混合型光學(xué)積分器組件及其光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混合型光學(xué)積分器組件及其光學(xué)系統(tǒng)，其包括光學(xué)積分器，其中，還包括設(shè)于光學(xué)積分器任一橫截面上的對所穿過的光束進(jìn)行散射處理的散射件。本發(fā)明能在滿足一定照射均勻度的前提下，縮小光學(xué)積分器的處理路徑，使得光學(xué)積分器的尺寸更??；另外，利用此帶有散射件的光學(xué)積分器，即帶有混合型光學(xué)積分器組件的光學(xué)系統(tǒng)，能有效減小整機(jī)的尺寸，使得整機(jī)更為輕巧。
【專利說明】
混合型光學(xué)積分器組件及其光學(xué)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合型光學(xué)積分器組件及其光學(xué)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在舞臺燈光等領(lǐng)域的光學(xué)系統(tǒng)中，使用舞臺燈具向舞臺或其他目標(biāo)區(qū)域投射光束時，由于各種因素的影響，舞臺燈具投射形成的光斑經(jīng)常會出現(xiàn)亮度不均勻(整體不均勻)、有黑點(局部不均勻)等問題。為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，通常在燈具的光源組件I及花樣組件3之間設(shè)置光學(xué)積分器2，如導(dǎo)光管或?qū)Ч獍?、微透鏡陣列、或霧化片來獲得比較均勻的光斑。其中，所述光源組件I發(fā)出聚光光束，并經(jīng)由光學(xué)積分器組件2進(jìn)行勻化后進(jìn)入花樣組件3后射出。
[0003]但通常情況下，如果僅使用光學(xué)積分器，如導(dǎo)光管或?qū)Ч獍?，需要的長度較長，因為通過導(dǎo)光管或?qū)Ч獍襞c最終投射出來光斑的均勻度問題是與導(dǎo)光棒的尺寸息息相關(guān)的。他們存在以下的關(guān)系:
2X*tan(6,// 2)
[0004]N =-
D
[0005]其中L為導(dǎo)光棒的長度，D為導(dǎo)光管或?qū)Ч獍舻膬?nèi)切圓直徑,2 Θ為光源組件的光束發(fā)散角。
[0006]在光源確定的情況下，N值越大，獲得的光斑均勻度越好，對于鉬金系列燈泡中，通常情況下N > 6時即可獲得均勻度較滿意的光斑。通常情況下，要達(dá)到我們想要的效果，導(dǎo)光管或?qū)Ч獍舻某叽鐣^長。在這種情況下，在進(jìn)行舞臺燈設(shè)計時，如果要獲得比較好的光斑均勻度，則光學(xué)積分器(如導(dǎo)光管或?qū)Ч獍舻?的尺寸要設(shè)計很長，占用較大的空間，導(dǎo)致其他光源模組和光學(xué)積分器(如導(dǎo)光管或?qū)Ч獍舻?均要做避讓設(shè)計，使得無法得到理想的設(shè)計。另外，如圖2所示，采用現(xiàn)有光學(xué)積分器處理后的光束還是仍然按照一定規(guī)則方向照射，不能實現(xiàn)完全散射，其形成的光斑常常還會出現(xiàn)局部不均勻的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在滿足一定均勻度條件下所占空間較小的混合型光學(xué)積分器組件及其光學(xué)系統(tǒng)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種混合型光學(xué)積分器組件，其包括光學(xué)積分器，其中，還包括設(shè)于光學(xué)積分器任一橫截面上的對所穿過的光束進(jìn)行散射處理的散射件。本方案中，通過在光學(xué)積分器內(nèi)設(shè)置散射件，能夠加強(qiáng)光線在光學(xué)積分器內(nèi)或光學(xué)積分器端部的散射處理，使得光束的勻光效率更高，能在滿足一定照射均勻度的前提下，縮小光學(xué)積分器的處理路徑，使得光學(xué)積分器的尺寸更小。另外，在光學(xué)積分器和散射件的結(jié)合作用下，不但可使得投射出的光實現(xiàn)整體均勻，而且，也能實現(xiàn)局部均勻度，解決了光斑黑影問題。
[0009]具體的，所述散射件為散射型平板玻璃片，或為與光學(xué)積分器橫截面一體的散射面。所述光學(xué)積分器為空心導(dǎo)光管或?qū)嵭膶?dǎo)光棒。
