CN113418603A - 匀光光学系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供的匀光光学系统，包括第一匀光件、至少一个棱镜组件、第二匀光件及光谱传感器。棱镜组件包括第一棱镜膜和第二棱镜膜，第一棱镜膜设于第一匀光件的出光面的一侧，第二棱镜膜设于第一棱镜膜的出光面的一侧；第二匀光件设于第二棱镜膜的出光面的一侧；光谱传感器的感光面朝向第二匀光件的出光面。在第一匀光件与第二匀光件之间，叠层设置第一棱镜膜和第二棱镜膜，能够有效控制出射光的角度，提升匀光性能，使光均匀地进入到光谱传感器，获取较为准确的光谱数据。

Description

匀光光学系统

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种匀光光学系统。

背景技术

光谱传感器在测量时，若上方入射的光强不一致，光谱传感器所测量的光谱曲线会有较大的误差。因此，在光谱传感器上方放置匀光光路，使光谱传感器不同通道间的相对值不受外界入射光光强是否均匀分布和入射角度大小的影响。在相关技术中，采用单层或多层匀光件有一定的匀化作用，但是在外界入射光的不同入射角度下透射后仍然有一定的方向性，存在匀光性能不佳的问题。

发明内容

本申请提供一种提升匀光性能的匀光光学系统。

本申请提供一种匀光光学系统，包括：

第一匀光件；

至少一个棱镜组件，所述棱镜组件包括第一棱镜膜和第二棱镜膜，所述第一棱镜膜设于所述第一匀光件的出光面的一侧，所述第二棱镜膜设于所述第一棱镜膜的出光面的一侧；

第二匀光件，设于所述第二棱镜膜的出光面的一侧；及

光谱传感器，所述光谱传感器的感光面朝向所述第二匀光件的出光面。

可选的，所述第一棱镜膜包括多个第一棱镜柱，所述第二棱镜膜包括多个第二棱镜柱，所述第一棱镜柱的延伸方向与所述第二棱镜柱的延伸方向垂直。

可选的，所述第一棱镜膜包括第一基层，所述第一基层包括相对的第一面和第二面，所述第一面朝向所述第一匀光件的出光面，所述第一棱镜柱设于所述第二面；和/或

所述第二棱镜膜包括第二基层，所述第二基层包括相对的第三面和第四面，所述第三面朝向所述第一棱镜膜的出光面，所述第二棱镜柱设于所述第四面。

可选的，所述第一棱镜柱的横截面为三角形，所述第一棱镜柱包括与所述第一棱镜膜的入光面平行的第一底面和相对于所述第一底面的第一顶边；

所述第一顶边对应的顶角的角度范围是45°-120°；和/或

相邻的两个所述第一棱镜柱的所述第一底面之间的距离小于该相邻的两个所述第一棱镜柱的所述第一顶边至所述第一底面的高之间的距离的一半；和/或

相邻的两个所述第一棱镜柱的所述第一顶边至所述第一底面的高之间的距离范围是20-100um。

可选的，所述第二棱镜柱的横截面为三角形，所述第二棱镜柱包括与所述第二棱镜膜的入光面平行的第二底面和相对于所述第二底面的第二顶边；

所述第二顶边对应的顶角的角度范围是45°-120°；和/或

相邻的两个所述第二棱镜柱的所述第二底面之间的距离小于该相邻的两个所述第二棱镜柱的所述第二顶边至所述第二底面的高之间的距离的一半；和/或

相邻的两个所述第二棱镜柱的所述第二顶边至所述第二底面的高之间的距离范围是20-100um。

可选的，所述第二匀光件包括匀光膜，所述匀光膜包括抗刮伤层、基材层和扩散层，所述基材层面向所述第二匀光件的入光面的一面设置所述抗刮伤层，所述基材层面向所述第二匀光件的出光面的一面设置所述扩散层。

