CN213656654U - 一种激光照明的导光柱结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学的领域，尤其涉及一种激光照明的导光柱结构，其导光介质的表面包括设置在同一导光介质上的介质交换面、反光面以及导光侧面。介质交换面包括入射窗口面、出射窗口面以及光传播侧面。反光面包括入射反射面以及出射反射面。光线从入射窗口面进入，到达入射反射面，进行一次反射；一次反射的光线在导光介质中旅行，到达出射反射面，并且在出射反射面进行二次反射；二次反射的光线从出射窗口面射出。光线在反射的过程中，由于是在同一均匀介质中进行的，因此光线不易发生反射、散射等现象，减少了光路系统中的杂散光，从而减少了杂散光的泄露的效果。

Description

一种激光照明的导光柱结构

技术领域

本申请涉及光学的领域，尤其是涉及一种激光照明的导光柱结构。

背景技术

目前在激光照明可以分为可见激光照明以及红外激光照明，其中可见激光照明由于亮度较高、效率高，因此可以在汽车照明、家居照明、零售业等商业照明或者工业照明这些场景中应用。

在激光照明等应用中，激光光束需要在空气中旅行并经过两个反射镜，以实现光路方向的转变。反射镜是通过光线的镜面反射实现光路的改变，遵循光的反射的定律，使用反射镜具有占用体积小、质量较小、成本低的特点。激光束在扩散角之内的激光主光束按照设计光路投射到荧光体上，但扩散角之外的部分边缘激光，有可能在空气中旅行但无法收敛到荧光体上，从而形成光源腔体内的激光杂散光。激光杂散光经过反射镜和光源腔体反射及漫反射，有部分可进入到白光光路中，经过大透镜被投射到被照物体表面，产生白光光斑中的有害激光杂散光。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在光线在反射的过程中，有部分光线在介质变化的界面发生了反射、散射等现象，光路系统中反射、散射的光线成为了杂散光，这部分杂散光容易泄露出光路系统的外部，当杂散光为激光杂散光时，容易造成激光泄露的危害。

实用新型内容

为了减少光路系统中的杂散光，减少杂散光泄露的危害，本申请提供一种激光照明的导光柱结构。

本申请提供的一种激光照明的导光柱结构采用如下的技术方案：

一种激光照明的导光柱结构，包括设置在同一导光介质上的介质交换面、反光面以及导光侧面；

所述介质交换面设置在导光介质的同一侧面，所述介质交换面包括：

入射窗口面，用于光线射入；

出射窗口面，用于对二次反射的光线射出；

光传播侧面，所述光传播侧面位于入射窗口面与出射窗口面之间的面；

所述反光面包括：

入射反射面，用于对入射窗口面进入的光线进行一次反射，入射反射面的一侧边与远离光传播侧面的入射窗口面的一侧边相接；

出射反射面，用于对一次反射的光线进行二次反射，出射反射面的一侧边与远离光传播侧面的出射窗口面的一侧边相接；

所述入射反射面所在的平面与出射反射面所在的平面相交；

所述导光侧面为导光介质除入射反射面、出射反射面以及介质交界面之外的表面。

通过上述技术方案，光线能够从入射窗口面进入导光介质内部，并且在入射反射面上进行一次反射，一次反射后的光线沿着导光介质到达出射反射面，并且进行二次反射，经过二次反射后的光线在导光介质中前行，并且从出射窗口面出射。同时，由于导光介质较为均匀，因此减少了光能的损失；由于导光柱结构为一个整体的结构，入射反射面以及出射反射面之间的距离被限定，因此提升接结构的稳定性；相比起反射镜，导光柱更容易安装在光路系统中，减少了支撑结构的设计，从而减少了支撑结构的复杂程度。由于入射反射面与出射发射面之间设置在同一介质上，因此减少了光线在传播过程中因为介质变化而造成的杂散光的产生，从而减少了散杂光泄露的危害。

可选地，所述光传播侧面以及导光侧面上设置有用于吸收导光介质内部和/或导光介质外部杂散光的吸光层。

通过上述技术方案，吸光层能够吸收导光介质内部的杂散光，从而减少了杂散光的泄露；吸光层还能够吸收导光介质外部、光路系统中存在的杂散光，因此能够起到进一步减少杂散光泄露的可能。