[0010]進(jìn)一步的，所述散射型平板玻璃片嵌入在光學(xué)積分器內(nèi)部的橫截面上。作為最佳的，所述散射型平板玻璃片位于光學(xué)積分器內(nèi)部的中間位置，且與光學(xué)積分器的光軸垂直設(shè)置。當(dāng)然，所述散射型平板玻璃片也可設(shè)于光學(xué)積分器的輸入或輸出端上。
[0011]所述散射型平板玻璃片采用雙面鍍光學(xué)薄膜，以增加散射型透射玻璃片的透過率。
[0012]同時，本發(fā)明提供一種根據(jù)所述混合型光學(xué)積分器組件的光學(xué)系統(tǒng)，包括位于同一主光軸方向上的光源組件、混合型光學(xué)積分器組件及花樣組件，所述光源組件發(fā)出聚光光束，并經(jīng)由混合型光學(xué)積分器組件進(jìn)行勻化后進(jìn)入花樣組件后射出。本方案中，利用混合型光學(xué)積分器組件勻化處理光束，能在滿足光學(xué)系統(tǒng)一定均勻度的條件下，減小光學(xué)積分器組件的尺寸，使得整機(jī)尺寸能有效減小。
[0013]所述光源組件包括光源及光線聚集系統(tǒng)，光線聚集系統(tǒng)用于將光源發(fā)出的光線進(jìn)行匯聚處理；所述光學(xué)積分器的輸入端位于光源組件的光線聚集焦點附近。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明通過在光學(xué)積分器內(nèi)設(shè)置散射件，能在滿足一定照射均勻度的前提下，縮小光學(xué)積分器的處理路徑，使得光學(xué)積分器的尺寸更小。另外，利用此帶有散射件的光學(xué)積分器，即的帶有混合型光學(xué)積分器組件的光學(xué)系統(tǒng)，能有效減小整機(jī)的尺寸，使得整機(jī)更為輕巧，而且也能為整機(jī)內(nèi)部的其他零部件提供足夠的空間，進(jìn)行很好的設(shè)計。再者，通過散射件的散射作用，可大大改善光斑的局部均勻度，使得處理后的光斑不但能夠?qū)崿F(xiàn)整體均勻，而且，也能實現(xiàn)局部均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的光束效果原理圖；
[0018]圖3為實施例1混合型光學(xué)積分器組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為實施例1光學(xué)系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為實施例1混合型光學(xué)積分器組件的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為實施例1混合型光學(xué)積分器組件的另一安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7為照度分布的實驗曲線圖；
[0023]圖8為兩種現(xiàn)有技術(shù)的照度分布實驗曲線對比圖；
[0024]圖9為本發(fā)明混合光學(xué)積分器與現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器的照度分布實驗曲線對比圖；
[0025]圖10為實施例1的光束效果原理圖；
[0026]圖11為實施例2混合型光學(xué)積分器組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖12為實施例2光學(xué)系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖13為實施例3混合型光學(xué)積分器組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖14為實施例3光學(xué)系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖15為實施例4混合型光學(xué)積分器組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0032]實施例1
[0033]如圖3所示，本發(fā)明公開一種混合型光學(xué)積分器組件，其包括光學(xué)積分器21，其中，還包括設(shè)于光學(xué)積分器任一橫截面上的對所穿過的光束進(jìn)行散射處理的散射件22。本發(fā)明中，通過在光學(xué)積分器21內(nèi)設(shè)置散射件22，能夠加強(qiáng)光線在光學(xué)積分器內(nèi)或光學(xué)積分器端部的散射處理，使得光束的勻光效率更高，能在滿足一定照射均勻度的前提下，縮小光學(xué)積分器的處理路徑，使得光學(xué)積分器的尺寸更小。另外，作為單獨的光學(xué)積分器，發(fā)散的光束在進(jìn)入其內(nèi)處理后，出來的光束通常是中間的光斑亮度比周邊的光斑亮度要大許多，
