CN204302585U - 光学构件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光学构件。该光学构件包括第一光学部件和与第一光学部件相邻设置的第二光学部件，入射光线通过第一光学部件形成非旋转对称光斑，非旋转对称光斑通过第二光学部件形成旋转对称光斑。通过以上方式，本实用新型能够在生产应用中易于实现，并且能够形成旋转对称的光斑。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光整形技术领域，特别是涉及一种光学构件。
背景技术
目前，主要通过以下两种方式将高斯分布光束整形为平顶分布光束，高斯分布光束如图1所示，平顶分布光束如图2所示。
第一种方式，高斯分布光束通过加工大倾斜角度的光扩散板31，以获取较大的发散角，进而实现光强在较大的区域内均匀分布，如图3所示。但是，光扩散板31的加工过程需要经过磨砂或刻蚀等复杂工艺，大倾斜角度的光扩散板31由于角度斜率大，导致加工困难，效率低，在生产应用中很难实现。
第二种方式，高斯分布光束通过第一微透镜阵列41和第二微透镜阵列42，以整形为平顶分布，如图4所示。其中，第一微透镜阵列41的子透镜将入射光束分割为子光束，并聚焦在第二微透镜阵列42上，第二微透镜阵列42用于将被分割后的入射光速进行叠加。由于，第一微透镜阵列41将入射光线分割为多个细光束，每个细光束范围内的微小不均匀性将叠加过程中被平滑而获得均匀照明。但是，由于第一微透镜阵列41和第二微透镜阵列42的扩散角度有限，且第一微透镜阵列41和第二微透镜阵列42均由多个子透镜紧密排列组成，导致形成的光斑为非旋转对称，影响光强的均匀分布。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种光学构件，使用简单的结构使得获得均匀分布的光强。
本实用新型提供一种光学构件，其包括第一光学部件和与第一光学 部件相邻设置的第二光学部件，入射光线通过第一光学部件形成非旋转对称光斑，非旋转对称光斑通过第二光学部件形成旋转对称光斑。
其中，第一光学部件通过折射或者衍射形成非旋转对称光斑，第二光学部件通过散射形成旋转对称的光斑。
其中，第二光学部件为光扩散板，光扩散板上设置有无序排列的多个散射突起或凹陷。
其中，第一光学部件为微透镜阵列，微透镜阵列上设置有有序排列的多个透镜单元，入射光线通过透镜单元产生折射。
其中，透镜单元为多边形微透镜。
其中，透镜单元为凸形微透镜或凹形微透镜。
其中，透镜单元为非球面微透镜。
其中，第一光学部件为衍射光学部件，衍射光学部件设置有有序排列多个衍射单元，入射光线通过衍射单元产生非对称旋转光斑。
其中，衍射单元为台阶状的结构。
其中，第一光学部件和第二光学部件一体设置。
通过上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置第一光学部件和与第一光学部件相邻设置的第二光学部件，入射光线通过第一光学部件形成非旋转对称光斑，非旋转对称光斑通过第二光学部件形成旋转对称光斑，无需加工大倾斜角度的光扩散板，加工简单，此外第二光学部件所形成的光斑为旋转对称的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，需要说明的是，本专利中的相邻是指两个部件之间存在一定距离，或者两个部件紧密抵接。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是高斯分布光束的示意图；
图2是平顶分布光束的示意图；
图3是现有技术中光扩散板的示意图；
图4是现有技术中第一微透镜阵列和第二微透镜阵列的示意图；
图5是本实用新型第一实施例的光学构件的示意图；
图6是图5中第一光学部件的示意图；
图7(a)是图5中微透镜阵列所形成的光斑的示意图；
图7(b)是图5中光扩散板所形成的光斑的示意图；
图7(c)是图5中旋转对称的光斑的示意图；
图8是本实用新型第二实施例的第一光学部件的示意图；
