CN104154495B - 混合型光学积分器组件及其光学*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合型光学积分器组件及其光学***，其包括光学积分器，其中，还包括设于光学积分器任一横截面上的对所穿过的光束进行散射处理的散射件。本发明能在满足一定照射均匀度的前提下，缩小光学积分器的处理路径，使得光学积分器的尺寸更小；另外，利用此带有散射件的光学积分器，即带有混合型光学积分器组件的光学***，能有效减小整机的尺寸，使得整机更为轻巧。

Description

混合型光学积分器组件及其光学***

技术领域

本发明涉及一种混合型光学积分器组件及其光学***。

背景技术

在舞台灯光等领域的光学***中，使用舞台灯具向舞台或其他目标区域投射光束时，由于各种因素的影响，舞台灯具投射形成的光斑经常会出现亮度不均匀(整体不均匀)、有黑点(局部不均匀)等问题。为解决上述问题，现有技术中，如图1所示，通常在灯具的光源组件1及花样组件3之间设置光学积分器2，如导光管或导光棒、微透镜阵列、或雾化片来获得比较均匀的光斑。其中，所述光源组件1发出聚光光束，并经由光学积分器组件2进行匀化后进入花样组件3后射出。

但通常情况下，如果仅使用光学积分器，如导光管或导光棒，需要的长度较长，因为通过导光管或导光棒与最终投射出来光斑的均匀度问题是与导光棒的尺寸息息相关的。他们存在以下的关系：

其中L为导光棒的长度，D为导光管或导光棒的内切圆直径，2θ为光源组件的光束发散角。

在光源确定的情况下，N值越大，获得的光斑均匀度越好，对于铂金系列灯泡中，通常情况下N≥6时即可获得均匀度较满意的光斑。通常情况下，要达到我们想要的效果，导光管或导光棒的尺寸会较长。在这种情况下，在进行舞台灯设计时，如果要获得比较好的光斑均匀度，则光学积分器(如导光管或导光棒等)的尺寸要设计很长，占用较大的空间，导致其他光源模组和光学积分器(如导光管或导光棒等)均要做避让设计，使得无法得到理想的设计。另外，如图2所示，采用现有光学积分器处理后的光束还是仍然按照一定规则方向照射，不能实现完全散射，其形成的光斑常常还会出现局部不均匀的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在满足一定均匀度条件下所占空间较小的混合型光学积分器组件及其光学***。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种混合型光学积分器组件，其包括光学积分器，其中，还包括设于光学积分器任一横截面上的对所穿过的光束进行散射处理的散射件。本方案中，通过在光学积分器内设置散射件，能够加强光线在光学积分器内或光学积分器端部的散射处理，使得光束的匀光效率更高，能在满足一定照射均匀度的前提下，缩小光学积分器的处理路径，使得光学积分器的尺寸更小。另外，在光学积分器和散射件的结合作用下，不但可使得投射出的光实现整体均匀，而且，也能实现局部均匀度，解决了光斑黑影问题。

具体的，所述散射件为散射型平板玻璃片，或为与光学积分器横截面一体的散射面。所述光学积分器为空心导光管或实心导光棒。

进一步的，所述散射型平板玻璃片嵌入在光学积分器内部的横截面上。作为最佳的，所述散射型平板玻璃片位于光学积分器内部的中间位置，且与光学积分器的光轴垂直设置。当然，所述散射型平板玻璃片也可设于光学积分器的输入或输出端上。

所述散射型平板玻璃片采用双面镀光学薄膜，以增加散射型透射玻璃片的透过率。

同时，本发明提供一种根据所述混合型光学积分器组件的光学***，包括位于同一主光轴方向上的光源组件、混合型光学积分器组件及花样组件，所述光源组件发出聚光光束，并经由混合型光学积分器组件进行匀化后进入花样组件后射出。本方案中，利用混合型光学积分器组件匀化处理光束，能在满足光学***一定均匀度的条件下，减小光学积分器组件的尺寸，使得整机尺寸能有效减小。

所述光源组件包括光源及光线聚集***，光线聚集***用于将光源发出的光线进行汇聚处理；所述光学积分器的输入端位于光源组件的光线聚集焦点附近。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在光学积分器内设置散射件，能在满足一定照射均匀度的前提下，缩小光学积分器的处理路径，使得光学积分器的尺寸更小。另外，利用此带有散射件的光学积分器，即的带有混合型光学积分器组件的光学***，能有效减小整机的尺寸，使得整机更为轻巧，而且也能为整机内部的其他零部件提供足够的空间，进行很好的设计。再者，通过散射件的散射作用，可大大改善光斑的局部均匀度，使得处理后的光斑不但能够实现整体均匀，而且，也能实现局部均匀。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为现有技术的光束效果原理图；

