，因此，激光雷达系统或激光测距系统收到的返回光信号非常弱，这将会导致采用MEMS振镜扫描的激光雷达系统或激光测距系统很难得到广泛地应用。

为了解决MEMS振镜自身尺寸的限制，使MEMS振镜在以激光显示为图像源的近眼显示系统、激光雷达系统或激光测距系统中发挥MEMS振镜的优势，必须要解决由于MEMS尺寸小而导致整个光学系统出射的光斑小的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种光学系统及其光学装置，能够扩展出射光束的发散角。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种光学装置，所述光学装置包括振镜和光束扩展器，所述光束扩展器包括第一透镜阵列，所述第一透镜阵列由多个第一透镜阵列排布而成，所述第一透镜为正透镜或负透镜，入射到所述振镜上的光束被所述振镜反射至所述第一透镜阵列上，反射至所述第一透镜阵列上的光束的光斑直径大于所述第一透镜的通光孔径，以使经过所述第一透镜阵列后出射的光束的发散角大于反射至所述第一透镜阵列上的光束的发散角。

进一步地，所述光束扩展器还包括由多个第二透镜阵列排布而成的第二透镜阵列，所述第二透镜为正透镜或负透镜，所述第一透镜阵列位于所述第二透镜阵列与所述振镜之间，所述第二透镜阵列位于所述第一透镜阵列的后焦平面处，所述第一透镜与所述第二透镜一一正对对应，且所述第一透镜与所述第二透镜相同。

进一步地，所述振镜为微振镜，所述第一透镜和所述第二透镜为微透镜。

进一步地，所述光学装置还包括光束转换器，所述光束扩展器位于所述振镜和所述光束转换器之间，所述光束转换器将由所述光束扩展器出射至其上的光线转换为平行光线。

进一步地，所述光束转换器包括第三透镜，所述第三透镜为正透镜，所述第一透镜为正透镜时，所述第三透镜的前焦平面与所述第一透镜阵列的后焦平面重合；所述第一透镜为负透镜时，所述第三透镜的前焦平面与所述第一透镜阵列的前焦平面重合，或所述光束转换器包括波导，所述第一透镜阵列位于所述波导的图像源的位置。

进一步地，所述光学装置还包括光束转换器，所述光束扩展器位于所述振镜和所述光束转换器之间，所述光束转换器将由所述光束扩展器出射至其上的光线转换为平行光线。