具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一材料也可被称作第二材料。

在附图中，为了便于说明，可能已稍微夸大了各部件的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除还存在一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰列表中的全部特征，而不是仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。另外，词语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，词语“大致”、“大约”以及类似的词语用作表近似的词语，而不用作表程度的词语，并且旨在说明本领域普通技术人员能够认识到的测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，术语(例如在常用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义进行解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

为实现小体积的车载投影系统，本申请提出了一种投影系统。

参照附图，图2为根据本申请的实施方式的投影系统的结构示意图，图1为用于图2的投影系统以实现投影的DOE的相位延迟部件的示意图，以及图3为投影系统投影出的图案。

如图所示，根据本申请一个实施方式投影系统可包括：光源阵列11，用于发出用于投影的光；以及光调制元件12，其位于光源阵列11发出的光的光路上，用于调制光源阵列11发出的光。光调制元件包括由透明材料或半透明材料形成的基底121；以及基底上形成的DOE阵列，该DOE阵列包括不同形状构造的相位延迟部件122，用于对入射的光产生不同的相位延迟，从而投影出图案。具体地，该相位延迟部件122是根据该投影系统的投影距离、光源阵列11的入射光参数(在本实施方式中为光源阵列11的波长)以及需要得到的投影图案(在本实施方式中为如图3所示的图案)，采用Matlab的菲涅尔全息程序算出DOE不同位置所需要的相位分布图来确定的。DOE阵列用于调制光源阵列11发出的光的相位，从而当光入射到DOE阵列后，不同的相位延迟部件122对于光可以展现不同的相位，从而能够产生不同的相位延迟，投影出所需要的如图3所示的图案。因此，与现有技术的使用菲林片配合多个镜头实现投影图案的技术相比，根据本实施方式的投影系统通过采用DOE阵列实现了体积的小型化。

以下详述DOE阵列表面的相位延迟部件122的确定步骤：

步骤1.选择DOE表面所包含的相位延迟部件种类：为了较好地再现投影图案，可选择的，DOE表面在0～2π的光相位周期内包含八个相位梯度。当根据本实施方式投影一种图形时，所需相位延迟部件可为正方形或者准正方形如圆形等，相对应的DOE表面所包含的相位延迟部件类型(在本实施方式中为圆形的大小)应大于等于8种，以对应在0～2π的光相位周期内包含的八个相位梯度。

步骤2.确定DOE表面不同位置所需的相位：基于投影所需要的如图3所示的图案、光源阵列11发出的入射光的波长、投影系统的投影图形距离DOE阵列的距离，根据菲涅尔全息反推DOE表面不同位置排列的相位延迟部件所需相位。由投影图形反推出的相位是在0～2π之间均匀离散的，离散个数大于等于8，以离散个数为8时为例，离散化的相位为π/4、2π/4、3π/4、…、8π/4。

步骤3.确定DOE表面各处的相位延迟部件：根据步骤2中反推出的DOE表面不同位置所需的相位，选择步骤1中具有相对应相位的相位延迟部件，并与之一一对应放置，其示例性效果如图1所示。

参照图1，可以看到DOE阵列的结构由半径不同的圆柱形成。各个圆柱的半径由有限时域差分法算法根据以上步骤筛选得出，使得光源阵列11发出的入射光通过具有不同半径的结构后可以延迟不同的相位。这里一共选出8种结构，即这8种结构分别对应0～2π中八个梯度的相位。具体如下表1所示：

表1

根据本申请的实施方式，DOE阵列的相位延迟部件的材料可以是TiO2、Si等介质材料。

根据本申请的实施方式，DOE阵列的相位延迟部件的材料可以是Au、Ag等金属材料。

为实现小体积的动态的车载投影系统，本申请提出了一种投影系统。

参照附图，图5为根据本申请的实施方式的实现动态投影的投影系统的结构示意图，图4为用于图5的投影系统以实现动态投影的DOE的相位延迟部件的示意图，图6为动态投影系统的第一偏振态的光投影出的图案以及图7为动态投影系统的第二偏振态的光投影出的图案。

