CN204215103U - 一种匀光成像光学系统 - Google Patents
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Abstract
一种匀光成像光学系统，包括光源、聚光匀光部分和成像部分，所述聚光匀光部分按照光路方向依次包括聚光装置、匀光扩散镜组和聚光镜，所述匀光扩散镜组由两个匀光扩散镜组成，所述匀光扩散镜其中一面为平面，另一面上设有微透镜组，两个匀光扩散镜上的微透镜一一对应。本实用新型光学系统中，聚光装置尽可能多的收集LED发出的光线，并将60%以上的光线控制在6-15度的角度之内；采用匀光扩散镜组均匀化聚光装置聚光所造成的颜色的不均匀和光强的不均匀；聚光镜将颜色均匀和光强均匀的光斑成像至成像系统通光孔直径匹配的位置，得到颜色均匀和光强均匀的光斑。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED照明领域，尤其是带有匀光和成像的光学系统。
背景技术
现有的LED成像光学系统一般包括聚光部分和成像部分，其聚光部分主要是用于将光线聚拢，以提高光效和便于成像。由于成像光学系统聚光部分缺少匀光装置，因此打出的光斑颜色不均匀。如中国专利公开号为202432431的一种多颗 LED 灯珠合光成像系统，包括合光部分和成像部分，合光部分包括两颗以上的 LED灯珠，每颗LED灯珠前方对应设有一个把LED灯珠光通量聚集在 5~15 度内的聚光装置，所有聚光装置组成聚光装置群组，聚光装置群组前方设有一个合光透镜。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种匀光成像光学系统，成像打出的光斑颜色和照度均匀。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种匀光成像光学系统，包括光源、聚光匀光部分和成像部分，所述聚光匀光部分按照光路方向依次包括聚光装置、匀光扩散镜组和聚光镜，所述匀光扩散镜组由两个匀光扩散镜组成，所述匀光扩散镜其中一面为平面，另一面上设有微透镜组，两个匀光扩散镜上的微透镜一一对应。本实用新型光学系统中，聚光装置尽可能多的收集LED发出的光线，并将60%以上的光线控制在6-15度的角度之内；采用匀光扩散镜组均匀化聚光装置聚光所造成的颜色的不均匀和光强的不均匀；匀光扩散镜组由2片相同的匀光扩散镜组成，光线经过第一片匀光扩散镜后聚焦到第二片匀光扩散镜的位置，第二片匀光扩散镜的每一个微透镜将第一个匀光扩散镜上对应的微透镜聚焦的光线放大成像，所有微透镜放大的像重合后就得到颜色均匀和光强均匀的光斑；聚光镜将颜色均匀和光强均匀的光斑成像至成像系统通光孔直径匹配的位置，得到颜色均匀和光强均匀的光斑。
作为改进，所述LED光源包括LED基板和设于所述LED基板上的LED灯珠。
作为改进，所述聚光装置为将60%以上的光线控制在6-15度内的聚光透镜或聚光透镜组。
作为改进，两个匀光扩散镜上的微透镜组朝向相同、相反或相对。
作为改进，匀光扩散镜组与聚光装置之间的距离为2-10mm。
作为改进，所述第一聚光镜和第二聚光镜均为平透镜。
作为改进，所述成像部分按照光路方向依次包括带有通光孔的屏板、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。通过通光孔的光线呈汇聚型，通光孔处的光斑颜色照度均匀；第一透镜至第五透镜组成成像部分的调焦镜组，第六透镜和第七透镜组成变焦镜组。
作为改进，所述第一透镜的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60-90mm；所述第二透镜的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60-90mm；所述第三透镜为胶合镜，入射面为平面，中间面凸面，其曲率半径为R60-90mm，出射面为凹面，其曲率半径为R70-100mm；第四透镜入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60-90mm；第五透镜的入射面为凸面，其曲率半径为R110-150mm，出射面为凸面，其曲率半径为R70-100mm；第六透镜为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R95-100mm，中间面为凸面，曲率半径为R65-70mm，出射面为凹面，其曲率半径为R110-120mm；第七透镜为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R350-400mm，中间面为凸面，其曲率半径为R50-70mm，出射面为凸面，其曲率半径为R80-100mm。
作为改进，所述屏板与LED光源之间的距离为100-130mm，第一透镜与屏板之间的距离为20-60mm，第六透镜与屏板之间的距离为100-180mm，第七透镜与屏板之间的距离为150-200mm，第一透镜至第五透镜之间的距离为0-2mm，通光孔的直径为20-30mm。通光孔直径小于30mm，由于本实用新型的成像部分具有一定的聚光能力，通过通光孔的光线可以呈汇聚型亦可呈发散型。
本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是：
1、本实用新型光学系统中，聚光装置尽可能多的收集LED发出的光线，并将60%以上的光线控制在6-15度的角度之内；采用匀光扩散镜组均匀化聚光装置聚光所造成的颜色的不均匀和光强的不均匀；
2、采用匀光扩散镜组均匀化聚光装置聚光所造成的颜色的不均匀和光强的不均匀；匀光扩散镜组由2片相同的匀光扩散镜组成，光线经过第一片匀光扩散镜后聚焦到第二片匀光扩散镜的位置，第二片匀光扩散镜的每一个微透镜将第一个匀光扩散镜上对应的微透镜聚焦的光线放大成像，所有微透镜放大的像重合后就得到颜色均匀和光强均匀的光斑；