由均勻度的算法如下:
[0034]
光斑均勻度=?ΙΙ,
[0035]可得知，如果最大照度如果遠(yuǎn)大于平均照度，其光斑均勻度也是不理想的，而本發(fā)明的混合型光學(xué)積分器組件，其處理后的光束中間的光斑亮度與周邊的光斑亮度是比較接近，其局部的均勻度也較小，能有效解決光斑黑影問題，如圖7所示的照度分布實驗曲線圖，單點畫線A代表未加任何光學(xué)積分器產(chǎn)生的照度分布曲線，虛線B代表采用現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器產(chǎn)生的照度分布曲線，實線C代表采用本發(fā)明混合型光學(xué)積分器組件產(chǎn)生的照度分布曲線，可見，對于單點畫線Α，即未加任何光學(xué)積分器情況下，產(chǎn)生的照度分布曲線不夠平滑，波動較大，且最大值與最小值相差較大，光照整體分布不均勻；對于虛線B，即采用現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器情況下，產(chǎn)生的照度分布曲線雖然比未加任何光學(xué)積分器產(chǎn)生的曲線平滑(即可滿足一定程度的光照整體均勻分布的效果)，但局部仍存在波動較大的現(xiàn)象，光照整體均勻度不夠好、且光照存在局部不均勻的缺陷；而，而本發(fā)明的曲線整體平滑，而且局部波動較小，不但能達(dá)到整體均勻的效果，光照分布均勻，光照強(qiáng)度好，而且也能實現(xiàn)局部均勻。
[0036]如圖8所示，此圖為現(xiàn)有技術(shù)未加光學(xué)積分器以及加入現(xiàn)有光學(xué)積分器的照度分布對比圖。單點畫線A代表未加任何光學(xué)積分器產(chǎn)生的照度分布曲線，虛線B代表采用現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器產(chǎn)生的照度分布曲線，可見，對于單點畫線Α，即未加任何光學(xué)積分器情況下，產(chǎn)生的照度分布曲線不夠平滑，波動較大，且最大值與最小值相差較大，光照整體分布不均勻；對于虛線B，即采用現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器情況下，產(chǎn)生的照度分布曲線比未加任何光學(xué)積分器產(chǎn)生的曲線平滑(即可滿足一定程度的光照整體均勻分布的效果)；
[0037]如圖9所示，虛線B代表采用現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器產(chǎn)生的照度分布曲線，實線C代表采用本發(fā)明混合型光學(xué)積分器組件產(chǎn)生的照度分布曲線，其中，兩個曲線的照度平均值是相同的，如圖9中所示的雙點畫線，從圖中可以看出，兩者具有相同的平均照度值，雖然現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器在一定程度上改善了整體不均勻的現(xiàn)象，但虛線B的曲線仍存在著局部不平滑、曲線有波動的現(xiàn)象，即現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)積分器形成的光斑存在局部不均勻的缺陷，尤其是光斑中心部位的局部不均勻現(xiàn)象比較明顯；而C曲線比較平滑，波動較小，即采用本發(fā)明混合型光學(xué)積分器組件能夠有效解決光斑局部不均勻的問題。
[0038]如圖10所示，采用本發(fā)明的混合光學(xué)積分器組件，可將光束完全散射，使得光束沿著不規(guī)則的各方向發(fā)射出去，進(jìn)而使得形成的光斑不但整體均勻，而且局部也均勻。
[0039]本實施例中，如圖3所示，所述散射件22為散射型平板玻璃片。所述光學(xué)積分器21為空心導(dǎo)光管。
[0040]進(jìn)一步的，所述散射型平板玻璃片嵌入在光學(xué)積分器內(nèi)部的橫截面上。作為最佳的，所述散射型平板玻璃片可位于光學(xué)積分器內(nèi)部的中間位置，且與光學(xué)積分器的光軸垂直設(shè)置。
