CN212009268U - 一种低成本的大功率投影照明匀光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种低成本的大功率投影照明匀光系统，包括：光源、用于对所述光源产生的光线进行匀光处理的光棒、用于对经过所述光棒匀光处理后的光线进行准直处理的场镜组以及用于对经过所述场镜组准直处理后的光线进行成像的光斑成像面，所述光棒的入光口小于出光口的口径。本实施例中，通过用光棒直接对光线进行匀光处理后，再经过场镜组准直处理后，在光斑成像面上成像，其使得光线照度均匀，结构简单，光程较短，极大地降低了材料成本，也通过减少透镜的使用，提高了光线照明效率。

Description

一种低成本的大功率投影照明匀光系统

技术领域

本实用新型涉及投影照明技术领域，尤其涉及一种大功率投影照明匀光系统。

背景技术

随着技术时代的发展，在投影显示领域中，投影照明系统被越来越多的领域使用。而投影显示技术在不同的应用领域中，采用的投影照明系统的方案也有很多种。然而目前投影显示技术成熟，大多数投影最终出来的性能参数指标也相差不大。

在现有的工业投影照明系统中，例3D打印与3D扫描等，这些产品采用的都是单色光，在匀光系统中，采用的是光棒匀光与复眼匀光系统。目前最为常见的复眼匀光系统是采用发光光源通过透镜进行准直矫正入射到复眼匀光模组后，在通过透镜汇聚到成像面上；而光棒匀光系统是采用发光光源通光透镜进行准直矫正后，在通过准直的光汇聚到光棒口径里进行匀光，最后在通光透镜进行准直后在汇聚到成像面。

具体地，目前现有的复眼匀光系统与光棒匀光系统，如下；

在复眼匀光系统中，如图1为复眼匀光系统的示意图，复眼匀光系统装置有第一发光光源101(发光类型为朗伯形面光源)、准直透镜模组102、复眼模组103、第一场镜组104、第一光斑成像面105。其中，整个匀光系统中的光程较短，可以减小整个投影照明系统的尺寸。但是在复眼匀光系统中，大多数的复眼都是采用塑胶复眼，而塑胶复眼在大功率的情况下，寿命较低，如是采用玻璃复眼，会导致加工的难度提高，成本也相对的变高。在复眼匀光照明系统中，不管是塑胶的复眼还是玻璃的复眼，在单个匀光器件上，制作起来的成本都高于光棒匀光系统。同时，从准直透镜模组102中出射的准直光线入射到复眼模组103进行匀光，在复眼模组103出射的光线会存在小部分的损失，因复眼的可被接收的入射角度不能超过复眼的出射角度，当入射角度大于复眼的出射角度时，超过复眼出射的大角度光线会通过第一面复眼入射到第二面相邻的复眼上，这样会导致在相同大小的第一光斑成像面105上的能量变低。而在发光光源101与准直透镜模组102中，准直透镜模组102 把发光光源101出射的光线准直为平行光，因发光光源101的发散角较大，发光光源101到准直透镜模组102的行程拉近，会导致准直透镜模组102的角度增大；而发光光源101到准直透镜模组102的行程拉远，入射到准直透镜模组102上的光斑变大，导致效率的损失。因此，整个系统对发光光源101 到准直模组102的精度较为敏感，也会造成设计难度提高。

在光棒匀光系统中，如图2为光棒匀光系统的示意图，光棒匀光系统装置有第二发光光源201(发光类型为朗伯形面光源)、准直透镜模组202、耦合透镜203、第一光棒204、第二场镜组205、第二光斑成像面206。其中，整个光棒匀光系统中的光程较长，会导致整个投影照明系统尺寸偏大，造成功率较低。同时，在耦合透镜组203中，在不同的系统中，由于设计的公差与组装公差的设定问题，耦合入射到第一光棒204中的能量可能会存在部分的损失，导致有一部分的能量可能会在入射到第一光棒204光棒中直接损失掉，在口径不变的情况下，带有一定的角度光线入射到同一口径上，光程越远，光斑越大，从而造成效率越低。

实用新型内容

本实用新型实施例公开了一种低成本的大功率投影照明匀光系统，通过减少透镜使用，用于解决现有的均光系统的高成本与功率低的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种低成本的大功率投影照明匀光系统，包括：光源、用于对所述光源产生的光线进行匀光处理的光棒、用于对经过所述光棒匀光处理后的光线进行准直处理的场镜组以及用于对经过所述场镜组准直处理后的光线进行成像的光斑成像面，所述光棒的入光口小于出光口的口径。

优选地，所述光棒内部沿轴线方向开有锥型通孔，所述锥型通孔内壁为反射面。

优选地，所述锥型通孔的反射面与其轴线方向之间的角度D＝arctan(B-A) /2C，其中，A为所述锥型通孔的最小孔径，B为所述锥型通孔的最大孔径， C为所述锥型通孔沿轴线方向的最大长度。