可选的，所述扩散层内设有多个扩散粒子，相邻的所述扩散粒子的尺寸不同；和/或

所述第一匀光件包括所述匀光膜；和/或

所述匀光膜的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯或聚酰亚胺。

可选的，所述第一匀光件包括毛玻璃，所述毛玻璃的入光面为粗糙面；和/或

所述第一匀光件呈平板状或弧面状；和/或

所述光谱传感器包括多个单光谱传感器，或多光谱传感器。

可选的，所述第一匀光件和所述第二匀光件的入光面和出光面中的其中一者为粗糙面，另一者为光滑面。

可选的，所述第一匀光件的入光面为粗糙面，所述第一匀光件的出光面为光滑面；和/或

所述第二匀光件的入光面为粗糙面，所述第二匀光件的出光面为光滑面。

本申请实施例的匀光光学系统，在第一匀光件与第二匀光件之间，叠层设置第一棱镜膜和第二棱镜膜，能够有效控制出射光的角度，提升匀光性能，使入射光均匀地进入到光谱传感器，获取较为准确的光谱数据。

附图说明

图1所示为本申请的匀光光学系统的一个实施例的结构示意图；

图2所示为图1所示的匀光光学系统的棱镜组件的结构示意图；

图3所示为图1所示的匀光光学系统的第一棱镜膜的部分光路图；

图4所示为本申请的匀光光学系统的另一个实施例的结构示意图；

图5所示为本申请的匀光光学系统的又一个实施例的结构示意图；

图6所示为本申请的匀光光学系统的其他一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请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。本申请说明书以及权利要求书中使用的“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。“多个”或者“若干”表示至少两个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“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，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请实施例的匀光光学系统，包括第一匀光件、至少一个棱镜组件、第二匀光件及光谱传感器；棱镜组件包括第一棱镜膜和第二棱镜膜，第一棱镜膜设于第一匀光件的出光面的一侧，第二棱镜膜设于第一棱镜膜的出光面的一侧；第二匀光件设于第二棱镜膜的出光面的一侧；光谱传感器的感光面朝向第二匀光件的出光面。

本申请实施例的匀光光学系统，在第一匀光件与第二匀光件之间，叠层设置第一棱镜膜与第二棱镜膜，能够有效控制出射光的角度，提升匀光性能，使光均匀地进入到光谱传感器，获取较为准确的光谱数据。

本申请提供一种匀光光学系统。下面结合附图，对本申请的匀光光学系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

参见图1所示，匀光光学系统10包括第一匀光件100、至少一个棱镜组件200、第二匀光件300及光谱传感器400。在一些实施例中，第一匀光件100包括相对设置的入光面101和出光面102。在本实施例中，第一匀光件100的上表面为上述入光面101，第一匀光件100的下表面为上述出光面102。

在一些实施例中，棱镜组件200可以设置一个或一个以上。在本实施例中，棱镜组件200设置为一个。在一些实施例中，棱镜组件200包括第一棱镜膜201和第二棱镜膜202。在一些实施例中，第一棱镜膜201包括入光面203和出光面204。在一些实施例中，第二棱镜膜202包括入光面205和出光面206。在一些实施例中，第一棱镜膜201设于第一匀光件100的出光面102的一侧。在本实施例中，第一棱镜膜201的入光面203朝向第一匀光件100的出光面102设置。在一些实施例中，第二棱镜膜202设于第一棱镜膜201的出光面204的一侧。在本实施例中，第二棱镜膜202的入光面205朝向第一棱镜膜201的出光面204设置。

在一些实施例中，第二匀光件300设于第二棱镜膜202的出光面206的一侧。在一些实施例中，第二匀光件300包括相对设置的入光面301和出光面302。在本实施例中，第二匀光件300的上表面为上述入光面301，第二匀光件300的下表面为上述出光面302。在一些实施例中，第二匀光件300的入光面301朝向第二棱镜膜202的出光面206设置。在一些实施例中，光谱传感器400包括感光面401。在本实施例中，光谱传感器400的感光面401朝向第二匀光件300的出光面302。光谱传感器400设置于第二匀光件300的下方，入射光经过第二匀光件300后的出射光进入到光谱传感器400中。

在上述实施例中，入射光通过第一匀光件100的入光面101进入第一匀光件100发生漫反射，以将入射光打散到0-180°的范围内进行初步匀化，并通过第一匀光件100的出光面102散射，此时出射光仍具有一定角度。出射光通过至少一个棱镜组件200，依次经过第一棱镜膜201的入光面203、出光面204，第二棱镜膜202的入光面205、出光面206，对具有一定角度的出射光进行折射、反射，将出射光的角度被压缩到小角度范围内，小角度的汇聚光线随后经过第二匀光件300的入光面301进入第二匀光件300，并通过第二匀光件300的出光面302被均匀扩散。

