本发明专利技术提供一种匀光装置，包括：多个第一柱面镜单元，包括第一光学表面和第二光学表面，第一光学表面由凸曲线沿第一柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，第二光学表面为平面；和多个第二柱面镜单元，包括第三光学表面和第四光学表面，第三光学表面由凹曲线沿第二柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，第四光学表面为平面，其中凹曲线的圆角半径满足加工和生产过程的工艺要求；多个第一柱面镜单元和多个第二柱面镜单元交替的相邻排列形成柱面镜阵列，柱面镜阵列的母线由凸曲线和凹曲线通过阵列形成，凸曲线在柱面镜阵列的垂直平面的投影长度大于凹曲线的投影长度，柱面镜阵列的平面由第二光学表面与第四光学表面通过阵列形成。本发明专利技术对柱面镜阵列的面型进行分区设计和调整，以提升可制造性。可制造性。可制造性。
【技术实现步骤摘要】
匀光装置、投射器以及匀光装置的设计方法
[0001]本专利技术涉及光学透镜领域，尤其涉及一种匀光装置、一种投射器以及一种匀光装置的设计方法。
技术介绍
[0002]柱面镜阵列表面的柱面表面结构可以将入射光线聚焦到线上，或改变图像的宽高比、拉伸图像。相比于大柱面镜，柱面镜阵列在将入射光扩展为线性的同时，也使光源能量沿扩展方向均匀化。因此，柱面镜阵列常用于对激光或照明光在一维方向的聚焦、匀化。
[0003]传统的柱面镜阵列设计时，通常只考虑单个柱面镜单元的设计，再由多个相同的柱面镜单元直接排列形成阵列，或者以简单的旋转对称的方式排列形成阵列。这种设计可以满足小角度的配光角的制造要求，但是在大角度配光要求时，如图1所示，在两个柱面镜相交的位置存在大角度倾斜，同时还会出现尖角。在设计时，尖角处的面型精度要求极高；在加工和制造时，尖角处极易变形，无法满足设计要求，并且尖角处容易造成模具损伤，影响模具寿命和加工面型的轮廓。
[0004]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
[0005]有鉴于现有的一个或多个缺陷，本专利技术提供一种匀光装置，包括：
[0006]多个第一柱面镜单元，所述第一柱面镜单元包括第一光学表面和第二光学表面，所述第一光学表面由凸曲线沿所述第一柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，所述第二光学表面为平面；和
[0007]多个第二柱面镜单元，所述第二柱面镜单元包括第三光学表面和第四光学表面，所述第三光学表面由凹曲线沿所述第二柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，所述第四光学表面为平面，其中所述凹曲线的圆角半径满足加工制造的工艺要求；
[0008]所述多个第一柱面镜单元和所述多个第二柱面镜单元交替的相邻排列形成柱面镜阵列，所述柱面镜阵列的母线由所述凸曲线和凹曲线通过阵列形成，所述凸曲线在所述柱面镜阵列的垂直平面的投影长度大于所述凹曲线的投影长度，所述柱面镜阵列的平面由所述第二光学表面与所述第四光学表面通过阵列形成。
[0009]根据本专利技术的一个方面，其中所述凸曲线与所述凹曲线在相交处的斜率相等。
[0010]根据本专利技术的一个方面，其中所述凸曲线的投影长度与所述凹曲线的投影长度的比值大于等于3。
[0011]根据本专利技术的一个方面，其中所述凸曲线为轴对称曲线，并且其对称轴的两边的曲线斜率变化为连续单调。
[0012]根据本专利技术的一个方面，其中所述凹曲线为轴对称曲线，并且其对称轴的两边的曲线斜率变化为连续单调。
[0013]根据本专利技术的一个方面，其中所述凸曲线的斜率和所述凹曲线的斜率在相交处最大。
[0014]根据本专利技术的一个方面，其中所述凸曲线具有一个顶点，其顶点的垂线与入射光的方向平行；所述凹曲线具有一个顶点，其顶点的垂线与入射光的方向平行。
[0015]根据本专利技术的一个方面，其中所述柱面镜阵列的出射光的角度范围大于等于100
°
，所述出射光的角度范围为光强最大值的全宽角度。
[0016]根据本专利技术的一个方面，其中所述柱面镜阵列的出射光的角度范围为100
°‑
130
°
。
[0017]根据本专利技术的一个方面，其中所述凸曲线的曲线方程为多项式方程曲线或贝塞尔曲线或自由曲线，所述凹曲线的曲线方程为多项式方程曲线或贝塞尔曲线或自由曲线。
[0018]根据本专利技术的一个方面，其中所述凸曲线的曲线方程Z
A
为多项式方程曲线时满足：
[0019][0020][0021]所述凹曲线的曲线方程Z
B
为多项式方程曲线时满足：
[0022]Z
B
＝Z
A
(LA)
‑
Z
B0
(LA)+Z
B0
,Y∈[LA,LA+2LB][0023]Z
A
′
(LA)＝Z
B
′
(LA)
[0024]其中，C
A
为所述凸曲线的曲率，K
A
为所述凸曲线的圆锥系数，C
B
为所述凹曲线的曲率，K
B
为所述凹曲线的圆锥系数。
[0025]本专利技术还提供一种投射器，包括：
[0026]光源，用于产生光束；和
[0027]如上所述的匀光装置，所述光束经过所述匀光装置后在出射光方向上的光强均匀分布。
