光学组件、投影系统及投影方法与流程

本申请涉及光学元件领域，更具体地，涉及一种光学组件、投影系统及投影方法。

背景技术：

1、衍射光学元件(diffractive optical elements,doe)由于具有较高的衍射效率，同时兼具体积小、重量轻和易制作等特点，在投影系统的应用中越来越受到关注。

2、传统的doe投影系统的投影角主要由doe的微结构的大小决定，微结构的尺寸通常在微米级，更大的投影角度需要更小的微结构，从而导致设计复杂、实际加工难度大并且所需的成本更高。在实际应用中，一般通过将多个具有微结构的doe和多个光源拼接在一起来投射大角度的投影图像，但该方式装配难度大，整机成本高。

技术实现思路

1、本申请的一方面提供一种光学组件，包括：第一衍射元件，被划分为至少两个第一衍射区域，每个所述第一衍射区域包括多个携带图像信息的第一微结构，其中，不同的所述第一衍射区域包括的多个所述第一微结构在光轴上的高度分布不同；以及第二衍射元件，其与所述第一衍射元件沿光轴设置，所述第二衍射元件被划分为与所述第一衍射区域对应的至少两个第二衍射区域，每个所述第二衍射区域包括至少一个具有斜面的第二微结构，其中，不同的所述第二衍射区域包括的第二微结构的斜面的倾斜方向不同。

2、在本申请的一个实施方式中，所述第一衍射区域与所述第二衍射区域的形状和区域大小相同，并且二者的中心对准。

3、在本申请的一个实施方式中，所述第一衍射元件包括n×m个第一衍射区域，并且所述第二衍射元件包括n×m个第二衍射区域。

4、在本申请的一个实施方式中，所述第一衍射区域和所述第二衍射区域的区域形状为矩形，并且，n≤3且为正整数，m≤3且为正整数

5、在本申请的一个实施方式中，每个所述第一衍射区域内的所述第一微结构在所述光轴上具有2n个高度的高度分布，其中，n≥3。

6、在本申请的一个实施方式中，不同的所述第一衍射区域包括的所述第一微结构具有的2n个高度的高度值相同。

7、在本申请的一个实施方式中，所述第一微结构在垂直于所述光轴的第一方向和第二方向上分别具有的第一尺寸和第二尺寸与投射至所述光学组件的光束的波长λ满足：第一尺寸≥5λ，并且第二尺寸≥5λ。

8、在本申请的一个实施方式中，所述第一尺寸≥2μm，并且所述第二尺寸≥2μm。

9、在本申请的一个实施方式中，所述第一微结构的轮廓形状为棱柱体。

10、在本申请的一个实施方式中，所述光学组件还包括：基底，用于承载所述第一衍射元件和所述第二衍射元件中的至少一个。

11、在本申请的一个实施方式中，所述基底包括：第一基底，所述第一衍射元件和所述第二衍射元件分别位于所述第一基底的相对的两侧。

12、在本申请的一个实施方式中，所述第一基底将所述第一衍射元件和所述第二衍射元件贴合为一体。

13、在本申请的一个实施方式中，所述基底还包括：第二基底，位于所述第一衍射元件的背离所述第一基底的一侧。

14、在本申请的一个实施方式中，所述第一衍射元件和所述第二衍射元件分立设置。

15、在本申请的一个实施方式中，所述基底包括塑料或玻璃中的至少一种。

16、在本申请的一个实施方式中，所述第一衍射元件和所述第二衍射元件包括玻璃或树脂中的至少一种。

17、本申请的另一方面提供一种投影系统，包括：上述任一项所述的光学组件；光源，用于向所述光学组件的幅面投射所述光束；以及投影面，设置于所述光学组件的出光侧，并包括至少两个投影区域，其中，所述投影区域用于接收经由对应的所述第一衍射区域和所述第二衍射区域衍射出的具有预设的偏转角且携带所述图像信息的所述光束。

18、在本申请的一个实施方式中，所述预设的偏转角≤20°。

19、在本申请的一个实施方式中，所述光源的中心、所述第一衍射元件的中心以及所述第二衍射元件的中心对准。

20、在本申请的一个实施方式中，所述光源包括激光器。

21、本申请的再一方面提供一种使用上述任一项所述的光学组件投射图像的方法，包括：配置用于发出光束的光源；在所述光源的出光侧配置用于接收所述光束的所述光学组件；在距离所述光学组件的出光侧的预设距离处配置具有至少两个投影区域的投影面，其中，所述投影区域用于接收经由对应的所述第一衍射区域和所述第二衍射区域衍射出的具有预设的偏转角且携带所述图像信息的所述光束。

22、在本申请的一个实施方式中，所述预设的偏转角≤20°。

23、本申请实施方式提供的光学组件能够在不减小像素大小(第一微结构大小)的情况，通过设置于第一衍射区域对应的第二衍射区域实现各区域的投影图像的拼接以及投影角的扩大，从而增大投影图像。

技术特征：

1.光学组件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学组件，其中，所述第一衍射区域与所述第二衍射区域的形状和区域大小相同，并且二者的中心对准。

3.根据权利要求1所述的光学组件，其中，所述第一衍射元件包括n×m个第一衍射区域，并且所述第二衍射元件包括n×m个第二衍射区域。

4.根据权利要求1所述的光学组件，其中，所述第一衍射区域和所述第二衍射区域的区域形状为矩形，并且，n≤3且为正整数，m≤3且为正整数。

5.根据权利要求1所述的光学组件，其中，每个所述第一衍射区域内的所述第一微结构在所述光轴上具有2n个高度的高度分布，其中，n≥3。

6.根据权利要求5所述的光学组件，其中，不同的所述第一衍射区域包括的所述第一微结构具有的2n个高度的高度值相同。

7.根据权利要求1所述的光学组件，其中，所述第一微结构在垂直于所述光轴的第一方向和第二方向上分别具有的第一尺寸和第二尺寸与投射至所述光学组件的光束的波长λ满足：第一尺寸≥5λ，并且第二尺寸≥5λ。

8.根据权利要求7所述的光学组件，其中，所述第一尺寸≥2μm，并且所述第二尺寸≥2μm。

9.投影系统，包括：

10.一种使用如权利要求1-8中任一项所述的光学组件投射图像的方法，包括：

技术总结
本申请提供一种光学组件、投影系统及投影方法，其中，光学组件包括：第一衍射元件，被划分为至少两个第一衍射区域，每个第一衍射区域包括多个携带图像信息的第一微结构，其中，不同的第一衍射区域包括的多个第一微结构在光轴上的高度分布不同；以及第二衍射元件，其与第一衍射元件沿光轴设置，第二衍射元件被划分为与第一衍射区域对应的至少两个第二衍射区域，每个所第二衍射区域包括至少一个具有斜面的第二微结构，其中，不同的第二衍射区域包括的第二微结构的斜面的倾斜方向不同。

技术研发人员：柴诚哲,谢前森,吴尚亮,陈俊逸,丁闪闪
受保护的技术使用者：宁波舜宇车载光学技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14