如此设置，在第一匀光件100与第二匀光件300之间，叠层设置第一棱镜膜201与第二棱镜膜202，出射光均匀性较好，出射角度较小，可有效控制出射光的角度，提升匀光性能，使入射光均匀地进入到光谱传感器400，获取较为准确的光谱数据。

在图1所示的实施例中，第一匀光件100为平板状，使得匀光光学系统10的结构体积小，而且使得光入射角度一致，均匀性好。

参见图2所示，第一棱镜膜201包括多个第一棱镜柱207，第二棱镜膜202包括多个第二棱镜柱208，第一棱镜柱207的延伸方向与第二棱镜柱208的延伸方向垂直。在一些实施例中，第一棱镜膜201还包括第一基层209，多个第一棱镜柱207设于第一基层209。在一些实施例中，多个第一棱镜柱207间隔设于第一基层209，其相邻的两个第一棱镜柱207之间的距离可以相等或不相等，在本申请中不作限定。在本实施例中，第一棱镜柱207沿第一基层209的宽度方向延伸设置。在其他一些实施例中，第一棱镜柱207可沿第一基层209的长度方向延伸设置。在本申请中不作限定。

在一些实施例中，第一基层209包括相对的第一面2091和第二面2092，第一面2091朝向第一匀光件100的出光面102，第二面2092朝向第二棱镜膜202的入光面205，第一棱镜柱207设于第二面2092。在一些实施例中，第一基层209的第一面2091作为第一棱镜膜201的入光面203，第一基层209的第二面2092的一部分与多个第一棱镜柱207的侧面共同作为第一棱镜膜201的出光面204。

在一些实施例中，第二棱镜膜202还包括第二基层210，多个第二棱镜柱208设于第二基层210。在一些实施例中，多个第二棱镜柱208间隔设于第二基层210，其相邻的两个第二棱镜柱208之间的距离可以相等或不相等，在本申请中不作限定。在本实施例中，第二棱镜柱208沿第二基层210的长度方向延伸设置。在其他一些实施例中，第二棱镜柱208可沿第二基层210的宽度方向延伸设置。在本申请中不作限定。

在一些实施例中，第二基层210包括相对的第三面2101和第四面2102，第三面2101朝向第一棱镜膜201的出光面204，第四面2102朝向第二匀光件300的入光面301，第二棱镜柱208设于第四面2102。在一些实施例中，第二基层210的的第三面2101作为第二棱镜膜202的入光面205，第二基层210的第四面2102的一部分与多个第二棱镜柱208的侧面共同作为第二棱镜膜202的出光面206。

结合图1和图2所示的实施例中，第一匀光件100输入均匀、多种透射角度的透射光，依次经过第一棱镜柱207和第二棱镜柱208，输出发散角度集中度高的透射光。在本实施例中，将第一棱镜柱207的延伸方向与第二棱镜柱208的延伸方向垂直设置，使散乱的光线重新集中，分别在横向方向和纵向方向有效压缩出射光的出射角度，使出射光的角度范围缩小，如此降低外界不同角度的入射光带来的不均匀性，从而提升匀光光学系统10的匀光性能。

参见图2和图3所示，第一棱镜柱207的横截面为三角形211。在一些实施例中，第一棱镜柱207的横截面可以是等腰三角形。在一些实施例中，第一棱镜柱207包括与第一棱镜膜201的入光面平行的第一底面212和相对于第一底面212的第一顶边213。

在一些实施例中，第一底面212对应的顶角α的角度范围是45°-120°。在一些实施例中，第一底面212对应的顶角α的角度可以是45°或60°或75°或90°或105°或120°，其优选值为90°。在一些实施例中，第一底面212对应的顶角α的角度越小，第一棱镜柱207的反射和折射效果越好。

在一些实施例中，相邻的两个第一棱镜柱207的第一顶边213至第一底面212的高H之间的距离L1范围是20-100um。在一些实施例中，相邻的两个第一棱镜柱207的第一顶边213至第一底面212的高H之间的距离L1可以是20um或30um或40um或50um或60um或70um或80um或90um或100um，其优选值为50um。在一些实施例中，相邻的两个第一棱镜柱207的第一顶边213至第一底面212的高H之间的距离L1越小，第一棱镜柱207的反射和折射效果越好。

