CN111880314A - 匀光棒、激光光源照明设备及激光直接成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种匀光棒、激光光源照明设备及激光直接成像光学系统，其中，匀光棒包括棒体，所述棒体具有分别位于所述棒体延伸方向两端的第一端面和第二端面，所述第二端面的穿过其中心的法线与所述第一端面的穿过其中心的法线共线且所述第二端面的面积大于所述第一端面的面积。根据本发明的匀光棒，具有匀光效果和聚光效果，且应用到激光光源照明设备中，能够使得激光光源照明设备结构紧凑，减少准直透镜数量、节约成本。

Description

匀光棒、激光光源照明设备及激光直接成像光学系统
技术领域
本发明涉及激光直接成像领域，具体涉及一种匀光棒、激光光源照明设备及激光直接成像光学系统。
背景技术
现有的激光光学照明设备采用的复眼微透镜阵列作为核心的混光元件，复眼微透镜阵列必须与准直透镜很好的配合才能实现目标面的均匀照明，一般采用科勒照明方式实现，需要两片复眼微透镜阵列并列平行放置。经过前准直透镜后的平行光束经第一排复眼微透镜阵列透射后就聚焦在第二排相对应的微透镜穿过其中心的法线位置，后排的单元微透镜将第一排相对应的单元透镜重叠成像后经过后准直透镜聚焦在照明面上，形成照明的特定形状光斑。
这样的结构，在复眼微透镜阵列的前面需要有一组准直透镜，后面需要准直透镜，两个微透镜阵列的距离是第一排微透镜的焦距，这样组合形成的照明系统其外观体积一般较大，且出光的形状与由微透镜阵列决定，单个微透镜的大小对均匀性有关键的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种匀光棒、激光光源照明设备及激光直接成像光学系统，结构紧凑、减少准直透镜数量、节约成本、激光能量利用率高且激光的光学质量好。
为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种匀光棒，包括棒体，所述棒体具有分别位于所述棒体延伸方向两端的第一端面和第二端面，所述第二端面的穿过其中心的法线与所述第一端面的穿过其中心的法线共线且所述第二端面的面积大于所述第一端面的面积。
进一步地，所述棒体形成为四棱台，所述第一端面与所述第二端面均形成为矩形结构。
进一步地，所述匀光棒的长度为20～30mm。
进一步地，所述棒体的斜面与所述第二端面的角度为79～85度。
进一步地，所述匀光棒为实心匀光棒，所述匀光棒的折射率为1.3～1.7。
进一步地，所述匀光棒为全内反射匀光棒。
另一方面，本发明提供一种激光光源照明设备，包括：
激光器，所述激光器通过出光孔提供激光；
匀光棒，所述匀光棒为上述任一所述的匀光棒，所述匀光棒的第一端面面对所述激光器设置，所述匀光棒的光轴与所述出光孔的穿过其中心的法线共线，所述匀光棒通过所述第一端面接收来自激光器的所述激光并将所述激光通过第二端面传出。
进一步地，所述匀光棒的所述第一端面的面积大于所述出光孔的面积。
进一步地，所述激光光源照明设备还包括：
准直透镜，所述准直透镜面对所述匀光棒的第二端面设置，所述准直透镜的光轴与所述匀光棒的光轴共线，所述准直透镜接收来自所述匀光棒的所述激光。
又一方面，本发明提供一种激光直接成像光学系统，包括：
激光光源照明设备，所述激光光源照明设备为上述所述的激光光源照明设备；
反射镜，所述反射镜面对所述激光光源照明设备设置，所述反射镜接收来自所述激光光源照明设备的所述激光并将所述激光反射出；
数字微镜器件设备，所述数字微镜器件设备设置在所述反射镜的上方，所述数字微镜器件设备接收来自所述反射镜的激光，并对所述激光进行调制。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
根据本发明的匀光棒，包括棒体，光线穿过此结构的匀光棒，光线会变得均匀，而且由于第二端面的面积大于第一端面的面积且第一端面的穿过其中心的法线和第二端面穿过其中心的法线共线，光线在第一端面的入射角会大于光线在第二端面的出射角，即匀光棒不仅具有匀光作用也具有一定聚光作用；
根据本发明的激光光源照明设备，包括激光器及匀光棒，结构紧凑、减少准直透镜数量、节约成本。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的匀光棒的结构示意图；
图2为光线在图1中的匀光棒传播的光线角度变化的示意图；
图3为根据本发明一实施例的激光直接成像光学系统的结构示意图。
附图标记：
1、激光器；2、匀光棒；21、第一端面；22、第二端面；3、准直透镜；4、反射镜；5数字微镜器件设备。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
