一种匀光棒及照明系统技术方案

本发明专利技术公开了一种匀光棒，匀光棒的内部或/和端面设有衍射层，衍射层上设有衍射图案。由于在匀光棒的内部或/和端面设有含衍射图案的衍射层，衍射层增强了匀光效果，使得不增长匀光棒或增加微透镜阵列的情况下获得更好的匀光，有利于缩短大视场照明系统的长度，简化光路的调整难度，尤其适用于大视场的照明/投影光学系统中。

【技术实现步骤摘要】
一种匀光棒及照明系统
本专利技术涉及光学
，具体涉及一种匀光棒及照明系统。
技术介绍
匀光棒，也称为光棒、导光管，通常用于对光束的匀化。根据不同的结构形式，匀光棒可分为实心棒和空心棒。在激光投影系统、显微照明、基因测序设备照明、光刻机照明系统中，匀光棒作为匀光器件来实现良好的照明均匀性。匀光棒的进行匀光的原理为：将入射至匀光棒的一定发散角度的光线进行多次反射，使光束分布均匀，进而实现匀光棒匀光的效果。在投影照明系统、显微成像照明系统等应用中，光源通常采用高相干性、高功率的激光光源。匀光棒通常被设置于照明光源和光机部分的衔接位置处，用于接收光源发射的一定角度范围的入射光，并将光束匀化后再输出给后续的照明组件，进入投影物镜或显微物镜中，最后实现均匀照明或成像。根据匀光棒匀光的原理，照明均匀性与匀光棒的端面尺寸成反比关系，与匀光棒的长度成正比关系。需求照明的视场越大，要求匀光棒的端面尺寸越大，光线一次反射的路径就越长，反射的次数也需要增加。因此，为实现大视场、高均匀性的照明，需要增大匀光棒的长度。为了缩短光路、增强照明均匀性，一些照明光路中应用微透镜阵列或微柱面镜阵列，也有一些系统将匀光棒与微透镜阵列或微柱面阵列组合使用。为增强照明均匀性，满足更大视场光学系统均匀照明的需求，通过增大匀光棒的方法导致照明光学系统体积增大，尤其是长度会迅速增大，这导致整个产品的体积增大和成本的提高。采用匀光棒与微透镜阵列等组合的方式则导致照明光学系统装调过程复杂，难度增大。
技术实现思路
本申请提供一种小尺寸并具有高均匀性照明的匀光棒及照明系统。根据第一方面，一种实施例中提供一种匀光棒，匀光棒的内部或/和端面设有衍射层，衍射层上设有衍射图案。进一步地，衍射层具有若干个，分别位于匀光棒的内部和端面。进一步地，匀光棒包括多段拼接在一起的单元棒体，衍射层位于单元棒体的拼接处和端面上。进一步地，衍射层为在单元棒体的端面加工制作的介质层。进一步地，加工制作为光刻或激光直写。在其他实施例中，衍射层为含有衍射图案的石英玻璃片。进一步地，衍射图案为布满衍射层的衍射孔。在其他实施例中，衍射图案为含衍射孔的圆心和若干个同心环带。进一步地，均光棒体为实心棒体或者内侧壁镀有反射膜的空心棒体。根据第二方面，一种实施例中提供一种照明系统，包括上述任一种的匀光棒。依据上述实施例的匀光棒及照明系统，由于在匀光棒的内部或/和端面设有含衍射图案的衍射层，衍射层增强了匀光效果，使得不增长匀光棒或增加微透镜阵列的情况下获得更好的匀光，有利于缩短大视场照明系统的长度，简化光路的调整难度，尤其适用于大视场的照明/投影光学系统中。附图说明图1为一种实施例中匀光棒的结构示意图；图2为一种实施例中匀光棒的分解结构示意图；图3为一种实施例中匀光棒的另一种分解结构示意图；图4为一种实施例中衍射层的结构示意图；图5为一种实施例中衍射层的另一种结构示意图；图6为一种实施例中匀光棒衍射匀化激光的结构示意图；图7为一种实施例中衍射层衍射激光的结构示意图；图8为另一种实施了中照明系统的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例一：本实施例提供了一种含有衍射层的匀光棒。匀光棒为实心棒体或者内侧壁镀有反射膜的空心棒体。衍射层包括一个或多个，衍射层设置在匀光棒的中部或端面，或者同时设置在匀光棒的中部和端面，优选的，设有衍射层的端面为匀光棒的出光面。衍射层上设有衍射图案，衍射图案主要为衍射孔，通过多个衍射孔对不同入射角度的光进行衍射，提高了匀光棒出射光的均匀性，同时使得激光光束的能量分布趋向于均匀，不再是趋于高斯型的分布。衍射层使激光在匀光棒传输的过程中发生衍射，由于存在一定的衍射角，并且衍射角度的大小可以利用衍射图案的尺寸来控制，因此起到匀化的作用，使得小尺寸的匀光棒具有更好的匀光效果。