在一些实施例中，相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L2小于该相邻的两个第一棱镜柱207的第一顶边213至第一底面212的高之间的距离L1的一半。在一些实施例中，相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L2越小，第一棱镜柱207的反射和折射效果越好。

在一些实施例中，第二棱镜柱208的横截面为三角形214。在一些实施例中，第二棱镜柱208的横截面可以是等腰三角形。在一些实施例中，第二棱镜柱208包括与第二棱镜膜201的入光面平行的第二底面215和相对于第二底面215的第二顶边216。

在一些实施例中，第二底面215对应的顶角α的角度范围是45°-120°。在一些实施例中，第二底面215对应的顶角α的角度可以是45°或60°或75°或90°或105°或120°，其优选值为90°。在一些实施例中，第二底面215对应的顶角α的角度越小，第二棱镜柱208的反射和折射效果越好。

在一些实施例中，相邻的两个第二棱镜柱208的第二顶边216至第二底面215的高之间的距离范围是20-100um。在一些实施例中，相邻的两个第二棱镜柱208的第二顶边216至第二底面215的高之间的距离可以是20um或30um或40um或50um或60um或70um或80um或90um或100um，其优选值为50um。在一些实施例中，相邻的两个第二棱镜柱208的第二顶边216至第二底面215的高之间的距离越小，第二棱镜柱208的反射和折射效果越好。

在一些实施例中，相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离L2小于该相邻的两个第二棱镜柱208的第二顶边216至第二底面215的高之间的距离的一半。在一些实施例中，相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离L2越小，第二棱镜柱208的反射和折射效果越好。

在上述实施例中，第一顶边213对应的顶角α的角度优选值为90°，第二顶边216对应的顶角α的角度优选值为90°；相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L1的优选值为50um，相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离的优选值为50um。90°和50um是在不断实验后得出的较佳参数，具有该参数的第一棱镜膜201和第二棱镜膜202，可以将出射角在(法线方向)±35°内的光线被折射导出，超过此角度范围外的光经反射返回背光系统得以重复利用，直至以理想角度(±35°内)导出，如图3所示。其中，第一棱镜膜201和第二棱镜膜202的作用就是让分散的光线集中在法线方向70°范围内散射出，其原理是利用全发射定律，大于70°的光线又反射回来再次被利用，如此可使在轴中心亮度增加110％，其原理是利用折射和全反射原理使分散的光线集中于一定的角度从背光源中发出。

需要说明的是，图3示出第一棱镜膜201的部分光路图，第二棱镜膜202的光路原理类似于第一棱镜膜201的光路原理，可参考图3所示。图2所示为从出光面一侧的视角示出，图3所示为图2所示的第一棱镜膜201的部分结构的光路图，在此不再赘述。

结合图1至图3所示，通过第一棱镜膜201和第二棱镜膜202的微观结构，利用树脂材料对光线角度的控制，使散射过来的不同角度的光在相邻的第一棱镜膜201或第二棱镜膜202之间进行反射和折射，从而使光线经过第一棱镜膜201和第二棱镜膜202被反射后，最终能以预期的固定角度射出。

在一些实施例中，光线的入射角度小于第一棱镜膜201的材料关键角度，经过第一棱镜柱207的出光面204射出；光线的入射角度大于第一棱镜膜201的材料关键角度，经过第一棱镜柱207的出光面204反射回第一匀光件100。上述第一棱镜膜201的材料关键角度指的是第一棱镜膜201的折射角度。在一些实施例中，光线的入射角度小于第二棱镜膜202的材料关键角度，经过第二棱镜柱208的出光面206射出；光线的入射角度大于第二棱镜膜202的材料关键角度，经过第二棱镜柱208的出光面206反射回第二棱镜膜202。上述第二棱镜膜202的材料关键角度指的是第二棱镜膜202的折射角度。如此循环，对一束散射光来讲，36.8％的光线会被初次利用，46.3％的光会经该棱镜反射回第一匀光件100，11.8％的光需经叠层设置的第一棱镜膜201和第二棱镜膜202反射回第一匀光件100被再次循环利用，约50％的光可被再次循环利用，这样出射光线集中在+/-35°(与法线方向)的范围内，提高了中心视角的亮度。并且，通过叠层设置的第一棱镜膜201和第二棱镜膜202，可达到达到120％的增亮效果，如此可提升增亮效果。