下面，首先参考附图说明根据本发明实施例的匀光棒2。
如图1所示，根据本发明的匀光棒2包括棒体，棒体具有分别位于棒体延伸方向两端的第一端面21和第二端面22，第二端面22的穿过其中心的法线与第一端面21的穿过其中心的法线共线且第二端面22的面积大于第一端面21的面积。
光线穿过此结构的匀光棒2，光线会变得均匀，而且由于第二端面22的面积大于第一端面21的面积且第一端面21的穿过其中心的法线和第二端面22穿过其中心的法线共线，光线在第一端面21的入射角会(可以理解为入射孔径角)大于光线在第二端面22的出射角(可以理解为出射孔径角)，即匀光棒2不仅具有匀光作用也具有一定聚光作用。
进一步地，棒体形成为四棱台，第一端面21与第二端面22均形成为矩形结构。
通过理论计算和验证，第一端面21和第二端面22均形成为矩形结构的四棱台的棒体的光相对均匀且聚光效果更好。矩形的长宽可以根据需求进行设计。
需要注意的是，以上只是可选地示例，棒体也可以是圆台、五棱台等，以根据客户不同需求进行选配，这些均应该理解在本发明范围内。
进一步地，匀光棒2的长度为20～30mm。
匀光棒2的长度影响棒体的体积、光线在棒体的传播时间、反射次数及匀光/聚光效果，综合考虑各个因素，测试出20/22/24/26/28/30mm匀光/聚光效果较好，优选为20～30mm。
进一步地，棒体的斜面与第二端面22的角度为79～85度。
棒体的斜面与第二端面22的角度影响聚光效果和匀光效果，通过测试棒体的斜面与第二端面22的角度为在79～85度较好(也可以理解为斜度为5～11度)。例如角度79/82/85度，均具有较好的聚光效果和匀光效果。
进一步地，匀光棒2为实心匀光棒2，折射率为1.3～1.7。
经过测试验证，实心匀光棒2，折射率1.3/1.4/1.5/1.6/1.7均具有较好的匀光效果和聚光效果。由此，能够使得匀光棒2具有较好的匀光效果和聚光效果。
进一步地，匀光棒2为全内反射匀光棒2。
光线进入全内反射匀光棒2进行TIR(全内反射)传播，能够利用率能够提高10％左右。匀光棒2的TIR技术已成熟，在此不再详述。
以下通过一个具体示例，如图2所示，说明本发明实施例的匀光棒。
匀光棒2为实心结构且为TIR匀光棒，形成为四棱台，长度为25mm，折射率1.5，棒体的斜面与第二端面22的角度为82度。当光线穿过匀光棒2，光线入射第一端面22的入射角(θ)为20度，出射到第二端面的出射角(θ’)则变为10度。
需要注意的是，光线在匀光棒2内可多次全反射传播，图2为示出角度变化做了简示处理。
另外，本发明实施例还提供一种激光光源照明设备。
如图3所示，激光光源照明设备包括激光器1及匀光棒2。
激光器1通过出光孔提供激光。匀光棒2为上述任一的匀光棒2，匀光棒2的第一端面21面对激光器1设置，匀光棒2的光轴与出光孔的穿过其中心的法线共线，匀光棒2通过第一端面21接收来自激光器1的激光并将激光通过第二端面22传出。
匀光棒2设计相比复眼微透镜阵列的设计，无需在匀光棒2前方设置准直透镜3，能够缩小激光光源照明设备的体积，节约成本，并且提高匀光效果且具有聚光效果。
进一步地，匀光棒2的第一端面21的面积大于出光孔的面积。
当光线动出光孔发出进入匀光棒2的第一端面21，第一端面21面积大于出光孔面积能够使得光学完全能进入第一端面21，提高激光器1与匀光棒2的耦合效率。
进一步地，激光光源照明设备还包括准直透镜3(也称聚光镜组)。准直透镜3面对匀光棒2的第二端面22设置，准直透镜3的光轴与匀光棒2的光轴共线，准直透镜3接收来自匀光棒2的激光。
准直透镜3能够将激光进行耦合聚焦且提高激光的线性。由此，能够提高激光的光学性能。
此外，本发明还提供一种激光直接成像光学系统。
如图3所示，激光直接成像光学系统包括激光光源照明设备、反射镜4及数字微镜器件(DMD)设备。
激光光源照明设备为上述的激光光源照明设备。反射镜4面对激光光源照明设备设置，反射镜4接收来自激光光源照明设备的激光并将激光反射出。数字微镜器件设备5设置在反射镜4的上方，数字微镜器件设备5接收来自反射镜4的激光，并对激光进行调制。
匀光棒2的第二端面22和DMD设备在聚光镜组的共轭面上，成物象的对应关系。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种匀光棒(2)，其特征在于，包括棒体，所述棒体具有分别位于所述棒体延伸方向两端的第一端面(21)和第二端面(22)，所述第二端面(22)的穿过其中心的法线与所述第一端面(21)的穿过其中心的法线共线且所述第二端面(22)的面积大于所述第一端面(21)的面积。
