[发明专利]一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统及其投影方法

权利要求书

1.一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，沿光传递方向依次包括有光源(10)、集光去噪复合透镜(20)、增程分道复合透镜(30)、投影源(40)和投影聚焦复合透镜(50)；

所述集光去噪复合透镜(20)包括胶合连接的集光透镜(21)和降噪透镜(22)，所述集光透镜(21)呈碗状结构，所述集光透镜(21)的碗底处设有置光凹槽(211)，所述光源(10)安装于所述置光凹槽(211)内，所述集光透镜(21)的碗口处设有第一微透镜阵列(212)，所述第一微透镜阵列(212)包括n个呈阵列排布的第一微透镜单元，n为大于2的整数，所述降噪透镜(22)的一面与所述第一微透镜阵列(212)的表面紧贴连接；

所述增程分道复合透镜(30)包括增程棱镜(31)，所述增程棱镜(31)的三个侧面分别为第二微透镜阵列(32)、全反射自由面(33)和第三微透镜阵列(34)，所述第二微透镜阵列(32)正对所述降噪透镜(22)，所述第三微透镜阵列(34)正对所述投影源(40)，所述第二微透镜阵列(32)包括n个呈阵列排布的第二微透镜单元，所述第三微透镜阵列(34)包括n个呈阵列排布的第三微透镜单元，各个所述第二微透镜单元的主光轴分别与各个所述第一微透镜单元的主光轴共线，各个所述第二微透镜单元的主光轴分别与各个所述第三微透镜单元的主光轴相交于所述全反射自由面(33)；

所述投影源(40)包括n个呈阵列排布的投影单元；

所述投影聚焦复合透镜(50)包括胶合连接的第四微透镜阵列(51)和融合透镜(52)，所述第四微透镜阵列(51)包括n个呈阵列排布的第四微透镜单元，各个所述第四微透镜单元的主光轴分别与各个所述第三微透镜单元的主光轴共线且穿过各个所述投影单元；

所述光源(10)和所述集光去噪复合透镜(20)的主光轴共线为横向轴，所述投影源(40)和所述投影聚焦复合透镜(50)的主光轴共线为纵向轴，所述横向轴与所述纵向轴垂直。

2.根据权利要求1所述的一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，所述集光透镜(21)和所述降噪透镜(22)的材质不相同。

3.根据权利要求1所述的一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，所述置光凹槽(211)的槽底处设有具备正光焦度的置光凸面(213)。

4.根据权利要求1所述的一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，所述降噪透镜(22)的另一面设有具备负光焦度的调节面(221)。

5.根据权利要求4所述的一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，所述调节面(221)为非球面。

6.根据权利要求1所述的一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，各个所述投影单元的形状不相同。

7.根据权利要求1所述的一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，所述第四微透镜阵列(51)和所述融合透镜(52)的材质不相同。

8.根据权利要求1所述的一种大光程的小尺寸保真型投影光学系统，其特征在于，所述第四微透镜阵列(51)位于所述融合透镜(52)靠近所述投影源(40)的一侧。

9.权利要求1～8任一项所述大光程的小尺寸保真型投影光学系统的投影方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、光源(10)形成的光线到达集光透镜(21)被准直后分束送入降噪透镜(22)，获得n组降噪光束；

S2、各组降噪光束分别经过各个第二微透镜单元偏折后到达全发射自由面实现全反射，各组全反射的光线分别到达第三微透镜单元收束后形成n组收聚光束；

S3、各组收聚光束分别进入到各个投影单元后形成n个子投影图像；

S4、各个子投影图像分别进入到各个第四微透镜单元中获得近场投影调节，最后经过融合透镜(52)重叠并消除边缘色散后出射获得清晰的近场投影图案。