基于多顏色光束的勻光裝置及光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)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(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]紅綠藍(lán)三基色LED通過(guò)濾光片等光學(xué)元件合成后，會(huì)投射出含有多顏色色塊的光斑，五顏六色很不均勻，達(dá)不到理想的白光，因此需要對(duì)多顏色光束進(jìn)行勻光。現(xiàn)有的勻光方式主要通過(guò)多邊形積分棒或使用復(fù)眼進(jìn)行勻光。
[0003]多邊形積分棒是通過(guò)光在其中反射多次達(dá)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(zhǎng)度成正比，但整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)多邊形積分棒長(zhǎng)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(fù)眼進(jìn)行勻光時(shí)，因?yàn)檫M(jìn)入復(fù)眼的光束要求為平行光，而從LED射出來(lái)的光是發(fā)散的，則在復(fù)眼前、后分別需要至少兩片鏡片進(jìn)行光線準(zhǔn)直、一片鏡片進(jìn)行聚光，這樣使得光學(xué)兀件相對(duì)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(xué)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(shè)在所述積分棒上，用于實(shí)現(xiàn)光束的反射。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)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(fù)眼或柱面體。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述積分棒為空心的，所述復(fù)眼或柱面體設(shè)在所述積分棒的內(nèi)側(cè)表面。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述積分棒為實(shí)心的，所述復(fù)眼或柱面體設(shè)在所述積分棒的外側(cè)表面。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)眼的口徑為多邊形。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例中，所述積分棒和所述曲面反射件的材料為光學(xué)透光材質(zhì)。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)透光材質(zhì)為玻璃或塑料。
[0017]一種光學(xué)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(xué)系統(tǒng)，通過(guò)在積分棒上設(shè)置曲面反射件，使得光束在長(zhǎng)度不變的情況下相對(duì)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(jìn)行光線準(zhǔn)直和聚光，從而使得光學(xué)元件減少了，成本低。
【附圖說(shuō)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(shí)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(shí)施例的左視圖；
[0022]圖4為圖2所示實(shí)施例的光束傳輸路徑示意圖；
[0023]圖5為第二實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例中光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)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(shè)在所述積分棒上，用于實(shí)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(fù)眼或柱面體。
[0034]請(qǐng)參照?qǐng)D2和圖3。其中圖2為一實(shí)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(shí)施例的左視圖。
[0035]在本實(shí)施例中，該基于多顏色光束的勻光裝置包括積分棒110、復(fù)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(fù)眼120與積分棒110—體成型且表面鍍有反射膜(圖未不)，用于實(shí)現(xiàn)光束的反射。復(fù)眼120設(shè)在積分棒110的內(nèi)側(cè)表面。復(fù)眼120的口徑為四邊形，復(fù)眼120的曲面為凸面?？梢岳斫猓谄渌麑?shí)施例中，復(fù)眼120的口徑還可以為其他多邊形、復(fù)眼120的曲面還可以為凹面。
[0037]另外，復(fù)眼120的曲面無(wú)論是凹面還是凸面，都可以設(shè)計(jì)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(xiàng)式曲面屬于非球面的一種特定形式。
[0038]請(qǐng)結(jié)合圖4，為圖2所示實(shí)施例的光束傳輸路徑示意圖。
[0039]光束進(jìn)入積分棒110后，部分小角度入射光直接穿過(guò)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_(dá)復(fù)眼120的表面。由于復(fù)眼120表面是曲面且鍍覆反射膜，光束在復(fù)眼120表面發(fā)生反射，反射的方向由復(fù)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(jìn)入積分棒110后，經(jīng)過(guò)復(fù)眼120上反射點(diǎn)201?反射點(diǎn)109九次反射后出射(如果積分棒110為實(shí)心，這里的光束在入射與出射時(shí)都會(huì)進(jìn)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(shí)改變光束分布的位置。由于復(fù)眼120為非平面的,是有曲率的，光束經(jīng)過(guò)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(guò)反射點(diǎn)101?反射點(diǎn)104進(jìn)行四次反射就射出了，且出射角仍為Θ。而本實(shí)施例中，基于和圖1同等長(zhǎng)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(shí)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(xué)擴(kuò)展量變大