微透镜阵列、光学系统、镜头和光学设备的制作方法

本申请总地涉及微纳光学，更具体地涉及一种微透镜阵列、光学系统、镜头和光学设备。

背景技术：

1、tof(time of flight，飞行时间)技术可以进行三维感知与距离测量，tof的光学部分主要分为三部分：激光阵列光源、匀光结构和tof镜头，通常使用微透镜阵列作为匀光结构对于激光光束进行扩束匀化，然而当前的微透镜阵列存在孔径衍射，导致成像存在衍射条纹，影响成像质量和视觉体验。

2、因此，需要提高一种微透镜阵列、光学系统、镜头和光学设备，以至少部分解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题中的至少一个而提出了本申请。具体地，本申请第一方面提供一种微透镜阵列，包括至少一个透镜组，所述透镜组包括依次排列的多个子透镜，相邻所述子透镜彼此接触；

2、在一个所述透镜组中，每个所述子透镜在平行于所述微透镜阵列的平面上的投影具有封闭形状，所述封闭形状具有多个边，所述多个边包括第一形状特征和第二形状特征，所述第一形状特征与所述第二形状特征不同；

3、在一个所述透镜组中，多个所述子透镜形成多个行列，且所述行列中的多个所述子透镜沿第一方向或第二方向排布，其中所述第一方向与所述第二方向相反；

4、多个所述行列包括第一行列和第二行列，其中沿第三方向或第四方向，所述第一行列和所述第二行列交替布置，其中所述第三方向与所述第四方向相反，且所述第一方向与所述第三方向垂直；

5、在所述第一行列中，沿所述第一方向，所述第一形状特征位于所述第二形状特征的前方；

6、在所述第二行列中，沿所述第一方向，所述第二形状特征位于所述第一形状特征的前方。

7、可选地，在一个所述透镜组中，每个所述子透镜具有相同的形状，所述封闭形状具有沿所述第一方向或所述第二方向相对设置的第一边和第二边，所述第一边和所述第二边的形状和/或尺寸相同。

8、可选地，所述封闭形状具有彼此相连的第三边和第四边，所述第三边与所述第一边连接，所述第四边与所述第二边连接，其中所述第三边与所述第四边的形状和/或尺寸不同；

9、其中，所述第一形状特征包括第三边，所述第二形状特征包括第四边。

10、可选地，所述封闭形状具有彼此相连的第五边和第六边，所述第五边与所述第一边连接，所述第六边与所述第二边连接，其中所述第五边与所述第六边的形状和/或尺寸不同；

11、其中，所述第一形状特征包括所述第五边，所述第二形状特征包括所述第六边；

12、所述第一边、所述第二边、所述第三边、所述第四边、所述第五边以及所述第六边共同围成所述封闭形状。

13、可选地，所述第五边与所述第三边之间具有沿所述第一方向或所述第二方向设置的对称轴，所述第六边与所述第四边之间具有沿所述第一方向或所述第二方向设置的对称轴。

14、可选地，所述第三边的长度小于所述第四边的长度。

15、可选地，所述第三边构造为直边，所述第四边构造为曲边。

16、可选地，所述第一边平行于所述第二边，所述第一边和所述第二边之间的距离为d1，

17、所述第三边远离所述第一边的端点与所述第一边之间的距离为d2，

18、其中，d2与d1的比值为0.03～0.25。

19、可选地，所述微透镜阵列包括多个所述透镜组；

20、其中，多个所述透镜组中的至少部分所述透镜组各自的d2与d1的比值不同。

21、可选地，所述第一边中点和所述第二边中点的连线与所述第一方向或所述第二方向平行，所述微透镜阵列包括多个所述透镜组；

22、多个所述透镜组中的至少部分所述透镜组各自的所述第一方向之间不平行。

23、可选地，相邻的两个所述透镜组的所述第一方向互相垂直。

24、可选地，所述子透镜的面型构造为凹面、凸面或波浪面。

25、可选地，所述微透镜阵列包括多个的所述透镜组，多个所述透镜组中的至少部分所述透镜组各自的所述子透镜的面型不同。

26、可选地，所述子透镜的面型满足以下表达式：

27、

28、zi＝xmyn，

29、r2＝x2+y2；

30、其中，z为矢高，c为曲率半径，k为圆锥系数，r为半径，zi为多项式，ai为多项式系数，m和n均为整数；

31、其中，通过调节所述曲率半径c、所述圆锥系数k和所述多项式系数中的至少一个来获得不同的面型。

32、可选地，通过使所述曲率半径c、所述圆锥系数k和所述多项式系数ai中的至少一个乘以随机数εi，来控制多个所述透镜组中不同面型的变化；

33、其中0.9＜εi＜1.1，且εi满足高斯分布。

34、根据本申请的微透镜阵列，通过紧密错位排列，可以有效减少由孔径衍射导致的衍射条纹出现；并且，可以利用同一种形状的微透镜达成减少衍射条纹的效果，减少了加工的复杂性，有利于生产应用。