在一些实施例中，在第一顶边213的对应的顶角α的角度一定，相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L1一定时，光的出射角度也一定，从而使更多的光按预期的方向射出。在一些实施例中，不同的第一顶边213的对应的顶角α的角度和不同的相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L1，其光的出射角度也不同。在一些实施例中，第一顶边213对应的顶角α的角度和相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L1同步改变，光的出射角度也对应改变。如此设置，通过调节第一顶边213对应的顶角α的角度和相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L1，可有效控制出射光的角度，提升匀光性能，从而使入射光均匀地进入到光谱传感器400，获取较为准确的光谱数据。并且，通过第一顶边213对应的顶角α的角度和相邻的两个第一棱镜柱207的第一底面212之间的距离L1，对出射光的角度调控，进而满足不同的应用需求。

在一些实施例中，在第二顶边216的对应的顶角α的角度一定，相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离一定时，光的出射角度也一定，从而使更多的光按预期的方向射出。在一些实施例中，不同的第二顶边216的对应的顶角α的角度和不同的相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离，其光的出射角度也不同。在一些实施例中，第二顶边216对应的顶角α的角度和相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离同步改变，光的出射角度也对应改变。如此设置，通过调节第二顶边216对应的顶角α的角度和相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离，可有效控制出射光的角度，提升匀光性能，从而使入射光均匀地进入到光谱传感器400，获取较为准确的光谱数据。并且，通过第二顶边216对应的顶角α的角度和相邻的两个第二棱镜柱208的第二底面215之间的距离，对出射光的角度调控，进而满足不同的应用需求。

在一些实施例中，棱镜组件200在匀光光学系统10中的作用除了起到增亮的作用之外，还具有降低不同外界入射光角度的影响。在实际应用中，外界入射光的入射角度为±90°，入射角度越大，不同入射角度下的均匀性差异越大，棱镜组件200可将光线汇聚到±35°左右的圆锥范围内，可大幅降低外界入射角度的影响。虽然棱镜组件200能够将光线有效压缩到小角度范围，但是由于棱镜柱的尺寸影响，其内部仍然有一定的不均匀性，因此，在本实施例中，在棱镜组件200的下方放置设置第二匀光件300，用以进一步提升匀光度。第二匀光件300设于棱镜组件200的底侧，具备高光穿透能力，可改善视角、增加光源柔和性，兼具扩散及保护增亮膜的作用。

需要说明的是，第一棱镜膜201和第二棱镜膜202的入光面和出光面的方向对光线的散射影响大，不可调换，在此不再赘述。

在图1所示的实施例中，第二匀光件300包括匀光膜，匀光膜是一种在高分子聚合物材料中引入球型颗粒，使入射光均匀分布的膜材。在一些实施例中，匀光膜包括抗刮伤层304、基材层305和扩散层306，基材层305面向第二匀光件300的入光面301的一面设置抗刮伤层304，基材层305面向第二匀光件300的出光面302的一面设置扩散层306。在一些实施例中，基材层305的材质为聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸乙二酯具有透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好的优点。在一些实施例中，基材层305可以是透明的聚对苯二甲酸乙二酯。在其他一些实施例中，基材层305的材质也可以为聚酰亚胺，聚酰亚胺具有耐辐射，综合性能好的优点。在一些实施例中，扩散层306内设有多个扩散粒子307，相邻的扩散粒子307的尺寸不同。

在上述实施例中，入射光从最上方的抗刮伤层304入射，穿入透明的基材层305，然后进入扩散层306，被分散在扩散层306中的扩散粒子307所散射，光线不断地在两个折射率相异的介质中穿过，发生折射、反射与散射现象，如此达到光学扩散的效果，形成均匀的面光源。在一些实施例中，扩散粒子可以是球体状，其功能类似于凸透镜，具有放大的作用，光线在经过上述扩散粒子307时，被聚焦到一定的出射角度内，从而达到增强出射光亮度的功能。并且，扩散层306中的扩散粒子307的粒径大小不同，可保证光线不会从扩散层306中直射出去，起到了雾化的效果。

在一些实施例中，第一匀光件100包括匀光膜。第一匀光件100和第二匀光件300可以采用相同的匀光膜。在一些实施例中，匀光膜包括抗刮伤层104、基材层105和扩散层106，基材层105面向第一匀光件100的入光面101的一面设置抗刮伤层104，基材层105面向第一匀光件100的出光面102的一面设置扩散层106。第一匀光件100的结构和功能与第二匀光件300的结构和功能相似，第一匀光件100的结构和功能可参见第二匀光件300的结构和功能，在此不再重复赘述。

