專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可用于投影系統(tǒng)或照明系統(tǒng)等光學(xué)儀器上的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電視廣播媒體和計(jì)算機(jī)媒體的出現(xiàn)和迅猛發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普遍應(yīng)用和信息技術(shù)的進(jìn)步，整個(gè)社會(huì)的生活和生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生了巨大的變革，社會(huì)全面進(jìn)入了多媒體信息化時(shí)代，信息的種類也逐漸豐富多彩，再也不僅僅是單調(diào)枯燥的數(shù)字文本，更多的是以圖像、聲音等多媒體形式出現(xiàn)。為了在多種場(chǎng)合獲得大屏幕、多色彩、高亮度以及高分辨的顯示效果，作為圖像信息的主要載體，投影顯示產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了極大的進(jìn)步。通過投影顯示方式獲得大屏幕現(xiàn)實(shí)效果，可以克服采用直接顯示方式帶來的設(shè)備體積龐大、重量重和成本增加等一系列問題，并且隨著微電子、光學(xué)技術(shù)以及其他附屬技術(shù)的發(fā)展和強(qiáng)有力技術(shù)支持下，投影顯示已經(jīng)從課堂教學(xué)延伸至家庭娛樂，商用等更多領(lǐng)域，成為大屏幕顯示的主流方式。然而，現(xiàn)有的投影裝置的重點(diǎn)和難點(diǎn)莫過于光源照明系統(tǒng)，很難滿足各種用戶在不同的使用環(huán)境下的亮度及均勻要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種能提高光能利用率、增強(qiáng)光束均勻性的光學(xué)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，包括能對(duì)光進(jìn)行全反射傳輸?shù)墓獍艏皩?duì)光進(jìn)行傳輸之后均勻射出的平凸透鏡組，所述的光棒的光軸與平凸透鏡組的光軸在同一直線上，所述的光棒的出光端面緊貼在所述的平凸透鏡組的進(jìn)光端面上。采用以上結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型光學(xué)系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)包括光棒及平凸透鏡組，所述的光棒能對(duì)射入其內(nèi)的光進(jìn)行全反射傳輸，能提高光源的利用率，所述的平凸透鏡組能對(duì)射入其內(nèi)的光進(jìn)行傳輸之后均勻射出，因此，本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)能提高光能利用率、增強(qiáng)光束均勻性。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的光棒為實(shí)心玻璃棱鏡。所述的光棒為具有六個(gè)工作表面的矩形方棒。采用此種結(jié)構(gòu)，光棒加工方便，成本低。作為本實(shí)用新型的另一種改進(jìn)，所述的光棒為由平面反射鏡粘接而成的空心器件，所述的平面反射鏡上鍍有反射薄膜。采用此種結(jié)構(gòu)后，空心器件能夠減少光能的損耗， 同時(shí)由于沒有玻璃折射，光線在光棒內(nèi)具有更大的角度，因而可以在更短的長度內(nèi)實(shí)現(xiàn)同樣次數(shù)的內(nèi)部反射，達(dá)到相同的照明均勻性，而且也避免了實(shí)心光棒中由于前后表面的瑕疵對(duì)均勻性的影響。