1.本实用新型涉及投影显示器，尤其是一种微透镜阵列结构及包含该微透镜阵列结构的投影装置。


背景技术：

2.微透镜阵列是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列，各透镜形成单独的光学通道。它和传统透镜一样，最小功能单元也可以是球面镜、非球面镜、柱镜、棱镜等，同样能在微光学角度实现聚焦、成像，光束变换等功能，而且因为单元尺寸小、集成度高，使得它能构成许多新型的光学系统，完成传统光学元件无法完成的功能。
3.现有技术中，大角度入射进微透镜阵列的光线，会通过不同光学通道成像，形成不需要的图案，在线产品的做法是在微透镜阵列外部，增加阻挡这部分光线的结构，这样会额外增加产品尺寸。


技术实现要素：

4.实用新型目的：本实用新型目的是提供一种微透镜阵列结构及包含该微透镜阵列结构的投影装置，具备相同功能挡光结构，并将其设置在了微透镜阵列内部，从大大精简了产品的尺寸。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
6.一种微透镜阵列结构，包括透镜阵列和阻光墙，所述透镜阵列为n层，n为大于等于2的整数，n层透镜阵列分布在n个平面，每一层透镜阵列中都包含m个子透镜，m为大于等于2的整数，所有透镜阵列中的子透镜均一一对应，相互对应的n个子透镜光轴共线，组成一个子光学通道，所述阻光墙设置在每个子光学通道外围，对子光学通道形成全包围或部分包围，通过阻光墙防止子光学通道内传播的光线传播到其它子光学通道，并经由其它子光学通道的子透镜成像。
7.进一步的，所述阻光墙采用吸光材料或透光材料制成，当采用透光材料制成时，阻光墙表面布满微孔。
8.进一步的，所述透镜阵列包括沿光线传播方向依次布置的聚光微透镜阵列、投影微透镜阵列，在聚光微透镜阵列和投影微透镜阵列之间设置图像阵列，聚光微透镜阵列中的每一个子聚光微透镜分别与图像阵列中的每一个子图像和投影微透镜阵列中的每一个子投影微透镜一一对应，相互对应的子聚光微透镜、子图像和子投影微透镜共同组成子光学通道，经过子聚光微透镜的光线只依次经过对应的子图像和子投影微透镜，经过子图像的光线再由子投影微透镜聚焦后，在成像位置形成子图像的像。
9.进一步的，所述子聚光微透镜的光轴和所述子投影微透镜的光轴都与其所在的子光学通道的光轴重合，且所有子光学通道的光轴相互平行。
10.进一步的，配置所述子图像相对于所述子光学通道光轴的位置，使得所有子图像在成像位置的像组合成完整的待投影图案。
11.进一步的，所述透镜阵列还包括布置在聚光微透镜阵列朝向光源一侧的准直微透镜阵列，所述准直微透镜阵列的每个子准直微透镜与所述聚光微透镜阵列中的每一个子聚光微透镜一一对应。
12.进一步的，所述准直微透镜阵列的每个子准直微透镜分为前准直微透镜和后准直微透镜，前准直微透镜的像方焦点/面与后准直微透镜的物方焦点/面重合，使得光源相对于子准直微透镜的离轴发光点发出的光线束经过子准直微透镜后，该光线束的主光线保持与子准直微透镜光轴平行。
13.一种投影装置，包括光源、屏幕以及布置于光源与屏幕之间的如权利要求1至7项中任意一项所述的微透镜阵列结构。
14.进一步的，所述光源包括led阵列层，所述led阵列层由同种颜色或不同颜色的m个子led构成，每个子led对应一个子光学通道。
15.有益效果：该微透镜阵列结构及包含该微透镜阵列结构的投影装置，是把具备相同功能挡光结构设置在了微透镜阵列内部，从大大精简了产品的尺寸，集成度更高，成本更低。
附图说明
16.图1为单层透镜阵列正视图。
17.图2为阻光墙对光学通道形成全包围状态示意图。
18.图3为阻光墙对光学通道形成部分包围状态示意图。
19.图4为实施例一中的微透镜阵列结构示意图。
20.图5为实施例二中的微透镜阵列结构示意图。
21.图6为实施例二中的子准直微透镜的结构示意图。
22.图7为实施例三中的投影装置示意图。
23.图8为实施例四中的投影装置示意图。
24.图中：1-光源；2-子聚光微透镜；3-子图像；4-子投影微透镜；5-屏幕；6-光轴；7-子led；8-子透镜；9-阻光墙；10-子准直微透镜；11-前准直微透镜；12-后准直微透镜。
具体实施方式：
25.下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
26.如图1至3所示，本实用新型的一种微透镜阵列结构，包括透镜阵列和阻光墙9，透镜阵列为n层，n为大于等于2的整数，n层透镜阵列分布在n个平面，每一层透镜阵列中都包含m个子透镜8，m为大于等于2的整数，透镜阵列中的子透镜均一一对应，相互对应的n个子透镜8光轴共线，组成一个子光学通道，阻光墙9设置在每个子光学通道外围，对子光学通道形成全包围或部分包围。通过阻光墙防止子光学通道内传播的光线传播到其它子光学通道，并经由其它子光学通道的子透镜成像。
