CN216434623U - 一种光学镜头设备及可调整的均匀光源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学镜头设备及可调整的均匀光源系统。其中，均匀光源系统包括：依次设置的准直初匀光模块、匀光棒和变焦投射物镜模块，所述准直初匀光模块将光源发射的光线进行准直和初步匀化处理后耦合至匀光棒中进行匀化处理，并由变焦投射物镜模块调节出射光线的亮度和光斑尺寸，并向外投射至目标面上，通过改变变焦投射物镜模块的焦距即可获得不同亮度、不同光斑大小的匀化光斑，本实用新型采用匀光棒进一步匀化光线，实现了在连续调整光斑亮度和大小的同时，光斑均匀性满足要求。

Description

一种光学镜头设备及可调整的均匀光源系统

技术领域

本实用新型涉及光学组件，特别涉及一种光学镜头设备及可调整的均匀光源系统。

背景技术

随着CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)和CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)成像器件迅速发展，CMOS和CCD成像器件在开发封装测试和系统响应均匀性校正中，对均匀光源的运用越来越广泛，对均匀光源的性能要求也越来越高。

现在的均匀光源主要分为两类：一类是采用积分球产生均匀光，该均匀光近似于各向发光都均匀的朗伯体，该类均匀光主要运用于CMOS和CCD成像系统的均匀性校正等方面；另一类是采用导光管或复眼透镜产生均匀光，该均匀光可为平行出射光束，该类均匀光主要运用于CMOS和CCD成像器件封装测试等方面。

在第二类均匀光源的运用中，特别是CMOS和CCD成像器件封装测试运用，对均匀光源的要求特别高，而现有的均匀光源技术很难满足其要求，特别是亮度线性连续可调方面。现有的均匀光源一般亮度都不可调，或是只能在几个档位进行切换，而不能亮度线性连续可调。这主要是现有均匀光源技术在进行亮度线性连续调整时，将影响到光斑的均匀性而无法满足要求。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种光学镜头设备及可调整的均匀光源系统，可在调节光斑亮度或大小时提供均匀性好的匀光光斑。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种可调整的均匀光源系统，其包括：依次设置的准直初匀光模块、匀光棒和变焦投射物镜模块，所述准直初匀光模块将光源发射的光线进行准直和初步匀化处理后耦合至匀光棒中进行匀化处理，并由变焦投射物镜模块调节出射光线的亮度和光斑尺寸，并向外投射。

作为本实用新型的改进，所述变焦投射物镜模块包括：依次设置的补偿透镜组、第一固定透镜组、变焦透镜组、第二固定透镜组，所述变焦透镜组可移动的设置于第一固定透镜组和第二固定透镜组之间，调节变焦投射物镜模块的焦距调节其投射光线的亮度和光斑尺寸。

作为本实用新型的改进，在第一固定透镜组、变焦透镜组之间设置有可调节光班亮度的光圈。

作为本实用新型的改进，在所述光圈和变焦透镜组设置有补偿镜。

作为本实用新型进一步的改进，所述变焦投射物镜模块还包括用于使变焦透镜组在第一固定透镜组和第二固定透镜组之间移动的电机。

作为本实用新型进一步的改进，述匀光棒为匀光方棒。

所述匀光方棒需满足：

其中，b为匀光方棒的长度，a为匀光方棒开口的大小，C为匀光光束入射至方棒的角度。

作为本实用新型更进一步的改进，所述准直初匀光模块包括依次设置的准直透镜、耦合透镜和光扩散片。

作为本实用新型再进一步的改进，所述光源为激光光源。

一种光学镜头设备，包括镜头壳体，所述镜头壳体中设置有上述的均匀光源系统。

相较于现有技术，本实用新型提供的光学镜头设备及可调整的均匀光源系统，准直初匀光模块将光源发射的光线进行准直和初步匀化处理后耦合至匀光棒中进行匀化处理，并由变焦投射物镜模块调节出射光线的亮度和光斑尺寸，并向外投射至目标面上，通过改变变焦投射物镜模块的焦距即可获得不同亮度、不同光斑大小的匀化光斑，本实用新型采用匀光棒进一步匀化光线，实现了在连续调整光斑亮度和大小的同时，光斑均匀性满足要求。

