一种整形匀化照明装置的制作方法

本技术涉及照明装置，更具体地，涉及一种整形匀化照明装置。

背景技术：

1、光学整形与匀化照明技术在激光加工、工业照明、3d视觉传感等领域应用广泛。采用低成本阵列光源代替单个高功率激光器光源的整形匀化照明装置已在行业内大量应用，如采用led阵列的舞台灯光照明，采用vcsel阵列光源的激光加工以及基于tof的3d视觉传感等应用。

2、照明装置中光源的总功率和功率密度都是适配具体应用场景的重要指标。为提高功率，业界普遍采用增加阵列单元的方式来增大照明装置的输出总功率，但同时会造成光源发光面积增大，导致最终在照射面无法达到提高总功率的同时也提高照度目的。为了实现照明装置的高照度，往往会选用光源功率密度更高的激光光源，这也导致了系统整体成本会提升。如何利用功率密度不高的光源阵列，实现照明装置输出的高功率和高照度是有重要应用意义的。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种整形匀化照明装置，利用光栅元件来压缩阵列光源的光束口径，并用整形匀化元件来实现照射面输出调控，最终能实现提高照明装置整体出射功率和照明面照度，且光形轮廓及照度分布精确可控。

2、为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

3、一种整形匀化照明装置，包括：阵列光源，和沿阵列光源发出的照明光的光束方向依次设置的准直元件、光栅和整形匀化单元；

4、所述准直元件用于对所述照明光准直，所述光栅用于对经准直的照明光进行口径压缩，所述整形匀化单元用于将经过光栅口径压缩后的准直光束进行整形匀化。

5、作为本实用新型的一种优选方案，所述光栅是透射型光栅元件或反射型光栅元件。

6、作为本实用新型的一种优选方案，所述光栅是单个光栅元件，或栅线互相垂直的两个光栅元件。

7、作为本实用新型的一种优选方案，所述光栅中，光束沿光栅元件的平面法线方向照射在所述光栅元件的表面。

8、作为本实用新型的一种优选方案，所述光栅中，光栅被设计为对入射光束口径进行压缩，且压缩比例r与光栅衍射效率e满足。

9、作为本实用新型的一种优选方案，所述整形匀化单元设置一定倾角摆放，使经过所述光栅反射或透射的光束垂直其表面入射。

10、作为本实用新型的一种优选方案，所述阵列光源包括多个波长相同的发光单元，所述发光单元是vcsel、led或ld光源。

11、作为本实用新型的一种优选方案，所述准直元件是超表面透镜、菲涅尔透镜或与所述发光单元一一对应的微透镜阵列或透镜组阵列。

12、作为本实用新型的一种优选方案，所述整形匀化单元是具备匀化整形功能的折射光学元件或衍射光学元件或具备匀化整形功能的透镜组。

13、作为本实用新型的一种优选方案，还包括机械工装，用于支撑所述阵列光源、所述准直元件、所述光栅和所述整形匀化单元，并保证上述元件的间隔和相对姿态。

14、本实用新型的实施方式具有如下优点：

15、（1）本实用新型提供的整形匀化照明装置，利用光栅元件来压缩阵列光源的光束尺寸，从而减少出射光束面积，在阵列光源的平均发射功率密度一定的前提下，可提高照明装置整体出射的照度（功率密度），从而有效增加投射到目标面的照度，最终获得相对更高照度、更精准光形分布的照明效果。

16、（2）本实用新型提供的整形匀化照明装置，在配合功率密度较低的阵列光源使用时，可通过扩展光源数量的方式同时提高系统整体输出功率，并通过提高光栅压缩比来提高系统在目标面的照度，从而提供了一种针对高功率激光照明应用领域的低成本解决方案。

技术特征：

1.一种整形匀化照明装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

3.如权利要求1所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

4.如权利要求3所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

5.如权利要求1所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

6.如权利要求1所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

7.如权利要求1所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

8.如权利要求1所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

9.如权利要求1-8任一项所述的整形匀化照明装置，其特征在于：

技术总结本技术公开了一种整形匀化照明装置，该装置包括：阵列光源，和沿阵列光源发出的照明光的光束方向依次设置的准直元件、光栅和整形匀化单元；准直元件用于对照明光束准直，光栅用于将已准直的阵列照明光束进行口径压缩，整形匀化元件用于将经过光栅口径压缩后的光束进行整形匀化，形成特定外形轮廓及照度分布的光斑投射到目标表面。本技术利用光栅来压缩阵列光源的光束尺寸，并用整形匀化元件来实现照射面输出调控，最终能实现提高照明装置整体出射功率密度且光形轮廓及照度分布精确可控。技术研发人员：吴鹏,谭军受保护的技术使用者：武汉喻湖光电技术有限公司技术研发日：20230804技术公布日：2024/6/2