CN102454939A - 一种区域光源匀光透镜组 - Google Patents

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王心范
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一种区域光源匀光透镜组，包括沿光轴方向依次设置的聚光透镜和匀光透镜；所述聚光透镜的出光面为外凸的球形面，聚光透镜的入光面为内凹的弧形面；所述匀光透镜的入光面平行于出光面，匀光透镜的入光面均匀阵列有多个凸点，每个凸点的顶面为外凸的弧形面；所述匀光透镜的入光面正对所述聚光透镜的出光面；由多个点光源列阵组成的区域光源所发射的光线从聚光透镜的入光面入射，经聚光透镜的球形出光面折射而聚集，再从所述凸点的顶面入射匀光透镜，每个凸点的弧形顶面分别对入射的光线进行聚集而实现匀光整理，使面光源的光照区域内光强分布均匀，从而形成光强分布均匀的面光源。

Description

一种区域光源匀光透镜组
技术领域
本发明涉及光学透镜技术领域，特别涉及一种区域光源匀光透镜组。
背景技术
在如光学投影设备等多种光学设备中，要求其光源为面光源，实际使用过程中，其光源一般为由多个点光源列阵组成的区域光源。这种区域光源近似于面光源，但从微观看，组成光源的各个点光源所发出的光线呈辐射状，因此光照区域内存在以各个点光源中心为中心的多个光线集中区域，导致光照区域内光强分布不均匀，因而需要对这种区域光源进行整理，以形成光照区域内光强分布均匀的面光束。
现有的光学设备中，一般使用聚光透镜对由多个点光源列阵组成的区域光源所发射的光线进行匀光整理，所述聚光透镜为凸透镜，即透镜的出光面为外凸的弧形面，其入光面覆盖所述区域光源的所有点光源分布范围。各个点光源发射的光线经所述聚光透镜出光面折射而聚集成光束。这种透镜虽然通过聚集光线而起到了匀光整理效果，但由于经凸透镜聚光后，光照区域变小，不利于形成面光源。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种可对由多个点光源列阵组成的区域光源所发射的光线进行匀光整理，形成面光源的区域光源匀光透镜组。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。
一种区域光源匀光透镜组，包括沿光轴方向依次设置的聚光透镜和匀光透镜；所述聚光透镜的出光面为外凸的球形面，聚光透镜的入光面为内凹的弧形面；所述匀光透镜的入光面平行于出光面，匀光透镜的入光面均匀阵列有多个凸点，每个凸点的顶面为外凸的弧形面；所述匀光透镜的入光面正对所述聚光透镜的出光面。
本发明包括以下进一步技术方案。
所述匀光透镜每个所述凸点的侧面为平行于光轴的面。
所述匀光透镜的出光面亦均匀阵列有多个所述凸点。
所述凸点的顶面为球面状的弧形面。
所述匀光透镜的厚度大于所述凸点的5倍焦距。
根据以上所述的，本区域光源匀光透镜组的出光一端设置有一滤光收束镜，所述滤光收束镜的入光面为外凸的弧形面。
进一步地，沿光线传播方向在所述聚光透镜前方还设置有过渡收束镜，所述过渡收束镜的入光面正对所述聚光透镜的出光面，过渡收束镜的出光面为外凸的弧面，所述过渡收束镜的最大口径大于所述聚光透镜的最大口径。
更进一步地，本区域光源匀光透镜组包括至少两个的匀光透镜。
其中，所述匀光透镜之间间隔设置有过渡收束镜，且所述滤光收束镜的入光面正对一匀光透镜的出光面。
或者是，本区域光源匀光透镜组设置有至少两个的过渡收束镜，所述的过渡收束镜和匀光透镜依光线传播方向依次设置。
本发明有益效果为：本区域光源匀光透镜组包括沿光轴方向依次设置的聚光透镜和匀光透镜；所述聚光透镜的出光面为外凸的球形面，聚光透镜的入光面为内凹的弧形面；所述匀光透镜的入光面平行于出光面，匀光透镜的入光面均匀阵列有多个凸点，每个凸点的顶面为外凸的弧形面；所述匀光透镜的入光面正对所述聚光透镜的出光面；由多个点光源列阵组成的区域光源所发射的光线从聚光透镜的入光面入射，经聚光透镜的球形出光面折射而聚集，再从所述凸点的顶面入射匀光透镜，每个凸点的弧形顶面分别对入射的光线进行聚集而实现匀光整理，使面光源的光照区域内光强分布均匀，从而形成光强分布均匀的面光源。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的区域光源匀光透镜组的结构示意图。
图2是本发明的匀光透镜的结构示意图。
图3是本发明的匀光透镜的剖面结构示意图。
图4是本发明的聚光透镜的结构示意图。
图5是本发明的聚光透镜的剖面结构示意图。
图6是本发明的滤光收束镜的剖面结构示意图。
图1、图2、图3、图4、图5和图6包括：
1——聚光透镜
11——聚光透镜的入光面
2——匀光透镜
21——凸点
211——凸点的顶面
212——凸点的侧面
3——滤光收束镜
31——滤光收束镜的入光面
4——过渡收束镜  。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
见图1所示，本发明所述的区域光源匀光透镜组，包括沿光轴方向依次设置的聚光透镜1和匀光透镜2；所述聚光透镜1的出光面为外凸的球形面，聚光透镜的入光面11为内凹的弧形面；所述匀光透镜2的入光面平行于出光面，匀光透镜2的入光面均匀阵列有多个凸点21，每个凸点的顶面211为外凸的弧形面；所述匀光透镜2的入光面正对所述聚光透镜1的出光面。
本发明在工作过程中，由多个点光源列阵组成的区域光源所发射的光线从聚光透镜的入光面11入射，经聚光透镜1的球形出光面折射而聚集，再从所述凸点的顶面211入射匀光透镜2，每个凸点21的弧形顶面分别对入射的光线进行聚集而实现匀光整理，使面光源的光照区域内光强分布均匀，从而形成光强分布均匀的面光源。