图9(a)是图8中正六边形微透镜所形成的光斑的示意图；
图9(b)是图8中第二光学部件所形成的光斑的示意图；
图9(c)是图8中圆形光斑的示意图；
图10是本实用新型第三实施例的光学构件的示意图；
图11是入射光线通过球面微透镜的光线图；
图12是本实用新型第五实施例的光学构件的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参见图5所示，图5是本实用新型第一实施例的光学构件的结构示意图。如图5所示，本实施例所揭示的光学构件50包括：第一光学部件51和第二光学部件52。其中，第一光学部件51与第二光学部件52相邻设置。
其中，入射光线A通过第一光学部件51形成非旋转对称光斑，非旋转对称光斑通过第二光学部件52形成旋转对称光斑。并且第一光学部件51通过折射或衍射形成非旋转对称光斑，第二光学部件52通过散 射形成旋转对称的光斑。
优选地，第一光学部件51为微透镜阵列，微透镜阵列上设置有有序排列的多个透镜单元511，入射光线A通过透镜单元511产生折射，如图6所示。其中，透镜单元511为多边形微透镜，透镜单元511优选为正四边形微透镜，且透镜单元511为凸形微透镜。由于微透镜阵列的多个透镜单元511紧密有序地排列的，因此，微透镜阵列所形成的光斑为非旋转对称的。
优选地，第二光学部件52为光扩散板，光扩散板上设置有无序排列的多个散射凸起或凹陷。即，光扩散板经过刻蚀或磨砂等工艺处理，以形成多个散射凸起或凹陷，多个散射凸起或凹陷是无序化排列的，因此光扩散板所形成的光斑为旋转对称的。
其中，入射光线A通过微透镜阵列产生折射，入射光线A被分割和重组成不同的光束，不同的光束通过光扩散板产生各个方向的散射，即将入射的高斯分布光束(入射光线A)打乱，再进行重组叠加，以形成平顶分布光束(输出光线B)，其中输出光线B的光强分布均匀，且实现了角度扩散。
如图7(a)-7(c)所示，微透镜阵列所形成的光斑C和光扩散板所形成的光斑D进行叠加，以形成完美的圆形光斑E，即旋转对称的光斑。
在本实施例中，微透镜阵列和光扩散板直接组合使用。在其他实施例中，为了使得该光学构件的结构更为紧凑，通过本发明人多次的探索研究，将第一光学部件51和第二光学部件52一体设置，利于后续光路的设计。即微透镜阵列和光扩散板通过加工成一个完整的光线构件50，该光学构件50可以应用于激光照明、舞台照明或特种照明等多种场合。
本实施例通过设置第一光学部件51和第二光学部件52，入射光线A通过第一光学部件51形成非旋转对称光斑，非旋转对称光斑通过第二光学部件52形成旋转对称光斑，无需加工大倾斜角度的光扩散板，加工简单，在生产应用中易于实现；此外第二光学部件52所形成的光斑为旋转对称的，进而光学构件50能够形成旋转对称的光斑。第二光 学部件52的选用，不仅考虑到了光斑的对称性，还可以根据后续光路的要求，通过第二光学部件52调整扩散角度。
本实用新型还提供第二实施例的光学构件，本实施例所揭示的光学构件与第一实施例所揭示的光学构件50的不同之处在于：如图8所示，本实施例所揭示的第一光学部件的透镜单元511为正六边形微透镜。
如图9(a)-9(c)所示，正六边形微透镜所形成的光斑C1和第二光学部件52所形成的光斑D1进行叠加，以形成完美的圆形光斑E1。相对于第一实施所揭示的光学构件50所形成的光斑E，由于正六边形微透镜相对于正四边形微透镜的边数多，更加接近圆形，因此本实施例所揭示的光学构件所形成的光斑E1更加完美。
在其他实施例中，根据该光学构件的使用要求，可以将第一光学部件51设置为其他正多边形微透镜，正多边形微透镜的边数越多，越接近圆形，以使光学构件所形成的光斑更加完美。
本实用新型还提供第三实施例的光学构件，本实施例所揭示的光学构件与第一实施例所揭示的光学构件50的不同之处在于：如图10所示，本实施例所揭示的多个透镜单元511为凹形微透镜。
其中，入射光线A通过凹形微透镜产生折射，入射光线A被分割和重组成不同的光束，再组合第二光学部件52的干扰调节，增强光束的相干性。