优选地，所述光棒采用玻璃材质或金属材质制成。

优选地，所述场镜组包括水平方向依次设置的三个透镜，所述透镜的远离所述光棒一面均为凸球面。

优选地，所述光棒的入光口的口径大于所述光源口径。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型实施例提供了一种低成本的大功率投影照明匀光系统，包括：光源、用于对所述光源产生的光线进行匀光处理的光棒、用于对经过所述光棒匀光处理后的光线进行准直处理的场镜组以及用于对经过所述场镜组准直处理后的光线进行成像的光斑成像面，所述光棒的入光口小于出光口的口径。本实施例中，通过用光棒直接对光线进行匀光处理后，再经过场镜组准直处理后，在光斑成像面上成像，其使得光线照度均匀，结构简单，光程较短，极大地降低了材料成本，也通过减少透镜的使用，同时，通过光棒的入光口小于出光口的口径，可以使得光线能够经过多次反射进行匀光，提高了光线照明效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中的复眼匀光系统的结构示意图；

图2为现有技术中的光棒匀光系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种低成本的大功率投影照明匀光系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种低成本的大功率投影照明匀光系统中锥型通孔的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种低成本的大功率投影照明匀光系统，请参阅图3，包括：光源301、用于对光源301产生的光线进行匀光处理的光棒302、用于对经过光棒302匀光处理后的光线进行准直处理的光源303以及用于对经过光源303准直处理后的光线进行成像的光斑成像面304，光棒302的入光口小于出光口的口径。

需要说明的是，光源301采用朗伯形面光源；

同时，光源301到光棒302的最近距离与光源301封装、光棒302口径以及效率需求有关，其最近距离需要保证光源301发出的光线能够最大范围地耦合进光棒302中，以减少损耗。

进一步地，光棒302内部沿轴线方向开有锥型通孔，锥型通孔内壁为反射面。

可以理解的是，光棒302外部可以为任意形状，锥型通孔靠近光源301 的一面为入光口，锥型通孔远离光源301的一面为出光口。

进一步地，为了便于理解，参考图4，锥型通孔的反射面与轴线方向之间的角度D＝arctan(B-A)/2C，其中，A为锥型通孔的最小孔径，B为锥型通孔的最大孔径，C为锥型通孔沿轴线方向的最大长度。

可以理解的是，当光源301产生的光线通过入光口入射到锥型通孔后，由于光线为散射光线，当入射光线角度m小于或等于D时，则无需经过锥型通孔的反射面反射，可直接从出光口处出射至场镜组；当入射光线角度m大于D时，则入射光线射至锥型通孔的反射面，并经过K次反射后，得出的出射角度n，其中，出射角度n＝m-K*D。使得入射光线经过锥形通孔的反射面多次反射后，对所有入射光线进行均光处理。

进一步地，光棒302采用玻璃材质或金属材质(如高反铝)制成。

可以理解的是，采用玻璃材质或金属材质可以耐高温。

进一步地，光源303包括水平方向依次设置的三个透镜，透镜的远离光棒302一面为球面。

可以理解的是，三个透镜之间设置的焦距根据需要而定，在此不做限制。

进一步地，锥型通孔的入光口的口径大于光源301口径。

可以理解的是，通过锥型通孔的入光口的口径大于光源301口径。可以有效地保证大部分的光线都能过入射至锥型通孔的入光口处，避免光线在多次传输造成能量损耗。

需要说明的是，本实施例的原理为，通过光源301产生的光线直接入射至光棒302中进行匀光处理，再通过光源303进行准直后入射至光斑成像面304，使得光线照度更加均匀，而相比于现有技术，直接取消了准直透镜与耦合透镜的使用，极大的降低了材料成本，同时，也使得整个匀光系统的光程变短，通过减少透镜数量，可以降低整个匀光系统对光线的吸收率与反射率，从而减少光线效率的损耗，提高整个匀光系统的效率。

以上对本实用新型所提供的一种低成本的大功率投影照明匀光系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种低成本的大功率投影照明匀光系统，其特征在于，包括：光源、用于对所述光源产生的光线进行匀光处理的光棒、用于对经过所述光棒匀光处理后的光线进行准直处理的场镜组以及用于对经过所述场镜组准直处理后的光线进行成像的光斑成像面，所述光棒的入光口小于出光口的口径。

2.根据权利要求1所述的低成本的大功率投影照明匀光系统，其特征在于，所述光棒内部沿轴线方向开有锥型通孔，所述锥型通孔内壁为反射面。

3.根据权利要求2所述的低成本的大功率投影照明匀光系统，其特征在于，所述锥型通孔的反射面与其轴线方向之间的角度D＝arctan(B-A)/2C，其中，A为所述锥型通孔的最小孔径，B为所述锥型通孔的最大孔径，C为所述锥型通孔沿轴线方向的最大长度。

4.根据权利要求1或2所述的低成本的大功率投影照明匀光系统，其特征在于，所述光棒采用玻璃材质或金属材质制成。

5.根据权利要求1所述的低成本的大功率投影照明匀光系统，其特征在于，所述场镜组包括水平方向依次设置的三个透镜，所述透镜远离所述光棒的一面均为凸球面。

6.根据权利要求1所述的低成本的大功率投影照明匀光系统，其特征在于，所述光棒的入光口的口径大于所述光源口径。

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