附图说明

图1为本实用新型提供的可调整的均匀光源系统的结构框图。

图2为本实用新型提供的可调整的均匀光源系统调整光班大小时的前后对比图。

图3为本实用新型提供的可调整的均匀光源系统中匀光棒的光路示意图。

附图标注说明：

准直初匀光模块2 匀光棒3 变焦投射物镜模块4 目标面5

激光二极管1 准直透镜21 耦合透镜22 光扩散片23

补偿透镜组41 第一固定透镜组42 变焦透镜组43

第二固定透镜组44 光圈45 补偿镜46

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅图1和图2，本实用提供的可调整的均匀光源系统包括：依次设置的准直初匀光模块2、匀光棒3和变焦投射物镜模块4，所述准直初匀光模块2将光源发射的光线进行准直和初步匀化处理后耦合至匀光棒3中进行匀化处理，并由变焦投射物镜模块4调节出射光线的亮度和光斑尺寸，并向外投射至目标面5上，通过改变变焦投射物镜模块4的焦距即可获得不同亮度、不同光斑大小的匀化光斑，本实用新型采用匀光棒3进一步匀化光线，实现了连续调整光斑亮度和大小的同时，光斑均匀性满足要求。

本实施例中，所述目标面5为投影屏幕或墙壁，所述光源为激光光源，包括但不限于激光二极管1、光纤激光器(如带尾纤的激光光源)等。

在一可选的实施例中，所述准直初匀光模块2包括依次设置的准直透镜21、耦合透镜22和光扩散片23。所述光扩散片23为毛玻璃、散射片等，所述光扩散片23的扩散半角优选为3-6°之间，如果扩散角度太小，达不到匀化效果，扩散角度太大，导致光束耦合进方棒效率偏低。

激光二极管1发射出激光光束，经准直透镜21准直，并经耦合透镜22耦合，由光扩散片23对耦合的激光光束进行初步匀化后耦合进匀光棒3中。

所述匀光棒3为匀光方棒，用于将光扩散片23出射的光束多次反射(反射>3次，如图3所示)获得均匀性较好的匀化光斑，出射的匀化光斑。

所述变焦投射物镜模块4包括：依次设置的补偿透镜组41、第一固定透镜组42、变焦透镜组43、第二固定透镜组44，所述变焦透镜组43可移动的设置于第一固定透镜组42和第二固定透镜组44之间，调节变焦投射物镜模块4的焦距调节其投射光线的亮度和光斑尺寸。

本实施例中，所述匀光方棒需满足：

其中，b为匀光方棒的长度，a为匀光方棒开口的大小，C为匀光光束入射至方棒的角度。因此匀光方棒越长、光束入射角越大，或者匀光方棒开口越小均可增加光束在匀光方棒中的反射次数，光线在匀光方棒中的反射次数越多，匀光效果越好。

请继续参阅图1和图2，所述变焦投射物镜模块4通过控制焦距来获得不同尺寸、均匀性较好的匀化光斑，从而满足不同客户不同产品对不同大小匀化光斑的定制化需求。请继续参阅图1和图2，所述变焦投射物镜模块4包括：依次设置的补偿透镜组41、第一固定透镜组42、变焦透镜组43、第二固定透镜组44，所述变焦透镜组43可移动的设置于第一固定透镜组42和第二固定透镜组44之间，调节变焦投射物镜模块4的焦距调节其投射光线的亮度和光斑尺寸。

补偿透镜组41用于按一定的曲线轨迹作非线性运动，以补偿变焦透镜组43在变焦过程中产生的像面移动。第一固定透镜组42用于给系统(如投影仪为系统)提供固定的像。

变焦透镜组43用于对系统焦距变倍，通过做线性移动以改变焦距。从图2可知，变焦透镜组43靠近第二固定透镜组44时，变焦投射物镜模块4的焦距短，其出射的匀化光斑较大，变焦透镜组43靠近第一固定透镜组42时，变焦投射物镜模块4的焦距工，其出射的匀化光斑较小、但光班亮度较强。