其中，由于所述聚光透镜的入光面11为内凹的弧形面，经聚光透镜的入光面11表面反射的光线被聚集于聚光透镜的入光面11投影区域内，从而减少了光线向所述聚光透镜的入光面11投影区域外逸散而造成的光损失，聚光效果好。
见图2所示，所述匀光透镜2每个所述凸点的侧面212为平行于光轴的面。这样减少了光线经由所述侧面折射出凸点21所造成的光损耗。
见图3所示，本发明所述匀光透镜2的出光面亦均匀阵列有多个所述凸点21。则光线经由所述匀光透镜2的入光面的各个凸点21进行匀光整理后，再经由所述匀光透镜2的出光面的各个凸点21进行二次匀光整理，进一步提高了匀光效果，使照射区域内光强分布更均匀。
较优选地，本发明所述入光面的每两个相邻凸点21相互紧贴，所述出光面的每两个相邻凸点21相互紧贴。这保证了光线由所述凸点的顶面211采集，而凸点的侧面212平行与光线传播方向，故而无光线出入，减少了光损失。
其中，所述匀光透镜2的厚度大于所述凸点21的5倍焦距。这样每个凸点21所整理的光束在所述本体中传播时相互干涉，进一步提高了匀光效果。
见图1所示，本区域光源匀光透镜组的出光一端设置有一滤光收束镜3，所述滤光收束镜的入光面31为外凸的弧形面。由于设置有所述滤光收束镜3，经所述匀光透镜2出光面而散射的光线由所述滤光收束镜3的外凸弧形入光面采集收束，并经滤光收束镜3的平面型出光面均匀射出，形成一各方向传播方向一致、光照区域内光强分布平均的面光束，从而减少了由于匀光透镜2表面凹凸不平造成的光逸散损耗，同时，由于所述滤光收束镜的入光面31为弧形面，各点的入射角度不同，亦可起到匀光整理效果，使经由匀光透镜2匀光整理后仍然光强不均匀的光束，经所述滤光收束镜3进一步匀光整理后光强分布更均匀
见图1所示，本发明沿光线传播方向在所述聚光透镜1前方还可以设置有过渡收束镜4，所述过渡收束镜4的入光面正对所述聚光透镜1的出光面，过渡收束镜4的出光面为外凸的弧面，所述过渡收束镜4的最大口径大于所述聚光透镜1的最大口径。其中，所述聚光透镜1正对所述区域光源，所述区域光源发出的光线经所述聚光透镜1收束集中处理，形成高亮度的集中光束；由于所述过渡收束镜4的最大口径大于所述聚光透镜1的最大口径，则经由所述过渡收束镜4整理的光束光照面积变大，形成更大的高亮度光束，便于匀光透镜2进行匀光整理，提高了匀光透镜2的匀光效果，因此，即使聚光透镜1对光线的收束率高，亦可便于匀光透镜2进行匀光处理。其中，所述滤光收束镜3主要起减少光损耗和进一步提高匀光效果的作用，而非光线收束作用，故而弧高不宜过高，略有弧度即可。
本发明所述的区域光源匀光透镜组可以包括至少两个的匀光透镜2，以便对光线进行两次或多次匀光处理，匀光效果更好。
作为较优选的实施例，所述匀光透镜2之间可以间隔设置有过渡收束镜4，且所述滤光收束镜的入光面31正对一匀光透镜2的出光面。
当然，也可以是，本区域光源匀光透镜组设置有至少两个的过渡收束镜4，所述的过渡收束镜4和匀光透镜2依光线传播方向依次设置。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种区域光源匀光透镜组，其特征在于：它包括沿光轴方向依次设置的聚光透镜和匀光透镜；
所述聚光透镜的出光面为外凸的球形面，聚光透镜的入光面为内凹的弧形面；
所述匀光透镜的入光面平行于出光面，匀光透镜的入光面均匀阵列有多个凸点，每个凸点的顶面为外凸的弧形面；
所述匀光透镜的入光面正对所述聚光透镜的出光面。
2.根据权利要求1所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：所述匀光透镜每个所述凸点的侧面为平行于光轴的面。
3.根据权利要求2所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：所述匀光透镜的出光面亦均匀阵列有多个所述凸点。
4.根据权利要求3所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：所述凸点的顶面为球面状的弧形面。
5.根据权利要求4所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：所述匀光透镜的厚度大于所述凸点的5倍焦距。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：本区域光源匀光透镜组的出光一端设置有一滤光收束镜，所述滤光收束镜的入光面为外凸的弧形面。
7.根据权利要求6所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：沿光线传播方向在所述聚光透镜前方还设置有过渡收束镜，所述过渡收束镜的入光面正对所述聚光透镜的出光面，过渡收束镜的出光面为外凸的弧面，所述过渡收束镜的最大口径大于所述聚光透镜的最大口径。
8.根据权利要求7所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：本区域光源匀光透镜组包括至少两个的匀光透镜。
9.根据权利要求8所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：所述匀光透镜之间间隔设置有过渡收束镜，且所述滤光收束镜的入光面正对一匀光透镜的出光面。
10.根据权利要求8所述的区域光源匀光透镜组，其特征在于：本区域光源匀光透镜组设置有至少两个的过渡收束镜，所述的过渡收束镜和匀光透镜依光线传播方向依次设置。
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