CN201215286Y - 固态准直光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固态准直光源装置，包括发光装置、光线准直装置，发光装置上设有一输出光线的出光口，光线准直装置为柱状，其两端面分别是导光入口和导光出口，导光入口与出光口相对接，导光出口的尺寸大于导光入口的尺寸，光线准直装置包含若干个导光构件，各导光构件呈柱状且并排安装设置，各导光构件的前端面的面积大于后端面的面积且分别构成光线准直装置的导光出口与导光入口，导光构件内部具有导光通道，导光通道为角锥形且导光通道的侧面为镜面反射面或全反射面，发光装置的出光口输出的光从导光构件的后端面射入经导光构件的侧面反射或全反射后从前端面射出。本固态准直光源装置可以以较小的体积获得高产光量准直光输出。

Description

固态准直光源装置

技术领域

本实用新型涉及一种光源装置，更具体地说，涉及一种输出光为准直光的固态准直光源装置。

背景技术

在现有的投影系统中，有一种采用准直光源的投影系统，这种投影系统对光线的平行度有较高要求。为了减小光源射出光线的最大扩散角，提高光源输出光的平行度，通常的做法是在发光装置的出光口处设置一个光线准直装置。光线准直装置为柱状，其内部具有导光通道，两端分别为导光入口和导光出口，构成导光通道的侧面是与导光出口法线方向成一定夹角反射面，导光入口与发光装置的出光口匹配，导光出口尺寸大于导光入口的尺寸。当光线照射到导光通道的侧面时，光线经侧面反射后，光线与导光出口法线所成的夹角与反射前相比要小，因此可起到对光线准直的作用，减小光线发散角，提高输出光的平行度。对于此种结构的光线准直装置，存在以下问题：

1、光线准直装置都具有一个最小可准直光线散射角的指标值，对于确定尺寸的光线准直装置，该指标值是确定的。光线准直装置在对光线准直时，若光线的发射角小于最小可准直光线散射角，光线准直装置不能对此光线起到准直的作用，光线将从导光入口处射入不经过导光通道的侧面反射就直接从导光出口处输出。而目前的尺寸有限的光线准直装置的最小可准直光线散射角都比较大，因此，存在准直效果差的问题。

2、现有的光线准直装置为达到较高的准直效率，只能靠增大装置中导光通道的长度，即增加整个装置的尺寸来达到，从而也使投影系统的尺寸较大，不利于产品小型化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有固态准直光源装置中光线准直装置的准直效率与装置尺寸相关，从而不利于产品小型化设计的问题，而提供一种可以同时实现高的准直效率与小尺寸的光线准直装置，从而有利于构造出小型的固态准直光源装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种固态准直光源装置，包括发光装置、光线准直装置，所述发光装置上设有一输出光线的出光口，所述光线准直装置为角锥多面体状，其两端面分别是导光入口和导光出口，导光入口与出光口相匹配，导光出口的尺寸大于导光入口的尺寸，所述光线准直装置包括若干个导光构件，各导光构件呈柱状且并排安装设置，各导光构件的前端面的面积大于后端面的面积且分别构成光线准直装置的导光出口与导光入口，导光构件内部具有导光通道，所述导光通道为角锥形且导光通道的侧面为镜面反射面或全反射面，发光装置的出光口输出的光从导光构件的后端面射入经导光通道的侧面反射或全反射后从前端面射出。

在本实用新型所述的固态准直光源装置中，所述导光构件为实芯的柱状角锥形导光柱，两相邻的导光柱侧面之间具有空气间隙。

在本实用新型所述的固态准直光源装置中，所述导光构件为空芯的柱状角锥形导光管，各导光管的外侧面或内侧面设置有镜面反射层形成所述的导光通道。

在本实用新型所述的固态准直光源装置中，光线准直装置的导光出口的前方对应设置有发散角校正凸透镜。

在本实用新型所述的固态准直光源装置中，各个导光构件的中心线相交于导光出口法线上的一点。

在本实用新型所述的固态准直光源装置中，所述凸透镜位于导光构件一侧的焦点与导光构件中心线的交点相重合。

对光线准直装置来说，只有光线照射到其与出光口法线方向成一定倾角的侧面经反射时才能起到准直的作用，倾角越大，反射的次数越多，准直量越大，并且对于散射角较小的光线可能没有经过光线准直构件的侧面反射而直接从导光出口射出，对于几何尺寸确定的光线准直构件，其最小的可准直的光线散射角也就确定。因此，在导光入口尺寸和导光出口尺寸确定的条件下，为减小其最小可准直光线散射角，为提高准直效果，使最终输出的光线散射角小，往往要求光线准直构件的长度较长，使得其中的导光通道尽量变成“细长型”，这就不利于缩小产品的尺寸。若光线准直构件是由多个柱状角锥形导光构件并排安装构成，则每一个柱状角锥形导光构件就是一个更为“细长”的光线准直构件，其最小的可准直的光线散射角可以大大减小，从而可以在不增大光线准直构件长度尺寸的条件下提高光线准直效果。对于要求达到一定准直效果时，光线准直构件的长度也即导光构件的长度可相对缩短，从而降低产品成本及产品尺寸。导光构件可以是空芯管，也可以是透明材料做成的实芯柱。导光构件为空芯管时，各导光构件进行无间隙密排布，并在管的侧壁设反射层使光线照射到其上时发生镜面反射；当导光构件为实芯柱时，在相邻的两实芯柱的侧面之间留有空气空隙，使光线射到其侧面时发生全反射。