需要说明的是，匀光膜的入光面和出光面的方向对光线的散射影响相对较小，可调换，在此不再赘述。

在一些实施例中，第一匀光件100和第二匀光件300的入光面和出光面中的其中一者为粗糙面，另一者为光滑面。在本实施例中，第一匀光件100的入光面101为粗糙面，第一匀光件100的出光面102为光滑面。第二匀光件300的入光面301为粗糙面，第二匀光件300的出光面302为光滑面。如此设置，第一匀光件100的入光面101、第二匀光件300的入光面301通过粗糙的微结构实现对入射光的漫反射，实现对入射光的匀化，提升匀化效果。

在其他一些实施例中，第一匀光件100的入光面101为光滑面，第一匀光件100的出光面102为粗糙面。第二匀光件300的入光面301为光滑面，第二匀光件300的出光面302为粗糙面，在本申请中不做限定。

在一些实施例中，匀光膜的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯或聚酰亚胺。其中，聚对苯二甲酸乙二酯具有透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好的优点，可提升匀化效果。聚酰亚胺具有耐辐射，综合性能好的优点。

在一些实施例中，光谱传感器400可以为滤光片型、光栅型、傅里叶型和计算光学型等各种类型。在一些实施例中，光谱传感器400包括多个单光谱传感器402。在一些实施例中，光谱传感器400包括多个单光谱传感器402。单光谱传感器402包括探测器403和设于探测器403顶部的滤光片404，多个滤光片404设于感光面401。其中，滤光片404可以为带通窄带滤光片，设计带通窄带滤光片可透射到下面的探测器403上。多个单光谱传感器402可获取外界入射光线的光谱曲线，可准确获取到不同通道的读值，可保证各个通道上方的光线光强、入射角度一致，均匀性好。

在一些实施例中，匀光光学系统10还包括固定件(未图示)，光谱传感器400通过固定件与第一匀光件100、至少一组棱镜组件200、第二匀光件300固定。在本实施例中，固定件不做限定，所用的固定件应该避免影响入射光光路，在此不再赘述。

在一些实施例中，第一匀光件100、至少一个棱镜组件200和第二匀光件300的边缘均包裹有遮光层。在一些实施例中，遮光层可以是遮光材料或不透光的材料。在其他一些实施例中，在光谱传感器400内的电路板做遮光处理。做遮光处理，可避免杂散光进入到上述匀光光学系统10内，影响光谱曲线。

参见图4所示，图4所示的实施例与图1所示的实施例相似，其主要不同点在于，图4所示的匀光光学系统20的第一匀光件100包括毛玻璃500。使用毛玻璃500替代第一匀光件100的优点在于，该毛玻璃500在实际使用过程中有较高的可靠性，能够减轻高低温、膜材老化的影响。在图4所示的实施例中，毛玻璃500的入光面为粗糙面，粗糙面可实现对入射光的漫反射，实现对入射光的匀化，提升匀化效果。

在图4所示的实施例中，毛玻璃500呈平板状，毛玻璃500包括相对设置的入光面501和出光面502，入光面501和出光面502均为平面。

参见图5所示，图5所示的实施例与图1和4所示的实施例相似，其主要不同点在于，第一匀光件600呈弧面状，可减轻积水和灰尘的影响。在图5所示的实施例中，匀光光学系统30的第一匀光件600呈中间高边缘低的弧面状，可以为半球罩状。第一匀光件600的入光面601和出光面602呈弧面。半球罩状的表面非整个球面，可以是一半的球面，或超过一半的球面，或少于一半的球面。

在一些实施例中，图1所示的匀光膜可以呈弧面状。匀光膜可以为半球罩状。在另一些实施例中，图4所示的毛玻璃500可以呈弧面状。毛玻璃500可以呈半球罩状。毛玻璃500的入光面501和出光面502呈弧面。

需要说明的是，图4和图5所示的实施例中，匀光光学系统还包括棱镜组件、第二匀光件、光谱传感器，其具体结构和工作原理类似于图1所示的棱镜组件200、第二匀光件300和光谱传感器400的结构和工作原理，可参考图1所示，在此不再赘述。