图3为实施例1混合型光学积分器组件的结构示意图；

图4为实施例1光学***的的结构示意图；

图5为实施例1混合型光学积分器组件的安装结构示意图；

图6为实施例1混合型光学积分器组件的另一安装结构示意图；

图7为照度分布的实验曲线图；

图8为两种现有技术的照度分布实验曲线对比图；

图9为本发明混合光学积分器与现有技术光学积分器的照度分布实验曲线对比图；

图10为实施例1的光束效果原理图；

图11为实施例2混合型光学积分器组件的结构示意图；

图12为实施例2光学***的的结构示意图；

图13为实施例3混合型光学积分器组件的结构示意图；

图14为实施例3光学***的的结构示意图；

图15为实施例4混合型光学积分器组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图3所示，本发明公开一种混合型光学积分器组件，其包括光学积分器21，其中，还包括设于光学积分器任一横截面上的对所穿过的光束进行散射处理的散射件22。本发明中，通过在光学积分器21内设置散射件22，能够加强光线在光学积分器内或光学积分器端部的散射处理，使得光束的匀光效率更高，能在满足一定照射均匀度的前提下，缩小光学积分器的处理路径，使得光学积分器的尺寸更小。另外，作为单独的光学积分器，发散的光束在进入其内处理后，出来的光束通常是中间的光斑亮度比周边的光斑亮度要大许多，由均匀度的算法如下：

可得知，如果最大照度如果远大于平均照度，其光斑均匀度也是不理想的，而本发明的混合型光学积分器组件，其处理后的光束中间的光斑亮度与周边的光斑亮度是比较接近，其局部的均匀度也较小，能有效解决光斑黑影问题，如图7所示的照度分布实验曲线图，单点画线A代表未加任何光学积分器产生的照度分布曲线，虚线B代表采用现有技术光学积分器产生的照度分布曲线，实线C代表采用本发明混合型光学积分器组件产生的照度分布曲线，可见，对于单点画线A，即未加任何光学积分器情况下，产生的照度分布曲线不够平滑，波动较大，且最大值与最小值相差较大，光照整体分布不均匀；对于虚线B，即采用现有技术光学积分器情况下，产生的照度分布曲线虽然比未加任何光学积分器产生的曲线平滑(即可满足一定程度的光照整体均匀分布的效果)，但局部仍存在波动较大的现象，光照整体均匀度不够好、且光照存在局部不均匀的缺陷；而，而本发明的曲线整体平滑，而且局部波动较小，不但能达到整体均匀的效果，光照分布均匀，光照强度好，而且也能实现局部均匀。

如图8所示，此图为现有技术未加光学积分器以及加入现有光学积分器的照度分布对比图。单点画线A代表未加任何光学积分器产生的照度分布曲线，虚线B代表采用现有技术光学积分器产生的照度分布曲线，可见，对于单点画线A，即未加任何光学积分器情况下，产生的照度分布曲线不够平滑，波动较大，且最大值与最小值相差较大，光照整体分布不均匀；对于虚线B，即采用现有技术光学积分器情况下，产生的照度分布曲线比未加任何光学积分器产生的曲线平滑(即可满足一定程度的光照整体均匀分布的效果)；

如图9所示，虚线B代表采用现有技术光学积分器产生的照度分布曲线，实线C代表采用本发明混合型光学积分器组件产生的照度分布曲线，其中，两个曲线的照度平均值是相同的，如图9中所示的双点画线，从图中可以看出，两者具有相同的平均照度值，虽然现有技术光学积分器在一定程度上改善了整体不均匀的现象，但虚线B的曲线仍存在着局部不平滑、曲线有波动的现象，即现有技术光学积分器形成的光斑存在局部不均匀的缺陷，尤其是光斑中心部位的局部不均匀现象比较明显；而C曲线比较平滑，波动较小，即采用本发明混合型光学积分器组件能够有效解决光斑局部不均匀的问题。

如图10所示，采用本发明的混合光学积分器组件，可将光束完全散射，使得光束沿着不规则的各方向发射出去，进而使得形成的光斑不但整体均匀，而且局部也均匀。

本实施例中，如图3所示，所述散射件22为散射型平板玻璃片。所述光学积分器21为空心导光管。

进一步的，所述散射型平板玻璃片嵌入在光学积分器内部的横截面上。作为最佳的，所述散射型平板玻璃片可位于光学积分器内部的中间位置，且与光学积分器的光轴垂直设置。

所述散射型平板玻璃片为能产生散射式的透射玻璃片，包括但不仅限于毛玻璃片、香梨片和雾化镜。所述散射型平板玻璃片可采用双面镀光学薄膜。

同时，如图4所示，本发明提供一种根据所述混合型光学积分器组件的光学***，包括位于同一主光轴方向上的光源组件10、混合型光学积分器组件20及花样组件30，花样组件30输出端还可设置成像***，以改变光束的成像焦距。所述光源组件10发出聚光光束，并经由混合型光学积分器组件20进行匀化后进入花样组件30后射出。本发明中，光线从光源组件10发出后，在所述混合型光学积分器组件20的输入口处附近形成光线密度高度集中且具有一定发散角的光束，光线密度高度密集的光束经过混合型光学积分器组件20后，可改善光束的整体均匀度和局部均匀度，同时相对于使用单一型的积分器可能减小尺寸，使通过学习成像***后出来的光束获得相对均匀的效果。

