CN212364711U - 基于球型透镜阵列的光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于球型透镜阵列的光源，包括平面发光光源、球型透镜阵列、收束透镜组、滤光镜组、输出端口，所述球型透镜阵列、收束透镜组、滤光镜组与所述平面发光光源平行间隔设置，且处于所述平光发光光源发出光线的路径上，所述输出端口与所述平面发光光源平行间隔设置且处于所述滤光镜组的后端或者所述收束透镜组与滤光镜组之间。本实用新型的一种基于球型透镜阵列的光源，通过球型阵列透镜对平面发光光源进行收束，显著改善发光的方向性，并通过收束透镜组收束，经过滤光镜组过滤出特定波段的光，通过输出端口到达待照射物体，聚焦了特定波段的能量，提高了激发功率。

Description

基于球型透镜阵列的光源

技术领域

本实用新型属于生化荧光检测技术领域，具体涉及一种基于球型透镜阵列的光源。

背景技术

在生物化学检测领域，荧光检测法是一个重要的技术手段，大量生化反应均以荧光作为生化反应进程和最终结果的展示方法。荧光染料需要特定波段的光才能激发出荧光，常用的激发光源有激光器、LED、卤素灯等，其中LED由于成本低、寿命长、性能稳定等优势，有重要的应用价值，但LED发光的光谱较宽、方向性差，造成难以聚焦能量，在需要激发区域小、激发功率较高的场景下难以满足需求。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于球型透镜阵列的光源，通过球型阵列透镜对平面发光光源进行收束，显著改善发光的方向性，并通过收束透镜组收束，经过滤光镜组过滤出特定波段的光，通过输出端口到达待照射物体，聚焦了特定波段的能量，提高了激发功率。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种基于球型透镜阵列的光源，包括平面发光光源、球型透镜阵列、收束透镜组、滤光镜组、输出端口，所述球型透镜阵列、收束透镜组、滤光镜组与所述平面发光光源平行间隔设置，且处于所述平光发光光源发出光线的路径上，所述输出端口与所述平面发光光源平行间隔设置且处于所述滤光镜组的后端或者所述收束透镜组与滤光镜组之间。

优选地，所述平面发光光源为LED阵列。

优选地，所述球型透镜阵列包括多个球型透镜，多个所述球型透镜平行于所述平面发光光源设置。

优选地，所述球型透镜的焦距为f，所述球型透镜阵列与所述平面发光光源的间距为h，h≤2f。

优选地，所述收束透镜组包括聚焦凸透镜、准直透镜，其中所述聚焦凸透镜处于所述球型透镜阵列与所述准直透镜之间。

优选地，所述聚焦凸透镜与所述准直透镜共焦。

优选地，所述滤光镜组包括多片滤光片，多片所述滤光片平行于所述平面发光光源设置。

优选地，所述输出端口为光纤耦合端、透镜或者通孔中的一个。

本实用新型提供的一种基于球型透镜阵列的光源，通过球型阵列透镜对平面发光光源进行收束，显著改善发光的方向性，并通过收束透镜组收束，经过滤光镜组过滤出特定波段的光，通过输出端口到达待照射物体，聚焦了特定波段的能量，提高了激发功率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的基于球型透镜阵列的光源的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的基于球型透镜阵列的光源的结构示意图。

附图标记表示为：

1、平面发光光源；2、球型透镜阵列；3、收束透镜组；31、聚焦凸透镜；32、准直透镜；4、滤光镜组；5、输出端口。

具体实施方式

结合参见图1及图2所示，根据本实用新型的实施例，提供一种基于球型透镜阵列的光源，包括平面发光光源1、球型透镜阵列2、收束透镜组3、滤光镜组4、输出端口5，所述球型透镜阵列2、收束透镜组3、滤光镜组4与所述平面发光光源1平行间隔设置，且处于所述平光发光光源1发出光线的路径上，所述输出端口5与所述平面发光光源1平行间隔设置且处于所述滤光镜组4的后端或者所述收束透镜组3与滤光镜组4之间(也即所述输出端口5可以处于所述滤光镜组4的前端或者后端)。该技术方案中，通过球型阵列透镜对平面发光光源进行收束，显著改善发光的方向性，并通过收束透镜组收束，经过滤光镜组过滤出特定波段的光，通过输出端口到达待照射物体，聚焦了特定波段的能量，提高了激发功率。

