[发明专利]一种适用于远距离使用的投影光学系统

说明书

本发明属于远距离投影技术领域，特别是指一种适用于远距离使用的投影光学系统，包括集成投影镜头；其中，集成投影镜头包括多个以阵列形式分布的子通道，每个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，成像透镜单元设于子图像单元一侧，子图像单元通过成像透镜单元在投影面投影成像；每个子通道中，子图像单元均提供最终投影成像所需的全部图像信息，且提供的图像信息优选的根据其在阵列中的位置进行预畸变；各子图像单元可提供图像信息的有效信息区域对应在投影面的成像区域均完全重合。该投影光学系统可以实现边缘清晰的、高照度均匀性的投影成像效果。

技术领域

本发明属于远距离投影技术领域，特别是指一种适用于远距离使用的投影光学系统及用于确定投影光学系统有效信息区域的处理方法。

背景技术

微透镜阵列具有大焦深、短像距、微型化等特点，广泛应用于包括3D集成投影成像、光场成像、波前信息获取、光束整形与均匀化等微光学应用领域。传统的单孔径投影成像光学系统，往往具有大的镜头孔径尺寸以及投影视场角，因此会造成投影系统较为庞大笨重。在实现相同的投影镜头孔径尺寸的情况下，传统的投影镜头需要更多的光学镜片来校正成像的像差，且在整个投影视场区域内很难实现理想的照度均匀性。基于微透镜阵列的集成投影成像系统属于多孔径多通道的投影成像系统，所需光学元件少，且体积小、重量轻，更具优势。

目前，基于微透镜阵列构成的投影光学系统，其各个成像的通道通常分别投影最终投影成像的不同部分，叠加后得到的最终投影成像边缘区域较为模糊，照度均匀性差，实际成像效果不够理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种适用于远距离使用的投影光学系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于远距离使用的投影光学系统，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；

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；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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，所述子图像单元为显示单元或子图像掩膜。

可选的，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。

可选的，每个所述子通道还包括聚光透镜单元，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。

可选的，所述集成投影镜头中，各个所述子通道相切。

可选的，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。

可选的，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。