35、本申请的第二方面提供一种光学系统，包括上述第一方面所述的微透镜阵列。

36、根据本申请的镜头由于包括前述的微透镜阵列，因此，具有和微透镜阵列基本类似的优点。

37、可选地，所述光学系统包括：

38、光源；

39、屏幕；

40、其中，所述微透镜阵列设置在所述光源和所述屏幕之间，所述光源发出的光线能够经过所述微透镜阵列投射至所述屏幕形成光场。

41、可选地，所述光学系统还包括摄像装置，所述光源位于所述摄像装置与所述微透镜阵列之间，所述摄像装置用于拍摄所述光场。

42、本申请的第三方面提供一种镜头，包括上述第一方面所述的微透镜阵列。

43、根据本申请的镜头由于包括前述的微透镜阵列，因此，具有和微透镜阵列基本类似的优点。

44、本申请的第四方面提供一种光学设备，包括上述第三方面所述的镜头。

45、根据本申请的光学设备由于包括前述的镜头，因此，具有和镜头基本类似的优点。

技术特征：

1.一种微透镜阵列，其特征在于，包括至少一个透镜组，所述透镜组包括依次排列的多个子透镜，相邻所述子透镜彼此接触；

2.根据权利要求1所述的微透镜阵列，其特征在于，在一个所述透镜组中，每个所述子透镜具有相同的形状，所述封闭形状具有沿所述第一方向或所述第二方向相对设置的第一边和第二边，所述第一边和所述第二边的形状和/或尺寸相同。

3.根据权利要求2所述的微透镜阵列，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的微透镜阵列，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第五边与所述第三边之间具有沿所述第一方向或所述第二方向设置的对称轴，所述第六边与所述第四边之间具有沿所述第一方向或所述第二方向设置的对称轴。

6.根据权利要求3所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第三边的长度小于所述第四边的长度。

7.根据权利要求3所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第三边构造为直边，所述第四边构造为曲边。

8.根据权利要求3所述的微透镜阵列，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的微透镜阵列，其特征在于，所述微透镜阵列包括多个所述透镜组；

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的微透镜阵列，其特征在于，所述第一边中点和所述第二边中点的连线与所述第一方向或所述第二方向平行，所述微透镜阵列包括多个所述透镜组；

11.根据权利要求10所述的微透镜阵列，其特征在于，相邻的两个所述透镜组的所述第一方向互相垂直。

12.根据权利要求1-9中任意一项所述的微透镜阵列，其特征在于，所述子透镜的面型构造为凹面、凸面或波浪面。

13.根据权利要求1-9中任意一项所述的微透镜阵列，其特征在于，所述微透镜阵列包括多个所述透镜组，多个所述透镜组中的至少部分所述透镜组各自的所述子透镜的面型不同。

14.根据权利要求13所述的微透镜阵列，其特征在于，所述子透镜的面型满足以下表达式：

15.根据权利要求14所述的微透镜阵列，其特征在于，通过使所述曲率半径c、所述圆锥系数k和所述多项式系数ai中的至少一个乘以随机数εi，来控制多个所述透镜组中不同面型的变化；

16.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括根据权利要求1-15中任意一项所述的微透镜阵列。

17.根据权利要求16所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括：

18.根据权利要求17所述的光学系统，其特征在于，还包括摄像装置，所述光源位于所述摄像装置与所述微透镜阵列之间，所述摄像装置用于拍摄所述光场。

19.一种镜头，其特征在于，包括根据权利要求1-15中任意一项所述的微透镜阵列。

20.一种光学设备，其特征在于，包括根据权利要求19所述的镜头。

技术总结本申请提供一种微透镜阵列、光学系统、镜头和光学设备。微透镜阵列包括至少一个透镜组，透镜组包括依次排列的多个子透镜，相邻子透镜彼此接触；在一个透镜组中，每个子透镜在平行于微透镜阵列的平面上的投影具有有多个边的封闭形状，多个边包括不同的第一形状特征和第二形状特征，多个子透镜形成多个行列，行列中的多个子透镜沿第一方向或第二方向排布，第一方向与第二方向相反。多个行列包括第一行列和第二行列，沿第三方向或第四方向，第一行列和第二行列交替布置，第三方向与第四方向相反，第一方向与第三方向垂直。在第一行列中，沿第一方向，第一形状特征位于第二形状特征的前方，在第二行列中则相反。技术研发人员：刘晓东,隋磊,田克汉受保护的技术使用者：嘉兴驭光光电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5