[发明专利]微光学透镜、制备方法及显示系统

说明书

本发明提供一种微光学透镜，用于对入射光同时进行匀光和偏折，微光学透镜包括衬底和功能部，其中衬底为厚度均匀且透光的片材或板材，衬底在不同位置处具有相同的折射率，功能部包括微透镜阵列，功能部设置于所述衬底的至少一个表面上，且所述功能部具有非对称面型，所述微透镜阵列配置成能够对入射光进行匀光，所述非对称面型用于实现入射光的偏折。本发明的实施例利用一片透镜同时实现对入射光的匀光和偏折，改变了光场的分布形式，简化了透镜的结构，节省了光学设备内部的空间，为光学设备小型化提供了条件。

技术领域

本发明大致涉及光学设备技术领域，尤其是一种微光学透镜、一种微光学透镜的制备方法以及一种显示系统。

背景技术

在常见的光学设备中，光源发出的光或其他物体反射的光往往并不能够直接输出，通常需要进行预先处理或转化，以满足不同的应用需求，例如投影设备需要对光源发出的光进行扩散，以放大需要投射的图像。微透镜阵列是一种常用的匀光片(d iffuser)，利用多个微透镜增大入射光的发散角度，实现匀光扩散的效果。

但现有的微透镜阵列只具有扩散功能，如图1所示，当入射光垂直入射时，出射光的轴线并不会发生改变。但在实际的应用环境下可能存在多种不同的需求，例如需要对入射光进行扩散和偏转，目前的解决方法是设置两组透镜，其中一组透镜具有偏转作用，用于实现偏转效果，例如是棱镜组或棱镜阵列，另外一组具有扩散作用，用于实现扩散效果，例如是透镜组或微透镜阵列。常规结构是将两组透镜沿光路前后排列，并调整两组透镜之间的距离，以获取符合应用需求的出射光，这种传统的排布方式结构复杂，而且需要较大的内部空间满足两组透镜之间的距离要求，不利于小型化发展。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个缺陷，本发明提供一种微光学透镜，利用单一透镜对入射光同时进行匀光和偏折，简化透镜结构，节省光学设备内部的空间。本发明还提供了一种微光学透镜的制备方法，用于制备前述的微光学透镜。本发明还包括一种显示系统，利用前述的微光学结构对光源发出的光同时进行匀光和偏折处理，简化了显示系统的结构，缩小了显示系统的体积。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种微光学透镜，用于对入射光同时进行匀光和偏折，所述微光学透镜包括：

衬底，所述衬底为厚度均匀且透光的片材或板材，衬底在不同位置处具有相同的折射率；和

功能部，所述功能部包括微透镜阵列，功能部设置于所述衬底的至少一个表面上，且所述功能部具有非对称面型，所述微透镜阵列配置成能够对入射光进行匀光，所述非对称面型用于实现入射光的偏折。

根据本发明的一个方面，其中所述功能部设置于所述衬底的一个表面上，所述微透镜阵列包括多个单一微透镜，多个单一微透镜均为非对称面型，且多个单一微透镜具有相同的偏折角。

根据本发明的一个方面，其中所述功能部还包括棱镜阵列，所述棱镜阵列和所述微透镜阵列分别设置于所述衬底中相对的两个表面上，且所述棱镜阵列具有非对称面型。

根据本发明的一个方面，其中所述棱镜阵列具有均匀规则排布的多个棱镜，且所述多个棱镜相对于所述衬底具有相同的倾斜方向和倾斜角度。

根据本发明的一个方面，其中所述微透镜阵列配置为所述入射光的入射面或出射面。

根据本发明的一个方面，其中所述微透镜阵列由纳米压印工艺制成，单一微透镜的大小为10-100微米。

根据本发明的一个方面，其中所述微透镜阵列中的单一微透镜之间具有相同的面型。

根据本发明的一个方面，其中所述微透镜阵列中单一微透镜的面型采用xy多项式形式，单一微透镜的面型公式为：