[0028]根据本专利技术的一个方面，所述投射器还包括：
[0029]准直透镜，设置于所述光源和所述匀光装置之间，用于将所述光束进行准直后投射至所述匀光装置。
[0030]本专利技术还提供一种如上所述的匀光装置的设计方法，包括：
[0031]S10：设计多个第一柱面镜单元，其中所述第一柱面镜单元包括第一光学表面和第二光学表面，所述第一光学表面由凸曲线沿所述第一柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，所述第二光学表面为平面；
[0032]S20：设计多个第二柱面镜单元，其中所述第二柱面镜单元包括第三光学表面和第四光学表面，所述第三光学表面由凹曲线沿所述第二柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，所述第四光学表面为平面，其中所述凹曲线的圆角半径满足加工和生产过程的工艺要求；
[0033]S30：将所述多个第一柱面镜单元和所述多个第二柱面镜单元交替的相邻排列形成柱面镜阵列，所述柱面镜阵列的母线由所述凸曲线和凹曲线通过阵列形成，所述凸曲线在所述柱面镜阵列的垂直平面的投影长度大于所述凹曲线的投影长度；
[0034]S40：根据凹曲线的参数调整凸曲线的参数，以使得出射光方向上的光强均匀分布。
[0035]本专利技术以柱面镜单元的设计为基础，通过对柱面镜阵列的面型进行分区设计和调整，使得两个柱面镜单元相交的位置形成圆角，提升了可制造性。
附图说明
[0036]构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
[0037]图1示出了传统柱面镜阵列中在两个柱面镜单元相交的位置出现尖角的示意图；
[0038]图2a和图2b示出了本专利技术一个实施例的匀光装置示意图；
[0039]图3示出了本专利技术另一个实施例的匀光装置示意图；
[0040]图4示出了图3实施例的角度光强分布曲线图；
[0041]图5示出了图3实施例的照明效果和照度分布曲线对比示意图；
[0042]图6a和图6b示出了本专利技术一个实施例的凸曲线和凹曲线的示意图；
[0043]图7示出了本专利技术一个实施例的匀光装置设计方法流程图。
具体实施方式
[0044]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种匀光装置，包括：多个第一柱面镜单元，所述第一柱面镜单元包括第一光学表面和第二光学表面，所述第一光学表面由凸曲线沿所述第一柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，所述第二光学表面为平面；和多个第二柱面镜单元，所述第二柱面镜单元包括第三光学表面和第四光学表面，所述第三光学表面由凹曲线沿所述第二柱面镜单元的垂直平面扫掠形成，所述第四光学表面为平面，其中所述凹曲线的圆角半径满足加工制造的工艺要求；所述多个第一柱面镜单元和所述多个第二柱面镜单元交替的相邻排列形成柱面镜阵列，所述柱面镜阵列的母线由所述凸曲线和凹曲线通过阵列形成，所述凸曲线在所述柱面镜阵列的垂直平面的投影长度大于所述凹曲线的投影长度，所述柱面镜阵列的平面由所述第二光学表面与所述第四光学表面通过阵列形成。2.根据权利要求1所述的匀光装置，其中所述凸曲线与所述凹曲线在相交处的斜率相等。3.根据权利要求1所述的匀光装置，其中所述凸曲线的投影长度与所述凹曲线的投影长度的比值大于等于3。4.根据权利要求1所述的匀光装置，其中所述凸曲线为轴对称曲线，并且其对称轴的两边的曲线斜率变化为连续单调。5.根据权利要求1所述的匀光装置，其中所述凹曲线为轴对称曲线，并且其对称轴的两边的曲线斜率变化为连续单调。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的匀光装置，其中所述凸曲线的斜率和所述凹曲线的斜率在相交处最大。7.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的匀光装置，其中所述凸曲线具有一个顶点，其顶点的垂线与入射光的方向平行；所述凹曲线具有一个顶点，其顶点的垂线与入射光的方向平行。8.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的匀光装置，其中所述柱面镜阵列的出射光的角度范围大于等于100
°
，所述出射光的角度范围为光强最大值的全宽角度。9.根据权利要求8所述的匀光装置，其中所述柱面镜阵列的出射光的角度范围为100
°‑
130
°
。10.根据权利要求2
‑
5中任一项所述的匀光装置，其中所述凸曲线的曲线方程为多项式方程曲线或贝塞尔曲线或自由曲线，所述凹曲线的曲线方程为多项式方程曲...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓东，隋磊，
申请(专利权)人：嘉兴驭光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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