[发明专利]一种适用于远距离使用的投影光学系统

权利要求书

1.一种适用于远距离使用的投影光学系统，其特征在于，包括：集成投影镜头；

所述集成投影镜头包括多个以阵列形式分布的子通道，每个所述子通道均包括一个子图像单元以及与其对应的一个成像透镜单元，所述成像透镜单元设于所述子图像单元一侧，每个所述子图像单元通过所述成像透镜单元后，均在投影面的有效成像区域叠加投影成像；所述有效成像区域通过正向光线追迹所述子通道的通光孔径圆确定，不超出所有所述子通道最大成像区域的交集；

每个所述子通道中，所述子图像单元均提供最终投影成像所需的全部图像信息；各所述子图像单元可提供图像信息的有效信息区域通过反向光线追迹所述有效成像区域的边界确定；

所述集成投影镜头到所述投影面的投影距离L满足：20Np≤L≤3000Np，Np表示所述集成投影镜头的成像孔径大小；所述成像透镜单元成像满足如下表达式：

其中，S表示单个子通道在投影面的成像大小，f表示所有子通道的焦距，p表示单个子通道的成像孔径大小，p的取值范围为1mm～2mm。

2.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：

所述成像透镜单元包括至少一个成像子透镜；多个所述成像子透镜组合、胶合或部分胶合，紧密相接构成所述成像透镜单元。

3.根据权利要求2所述的投影光学系统，其特征在于：

每个所述子通道中还包括光阑掩膜单元，所述光阑掩膜单元设于所述成像透镜单元一侧，或设于所述成像透镜单元内部两个所述成像子透镜之间。

4.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：

所述子图像单元为显示单元或子图像掩膜。

5.根据权利要求4所述的投影光学系统，其特征在于：

所述投影光学系统还包括背光照明设备；

所述背光照明设备设于所述集成投影镜头远离所述投影面的一侧，用于提供背光照明；

所述背光照明设备 包括多个聚光透镜单元；

每个所述子通道还包括一个聚光透镜单元，所述聚光透镜单元设于所述子图像单元远离所述投影面的一侧，每个聚光透镜单元对应一个子图像单元，聚光透镜单元和成像透镜单元共同构成科勒照明投影成像系统。

6.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于：

所述集成投影镜头中，各个所述子通道相切。

7.根据权利要求6所述的投影光学系统，其特征在于：

所述集成投影镜头中，各个所述子通道以矩形阵列、六边形阵列或圆形阵列的形式分布。

8.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，所述子图像单元提供图像信息为动态或静态的图像，或点光源。

9.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，

每个子通道中，子图像单元提供的图像信息根据该子通道在构成集成投影镜头的阵列中的位置预畸变。

10.一种用于确定如权利要求1-9任一项所述的投影光学系统有效信息区域的处理方法，其特征在于：

通过光线追迹方法结合所述子通道的通光孔径圆，确定各个所述子通道在所述投影面上的最大成像区域，将所有最大成像区域的重叠区域确定为共同成像区域；

在所述共同成像区域内绘制一个内接多边形或内接圆，将该内接多边形或内接圆覆盖区域作为有效成像区域；

根据所述有效成像区域的边界，反向光线追迹计算各所述子图像单元可提供图像信息的有效信息区域。

11.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，

各所述子图像单元提供的图像信息根据其在阵列中的位置通过光线追迹法进行预畸变。