所述平面发光光源1为LED阵列，具体的，LED阵列具有100个灯芯，以10×10的方式排列，灯芯间隔2mm，单个灯芯功率1W，发光的波段集中在460nm～500nm。该技术方案中，利用LED阵列作为平面发光光源，以此提高光功率，然后通过球型透镜阵列、收束透镜组对光束进行聚拢，进一步提高功率，然后通过滤光镜组对光束进行滤光，在激发区域小、激发功率较高场景下实现了LED光源的应用。

优选地，所述球型透镜阵列2包括多个球型透镜，多个所述球型透镜平行于所述平面发光光源1设置。作为一种具体的实施方式，所述球型阵列透镜由25个球型透镜组成，每个球型透镜直径为4mm、焦距为2.93mm，以5×5的方式排列，此时球型透镜中心距离LED灯芯上表面3mm；作为另一种具体的实施方式，所述球型阵列透镜的个数与所述LED阵列中的灯芯的个数相对应也即由100个球型透镜组成，每个球型透镜直径为1mm、焦距为0.73mm，以10×10的方式排列，球型透镜中心距离LED灯芯上表面1mm。此时，可以明确的是，定义所述球型透镜的焦距为f，所述球型透镜阵列2与所述平面发光光源1的间距为h，此时保证了h≤2f。

优选地，所述收束透镜组3包括聚焦凸透镜31、准直透镜32，其中所述聚焦凸透镜31处于所述球型透镜阵列2与所述准直透镜32之间。进一步的，所述聚焦凸透镜31与所述准直透镜32共焦。具体的，所述聚焦凸透镜直径为25mm、焦距为50mm，与球型透镜阵列的距离为10mm，所述准直透镜32可以是准直凸透镜(如图1所示)亦可以是准直凹透镜(如图2所示)，当所述准直透镜32为准直凸透镜时，所述准直凸透镜直径为10mm、焦距为12mm，位于所述聚焦凸透镜31的后方62mm处，且使两者处于共焦状态；当所述准直透镜32为准直凹透镜时，所述准直凹透镜直径10mm、焦距12mm，此时将其置于所述聚焦凸透镜31的后方38mm处，使两者处于共焦状态。所述聚焦凸透镜31与所述准直透镜32的中心应处于同一垂线上(以图1或者2所展示的方位为准，以下与此相同，共轴)。

优选地，所述滤光镜组4包括一片或者多片滤光片，所述滤光片平行于所述平面发光光源1设置。具体的，所述滤光镜组4中的滤光片直径为10mm、通带波段为480nm～490nm，将其置于所述准直透镜32的后方10mm处，其中心与聚焦凸透镜31和准直凸透镜32的中心在同一垂线上(共轴)。

所述输出端口5为光纤耦合端、透镜或者通孔中的一个，当所述输出端口5为光纤耦合端时，其光纤芯径为1mm，其中心与所述滤光片中心在同一垂线上(共轴)；当所述输出端口5为聚焦凸透镜时，其直径为10mm、焦距为50mm，其被置于所述准直凹透镜后方10mm，中心与所述准直凹透镜中心在同一垂线上。