所述光源组件10包括光源11及光线聚集***12，光线聚集***12用于将光源11发出的光线进行汇聚处理；所述光学积分器21的输入端位于光源组件10的光线聚集焦点附近。具体的，所述光线聚集***12为反光碗。

优选地，如图5所示，光学积分器21套设在光学积分器固定架24上，并由光学积分器固定架24固定；在光学积分器固定架24的端部设有连接架25，光学积分器21通过连接架25与移动驱动机构连接。使用舞台灯具时，当需要使用混合型光学积分器组件20对光束进行处理时，则可由移动驱动机构将混合型光学积分器组件20移入光线聚集***12(反光碗)与花样组件30之间的光路中，使光束穿过混合型光学积分器组件20后再进入花样组件30，以对光束进行均匀化处理；当不需要使用混合型光学积分器组件20对光束进行处理时，则可由移动驱动机构将混合型光学积分器组件20移出光线聚集***12(反光碗)与花样组件30之间的光路中。所述移动驱动机构可采用传统的丝杆电机驱动结构。

优选地，空心导光管与散射型平板玻璃片之间可通过黏贴等方式进行连接。

进一步地，如图3所示，可在空心导光管的两侧开设开口23，散射型平板玻璃片由所述开口23***与空心导光管嵌接。进一步的，如图6所示，可在光学积分器固定架24对应空心导光管的开口23位置开设第二开口26，方便散射型平板玻璃片由此第二开口26***到上述开口23中，以完成散射型平板玻璃片的安装。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相近似，其区别在于，所述光学积分器21为实心导光棒。如图11及图12所示，所述散射型平板玻璃片可嵌入实心导光棒内部中间部位的横截面上，且该散射型平板玻璃片可与实心导光棒的中心轴线垂直，以使得光源射出的光束穿过该散射型平板玻璃片后，再由实心导光棒的输出***出。

当光学积分器使用实心导光棒时，除了上述的散射型平板玻璃片可嵌入于实心导光棒的内部横截面上之外，还可将实心导光棒可为一分为二的两段式结构，并在两段导光棒的接合端面处用散射面替代上述的散射型平板玻璃片。

实施例3

本实施例与实施例1的结构相近似，其区别在于，如图13及图14所示，所述散射型平板玻璃片也可设于光学积分器的输入或输出端上，所述光学积分器可以为空心导光管或实心导光棒，当作为实心导光棒时，散射型平板玻璃片也可替换为散射面而直接设置在输入或输出端上。

实施例4

本实施例与实施例1的结构相近似，其区别在于，所述光学积分器可为内壁镀高效率光学反射膜的空心导光管。另外，如图15所示，所述散射型平板玻璃片嵌入空心导光管中，并覆盖在空心导光管内部中间部位的横截面上，且该散射型平板玻璃片可与空心导光管的中心轴线成一定角度倾斜设置，以使得光源射出的光束穿过该散射型平板玻璃片后，再由空心导光管的输出***出。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混合型光学积分器组件的光学***，包括位于同一主光轴方向上的光源组件、混合型光学积分器组件及花样组件，所述混合型光学积分器组件包括光学积分器及设于光学积分器任一横截面上的对所穿过的光束进行散射处理的散射件；所述混合型光学积分器组件能够由移动驱动机构移入或移出光源组件与花样组件之间的光路；在所述混合型光学积分器组件被移入的情况下，所述光源组件发出聚光光束，并经由混合型光学积分器组件进行匀化后进入花样组件后射出；在所述混合型光学积分器组件被移出的情况下，所述光源组件发出聚光光束，光束直接进入花样组件后射出。

2.根据权利要求1所述的光学***，其特征在于，所述光源组件包括光源及光线聚集***，光线聚集***用于将光源发出的光线进行汇聚处理。

3.根据权利要求2所述的光学***，其特征在于，所述光学积分器的输入端位于光源组件的光线聚集焦点附近。

4.根据权利要求1所述的光学***，其特征在于，所述散射件为散射型平板玻璃片，或为与光学积分器的输入或输出端一体的散射面。

5.根据权利要求4所述的光学***，其特征在于，所述光学积分器为空心导光管或实心导光棒。

6.根据权利要求5所述的光学***，其特征在于，所述散射型平板玻璃片与光学积分器的光轴垂直设置。

7.根据权利要求4所述的光学***，其特征在于，所述散射型平板玻璃片采用双面镀光学薄膜。