3、聚光镜将颜色均匀和光强均匀的光斑成像至成像系统通光孔直径匹配的位置，得到颜色均匀和光强均匀的光斑。
附图说明
图1为本实用新型光路图。
图2为聚光装置示意图I。
图3为聚光装置示意图II。
图4为匀光扩散镜组示意图I。
图5为匀光扩散镜组示意图II。
图6为匀光扩散镜组示意图III。
图7为聚光匀光部分的光路图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种匀光成像光学系统，包括光源、聚光匀光部分和成像部分。
如图1所示，所述聚光匀光部分按光路方向依次包括LED光源1、聚光装置2、匀光扩散镜组3、聚光镜4。所述LED光源1包括LED基板11和设于所述LED基板11上的LED灯珠12，LED灯珠12为单芯片或多芯片封装LED。如图2、3所示，所述聚光装置2为将60%以上的光线控制在6-15度内的聚光透镜21或聚光透镜组；所述的聚光透镜光线入射端设有用于容置LED灯珠的腔体，所述腔体表面形成入射面，聚光透镜的出射面为珠面或磨砂面；所述聚光透镜组可以是两个以上在同一光轴上的透镜22，通过这些透镜22的组成实现聚光装置的功能。如图4至6所示，所述匀光扩散镜组3由两个匀光扩散镜31组成，所述匀光扩散镜31其中一面为平面，另一面上设有微透镜组32，微透镜组32由若干呈网状分布或阵列分布的微透镜321组成；两个匀光扩散镜31上的微透镜组32朝向相同、相反或相对，只要两个匀光扩散镜31上的微透镜321一一对应即可；匀光扩散镜组3与聚光装置2之间的距离为2-10mm。所述聚光镜4为平透镜，聚光透镜将颜色均匀和光强均匀的光斑成像至尽可能近的位置，在近距离得到颜色均匀和光强均匀的光斑。在聚光镜光线出射反射设置通光孔和成像装置，将可光线成像投射至被照射面。
如图1所示，所述成像部分按照光路方向依次包括带有通光孔的屏板5、第一透镜6、第二透镜7、第三透镜8、第四透镜9、第五透镜10、第六透镜13和第七透镜14。所述第一透镜6的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60mm；所述第二透镜7的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60mm；所述第三透镜8为胶合镜，入射面为平面，中间面凸面，其曲率半径为R60mm，出射面为凹面，其曲率半径为R70mm；第四透镜9入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60mm；第五透镜10的入射面为凸面，其曲率半径为R110mm，出射面为凸面，其曲率半径为R70mm；第六透镜13为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R95mm，中间面为凸面，曲率半径为R65mm，出射面为凹面，其曲率半径为R110mm；第七透镜14为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R350mm，中间面为凸面，其曲率半径为R50mm，出射面为凸面，其曲率半径为R80mm。所述屏板5与LED光源之间的距离为100mm，第一透镜6与屏板5之间的距离为20mm，第六透镜13与屏板5之间的距离为100mm，第七透镜14与屏板5之间的距离为150mm，第一透镜6至第五透镜10之间的距离为0.5mm，通光孔的直径为20mm。通光孔直径小于30mm，由于本实用新型的成像部分具有一定的聚光能力，通过通光孔的光线可以呈汇聚型亦可呈发散型。
如图7所示，本实用新型光学系统中，聚光装置尽可能多的收集LED发出的光线，并将60%以上的光线控制在6-15度的角度之内；采用匀光扩散镜组均匀化聚光装置聚光所造成的颜色的不均匀和光强的不均匀；匀光扩散镜组由2片相同的匀光扩散镜组成，光线经过第一片匀光扩散镜后聚焦到第二片匀光扩散镜的位置，第二片匀光扩散镜的每一个微透镜将第一个匀光扩散镜上对应的微透镜聚焦的光线放大成像，所有微透镜放大的像重合后就得到颜色均匀和光强均匀的光斑；聚光镜将颜色均匀和光强均匀的光斑成像至成像系统通光孔直径匹配的位置，得到颜色均匀和光强均匀的光斑。
实施例2
与实施例1所不同的是，如图1所示，所述成像部分按照光路方向依次包括带有通光孔的屏板5、第一透镜6、第二透镜7、第三透镜8、第四透镜9、第五透镜10、第六透镜13和第七透镜14。所述第一透镜6的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R75mm；所述第二透镜7的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R750mm；所述第三透镜8为胶合镜，入射面为平面，中间面凸面，其曲率半径为R75mm，出射面为凹面，其曲率半径为R85mm；第四透镜9入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R75mm；第五透镜10的入射面为凸面，其曲率半径为R130mm，出射面为凸面，其曲率半径为R85mm；第六透镜13为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R97mm，中间面为凸面，曲率半径为R67mm，出射面为凹面，其曲率半径为R115mm；第七透镜14为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R380mm，中间面为凸面，其曲率半径为R60mm，出射面为凸面，其曲率半径为R90mm。所述屏板5与LED光源之间的距离为120mm，第一透镜6与屏板5之间的距离为40mm，第六透镜13与屏板5之间的距离为140mm，第七透镜14与屏板5之间的距离为170mm，第一透镜6至第五透镜10之间的距离为1mm，通光孔的直径为25mm。通光孔直径小于30mm，由于本实用新型的成像部分具有一定的聚光能力，通过通光孔的光线可以呈汇聚型亦可呈发散型。本实施例光学系统所产生的效果与实施例1相同。