可选地，所述入射窗口面和/或出射窗口面设置有增透膜。

通过上述技术方案，增透膜能够减少导光柱在入射窗口面、出射窗口面的反射光，减少光反射损失，从而增加导光柱结构的透光量，达到减少光路结构中杂散光的目的。

可选地，所述增透膜的工作波长范围为400nm～700nm。

通过上述技术方案，增透膜能够通过波长在400nm～700nm范围内的可见光，适用性较强。

可选地，所述入射反射面和/或出射反射面设置有反射膜所述反射膜。

通过上述技术方案，反射膜能够改变入射光前进的方向，反射膜能提升导光柱在入射反射面、出射反射面的反射率，使得光在反射面和出射反射面上发生光的全反射，减少入射激光在入射反射面或者出射反射面的光损耗或漏光。

可选地，所述反射膜的工作波长范围为400nm～700nm。

通过上述技术方案，反射膜能够反射波长在400nm～700nm范围内的可见光，适用性较强。

可选地，所述反射膜为银、铝或者高介质反射膜中的任意一种。

通过上述技术方案，银反射膜或铝反射膜的反射率较高于其他的金属或者金属的混合物，因此反射膜的反射率较高。

可选地，所述入射反射面与出射反射面相互垂直。

通过上述技术方案，入射面以及反射面相互垂直，因此能够实现入射的光线与出射的光线方向相反，实现光路特定方向的改变。

可选地，所述导光介质为透明材质。

通过上述技术方案，透明材质的透光率高，能够减少光线传播过程中光能的损失。

可选地，所述导光介质的折射率范围为1.4～1.9。

通过上述技术方案，1.4～1.9能够在减少光能的损失的情况下适应大多数的光线折射要求。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.减少甚至防止了激光在前进中的有害杂散光泄漏；

2.光线在反射的过程中，由于是在同一均匀介质中进行的，因此光线不易发生反射、散射等现象，减少了光路系统中的杂散光产生；

3.导光柱的结构简单，一体化程度高，能够减少光路系统中支撑结构的设置，并且使得反射的过程更稳定；

4.能够实现入射的光线与出射的光线方向相反。

附图说明

图1是本申请一种实施例的一种激光照明的导光柱结构的整体结构示意图（朝向介质交换面一侧）。

图2是本申请一种实施例的一种激光照明的导光柱结构的整体结构示意图（表面设有吸光层以及反射膜）。

图3是本申请一种实施例的一种激光照明的导光柱结构的整体结构示意图（背离介质交换面一侧）。

图4是本申请一种实施例的一种激光照明的导光柱结构的整体结构示意图（介质交换面设有增透膜以及吸光层）。

图5是本申请一种实施例的光路在导光柱结构中前进的示意图。

图6是本申请实施例2的一种激光照明的导光柱结构的整体结构示意图。

图7是本申请实施例3的一种激光照明的导光柱结构的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、介质交换面；11、入射窗口面；12、出射窗口面；13、光传播侧面；

2、反光面；21、入射反射面；22、出射反射面；

3、导光侧面；31、倒角；

4、吸光层；5、增透膜；6、反射膜。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种激光照明的导光柱结构。参照图1，导光柱结构具有一体成型的导光介质，导光介质可以是透明玻璃、透明树脂、石英玻璃、透明塑料、蓝宝石、透明硅胶、尼龙或者聚碳酸脂等透明材质。导光介质的折射率范围为1.4～1.9。导光柱结整体呈棱柱状，棱柱的底面可以是等边梯形。导光介质的表面包括设置在同一导光介质上的介质交换面1、反光面2以及导光侧面3。

参照图1，其中介质交换面1包括入射窗口面11、出射窗口面12以及光传播侧面13。在本实施例中，入射窗口面11、出射窗口面12以及光传播侧面13均设置在棱柱两个梯形的下底边所夹的侧面上，并且光传播侧面13设置在侧面的居中位置，入射窗口与出射窗口分别设置在光传播侧面13的相对两侧。

参照图1、图2，上述的入射窗口面11和出射窗口面12镀有增透膜5。增透膜5是一种透明介质薄膜，能够增大导光柱结构表面的光透过率，减少导光柱结构表面的光反射损失。进一步地，增透膜5的工作波长范围为400nm～700nm，而可见光的波长范围为380nm～780nm，因此增透膜5能够供大部分可见光穿过，并且减少该部分可见光的光能损失。增透膜5的折射率和导光介质的折射率保持一致，进一步减少了光的折射损耗。

参照图3，反光面2包括入射反射面21以及出射反射面22；入射反射面21位于两个梯形相对的斜边所夹的侧面，出射反射面22位于两个梯形另一个相对的斜边所夹的侧面。容易得知，入射反射面21与出射反射面22所在的两个平面相交，使得到达入射反射面21的光线能够通过反射而到达出射反射面22。进一步地，入射反射面21与出射反射面22相互垂直。

