基于多顏色光束的勻光裝置及光學系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學領(lǐng)域,特別是涉及一種基于多顏色光束的勻光裝置及光學系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]紅綠藍三基色LED通過濾光片等光學元件合成后,會投射出含有多顏色色塊的光斑,五顏六色很不均勻,達不到理想的白光,因此需要對多顏色光束進行勻光?,F(xiàn)有的勻光方式主要通過多邊形積分棒或使用復眼進行勻光。
[0003]多邊形積分棒是通過光在其中反射多次達到勻光效果,反射次數(shù)越多勻光效果越好,而多邊形積分棒的反射面為平面,如圖1所示,光束的勻光效果與多邊形積分棒的長度成正比,但整個光學系統(tǒng)對多邊形積分棒長度有一定的限制,從而使得多邊形積分棒的勻光效果不佳;使用復眼進行勻光時,因為進入復眼的光束要求為平行光,而從LED射出來的光是發(fā)散的,則在復眼前、后分別需要至少兩片鏡片進行光線準直、一片鏡片進行聚光,這樣使得光學兀件相對較多,成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]基于此,有必要提供一種勻光效果好、成本低的基于多顏色光束的勻光裝置。
[0005]此外,還提供一種光學系統(tǒng)。
[0006]一種基于多顏色光束的勻光裝置,包括:
[0007]積分棒,包括入射端與出射端,用于為光束提供反射通道;
[0008]曲面反射件,設在所述積分棒上,用于實現(xiàn)光束的反射。
[0009]在其中一個實施例中,所述曲面反射件為與所述積分棒一體成型且表面鍍有反射膜的復眼或柱面體。
[0010]在其中一個實施例中,所述積分棒為空心的,所述復眼或柱面體設在所述積分棒的內(nèi)側(cè)表面。
[0011]在其中一個實施例中,所述積分棒為實心的,所述復眼或柱面體設在所述積分棒的外側(cè)表面。
[0012]在其中一個實施例中,所述復眼的口徑為多邊形。
[0013]在其中一個實施例中,所述復眼的曲面為棱面、三角曲面、球面、非球面中的任一種。
[0014]在其中一個實施例中,所述曲面反射件的曲面為凸面、凹面、凸面與凹面交替中任一種。
[0015]在其中一個實施例中,所述積分棒和所述曲面反射件的材料為光學透光材質(zhì)。
[0016]在其中一個實施例中,所述光學透光材質(zhì)為玻璃或塑料。
[0017]一種光學系統(tǒng),包括LED光源和全反射透鏡,還包括上述基于多顏色光束的勻光
>J-U ρ?α裝直。
[0018]上述基于多顏色光束的勻光裝置及光學系統(tǒng),通過在積分棒上設置曲面反射件,使得光束在長度不變的情況下相對反射面為平面的積分棒而言,光束反射次數(shù)增多了,勻光效果更好;另外,基于多顏色光束的勻光裝置不用要求入射的光束為平行光,這樣就不用增加其他元件進行光線準直和聚光,從而使得光學元件減少了,成本低。
【附圖說明】
[0019]圖1為傳統(tǒng)積分棒的光束傳輸路徑不意圖;
[0020]圖2為一實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021 ] 圖3為圖2所示實施例的左視圖;
[0022]圖4為圖2所示實施例的光束傳輸路徑示意圖;
[0023]圖5為第二實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024]圖6為第三實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0025]圖7為第四實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0026]圖8為第五實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖9為第六實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]圖10為第七實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029]圖11為第八實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0030]圖12為一實施例中光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實施方式】
[0031]—種基于多顏色光束的勻光裝置,包括:
[0032]積分棒,包括入射端與出射端,用于為光束提供反射通道;
[0033]曲面反射件,設在所述積分棒上,用于實現(xiàn)光束的反射,所述曲面反射件為與所述積分棒一體成型且表面鍍有反射膜的復眼或柱面體。
[0034]請參照圖2和圖3。其中圖2為一實施例中基于多顏色光束的勻光裝置結(jié)構(gòu)示意圖,圖3為圖2所示實施例的左視圖。
[0035]在本實施例中,該基于多顏色光束的勻光裝置包括積分棒110、復眼120。積分棒110為空心的,包括入射端1102與出射端1104,用于為光束提供反射通道。
[0036]復眼120與積分棒110—體成型且表面鍍有反射膜(圖未不),用于實現(xiàn)光束的反射。復眼120設在積分棒110的內(nèi)側(cè)表面。復眼120的口徑為四邊形,復眼120的曲面為凸面??梢岳斫?,在其他實施例中,復眼120的口徑還可以為其他多邊形、復眼120的曲面還可以為凹面。
[0037]另外,復眼120的曲面無論是凹面還是凸面,都可以設計為棱面、三角曲面、球面、非球面中的任一種。其中,柱面、正余弦曲面、二次曲面、Zernike多項式曲面屬于非球面的一種特定形式。
[0038]請結(jié)合圖4,為圖2所示實施例的光束傳輸路徑示意圖。
[0039]光束進入積分棒110后,部分小角度入射光直接穿過積分棒110出射,其它角度的入射光在積分棒I1內(nèi)部傳輸?shù)竭_復眼120的表面。由于復眼120表面是曲面且鍍覆反射膜,光束在復眼120表面發(fā)生反射,反射的方向由復眼曲面的曲率、曲面的矢高和光束的入射角Θ決定。具體地,光束以入射角Θ進入積分棒110后,經(jīng)過復眼120上反射點201?反射點109九次反射后出射(如果積分棒110為實心,這里的光束在入射與出射時都會進行折射),其出射角為β,Θ古β。而且入射角Θ越大,反射的次數(shù)越多。同時改變光束分布的位置。由于復眼120為非平面的,是有曲率的,光束經(jīng)過曲面反射后光束的傳輸方向發(fā)生改變,反射的次數(shù)增多,反射的次數(shù)越多,光斑分布的均勻性就越好。
[0040]很明顯,從圖1所示的傳統(tǒng)積分棒的光束傳輸路徑可以看出,同樣是入射角為Θ的光束,但只有經(jīng)過反射點101?反射點104進行四次反射就射出了,且出射角仍為Θ。而本實施例中,基于和圖1同等長度和橫截面積的情況下,反射次數(shù)明顯增多了,勻光效果更好。
[0041]在本實施例中,積分棒110的入射端、出射端的口徑為多邊形,且其大小和外部LED光源的發(fā)光面積差不多。在允許光學擴展量變大