【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超透镜应用，具体涉及一种基于光纤超透镜的非相干光照明系统。
技术介绍
1、光纤照明是指通过光纤的抗干扰传输，可以将光源传导到任意特定区域里。由于光纤具有柔性传播、易折而不宜碎的特性，可以轻易改变照射方向，且光纤具有重量轻、光传输过程抗电磁干扰、出射发光点小型化等优势，使得光纤照明系统在大区域的室内建筑照明以及小区域的生物医学照明等领域都具有重要的应用价值。
2、但光纤照明系统仍存在体积较大、光源耦合效率低等问题，特别是针对非相关面光源的情况下，面光源发出大角度光耦合进光纤纤芯的难度大，往往需要较大的体积的几何光学元件来提高耦合效率，使得系统光耦入部分较为笨重。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：本专利技术提供了一种基于光纤超透镜的非相干光照明系统，解决了光纤照明系统仍存在体积较大、光源耦合效率低等问题。
2、本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
3、一种基于光纤超透镜的非相干光照明系统，包括照明光源、反光杯、第一超透镜、滤光片、第二超透镜、光纤和第三超透镜；
4、照明光源发射出的面光源，按两种方式依次传播：其中小角度光传播顺序为照明光源、第一超透镜、滤光片、第二超透镜、光纤、第三超透镜、照明区域；其中大角度光传播顺序为照明光源、反光杯、滤光片、第二超透镜、光纤、第三超透镜、照明区域。
5、进一步的，所述的反光杯，其作用是对光源发出的大角度的光线进行准直；所述的第一超透镜，其作用是对光源发出的小角度的光
6、进一步的，所述的照明光源，采用的是非相干光源，包括led光源、氙灯光源、弧光灯光源、石英钨卤灯光源中的一种；所述的照明光源，发光角度在40°～180°范围内；所述的照明光源，其有效发光区域口径小于反光杯底部开口直径2rmin，其位置紧贴反光杯，在反光杯底部开口槽中心位置。
7、进一步的，所述的反光杯，包括球面反射设计和非球面反射设计，非球面包括双曲面、抛物面、椭圆面和竖椭圆面中的一种；所述的反光杯，其底部和顶部均为开口形式，底部开口半径rmin比顶部开口半径rmax小，光传播方向从底部到顶部。
8、进一步的，所述的第一超透镜，其半径r1≤反光杯底部开口半径rmin。
9、进一步的，所述的第一超透镜，其焦距f1＝r1*zr/rmax，其中zr为反光杯厚度，r1为第一超透镜半径，rmax为反光杯顶部开口半径；所述的第一超透镜，其沿光传播方向距离照明光源的位置z1＝f1。
10、进一步的，所述的第二超透镜，其半径r2≥反光杯顶部开口半径rmax。
11、进一步的，所述的光纤，采用的是多模光纤，材料包括塑料光纤或石英光纤。
12、进一步的，所述的第三超透镜，其半径r3≥z3*tanθf，其中z3为第三超透镜与光纤出射端的距离，θf为光纤端面最大接收角。
13、进一步的，所述的第三超透镜，其焦距f3、第三超透镜与光纤出射端的距离z3、第三超透镜与照明区域距离zs满足高斯公式1/z3+1/zs＝1/f3。
14、本专利技术的有益效果：该系统针对非相干面光源难以小型化高效耦入光纤的难点，利用超透镜平面化、微型化、设计自由度高等特性，在光纤耦合端通过两个超透镜将面光源高效耦合入光纤内，并在光纤耦出端再通过超透镜汇聚实现小区域光照明。本专利技术通过采用超透镜和光纤结合的方案，利用光纤可弯曲的优势对传统几何光学元件的照明光路进行松耦合，同时光纤细小的几何特征和超透镜超薄的几何特性，能进一步提高光机内空间利用率，有助于实现抗干扰传输的非相干光照明。
15、前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案；且本专利技术，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本专利技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：包括照明光源、反光杯、第一超透镜、滤光片、第二超透镜、光纤和第三超透镜；
2.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的反光杯，其作用是对光源发出的大角度的光线进行准直；所述的第一超透镜，其作用是对光源发出的小角度的光线进行准直；所述的第二超透镜，其作用是将准直后的光线汇聚耦合入光纤内；所述的第三超透镜，其作用是将光纤发出的光汇聚并照射到照明区域中。
3.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的照明光源，采用的是非相干光源，包括LED光源、氙灯光源、弧光灯光源、石英钨卤灯光源中的一种；所述的照明光源，发光角度在40°～180°范围内；所述的照明光源，其有效发光区域口径小于反光杯底部开口直径2rmin，其位置紧贴反光杯，在反光杯底部开口槽中心位置。
4.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的反光杯，包括球面反射设计和非球面反射设计，非球面包括双曲面、抛物面、椭圆面和竖椭圆面中的一种；所述的反光杯，其
5.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的第一超透镜，其半径r1≤反光杯底部开口半径rmin。
6.根据权利要求1或5所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的第一超透镜，其焦距f1＝r1*zR/rmax，其中zR为反光杯厚度，r1为第一超透镜半径，rmax为反光杯顶部开口半径；所述的第一超透镜，其沿光传播方向距离照明光源的位置z1＝f1。
7.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的第二超透镜，其半径r2≥反光杯顶部开口半径rmax。
8.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的光纤，采用的是多模光纤，材料包括塑料光纤或石英光纤。
9.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的第三超透镜，其半径r3≥z3*tanθf，其中z3为第三超透镜与光纤出射端的距离，θf为光纤端面最大接收角。
10.根据权利要求1或9所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的第三超透镜，其焦距f3、第三超透镜与光纤出射端的距离z3、第三超透镜与照明区域距离zs满足高斯公式1/z3+1/zs＝1/f3。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：包括照明光源、反光杯、第一超透镜、滤光片、第二超透镜、光纤和第三超透镜；
2.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的反光杯，其作用是对光源发出的大角度的光线进行准直；所述的第一超透镜，其作用是对光源发出的小角度的光线进行准直；所述的第二超透镜，其作用是将准直后的光线汇聚耦合入光纤内；所述的第三超透镜，其作用是将光纤发出的光汇聚并照射到照明区域中。
3.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的照明光源，采用的是非相干光源，包括led光源、氙灯光源、弧光灯光源、石英钨卤灯光源中的一种；所述的照明光源，发光角度在40°～180°范围内；所述的照明光源，其有效发光区域口径小于反光杯底部开口直径2rmin，其位置紧贴反光杯，在反光杯底部开口槽中心位置。
4.根据权利要求1所述的基于光纤超透镜的非相干光照明系统，其特征在于：所述的反光杯，包括球面反射设计和非球面反射设计，非球面包括双曲面、抛物面、椭圆面和竖椭圆面中的一种；所述的反光杯，其底部和顶部均为开口形式，底部开口半径rmin比顶部开口半径rmax小，光传播方向从底部到顶部。
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【专利技术属性】
技术研发人员：范智斌，余明斌，杨荣，
申请(专利权)人：苏州希卓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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