以下结合具体实例对本实用新型的技术方案作出进一步阐述。

实施例1

如图1所示，本实用新型的基于球型透镜阵列的光源包括：平面发光光源1、球型透镜阵列2、聚焦凸透镜31、准直凸透镜32、滤光片、光纤耦合端。

平面发光光源为LED阵列，LED阵列具有100个灯芯，以10×10的方式排列，灯芯间隔2mm，单个灯芯功率1W，发光的波段集中在460nm～500nm。

球型阵列透镜由25个球型透镜组成，每个球型透镜直径4mm、焦距2.93mm，以5×5的方式排列，球型透镜中心距离LED灯芯上表面3mm。

聚焦凸透镜31直径25mm、焦距50mm，与球型透镜阵列的距离为10mm，准直凸透镜32直径10mm、焦距12mm，位于聚焦凸透镜31上方62mm处，两者处于共焦状态，聚焦凸透31和准直凸透镜32的中心在同一垂线上。

滤光片直径为10mm、通带波段为480nm～490nm，位于准直凸透镜32上方10mm处，中心与聚焦凸透镜31和准直凸透镜32的中心在同一垂线上。

输出端口是光纤耦合端，光纤芯径1mm，中心与滤光片中心在同一垂线上。

通过光功率计记录光纤输出端的光功率为809.3mW，光斑直径小于1mm，实现了在较小的激发区域内具有较高的激发光功率。

实施例2

如图2所示，本实用新型的基于球型透镜阵列的光源包括：平面发光光源1、球型透镜阵列2、聚焦凸透镜31、准直凹透镜32、滤光片、输出聚焦凸透镜。

平面发光光源为LED阵列，LED阵列具有100个灯芯，以10×10的方式排列，灯芯间隔2mm，单个灯芯功率1W，发光的波段集中在460nm～500nm。

球型阵列透镜由100个球型透镜组成，每个球型透镜直径1mm，焦距0.73mm，以10×10的方式排列。球型透镜中心距离LED灯芯上表面1mm。

聚焦凸透镜31直径25mm、焦距50mm，与球型透镜阵列的距离为10mm，准直凹透镜32直径10mm、焦距12mm，位于聚焦凸透镜31上方38mm处，两者处于共焦状态。聚焦凸透镜31和准直凹透镜32的中心在同一垂线上。

输出端口是输出聚焦凸透镜5，直径为10mm，焦距50mm，位于准直凹透镜上方10mm，中心与准直凹透镜中心在同一垂线上。

滤光片直径为10mm、通带波段为480nm～490nm，位于输出聚焦凸透镜上方2mm处，中心与输出聚焦凸透镜中心在同一垂线上。

通过光功率计记录聚焦光斑的光功率为1.31W，光斑直径小于1.5mm，实现了在较小的激发区域内具有较高的激发光功率。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于球型透镜阵列的光源，其特征在于，包括平面发光光源(1)、球型透镜阵列(2)、收束透镜组(3)、滤光镜组(4)、输出端口(5)，所述球型透镜阵列(2)、收束透镜组(3)、滤光镜组(4)与所述平面发光光源(1)平行间隔设置，且处于所述平面发光光源(1)发出光线的路径上，所述输出端口(5)与所述平面发光光源(1)平行间隔设置且处于所述滤光镜组(4)的后端或者所述收束透镜组(3)与滤光镜组(4)之间。

2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述平面发光光源(1)为LED阵列。

3.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述球型透镜阵列(2)包括多个球型透镜，多个所述球型透镜平行于所述平面发光光源(1)设置。

4.根据权利要求3所述的光源，其特征在于，所述球型透镜的焦距为f，所述球型透镜阵列(2)与所述平面发光光源(1)的间距为h，h≤2f。

5.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述收束透镜组(3)包括聚焦凸透镜(31)、准直透镜(32)，其中所述聚焦凸透镜(31)处于所述球型透镜阵列(2)与所述准直透镜(32)之间。

6.根据权利要求5所述的光源，其特征在于，所述聚焦凸透镜(31)与所述准直透镜(32)共焦。

7.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述滤光镜组(4)包括多片滤光片，多片所述滤光片平行于所述平面发光光源(1)设置。

8.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述输出端口(5)为光纤耦合端、透镜或者通孔中的一个。

Images