本实用新型通过变焦透镜组43调节补偿透镜组41与变焦透镜组43之间的距离即可改变变焦投射物镜模块4的焦距，从而可以投射出不同大小的匀化光斑(如图2调节前示意图和调节后示意图)和亮度。

较佳地，所述变焦投射物镜模块4还包括用于使变焦透镜组43在第一固定透镜组42和第二固定透镜组44之间移动的电机，电机的功能可通过遥控、开关(如按键开关或触控开关)控制其正转、反转、停转，从而调节变焦透镜组43的位置。当然，本实用新型也可手动调节(如通过旋钮调节变焦透镜组43移动)，只要能实现连续均匀光斑大小和亮度即可。

进一步地，在第一固定透镜组42、变焦透镜组43之间设置有可调节光班亮度的光圈45，通过调节光圈45的大小，可进一步改变投射至目标面560上的匀化光斑的强度(即光斑亮度)。

进一步地，在所述光圈45和变焦透镜组43设置有补偿镜46，其可作为补偿透镜组41的一部分，对变焦透镜组43出射的光线作进一步补偿。所述第二固定透镜组44用于将补偿透镜组41的像转化为系统(如投影仪控制系统)的最后实像，并调整系统的合成焦距值、设备孔径光阑、使变焦运动过程中，系统的相对孔径不变。

应当说明的是，所述补偿透镜组41、第一固定透镜组42、变焦透镜组43、第二固定透镜组44中的各个透镜可以根据需要选择凸透镜、凹透镜或、胶合透镜等，本实用新型对此不作限制。

基于上述的均匀光源系统，本实用新型提供一种光学镜头设备，包括镜头壳体，所述镜头壳体中设置有上述的均匀光源系统。所述光学镜头设备为投影仪、VR眼镜等、光探测器等。由于上文已对均匀光源系统的结构和工作方式进行了详细描述，此处不再赘述。

综上所述，本实用新型通过准直透镜准直，耦合透镜将激光器发射出来的光束耦合进匀光方棒进行匀化处理,然后通过变焦投射物镜模块将匀光方棒出射的匀化光斑投影到目标面上，通过变焦投射物镜模块的焦距即可获得不同光斑大小的匀化光斑和光斑的亮度，同时通过调节变焦投射物镜模块光圈值也可以调节目标面上光斑的亮度，实现了连续调整光斑亮度和大小的同时，光斑均匀性满足要求。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调整的均匀光源系统，其特征在于，包括：依次设置的准直初匀光模块、匀光棒和变焦投射物镜模块，所述准直初匀光模块将光源发射的光线进行准直和初步匀化处理后耦合至匀光棒中进行匀化处理，并由变焦投射物镜模块调节出射光线的亮度和光斑尺寸，并向外投射。

2.根据权利要求1所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，所述变焦投射物镜模块包括：依次设置的补偿透镜组、第一固定透镜组、变焦透镜组、第二固定透镜组，所述变焦透镜组可移动的设置于第一固定透镜组和第二固定透镜组之间，调节变焦投射物镜模块的焦距调节其投射光线的亮度和光斑尺寸。

3.根据权利要求2所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，在第一固定透镜组、变焦透镜组之间设置有可调节光班亮度的光圈。

4.根据权利要求3所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，在所述光圈和变焦透镜组设置有补偿镜。

5.根据权利要求3所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，所述变焦投射物镜模块还包括用于使变焦透镜组在第一固定透镜组和第二固定透镜组之间移动的电机。

6.根据权利要求1所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，所述匀光棒为匀光方棒。

7.根据权利要求5所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，所述匀光方棒需满足：

其中，b为匀光方棒的长度，a为匀光方棒开口的大小，C为匀光光束入射至方棒的角度。

8.根据权利要求1所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，所述准直初匀光模块包括依次设置的准直透镜、耦合透镜和光扩散片。

9.根据权利要求7所述的可调整的均匀光源系统，其特征在于，所述光源为激光光源。

10.一种光学镜头设备，包括镜头壳体，其特征在于，所述镜头壳体中设置有如权利要求1-9任意一项所述的均匀光源系统。

Images