光线经过导光构件的准直后，从导光构件中输出光线的平均射出方向趋向于导光构件的中心线方向，但由于各导光构件与导光出口的法线成一定夹角，因此从各个导光构件前端面输出的光线的平均方向也分别与导光出口法线方向成一定夹角，使光线间的散射角误差较大，在导光出口前方设置的凸透镜可对由此原因而造成的光线散射角附加误差进行校正。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型固态准直光源装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中固态准直光源装置包括发光装置20、光线准直装置10，发光装置20包括六面体构件21，六面体构件21前端面上设有出光口22，六面体构件侧面的发光器件23所发出的光通过出光口22输出。

光线准直装置10在整体外形上为角锥形六面体，其两端分别是导光入口和导光出口，光线准直装置10由若干个小型的实芯导光柱13并排安装组成，每一个实芯导光柱13都呈角锥柱形，其前端面和后端面分别构成导光出口与导光入口，且前端面的尺寸大于后端面的尺寸，导光入口与六面体构件21前端面上的出光口22相匹配，在相邻的实芯导光柱的侧面之间具有空气间隙14，使光线在实芯导光柱内传播时照射在实芯导光柱侧面发生全反射，从而形成实芯导光柱形成一导光通道。发光装置20所输出的光从实芯导光柱13的后端面射入，经实芯导光柱13的侧面全反射后从前端面射出。

作为本实施例的一种更优的方式，各个实芯导光柱13的中心线相交于导光入口法线上一点上，在导光出口的前方对应设置发散角校正凸透镜15，凸透镜15在导光柱一侧的焦点与各个实芯导光柱13的中心线交点重合。

对光线准直装置来说，只有当光线射到导光通道的侧面经反射后才能起到准直的作用，反射的次数越多，准直的效果越好。本实施例中光线准直装置是由多个实芯导光柱并排安装构成，光线从实芯导光柱后端面射入后，其传播通道被限制在实芯导光柱13形成的狭长光通道内，使每一个柱导光构件就是一个更为“细长”的光线准直构件，其最小的可准直的光线散射角可以大大减小，从而使一些散射角较小的光线也有机会照射到实芯导光柱13侧面上被反射而得到准直，达到在不增大光线准直构件长度尺寸的条件下提高光线准直效果。在光线准直装置长度相同的情况下，本实施例中的固态准直光源装置相比具有更好的准直作用，从导光口输出光线的散射角小，平行度高；在达到同样的准直效果时，本实施例中的实芯导光柱的长度也即光线准直装置的长度可相对缩短而降低产品成本及缩小产品尺寸。

各个实芯导光柱对进入到其中光线进行准直，光线准直后输出的平均方向趋向于对应实芯导光柱的中心线方向，但由于各实芯导光柱的中心线与导光出口的法线成一定夹角，因此从各个实芯导光柱前端面输出光线的平均方向也分别与导光出口法线方向成一定夹角。在导光出口前方设置的凸透镜15可对光线的进行校正，可将从各导光柱前端面出来的光线的平均方向调整为相互平行，提高输出光的平行度，从而取到减小光线的散射角附加误差。在本实施例中，实芯导光柱13也可以用空芯导光管来替代，空芯导光管的内表面或外表面设置有镜面反射层，该反射层使射到侧面上的光线发生镜面反射形成导光通道。在采用空芯导光管时，各空芯导光管之间可进行无间隙的密排布。

Claims (6)

1、一种固态准直光源装置，包括发光装置、光线准直装置，所述发光装置上设有一输出光线的出光口，所述光线准直装置为柱状，其两端面分别是导光入口和导光出口，导光入口与出光口相对接，导光出口的尺寸大于导光入口的尺寸，其特征在于：所述光线准直装置包含若干个导光构件，各导光构件呈柱状且并排安装设置，各导光构件的前端面的尺寸大于后端面的尺寸且分别构成光线准直装置的导光出口与导光入口，导光构件内部具有导光通道，所述导光通道为角锥形且导光通道的侧面为镜面反射面或全反射面，发光装置的出光口输出的光从导光构件的后端面射入经导光通道的侧面反射或全反射后从前端面射出。

2、根据权利要求1所述的固态准直光源装置，其特征在于，所述导光构件为实芯的柱状角锥形导光柱，两相邻的导光柱侧面之间具有空气间隙。

3、根据权利要求1所述的固态准直光源装置，其特征在于，所述导光构件为空芯的柱状角锥形导光管，各导光管的内侧面或外侧面设置有镜面反射层形成所述的导光通道。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的固态准直光源装置，其特征在于，光线准直装置的导光出口的前方对应设置有发散角校正凸透镜。

5、根据权利要求4所述的固态准直光源装置，其特征在于，各个导光构件的中心线相交于导光入口法线上的一点。

6、根据权利要求5所述的固态准直光源装置，其特征在于，所述凸透镜位于导光构件一侧的焦点与导光构件中心线的交点相重合。

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