本技术涉及光学投影设备,具体而言,涉及一种投影装置。
背景技术:
1、3d成像技术包括:3d结构光、飞行时间和双目立体成像等。其中,3d结构光通常采用衍射光学元件(diffractive optical element,doe)以投射点阵,目前的投影装置需要将光源出射的光先经准直镜准直,再经衍射光学元件复制投射,从而导致整体尺寸较大。飞行时间中的itof一般需要投射均匀光场,常使用微透镜阵列构成的扩散器来实现,但对于视场角较大的应用场景,其对应的微透镜的面形加工难度较大,导致匀光效果不佳。
2、超表面元件是近几年蓬勃发展的新兴光学元件,超表面元件包括二维排列的亚波长结构,可以对电磁波进行多维度自由的调控,如振幅、相位和偏振。利用超表面元件的偏振调控能力,理论上可以将上述两种投射光场效果集成到一个器件中,但是由于不同投射光场的分布情况不同,使超表面元件的设计难度大大提升,集成较为困难。
3、也就是说,现有技术中的投影装置存在集成多种投射光场困难的问题。
技术实现思路
1、本实用新型的主要目的在于提供一种投影装置,以解决现有技术中的投影装置存在集成多种投射光场困难的问题。
2、为了实现上述目的,根据本实用新型的另一方面,提供了一种投影装置,包括:光源,光源用于出射不同偏振态的光,光源包括多个发光点;超表面元件,超表面元件包括基底和设置在基底上的多个微纳结构,微纳结构为柱状的非旋转对称结构,超表面元件的相位包括多种功能相位,以使超表面元件对一种偏振态的光投射点阵,对另一种偏振态的光投射匀光光场。
3、进一步地,多个微纳结构沿平行于基底的方向的截面包括椭圆形或多边形中的一种或多种。
4、进一步地,当多个微纳结构沿平行于基底的方向的截面包括多边形时,多边形为四边形。
5、进一步地,多个微纳结构呈阵列设置,各微纳结构在基底上的投影形状相同,至少部分微纳结构在两个方向上的尺寸不同。
6、进一步地,光源为vcsel光源,vcsel光源用于出射不同偏振态的光。
7、进一步地,多种功能相位包括超表面元件经p偏振光入射时的相位和超表面元件经s偏振光入射时的相位
8、进一步地,一种偏振光经超表面元件投射n×n个子点阵,n≥1,单个子点阵中的点数量等于光源的多个发光点的数量。
9、进一步地,点阵的视场角大于等于60°×50°且小于等于90°×70°;和/或匀光光场的视场角大于等于100°×60°且小于等于130°×60°。
10、进一步地,多个微纳结构中的相邻两个微纳结构的距离大于等于100nm且小于等于700nm;和/或微纳结构的高度大于等于400nm且小于等于800nm。
11、进一步地,投影装置还包括膜层结构,膜层结构位于基底设置微纳结构的表面上,膜层结构为胶水层或者sio2层。
12、应用本实用新型的技术方案,投影装置包括光源和超表面元件,光源用于出射不同偏振态的光,光源包括多个发光点;超表面元件包括基底和设置在基底上的多个微纳结构,微纳结构为柱状的非旋转对称结构,超表面元件的相位包括多种功能相位,以使超表面元件对一种偏振态的光投射点阵,对另一种偏振态的光投射匀光光场。
13、通过合理规划微纳结构的形状为柱状的非旋转对称结构,使得微纳结构为具有各向异性的结构,从而使得微纳结构能够产生偏振的相关特性,从而能够对不同种类的偏振光进行相应。超表面元件的相位包括多种功能相位,使得超表面元件能够接收p偏振光和s偏振光中的一种并投射点阵,实现点阵形式的投射光场,超表面元件还能够接收p偏振光和s偏振光中的另一种并投射匀光光场,实现匀光光场的投射光场,使得超表面元件能够对不同偏振光实现不同的投射光场,使得超表面元件集成了多种投射光场的效果,保证了投影的多样性和适用范围。
1.一种投影装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,多个所述微纳结构(10)沿平行于所述基底的方向的截面包括椭圆形或多边形中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的投影装置,其特征在于,当多个所述微纳结构(10)沿平行于所述基底的方向的截面包括多边形时,所述多边形为四边形。
4.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,多个所述微纳结构(10)呈阵列设置,各所述微纳结构(10)在基底上的投影形状相同,至少部分所述微纳结构(10)在两个方向上的尺寸不同。
5.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,所述光源为vcsel光源,所述vcsel光源用于出射不同偏振态的光。
6.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,所述多种功能相位包括所述超表面元件经p偏振光入射时的相位和所述超表面元件经s偏振光入射时的相位
7.根据权利要求1或6所述的投影装置,其特征在于,一种偏振光经所述超表面元件投射n×n个子点阵,n≥1,单个所述子点阵中的点数量等于所述光源的多个所述发光点(21)的数量。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的投影装置,其特征在于,
9.根据权利要求1至6中任一项所述的投影装置,其特征在于,
10.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,所述投影装置还包括膜层结构,所述膜层结构位于所述基底设置所述微纳结构(10)的表面上,所述膜层结构为胶水层或者sio2层。