作為本實(shí)用新型的還有一種改進(jìn)，所述的平凸透鏡組包括依次排列的第一平凸透鏡、第二平凸透鏡、第三平凸透鏡及第四平凸透鏡；所述的第一平凸透鏡的平面為平凸透鏡組的進(jìn)光端面，該第一平凸透鏡的平面與光棒的出光端面緊貼；所述的第一平凸透鏡的凸面遠(yuǎn)離光棒，所述的第二平凸透鏡的凸面遠(yuǎn)離第一平凸透鏡，所述的第三平凸透鏡的凸面遠(yuǎn)離第二平凸透鏡，所述的第四平凸透鏡的凸面靠近第三平凸透鏡。采用此種結(jié)構(gòu)后，光源從光棒中射入，通過光棒之后射入到第一平凸透鏡，然后第一平凸透鏡、第二平凸透鏡和第三平凸透鏡對(duì)光源進(jìn)行聚光，由于第四平凸透鏡的凸面靠近第三平凸透鏡，因此，第四平凸透鏡能出射均勻的平行光，能達(dá)到勻光的效果。作為本實(shí)用新型的還有一種改進(jìn)，所述的第一平凸透鏡、第二平凸透鏡、第三平凸透鏡及第四平凸透鏡的工作表面上均鍍有增透膜。采用此種結(jié)構(gòu)后，能增加第一平凸透鏡、 第二平凸透鏡、第三平凸透鏡及第四平凸透鏡的透光性。

圖1是本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)的平凸透鏡組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示1、光棒，2、平凸透鏡組，2. 1、第一平凸透鏡，2. 2、第二平凸透鏡，2. 3、第三平凸透鏡，2. 4、第四平凸透鏡，3、光源，4、被照物體。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)包括能對(duì)光進(jìn)行全反射傳輸?shù)墓獍?及對(duì)光進(jìn)行傳輸之后均勻射出的平凸透鏡組2，所述的光棒1的光軸與平凸透鏡組2的光軸在同一直線上，所述的光棒1的出光端面緊貼在所述的平凸透鏡組2的進(jìn)光端面上。光棒1是常用的將光源輸出的圓形光斑轉(zhuǎn)化為液晶板所需要的矩形照明光斑，同時(shí)滿足系統(tǒng)光能利用率及照明均勻性要求的光學(xué)系統(tǒng)，其工作原理類似于光纖。光線進(jìn)入光棒1后，經(jīng)過多次反射從另一端面出射，在出射面上形成照明均勻的矩形光斑。所述的光棒1可為實(shí)心玻璃棱鏡，該實(shí)心光棒為具有六個(gè)工作表面的矩形方棒，每個(gè)工作表面都要求達(dá)到嚴(yán)格要求的面型精度。所述的光棒1也可為由平面反射鏡粘接而成的空心器件，所述的平面反射鏡上鍍有反射薄膜。光棒1的長度不宜過長，太長會(huì)導(dǎo)致光能的損失，長度也不宜過短，過短光線在光棒反射次數(shù)太少導(dǎo)致像面的不均勻，最佳長度是長線在光棒內(nèi)經(jīng)過三次反射，根據(jù)光棒的截面和光線入射角度，算出經(jīng)過三次反射光棒的長度。光棒1出光端光線的數(shù)值孔徑很大，那么光線在后續(xù)系統(tǒng)中的利用率就會(huì)下降，所以需要平凸透鏡組2 對(duì)出射光進(jìn)行聚光。本具體實(shí)施例中，所述的光棒1長5mm。請(qǐng)一并參閱圖2所示，所述的平凸透鏡組2包括依次排列的第一平凸透鏡2. 1、第二平凸透鏡2. 2、第三平凸透鏡2. 3及第四平凸透鏡2. 4。所述的平凸透鏡組2必須嚴(yán)格控制面型精度及粗糙度，不得有毛刺、氣泡等一系列疵病。所述的第一平凸透鏡2. 1的平面為平凸透鏡組2的進(jìn)光端面，該第一平凸透鏡2. 1的平面與光棒1的出光端面緊貼。所述的第一平凸透鏡2. 1的凸面遠(yuǎn)離光棒1，所述的第二平凸透鏡2. 2凸面遠(yuǎn)離第一平凸透鏡 2. 1，所述的第三平凸透鏡2. 3的凸面遠(yuǎn)離第二平凸透鏡2. 2，所述的第四平凸透鏡2. 4的凸面靠近第三平凸透鏡2. 3。所述的第一平凸透鏡2. 1、第二平凸透鏡2. 2、第三平凸透鏡2. 3 及第四平凸透鏡2. 4的工作表面上均鍍有增透膜。本具體實(shí)施例中，所述的第一平凸透鏡 2. 1兩面曲率半徑Rl=0、R2=-6. 