27.阻光墙9采用吸光材料或透光材料制成，当采用透光材料制成时，阻光墙表面布满微孔。当在子光学通道内传播的光线照射到阻光墙9的时候，要么被吸光材料制成被阻光墙9吸收，要么被透光材料制成并布满微孔的阻光墙9散射。如果是光线被吸收，就不会传播到其它子光学通道，如果是光线被散射，此部分光线虽然传播到了其它子光学通道，但由于被
阻光墙9散射，所以不会通过其它子光学通道的子透镜8成像。
28.实施例一
29.如图4所示，将透镜阵列设置为3层，分别为沿光线传播方向依次布置的聚光微透镜阵列、投影微透镜阵列，在聚光微透镜阵列和投影微透镜阵列之间设置图像阵列，聚光微透镜阵列中的每一个子聚光微透镜2分别与图像阵列中的每一个子图像3和投影微透镜阵列中的每一个子投影微透镜4一一对应，相互对应的子聚光微透镜2、子图像3和子投影微透镜4共同组成子光学通道，经过子聚光微透镜2的光线只依次经过对应的子图像3和子投影微透镜4，经过子图像3的光线再由子投影微透镜4聚焦后，在成像位置形成子图像的像。
30.实施例一中，阻光墙9采用吸光材料制成，对子光学通道形成全包围，当在子光学通道内传播的光线照射到阻光墙9的时候，被阻光墙9吸收，不会传播到其它子光学通道。
31.现有的微透镜阵列结构，子投影微透镜4的光轴6相对于子聚光微透镜2的光轴6存在偏移，造成光线入射子投影微透镜4时产生离轴像差。为了克服该缺陷，实施例一中，子聚光微透镜2的光轴6和子投影微透镜4的光轴6都与其所在的子光学通道的光轴6重合，且所有子光学通道的光轴相互平行。通过配置子图像3相对于子光学通道光轴6的位置，使得所有子图像3在成像位置的像组合成完整的待投影图案。在配置子图像3相对于子光学通道光轴6的位置时满足以下条件：随意选取任意子光学通道的光轴6为参考光轴，其他任意子光学通道光轴6相对于参考光轴的偏移矢量的模是该子光学通道内部子图像3相对于该子光学通道光轴6的偏移矢量的s倍，且方向相反，s为该子光学通道的子投影微透镜4相对于子图像3投影的光学放大倍数。
32.实施例一中，采用子图像3相对子光学通道光轴6偏移的方式，替代了子投影微透镜4偏移，入射子投影微透镜4的主光线不会随子图像3偏移而产生改变，从根本上避免了上述像差，各个子图像3上的图案被放大成像后叠加于成像位置，呈现出的图像是清晰的，而光源像中各各局部被放大成像于成像位置，光源在成像位置的像是被均匀(模糊)化的，不会对目标图像清晰度造成明显的影响。
33.实施例二
34.如图5所示，实施例二与实施例一的区别在于：将透镜阵列设置为4层，除了实施例一中沿光线传播方向依次布置的聚光微透镜阵列、投影微透镜阵列，还包括布置在聚光微透镜阵列朝向光源一侧的准直微透镜阵列，准直微透镜阵列的每个子准直微透镜10与聚光微透镜阵列中的每一个子聚光微透镜2一一对应。从而，相互对应的子准直微透镜10、子聚光微透镜2、子图像3和子投影微透镜4共同组成子光学通道。通过子准直微透镜10准直其所在子光学通道内部光线。
35.如图6所示，实施例二中，准直微透镜阵列的每个子准直微透镜10分为前准直微透镜11和后准直微透镜12，前准直微透镜11的像方焦点/面与后准直微透镜12的物方焦点/面重合，使不同视场处发光点的主光线(或其反向延长线)经过前准直微透镜11后聚焦在前准直微透镜11的像方焦点/面,同时也是后准直微透镜12的物方焦点/面，然后再经过后准直微透镜12后，分别保持与子准直微透镜10主光轴平行，从而使得光源相对于子准直微透镜10的离轴发光点发出的光线束经过子准直微透镜10后，该光线束的主光线保持与子准直微透镜10光轴平行。
36.显而易见，由于有该光线束与所经过的子聚光微透镜2和子投影微透镜4的光轴平
行，从而使得子投影微透镜4对子图像的成像都限制在所设计的视场角范围内。
37.实施例三
38.如图7所示，本实用新型的一种投影装置，包括光源1、屏幕5以及布置于光源与屏幕之间的微透镜阵列结构，该微透镜阵列结构采用与实施例一中的微透镜阵列结构。光源采用均匀平面光源照明结构。
39.实施例四
40.如图8所示，实施例四与实施例三的区别在于：光源1包括led阵列层，led阵列层由同种颜色或不同颜色的m个子led7构成，每个子led7对应一个子光学通道。每个子led7发出的光线在阻光墙9作用下只通过各自对应的子光学通道，
41.子led7连接led控制电路，通过led控制电路，可以统一控制所有子led7的开关，也可以分别控制每个子led7的开关。
42.该投影装置工作时，led阵列层若采用相同颜色的子led7构成，通过控制不同子led7的开关状态、发光亮度和时序，可以实现跑马灯式变换图案。led阵列层若采用不同颜色的子led7构成，如蓝色led和黄色led，分别调节蓝色子led和黄色子led的发光强度，配置子蓝色led和子黄色led照到同一个位置，就可以实现不同颜色图案局部，多个这样的不同颜色的局部图案，组成完整的彩色图案。
43.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。