本实用新型还提供第四实施例的光学构件，本实施例所揭示的光学构件在第一实施例所揭示的光学构件50的基础上进行描述。本实施例所揭示的透镜单元为非球面微透镜。由于非球面微透镜处理可矫正球差，以形成亮度均匀分布的圆形光斑。
如图11所示，入射光线A通过球面微透镜后，以不同的角度的光线与光轴F相交，以形成焦点。其中，入射光线A通过球面微透镜边缘形成的焦点H1离球面微透镜较近，入射光线A通过球面微透镜中间形成的焦点H2离球面微透镜较远，因此形成圆形的弥散斑，圆形的中心亮度最亮，往圆形的边缘方向的亮度逐渐变暗。入射光线A通过非球面微透镜，则拉远成像点，可以将焦点H1拉远至焦点H2，实现入射光线 A通过非球面微透镜后成像在一个焦点上，以使形成的光斑亮度均匀分布。
本实用新型还提供第五实施例的光学构件，本实施例所揭示的光学构件与第一实施例所揭示的光学构件50的不同之处在于：如图12所示，本实施例所揭示的第一光学部件51为衍射光学部件。其中，衍射光学部件设置有有序排列多个衍射单元512，入射光线A通过衍射单元产生折射。
其中，多个衍射单元512通过刻蚀法或沉淀法设置为台阶状的结构，经多个衍射单元512折射的入射光线A具有连续变化的行为，以使输出光线B为能量均匀分布的平顶分布光束。
综上所述，本实用新型通过设置第一光学部件和第二光学部件，入射光线通过第一光学部件形成非旋转对称光斑，非旋转对称光斑通过第二光学部件形成旋转对称光斑，无需加工大倾斜角度的光扩散板，加工简单，在生产应用中易于实现；此外第二光学部件所形成的光斑为旋转对称的，进而光学构件能够形成旋转对称的光斑。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种光学构件，其特征在于，所述光学构件包括第一光学部件和与所述第一光学部件相邻设置的第二光学部件，入射光线通过所述第一光学部件形成非旋转对称光斑，所述非旋转对称光斑通过所述第二光学部件形成旋转对称光斑。
2.根据权利要求1所述的光学构件，其特征在于，所述第一光学部件通过折射或者衍射形成非旋转对称光斑，所述第二光学部件通过散射形成所述旋转对称的光斑。
3.根据权利要求1所述的光学构件，其特征在于，所述第二光学部件为光扩散板，所述光扩散板上设置有无序排列的多个散射突起或凹陷。
4.根据权利要求3所述的光学构件，其特征在于，所述第一光学部件为微透镜阵列，所述微透镜阵列上设置有有序排列的多个透镜单元，所述入射光线通过所述透镜单元产生折射。
5.根据权利要求4所述的光学构件，其特征在于，所述透镜单元为多边形微透镜。
6.根据权利要求4所述的光学构件，其特征在于，所述透镜单元为凸形微透镜或凹形微透镜。
7.根据权利要求4所述的光学构件，其特征在于，所述透镜单元为非球面微透镜。
8.根据权利要求1所述的光学构件，其特征在于，所述第一光学部件为衍射光学部件，所述衍射光学部件设置有有序排列多个衍射单元，所述入射光线通过所述衍射单元产生非对称旋转光斑。
9.根据权利要求8所述的光学构件，其特征在于，所述衍射单元为台阶状的结构。
10.根据权利要求1所述的光学构件，其特征在于，所述第一光学部件和所述第二光学部件一体设置。
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| CN201420512557.9U CN204302585U (zh) | 2014-09-05 | 2014-09-05 | 光学构件 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105467599A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-06 | 深圳乐行天下科技有限公司 | 一种激光整形光学元件 |
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2014
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