如图所示，图5的动态投影系统包括：光源阵列21，该光源阵列21发出的光包括具有两种偏振态的光；光调制元件22，位于光源阵列发出的光的光路上，用于调制光源阵列发出的光；以及可调偏振元件，位于光源阵列21和光调制元件22之间，用于改变光源阵列发出的光的偏振态，其中光调制元件22包括：由透明材料或半透明材料形成的基底221；以及在基底221上形成的DOE阵列，该DOE阵列包括不同形状构造的相位延迟部件222，该相位延迟部件222使得经过所述可调偏振元件发出的光产生不同的相位延迟，从而投影出两种图案。具体地，该相位延迟部件222是根据该投影系统的投影距离、入射光参数(在本实施方式中为光源阵列21的波长以及该光经过可调偏振元件23后的偏振态，即第一偏振态和第二偏振态)以及需要得到的投影图案(在本实施方式中为如图6和图7所示的图案)，采用Matlab的菲涅尔全息程序算出DOE不同位置所需要的相位分布图来确定的。DOE阵列用于调制从可调偏振元件出射的光的相位，从而当光入射到DOE阵列后，不同相位延迟部件222对于光可以展现不同的相位，能够产生不同的相位延迟，并且单个相位延迟部件222对于不同偏振态的光可以展现不同的相位，从而使不同偏振态的光产生不同的相位延迟。这样当具有第一偏振态的光通过该结构时即可携带具有如投影图片6的相位分布，当具有第二偏振态的光通过该结构时即可携带具有投影图片7的相位分布。通过动态的控制本实施方式的动态投影系统中的可调偏振元件23的旋转方向来控制入射到DOE阵列上的偏振，即可以实现投影图案6和投影图案7的实时切换。从而，根据本实施方式的投影系统通过采用DOE阵列实现了体积的小型化，并通过第一偏振态的光可以投影出图6所示的图案，第二偏振态的光可以投影出的如图7所示的图案而实现了动态投影。

以下详述DOE阵列表面的相位延迟部件222的确定步骤：

步骤1.选择DOE表面所包含的相位延迟部件种类：为了较好的再现投影图案，DOE表面应包含0～2π的光相位周期内的八个相位梯度。当根据本实施方式要求同一波长入射光的两个垂直偏振态对应不同图形时，相位延迟部件为长方形或椭圆形等准长方形，即两个垂直的偏振态分别对应相位延迟部件的长宽或长短轴；也就是说：长方形的长宽对应不同的相位、椭圆等准长方形的长短轴对应不同的相位，所以不同的偏振态下单个相位延迟部件可以展现不同的相位；而相对应的DOE表面所包含的相位延迟部件类型应大于等于64种，以使两个偏振态的入射光分别对应在0～2π的光相位周期内包含的八个相位梯度。

步骤2.确定DOE表面不同位置所需的相位：基于投影所需要的如图6和图7所示的图案，光源阵列21发出的入射光的波长、经过可调偏振元件22后光的偏振态、投影图形距离DOE的距离，根据菲涅尔全息反推DOE表面不同位置排列的相位延迟部件所需相位。需要注意的是：由投影图形反推出的相位是在0～2π之间均匀离散的，离散个数大于等于8，离散个数为8时则离散化的相位为π/4、2π/4、3π/4、…、8π/4。

步骤3.确定DOE表面各处的相位延迟部件：根据步骤2中反推出的DOE表面不同位置所需的相位，选择步骤1中具有相对应相位的相位延迟部件，并与之一一对应放置，其示例性效果如图4所示。

参照图4，可以看到图中的结构由长轴短轴各不相同的椭圆形柱组成。椭圆柱的高度范围例如可在400～800nm进行选择，长轴短轴的范围例如可在100～450nm进行选择。各个椭圆形柱的各个参数分别由有限时域差分法算法扫描第一偏振态的光和第二偏振态的光通过该结构后的光的相位延迟所优选出来。一共优选出8×8＝64种结构。其中64种结构，对于第一偏振态的光有八个梯度的相位延迟，对于第二偏振态的光有八个梯度的相位延迟。具体对于不同偏振光的相位延迟如下表2所示：