[0041]所述散射型平板玻璃片為能產(chǎn)生散射式的透射玻璃片，包括但不僅限于毛玻璃片、香梨片和霧化鏡。所述散射型平板玻璃片可采用雙面鍍光學(xué)薄膜。
[0042]同時，如圖4所示，本發(fā)明提供一種根據(jù)所述混合型光學(xué)積分器組件的光學(xué)系統(tǒng)，包括位于同一主光軸方向上的光源組件10、混合型光學(xué)積分器組件20及花樣組件30，花樣組件30輸出端還可設(shè)置成像系統(tǒng)，以改變光束的成像焦距。所述光源組件10發(fā)出聚光光束，并經(jīng)由混合型光學(xué)積分器組件20進(jìn)行勻化后進(jìn)入花樣組件30后射出。本發(fā)明中，光線從光源組件10發(fā)出后，在所述混合型光學(xué)積分器組件20的輸入口處附近形成光線密度高度集中且具有一定發(fā)散角的光束，光線密度高度密集的光束經(jīng)過混合型光學(xué)積分器組件20后，可改善光束的整體均勻度和局部均勻度，同時相對于使用單一型的積分器可能減小尺寸，使通過學(xué)習(xí)成像系統(tǒng)后出來的光束獲得相對均勻的效果。
[0043]所述光源組件10包括光源11及光線聚集系統(tǒng)12，光線聚集系統(tǒng)12用于將光源11發(fā)出的光線進(jìn)行匯聚處理；所述光學(xué)積分器21的輸入端位于光源組件10的光線聚集焦點附近。具體的，所述光線聚集系統(tǒng)12為反光碗。
[0044]優(yōu)選地，如圖5所示，光學(xué)積分器21套設(shè)在光學(xué)積分器固定架24上，并由光學(xué)積分器固定架24固定；在光學(xué)積分器固定架24的端部設(shè)有連接架25，光學(xué)積分器21通過連接架25與移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接。使用舞臺燈具時，當(dāng)需要使用混合型光學(xué)積分器組件20對光束進(jìn)行處理時，則可由移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)將混合型光學(xué)積分器組件20移入光線聚集系統(tǒng)12 (反光碗)與花樣組件30之間的光路中，使光束穿過混合型光學(xué)積分器組件20后再進(jìn)入花樣組件30，以對光束進(jìn)行均勻化處理；當(dāng)不需要使用混合型光學(xué)積分器組件20對光束進(jìn)行處理時，則可由移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)將混合型光學(xué)積分器組件20移出光線聚集系統(tǒng)12 (反光碗)與花樣組件30之間的光路中。所述移動驅(qū)動機(jī)構(gòu)可采用傳統(tǒng)的絲桿電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)。
[0045]優(yōu)選地，空心導(dǎo)光管與散射型平板玻璃片之間可通過黏貼等方式進(jìn)行連接。
[0046]進(jìn)一步地，如圖3所示，可在空心導(dǎo)光管的兩側(cè)開設(shè)開口 23，散射型平板玻璃片由所述開口 23插入與空心導(dǎo)光管嵌接。進(jìn)一步的，如圖6所示，可在光學(xué)積分器固定架24對應(yīng)空心導(dǎo)光管的開口 23位置開設(shè)第二開口 26，方便散射型平板玻璃片由此第二開口 26插入到上述開口 23中，以完成散射型平板玻璃片的安裝。
[0047]實施例2
[0048]本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相近似，其區(qū)別在于，所述光學(xué)積分器21為實心導(dǎo)光棒。如圖11及圖12所示，所述散射型平板玻璃片可嵌入實心導(dǎo)光棒內(nèi)部中間部位的橫截面上，且該散射型平板玻璃片可與實心導(dǎo)光棒的中心軸線垂直，以使得光源射出的光束穿過該散射型平板玻璃片后，再由實心導(dǎo)光棒的輸出口射出。
[0049]當(dāng)光學(xué)積分器使用實心導(dǎo)光棒時，除了上述的散射型平板玻璃片可嵌入于實心導(dǎo)光棒的內(nèi)部橫截面上之外，還可將實心導(dǎo)光棒可為一分為二的兩段式結(jié)構(gòu)，并在兩段導(dǎo)光棒的接合端面處用散射面替代上述的散射型平板玻璃片。
[0050]實施例3