2.根据权利要求1所述的匀光棒(2)，其特征在于，
所述棒体形成为四棱台，所述第一端面(21)与所述第二端面(22)均形成为矩形结构。
3.根据权利要求2所述的匀光棒(2)，其特征在于，所述匀光棒(2)的长度为20～30mm。
4.根据权利要求3所述的匀光棒(2)，其特征在于，所述棒体的斜面与所述第二端面(22)的角度为79～85度。
5.根据权利要求4所述的匀光棒(2)，其特征在于，所述匀光棒(2)为实心匀光棒，所述匀光棒(2)的折射率为1.3～1.7。
6.根据权利要求5所述的匀光棒(2)，其特征在于，所述匀光棒(2)为全内反射匀光棒。
7.一种激光光源照明设备，其特征在于，包括：
激光器(1)，所述激光器(1)通过出光孔提供激光；
匀光棒(2)，所述匀光棒(2)为权利要求1至6任一所述的匀光棒(2)，所述匀光棒(2)的第一端面(21)面对所述激光器(1)设置，所述匀光棒(2)的光轴与所述出光孔的穿过其中心的法线共线，所述匀光棒(2)通过所述第一端面(21)接收来自激光器(1)的所述激光并将所述激光通过第二端面(22)传出。
8.根据权利要求7所述的激光光源照明设备，其特征在于，所述匀光棒(2)的所述第一端面(21)的面积大于所述出光孔的面积。
9.根据权利要求8所述的激光光源照明设备，其特征在于，还包括：
准直透镜(3)，所述准直透镜(3)面对所述匀光棒(2)的第二端面(22)设置，所述准直透镜(3)的光轴与所述匀光棒(2)的光轴共线，所述准直透镜(3)接收来自所述匀光棒(2)的所述激光。
10.一种激光直接成像光学系统，其特征在于，包括：
激光光源照明设备，所述激光光源照明设备为权利要求9所述的激光光源照明设备；
反射镜(4)，所述反射镜(4)面对所述激光光源照明设备设置，所述反射镜(4)接收来自所述激光光源照明设备的所述激光并将所述激光反射出；
数字微镜器件设备(5)，所述数字微镜器件设备(5)设置在所述反射镜(4)的上方，所述数字微镜器件设备(5)接收来自所述反射镜(4)的激光，并对所述激光进行调制。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112925104A (zh) * 2021-01-28 2021-06-08 中国华录集团有限公司 一种角度阵列匀光棒

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004102132A (ja) * 2002-09-12 2004-04-02 Olympus Corp 照明装置及びその照明装置を使用した画像投影装置
US20050254019A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-17 3M Innovative Properties Company Illumination system with non-radially symmetrical aperture
CN202351607U (zh) * 2011-11-29 2012-07-25 苏州生物医学工程技术研究所 一种高亮度led照明匀光系统
CN103186027A (zh) * 2013-04-01 2013-07-03 电子科技大学 一种微投影仪的匀光装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004102132A (ja) * 2002-09-12 2004-04-02 Olympus Corp 照明装置及びその照明装置を使用した画像投影装置
US20050254019A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-17 3M Innovative Properties Company Illumination system with non-radially symmetrical aperture
CN202351607U (zh) * 2011-11-29 2012-07-25 苏州生物医学工程技术研究所 一种高亮度led照明匀光系统
CN103186027A (zh) * 2013-04-01 2013-07-03 电子科技大学 一种微投影仪的匀光装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112925104A (zh) * 2021-01-28 2021-06-08 中国华录集团有限公司 一种角度阵列匀光棒

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