28，中心厚度為5. 4mm, 口徑為5. 5mm ；所述的第二平凸透鏡 2. 2兩面曲率半徑R1=0、R2=-10. 25，中心厚度為6mm，口徑為7mm ；所述的第三平凸透鏡2. 3兩面曲率半徑R1=0、R2=-16. 125，中心厚度為6mm，口徑為7. 5mm ；所述的第四平凸透鏡2. 4 兩面曲率半徑Rl=20. 125、R2=0，中心厚度為6mm，口徑為9mm。所述的第一平凸透鏡2. 1距離第二平凸透鏡0. 2mm，所述的第二平凸透鏡2. 2距離第三平凸透鏡0. 2mm，所述的第三平凸透鏡距離第四平凸透鏡22mm。 本實(shí)用新型的光學(xué)系統(tǒng)使用時(shí)，光源從光棒射入，經(jīng)過光棒和平凸透鏡組射出照射到被照物體上，通過光棒的收束和平凸透鏡的擬合，實(shí)現(xiàn)了光能的最大化利用及均勻照明的最終效果，迎合了當(dāng)今環(huán)保高效的新理念，隨著信息社會(huì)的發(fā)展，新型應(yīng)用前景十分廣闊，可用于太陽能的開發(fā)和收集，公共場(chǎng)合的高效均勻照明等領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括能對(duì)光進(jìn)行全反射傳輸?shù)墓獍?1)及對(duì)光進(jìn)行傳輸之后均勻射出的平凸透鏡組(2)，所述的光棒(1)的光軸與平凸透鏡組(2)的光軸在同一直線上，所述的光棒(1)的出光端面緊貼在所述的平凸透鏡組(2)的進(jìn)光端面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的光棒(1)為實(shí)心玻璃棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的光棒(1)為具有六個(gè)工作表面的矩形方棒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的光棒(1)為由平面反射鏡粘接而成的空心器件，所述的平面反射鏡上鍍有反射薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的平凸透鏡組(2)包括依次排列的第一平凸透鏡(2. 1)、第二平凸透鏡(2. 2)、第三平凸透鏡(2. 3)及第四平凸透鏡(2. 4)；所述的第一平凸透鏡(2. 1)的平面為平凸透鏡組(2)的進(jìn)光端面，該第一平凸透鏡(2. 1)的平面與光棒(1)的出光端面緊貼；所述的第一平凸透鏡(2. 1)的凸面遠(yuǎn)離光棒，所述的第二平凸透鏡(2. 2)的凸面遠(yuǎn)離第一平凸透鏡(2. 1)，所述的第三平凸透鏡 (2. 3)的凸面遠(yuǎn)離第二平凸透鏡(2. 2)，所述的第四平凸透鏡(2. 4)的凸面靠近第三平凸透鏡(2. 3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一平凸透鏡(2.1)、第二平凸透鏡(2. 2)、第三平凸透鏡(2. 3)及第四平凸透鏡(2. 4)的工作表面上均鍍有增透膜。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光學(xué)系統(tǒng)，包括能對(duì)光進(jìn)行全反射傳輸?shù)墓獍?1)及對(duì)光進(jìn)行傳輸之后均勻射出的平凸透鏡組(2)，所述的光棒(1)的光軸與平凸透鏡組(2)的光軸在同一直線上，所述的光棒(1)的出光端面緊貼在所述的平凸透鏡組(2)的進(jìn)光端面上。該光學(xué)系統(tǒng)能提高光能利用率、增強(qiáng)光束均勻性。
文檔編號(hào)G02B17/02GK202196223SQ201120320339
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者廖漢中, 張楠, 符英文, 陳琳元, 馬建設(shè) 申請(qǐng)人:寧波琳元電子有限公司, 清華大學(xué)深圳研究生院