一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构的制作方法

本技术涉及影像辅助照明领域，具体而言，涉及一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构。

背景技术：

1、由于成像传感器的快速发展、像素数量越来越多、分辨率越来越高。小至高像素移动终端、智能手机的拍摄，大至影视设备、唯美及大场景的照明，对照明质量、光影投射效果的技术要求越来越苛刻。穿戴式设备的普及、元宇宙的兴起，对辅助照明系统也提出越来越高的要求。辅助照明系统的技术发展，往往具有三方面意义，一是以提高被照物的亮度，改善黑暗拍摄环境、提高画质为目标的，也是最基本的。二是塑造被摄体的明暗，打造画面的立体感。三是通过不同的照明运用方式对被摄体进行艺术性描绘，表现特定的艺术效果、以及实现高画质的结果。

2、专利号2018204820766提出了一种配光均匀的高效闪光灯透镜模组专利的光源为单芯片的led光源，其上方设置为单个菲涅耳准直透镜，其准直镜上方的调制片为多个双凸透明阵列成。另外专利号2021106960885提出了另一种用于辅助照明、测距的配光结构及其配光方法，此专利的光源为由多个垂直腔发射激光芯片阵列成，其每个微芯片发光全角的角度介于5～40度之间，其垂直腔发射激光芯片阵列光源上方无准直光学元件。由于这两个专利都结合了光束准直元件阵列，某种意义上讲大大提高了投射光场的均匀性及光学效率。但其主要针对于某些特定光源的辅助配光设计，另外不能准确一对一针对某些角度或者某些特定位置的准确调制。现有技术主要针对小角度的光源进行调制，但针对大角度的整列光源，例如miniled(次毫米芯片发光二极管)，micro led(微芯片发光二极管)，以及单芯片的led，其发光的光线是全空间的，充满整个0-180°，采用现有的技术在配光效率上存在不足。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，其能够解决发光不均匀、补光不均匀的技术问题。

2、本技术实施例提供一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，包括pcb板、微芯片发光光源阵列、光束准直元件阵列、平面超表面折光透镜阵列与透明基板，所述微芯片发光光源阵列设置于所述pcb板上方，所述光束准直元件阵列、所述平面超表面折光透镜阵列、所述透明基板依次设置于所述微芯片发光光源阵列上方，所述透明基板上端设置有光阑阵列，所述光阑阵列上设置有多个透光孔。

3、作为优选，所述微芯片发光光源阵列包括多个光源，所述光束准直元件阵列包括多个凸透镜，所述平面超表面折光透镜阵列包括多个平面超表面折光透镜，所述光源、所述凸透镜、所述平面超表面折光透镜与所述透光孔的数量一致。

4、作为优选，所述光源、所述凸透镜、所述平面超表面折光透镜与所述透光孔呈垂直一一对准。

5、作为优选，所述光源种类为白光波段led及激光发射管、红光波段led及激光发射管、蓝光波段led及激光发射管、绿光波段led及激光发射管、近红外光波段led及激光发射管中的一种或者多种。

6、作为优选，所述光阑阵列上设置有遮光层，所述遮光层采用有色挡光油墨层、挡光镀膜层，树脂挡光薄膜或金属挡光片中的一种或者多种制成。

7、作为优选，所述透光孔的面积为0.0005～0.100平方毫米之间，所述透光孔的形状为圆形或多边形。

8、作为优选，所述光束准直元件阵列与所述平面超表面折光透镜阵列之间可设置有具有特定图案的微结构投射胶片或掩膜板。

9、作为优选，所述微结构投射胶片或所述掩膜板可设置有多层。

10、作为优选，单个所述光源单独可控。

11、作为优选，所述平面超表面折光透镜阵列为圆环状排列的微纳结构。

12、作为优选，所述圆环状排列的微纳结构为高度相同、宽度不同的纳米柱，所述纳米柱长度为几十纳米至几百纳米的圆柱、方柱，所述纳米柱根据不同的尺寸整齐排列，所述圆环状排列的微纳结构的相位从-π～+π，或者0～2π的变化，所述圆环状排列的微纳结构最中心的一环相位变化最为缓慢，环的直径最大；越往径向的外侧，相位变化越来越快，环状排列越来越窄。

13、一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，其特征在于：包括pcb板、微芯片发光光源阵列、光束准直元件、非球面折光透镜阵列与透明基板，所述微芯片发光光源阵列设置于所述pcb板上方，所述光束准直元件、所述非球面折光透镜阵列、所述透明基板依次设置于所述微芯片发光光源阵列上方，所述透明基板上端设置有光阑阵列，所述光阑阵列上设置有多个透光孔。