参见图6所示，与图1所示的实施例相似，其主要不同点在于，图6所示的匀光光学系统40的光谱传感器包括多光谱传感器700。在一些实施例中，多光谱传感器700可以是点式多光谱传感器。在图6所示的实施例中，点式多光谱传感器设于第二匀光件底部的中部，与图1所示的光谱传感器400相比，该类型的多光谱传感器700的感光面701的探测面积大大压缩，对不同面积下的匀光性要求降低。

需要说明的是，图6所示的实施例中，匀光光学系统还包括第一匀光件、棱镜组件和第二匀光件，其具体结构和工作原理类似于图1所示的第一匀光件100、棱镜组件200和第二匀光件300的结构和工作原理，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种匀光光学系统，其特征在于，包括：

第一匀光件；

至少一个棱镜组件，所述棱镜组件包括第一棱镜膜和第二棱镜膜，所述第一棱镜膜设于所述第一匀光件的出光面的一侧，所述第二棱镜膜设于所述第一棱镜膜的出光面的一侧；

第二匀光件，设于所述第二棱镜膜的出光面的一侧；及

光谱传感器，所述光谱传感器的感光面朝向所述第二匀光件的出光面。

2.根据权利要求1所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第一棱镜膜包括多个第一棱镜柱，所述第二棱镜膜包括多个第二棱镜柱，所述第一棱镜柱的延伸方向与所述第二棱镜柱的延伸方向垂直。

3.根据权利要求2所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第一棱镜膜包括第一基层，所述第一基层包括相对的第一面和第二面，所述第一面朝向所述第一匀光件的出光面，所述第一棱镜柱设于所述第二面；和/或

所述第二棱镜膜包括第二基层，所述第二基层包括相对的第三面和第四面，所述第三面朝向所述第一棱镜膜的出光面，所述第二棱镜柱设于所述第四面。

4.根据权利要求2所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第一棱镜柱的横截面为三角形，所述第一棱镜柱包括与所述第一棱镜膜的入光面平行的第一底面和相对于所述第一底面的第一顶边；

所述第一顶边对应的顶角的角度范围是45°-120°；和/或

相邻的两个所述第一棱镜柱的所述第一底面之间的距离小于该相邻的两个所述第一棱镜柱的所述第一顶边至所述第一底面的高之间的距离的一半；和/或

相邻的两个所述第一棱镜柱的所述第一顶边至所述第一底面的高之间的距离范围是20-100um。

5.根据权利要求2所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第二棱镜柱的横截面为三角形，所述第二棱镜柱包括与所述第二棱镜膜的入光面平行的第二底面和相对于所述第二底面的第二顶边；

所述第二顶边对应的顶角的角度范围是45°-120°；和/或

相邻的两个所述第二棱镜柱的所述第二底面之间的距离小于该相邻的两个所述第二棱镜柱的所述第二顶边至所述第二底面的高之间的距离的一半；和/或

相邻的两个所述第二棱镜柱的所述第二顶边至所述第二底面的高之间的距离范围是20-100um。

6.根据权利要求1所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第二匀光件包括匀光膜，所述匀光膜包括抗刮伤层、基材层和扩散层，所述基材层面向所述第二匀光件的入光面的一面设置所述抗刮伤层，所述基材层面向所述第二匀光件的出光面的一面设置所述扩散层。

7.根据权利要求6所述的匀光光学系统，其特征在于，所述扩散层内设有多个扩散粒子，相邻的所述扩散粒子的尺寸不同；和/或

所述第一匀光件包括所述匀光膜；和/或

所述匀光膜的材质包括聚对苯二甲酸乙二酯或聚酰亚胺。

8.根据权利要求1所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第一匀光件包括毛玻璃，所述毛玻璃的入光面为粗糙面；和/或

所述第一匀光件呈平板状或弧面状；和/或

所述光谱传感器包括多个单光谱传感器，或多光谱传感器。

9.根据权利要求1所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第一匀光件和所述第二匀光件的入光面和出光面中的其中一者为粗糙面，另一者为光滑面。

10.根据权利要求9所述的匀光光学系统，其特征在于，所述第一匀光件的入光面为粗糙面，所述第一匀光件的出光面为光滑面；和/或

所述第二匀光件的入光面为粗糙面，所述第二匀光件的出光面为光滑面。

Images