参照图3、图4，上述的入射反射面21和出射反射面22设置有反射膜6。反射膜6是一种不透明的镀膜，能够减少导光柱表面的光透过率，减少导光柱结构对光的吸收损耗。进一步地，反射膜6的工作波长范围为400nm～700nm，因此大部分的可见光能够在反射面得到反射，从而减少了光能的损耗。进一步地，反射膜6的材质可以为金属类的银、铝，也可以是高反介质膜等金属化合物或者非金属化合物的镀膜材料。在另一个实施例中，入射反射面21以及出射反射面22的表面无镀膜，但经过抛光打磨，如此设置能够使得激光在入射反射面21以及出射反射面22的入射角大于全反射临界角时，导光介质发生可见光全反射。

参照图3，进一步地，导光介质在反光面2与介质交换面1之间还开设有倒角31，倒角31的设置能够减少导光柱结构中的锐角的棱边，能够使得导光柱结构的棱边不易损坏，从而提升了导光柱结构的寿命。

参照图3、图4，导光侧面3为导光介质除入射反射面21、出射反射面22以及介质交界面之外的表面。光传播侧面13以及导光侧面3上均设置有吸光层4。吸光层4用于吸收导光介质内部和导光介质外部的杂散光。吸光层4可以镀在光传播侧面13以及导光侧面3上，也可以是涂在光传播侧面13以及导光侧面3上。进一步地，吸光层4可以是TiAlN三元陶瓷、碳纳米管黑体、吸光漆或者其他能够实现吸光的光学黑色涂料。

实施例1的实施原理为：参照图5，光线从入射窗口面11进入，到达入射反射面21，进行一次反射；一次反射后的光线在导光介质中旅行，到达出射反射面22，并且在出射反射面22进行二次反射；二次反射后的光线从出射窗口面12射出。由于入射反射面21与出射发射面之间设置在同一介质上，因此减少了光线在传播过程中因为介质变化而造成的杂散光的产生，从而减少了散杂光泄露的危害。同时本申请的导光柱结构因为结构紧凑，一体化程度高，因此结构更加稳定，并且能降低支撑结构的复杂设计。

实施例2：

参照图6，与实施例1的不同之处在于，棱柱的底面是等边三角形。

实施例2的实施原理与实施例1相同。

实施例3：

参照图7，与实施例1不同之处在于，导光柱结构可以呈棱台状，棱台的底面是矩形。

实施例3的实施原理与实施例1相同。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：包括设置在同一导光介质上的介质交换面（1）、反光面（2）以及导光侧面（3）；

所述介质交换面（1）设置在导光介质的同一侧面，所述介质交换面（1）包括：

入射窗口面（11），用于光线射入；

出射窗口面（12），用于对二次反射的光线射出；

光传播侧面（13），所述光传播侧面（13）位于入射窗口面（11）与出射窗口面（12）之间的面；

所述反光面（2）包括：

入射反射面（21），用于对入射窗口面（11）进入的光线进行一次反射，入射反射面（21）的一侧边与远离光传播侧面（13）出射窗口面（12）的一侧边相接；

出射反射面（22），用于对一次反射的光线进行二次反射，出射反射面（22）的一侧边与远离光传播侧面（13）的出射窗口面（12）的一侧边相接；

所述入射反射面（21）所在的平面与出射反射面（22）所在的平面相交；

所述导光侧面（3）设置在导光介质除入射反射面（21）、出射反射面（22）以及介质交界面之外的表面。

2.根据权利要求1所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述光传播侧面（13）以及导光侧面（3）上设置有用于吸收导光介质内部和/或导光介质外部杂散光的吸光层（4）。

3.根据权利要求1所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述入射窗口面（11）和/或出射窗口面（12）设置有增透膜（5）。

4.根据权利要求3所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述增透膜（5）的工作波长范围为400nm～700nm。

5.根据权利要求1所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述入射反射面（21）和/或出射反射面（22）上设置有反射膜（6）。

6.根据权利要求5所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述反射膜（6）的工作波长范围为400nm～700nm。

7.根据权利要求5所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述反射膜（6）为银、铝或高反介质膜中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述入射反射面（21）与出射反射面（22）相互垂直。

9.根据权利要求1所述的一种激光照明的导光柱结构，其特征在于：所述导光介质为透明材质。

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