实施例3
与实施例1所不同的是，如图1所示，所述成像部分按照光路方向依次包括带有通光孔的屏板5、第一透镜6、第二透镜7、第三透镜8、第四透镜9、第五透镜10、第六透镜13和第七透镜14。所述第一透镜6的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R90mm；所述第二透镜7的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R90mm；所述第三透镜8为胶合镜，入射面为平面，中间面凸面，其曲率半径为R90mm，出射面为凹面，其曲率半径为R100mm；第四透镜9入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R90mm；第五透镜10的入射面为凸面，其曲率半径为R150mm，出射面为凸面，其曲率半径为R100mm；第六透镜13为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R100mm，中间面为凸面，曲率半径为R70mm，出射面为凹面，其曲率半径为R120mm；第七透镜14为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R400mm，中间面为凸面，其曲率半径为R70mm，出射面为凸面，其曲率半径为R100mm。所述屏板5与LED光源之间的距离为130mm，第一透镜6与屏板5之间的距离为60mm，第六透镜13与屏板5之间的距离为180mm，第七透镜14与屏板5之间的距离为200mm，第一透镜6至第五透镜10之间的距离为2mm，通光孔的直径为29mm。通光孔直径小于30mm，由于本实用新型的成像部分具有一定的聚光能力，通过通光孔的光线可以呈汇聚型亦可呈发散型。本实施例光学系统所产生的效果与实施例1相同。
Claims (9)
1.一种匀光成像光学系统，包括光源、聚光匀光部分和成像部分，其特征在于：所述聚光匀光部分按照光路方向依次包括聚光装置、匀光扩散镜组和聚光镜，所述匀光扩散镜组由两个匀光扩散镜组成，所述匀光扩散镜其中一面为平面，另一面上设有微透镜组，两个匀光扩散镜上的微透镜一一对应。
2.根据权利要求1所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：所述光源包括LED基板和设于所述LED基板上的LED灯珠。
3.根据权利要求2所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：所述聚光装置为将60%以上的光线控制在6-15度内的聚光透镜或聚光透镜组。
4.根据权利要求1所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：两个匀光扩散镜上的微透镜组朝向相同、相反或相对。
5.根据权利要求1所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：匀光扩散镜组与聚光装置之间的距离为2-10mm。
6.根据权利要求1所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：所述聚光镜为平透镜。
7.根据权利要求1所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：所述成像部分按照光路方向依次包括带有通光孔的屏板、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜。
8.根据权利要求7所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：所述第一透镜的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60-90mm；所述第二透镜的入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60-90mm；所述第三透镜为胶合镜，入射面为平面，中间面凸面，其曲率半径为R60-90mm，出射面为凹面，其曲率半径为R70-100mm；第四透镜入射面为平面，出射面为凸面，其曲率半径为R60-90mm；第五透镜的入射面为凸面，其曲率半径为R110-150mm，出射面为凸面，其曲率半径为R70-100mm；第六透镜为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R95-100mm，中间面为凸面，曲率半径为R65-70mm，出射面为凹面，其曲率半径为R110-120mm；第七透镜为胶合镜，入射面为凹面，其曲率半径为R350-400mm，中间面为凸面，其曲率半径为R50-70mm，出射面为凸面，其曲率半径为R80-100mm。
9.根据权利要求7所述的一种匀光成像光学系统，其特征在于：所述屏板与LED光源之间的距离为100-130mm，第一透镜与屏板之间的距离为20-60mm，第六透镜与屏板之间的距离为100-180mm，第七透镜与屏板之间的距离为150-200mm，第一透镜至第五透镜之间的距离为0-2mm，通光孔的直径为20-30mm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110260268A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-20 | 中国科学院半导体研究所 | 匀光照明模组及其应用 |
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