[0051]本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相近似，其區(qū)別在于，如圖13及圖14所示，所述散射型平板玻璃片也可設(shè)于光學(xué)積分器的輸入或輸出端上，所述光學(xué)積分器可以為空心導(dǎo)光管或?qū)嵭膶?dǎo)光棒，當(dāng)作為實心導(dǎo)光棒時，散射型平板玻璃片也可替換為散射面而直接設(shè)置在輸入或輸出端上。
[0052]實施例4
[0053]本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相近似，其區(qū)別在于，所述光學(xué)積分器可為內(nèi)壁鍍高效率光學(xué)反射膜的空心導(dǎo)光管。另外，如圖15所示，所述散射型平板玻璃片嵌入空心導(dǎo)光管中，并覆蓋在空心導(dǎo)光管內(nèi)部中間部位的橫截面上，且該散射型平板玻璃片可與空心導(dǎo)光管的中心軸線成一定角度傾斜設(shè)置，以使得光源射出的光束穿過該散射型平板玻璃片后，再由空心導(dǎo)光管的輸出口射出。
[0054]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合型光學(xué)積分器組件，其包括光學(xué)積分器，其特征在于，還包括設(shè)于光學(xué)積分器任一橫截面上的對所穿過的光束進(jìn)行散射處理的散射件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型光學(xué)積分器組件，其特征在于，所述散射件為散射型平板玻璃片，或為與光學(xué)積分器橫截面一體的散射面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型光學(xué)積分器組件，其特征在于，所述光學(xué)積分器為空心導(dǎo)光管或?qū)嵭膶?dǎo)光棒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合型光學(xué)積分器組件，其特征在于，所述散射型平板玻璃片嵌入在光學(xué)積分器內(nèi)部的橫截面上；或者，所述散射型平板玻璃片設(shè)于光學(xué)積分器的輸入或輸出端上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合型光學(xué)積分器組件，其特征在于，所述散射型平板玻璃片位于光學(xué)積分器內(nèi)部的中間位置，且與光學(xué)積分器的光軸垂直設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合型光學(xué)積分器組件，其特征在于，所述光學(xué)積分器為空心導(dǎo)光管，其兩側(cè)開設(shè)開口，散射型平板玻璃片由所述開口插入與空心導(dǎo)光管嵌接；或者，所述光學(xué)積分器為實心導(dǎo)光棒，其為兩段式結(jié)構(gòu)，散射型平板玻璃片設(shè)置在兩段導(dǎo)光棒的接合端面處；或者，所述光學(xué)積分器為實心導(dǎo)光棒，其為兩段式結(jié)構(gòu)，所述散射件為散射面，兩段實心導(dǎo)光棒的接合端設(shè)置有所述散射面。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型光學(xué)積分器組件，其特征在于，所述散射型平板玻璃片采用雙面鍍光學(xué)薄膜。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述混合型光學(xué)積分器組件的光學(xué)系統(tǒng)，包括位于同一主光軸方向上的光源組件、混合型光學(xué)積分器組件及花樣組件，所述光源組件發(fā)出聚光光束，并經(jīng)由混合型光學(xué)積分器組件進(jìn)行勻化后進(jìn)入花樣組件后射出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光源組件包括光源及光線聚集系統(tǒng)，光線聚集系統(tǒng)用于將光源發(fā)出的光線進(jìn)行匯聚處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于，所述光學(xué)積分器的輸入端位于光源組件的光線聚集焦點附近。
【文檔編號】G02B27/09GK104154495SQ201410371216
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】蔣偉楷 申請人:廣州市浩洋電子有限公司