匀光棒内的衍射层可以是垂直于匀光棒，也可以是不垂直于匀光棒，即与匀光棒有一个夹角，优选地，每个衍射层均沿光轴方向设置且与光轴垂直，其中，匀光棒的长度方向是光轴方向，从而使得匀光棒内的光透过衍射层发生衍射并均匀发散，达到最佳的发散效果。具体的，如图1所示，匀光棒1包括两段拼接在一起的单元棒体11，左端面为入光面，右端面为出光面，两个单元棒体11设置成等长的方形体。两个单元棒体11的拼接处和位于右端的出光面上各设有一个衍射层12。两个衍射层12先后对入射光进行衍射均化。在其他实施例中，两个单元棒体11的长度也可设置成不同，或设置成圆柱形；或者设有更多个单元棒体11，例如匀光棒1由三个或四个单元棒体11对接而成，并在每个拼接处设有一个衍射层12。本实施例的衍射层12具有两种类型，一种为在单元棒体11端面加工制作的介质层，另一种为单独结构层。从而构成三种类型的匀光棒1，第一种匀光棒1包括介质层类型的衍射层12，第二种匀光棒1包括单独结构层类型的衍射层12，第三种匀光棒1包括介质层和单独结构层两种类型的衍射层12。如图2所示，衍射层12非另外增加的层结构，衍射层12由单元棒体11的端面加工而成，衍射层12通过光刻或激光直写等方式在单元棒体11端面加工制作的介质层，通过粘接等方式与相邻的单元棒体11粘合在一起。如图3所示，衍射层12为独立的单独结构层，衍射层12为衍射面或衍射体，例如衍射层12为含有衍射图案的石英玻璃片等。衍射层12位于两个单元棒体11之间的对接处，夹在两个单元棒体11之间，或者衍射层12拼接在匀光棒1右端的出光面上。衍射层12上的衍射图案具有多种，本实施例中的衍射层12主要采用两种衍射图案，如图4所示，衍射层12的衍射图案为布满衍射层12的衍射孔。如图5所示，衍射层12的衍射图案为包括圆心和若干个同心环带，并在圆心和同心环带上设有若干个衍射孔，同心环带由内向外逐渐变窄，衍射孔由内向外逐渐变小和变密。在其他实施例中，匀光棒1上的衍射层12仅包括上述两种衍射图案中的一种，或者可根据实际需要设置成其他图案。如图6所示，本实施例的匀光棒1由两个单元棒体11拼接而成，在两个单元棒体11拼接处设置有布满有衍射孔的衍射层12(即图4所示的衍射层12)，在单元棒体11的右端出光面设有包含圆心和若干个同心环带的衍射层12(即图5所示的衍射层12)。激光从匀光棒1左端入射，光在两个单元棒体11之间的衍射层12发生衍射后发散，如图7所示，起到匀光的效果；当光传播至匀光棒1的出光面，在第二个衍射层12再次发生衍射，得到更加均匀的激光，并可与后续的聚光系统配合实现匀光照明。通过衍射层12的设置，能够控制匀光棒1出射光的角度，以满足出射角度的要求。本实施例提供的匀光棒，由于在匀光棒1的内部或/和端面设有含衍射图案的衍射层12，衍射层12增强了匀光效果，使得不增长匀光棒1或增加微透镜阵列的情况下获得更好的匀光，有利于缩短大视场照明系统的长度，简化光路的调整难度，尤其适用于大视场的照明/投影光学系统中。实施例二：本实施例提供了一种包括上述实施例一的匀光棒的照明系统，照明系统还包括光源、照明镜组等光学部件，具有上述匀光棒的照明系统能够照射出更好的匀光。本实施例以如图8所示的照明系统为例进行说明，在其他实施例中，照明系统可在包括上述匀光棒1的基础上具有其他光学部件。如图8所示，本实施例的照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种匀光棒，其特征在于，所述匀光棒的内部或/和端面设有衍射层，所述衍射层上设有衍射图案。

【技术特征摘要】
1.一种匀光棒，其特征在于，所述匀光棒的内部或/和端面设有衍射层，所述衍射层上设有衍射图案。2.如权利要求1所述的匀光棒，其特征在于，所述衍射层具有若干个，分别位于所述匀光棒的内部和端面。3.如权利要求2所述的匀光棒，其特征在于，所述匀光棒包括多段拼接在一起的单元棒体，所述衍射层位于所述单元棒体的拼接处和端面上。4.如权利要求3所述的匀光棒，其特征在于，所述衍射层为在所述单元棒体的端面加工制作的介质层。5.如权利要求4所述的匀光棒，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新东，乔彦峰，
申请(专利权)人：长光华大基因测序设备长春有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22