表2

根据本申请的实施方式，DOE阵列的相位延迟部件的材料可以是TiO2、Si等介质材料。

根据本申请的实施方式，DOE阵列的相位延迟部件的材料可以是Au、Ag等金属材料。

为实现小体积的动态的车载投影系统，本申请提出了另一种投影系统。

参照附图，图9为根据本申请的实施方式的实现动态投影的投影系统的结构示意图，图8为用于图9的投影系统以实现动态投影的DOE的相位延迟部件的示意图，图10为动态投影系统的第一波长的光投影出的图案以及图11为动态投影系统的第二波长的光投影出的图案。

如图所示，图9的动态投影系统包括：光源阵列31，该光源阵列发出的光包括具有两种波长的光；以及光调制元件32，位于光源阵列发出的光的光路上，用于调制所述光源阵列发出的光，其中，光调制元件包括：由透明材料或半透明材料形成的基底321；以及在基底321上形成的DOE阵列，该DOE阵列包括不同形状构造的相位延迟部件322，该相位延迟部件322使得该两种不同波长的光产生不同的相位延迟，从而投影出两种图案。具体地，该相位延迟部件322是根据该投影系统的投影距离、入射光参数(在本实施方式中为光源阵列31的波长，即第一波长和第二波长)以及需要得到的投影图案(在本实施方式中为如图10和图11所示的图案)，采用Matlab的菲涅尔全息程序算出DOE不同位置所需要的相位分布图来确定的。DOE阵列用于调制从光源阵列发出的不同波长的光的相位，从而当光入射到DOE阵列后，不同相位延迟部件322对于光可以展现不同的相位，能够产生不同的相位延迟，并且单个相位延迟部件322对于不同波长的光可以展现不同的相位，从而使不同波长的光产生不同的相位延迟。这样当具有第一波长的光通过该结构时即可携带具有如投影图片10的相位分布，当具有第二波长的光通过该结构时即可携带具有投影图片11的相位分布。通过动态的控制本实施方式的动态投影系统中的光源阵列31的波长来控制入射到DOE阵列上的波长，即可以实现投影图案10和投影图案11的实时切换。从而，根据本实施方式的投影系统通过采用DOE阵列实现了体积的小型化，并通过第一波长的光可以投影出图10所示的图案，第二波长的光可以投影出的如图11所示的图案而实现了动态投影。

以下详述DOE阵列表面的相位延迟部件322的确定步骤：

步骤1.选择DOE表面所包含的相位延迟部件种类：为了较好的再现投影图案，优选DOE表面应包含0～2π的光相位周期内的八个相位梯度。当根据本实施方式要求两种波长的入射光对应不同图形时，相位延迟部件形状不限，但要求不同波长下需要具备不同相位信息，所以不同的波长下单个相位延迟部件可以展现不同的相位；而相对应的DOE表面所包含的相位延迟部件类型应大于等于64种，以使两种波长的入射光分别对应在0～2π的光相位周期内包含的八个相位梯度。

步骤2.确定DOE表面不同位置所需的相位：基于投影所需要的如图10和图11所示的图案，光源阵列31发出的入射光的不同波长、投影图形距离DOE的距离，根据菲涅尔全息反推DOE表面不同位置排列的相位延迟部件所需相位。需要注意的是：由投影图形反推出的相位是在0～2π之间均匀离散的，离散个数大于等于8，离散个数为8时则离散化的相位为π/4、2π/4、3π/4、…、8π/4。

步骤3.确定DOE表面各处的相位延迟部件：根据步骤2中反推出的DOE表面不同位置所需的相位，选择步骤1中具有相对应相位的相位延迟部件，并与之一一对应放置，其示例性效果如图8所示。

参照图8，可以看到图中的结构由边长长度不同的正方形柱所形成。正方形柱子的高度范围可在200～800nm进行选择，正方形边长范围可在80～600nm进行选择。各个正方形的参数由有限时域差分法算法扫描第一波长和第二波长通过该结构后的光的相位延迟所优选出来。一共优选出8×8＝64种结构。其中64种结构，对于第一波长有八个梯度的相位延迟，对于第二波长有八个梯度的相位延迟。具体对于波长光的相位延迟如下表3所示：

表3

根据本申请的实施方式，DOE阵列的相位延迟部件的材料可以是TiO2、Si等介质材料。

根据本申请的实施方式，DOE阵列的相位延迟部件的材料可以是Au、Ag等金属材料。

以上描述仅为本申请的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。