14、作为优选，所述光束准直元件包括多个环形锯齿状菲涅尔透镜。

15、作为优选，所述环形锯齿状菲涅尔透镜上端的锯齿设置有至少两个，所述非球面折光透镜阵列下表面设置有多个凸透镜，所述非球面折光透镜阵列上表面设置有多个凹透镜。

16、作为优选，所述光束准直元件阵列与所述平面超表面折光透镜阵列之间可设置有具有特定图案的微结构投射胶片或掩膜板。

17、作为优选，所述微结构投射胶片或所述掩膜板可设置有多层。

18、作为优选，所述光束准直元件包括多个非球面透镜，所述非球面折光透镜阵列下表面设置有多个凸透镜，所述非球面折光透镜阵列上表面为平面状。

19、作为优选，所述光束准直元件包括多个衍射光学元件，所述非球面折光透镜阵列下表面设置有多个凸透镜，所述非球面折光透镜阵列上表面为平面状。

20、作为优选，所述衍射光学元件的表面为环装排列的多层台阶状波长级微纳米结构。

21、作为优选，所述光束准直元件为平板型，所述非球面折光透镜阵列下端设置有多个整齐排列的凸透镜。

22、作为优选，所述光束准直元件的表面为环状排列的多层台阶状波长级的微纳结构，所述光束准直元件的多层台用于产生π/4、π/8、或者π/16的相位。

23、作为优选，所述光束准直元件的最中心的一环相位2π的变化比较缓慢，锯齿斜面的宽度最大；越往径向的外侧，相位变化越来越快，锯齿斜面的宽度越来越窄。

24、一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，包括pcb板、微芯片发光光源阵列、光束准直元件、超表面折光透镜阵列与透明基板，所述微芯片发光光源阵列设置于所述pcb板上方，所述光束准直元件、所述超表面折光透镜阵列、所述透明基板依次设置于所述微芯片发光光源阵列上方，所述透明基板上端设置有光阑阵列，所述光阑阵列上设置有多个透光孔。

25、作为优选，所述光束准直元件与所述超表面折光透镜阵列之间可设置有具有特定图案的微结构投射胶片或掩膜板。

26、作为优选，所述微结构投射胶片或所述掩膜板可设置有多层。

27、一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，包括光源、衍射光学元件、超表面折光透镜阵列、透明基板与光阑阵列，所述衍射光学元件设置于所述光源上方，所述超表面折光透镜阵列、所述透明基板与所述光阑阵列依次设置于所述衍射光学元件上方，所述光阑阵列上设置有多个透光孔。

28、作为优选，所述光源发光面积≥1平方毫米，所述光源的输出功率为1w以上。

29、作为优选，所述衍射光学元件为平面光学元件。

30、作为优选，所述衍射光学元件为环状排列的多层台阶状波长级的微纳结构，其中每个台阶用于产生π/4、或者π/8的相位。

31、作为优选，所述衍射光学元件与所述超表面折光透镜阵列之间设置有源光场。

32、作为优选，所述透明基板上下表面设置有多个凸透镜，所述凸透镜的个数与所述透光孔的个数保持一致。

33、作为优选，所述衍射光学元件与所述超表面折光透镜阵列之间设置有光束准直元件阵列，所述光束准直元件阵列上下表面均设置有多个凸透镜。

34、作为优选，所述光束准直元件阵列可设置有多个。

35、作为优选，最下端的所述光束准直元件阵列下方设置有源光场。

36、作为优选，所述透明基板两侧设置有马达组件，所述马达组件用于驱动所述光阑阵列来回移动。

37、一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，包括pcb板、光源阵列、光束准直元件、自由曲面凸透镜阵列与光阑阵列，所述光源阵列设置于所述pcb板上，所述光束准直元件、所述自由曲面凸透镜阵列与所述光阑阵列依次设置于所述光源阵列上方，所述光阑阵列上设置有多个透光孔。

38、所述自由曲面凸透镜阵列其中x方向与y方向具体不同的视场投射大小。

39、所述光束准直元件阵列的下表面设置有用于聚光的曲面，所述曲面x和y方向剖面轮廓线的曲率以及宽度不一致，所述曲面在x方向的轮廓线宽度较宽、曲率较陡，所述曲面在y方向的轮廓线宽度较短、曲率较平缓。

40、一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，包括光源、全反射型菲涅耳准直透镜与光阑阵列，所述全反射型菲涅耳准直透镜设置于所述光源上方，所述光阑阵列设置于所述全反射型菲涅耳准直透镜上端，所述光阑阵列上设置有多个透光孔。

41、其特征在于：所述全反射型菲涅耳准直透镜下端表面为锯齿状，所述全反射型菲涅耳准直透镜上端表面为凹透镜。

42、其特征在于：所述全反射型菲涅耳准直透镜内部设置有源光场。

43、一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，包括多个光源、多个折射全反射透镜与光阑阵列，所述折射全反射透镜个数与所述光源个数一致，所述折射全反射透镜设置于所述光源上方，所述光阑阵列设置于所述折射全反射透镜上方，所述光阑阵列设置有多个透光孔。

44、作为优选，所述折射全反射透镜靠近光源的一侧设置有一个非球面准直面及一个全反射准直面，所述折射全反射透镜上方凹面且具有多个虚焦点的内凹曲面。

45、本实用新型的有益效果：

46、本实用新型提供的一种高效、高均匀度的辅助照明系统的配光结构，本实用新型提出了一种针对发光角60°～180°度的大角度光源阵列加多种结构准直镜阵列加折光透镜阵列，还结合了超表面折光透镜阵列的折光元件结构，以及衍射光学doe结构阵列的准直镜，可以将模组的高度大大缩短；根据提出的超表面折光透镜折光元件及衍射光学doe元件两种技术特征，结合折射-全反射自由曲面光学，同时也解决了单芯片大功率光源的辅助照明设计方案。结合所述的技术方案，提出掩膜板挡光光阑、以及音圈马达驱动控制机构，还有准直镜+内凹曲面的一体式结构。本实用新型结合光阑阵列的调制功能，利用通光孔成像作为光场投射、以及调制光场亮暗或者角度的作用，并采用多通道光场投射相互叠加的方法，实现整体光场的均匀照明。本实用新型所述辅助照明系统可以适用于均匀光的投射、也可以适用于图形投射，其可以针对投射光场某些角度或者某些位置实现准确的调控，本实用新型采用多通道进行透光，当某些通道被遮挡或者破坏时，不影响整体的投射光场的均匀度及形状，只是亮暗会受到影响。