[發(fā)明專利]一種基于多棱鏡組件的均光照明光學(xué)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010215160.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111427141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海龍;孫劍峰;劉迪;周鑫;溫喆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B17/08
• 分類號(hào): G02B17/08;G02B26/08;G03B21/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明是一種基于多棱鏡組件的均光照明光學(xué)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：耦合光學(xué)系統(tǒng)、微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)、多棱鏡組件、多個(gè)光源系統(tǒng)、光源及其光源系統(tǒng)和微鏡器件，所述微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)還包括投影光學(xué)系統(tǒng)；所述光源光源及其光源系統(tǒng)出射端照射多棱鏡組件入射端，所述多個(gè)光源系統(tǒng)出射端照射所述多棱鏡組件的入射端，所述多棱鏡組件出射端照射微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)的入射端，所述微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)出射端照射耦合光學(xué)系統(tǒng)的入射端。本發(fā)明可用于實(shí)現(xiàn)微反射鏡陣列器件投影行業(yè)，和微反射鏡陣列器件的諸如3D打印、光譜儀等行業(yè)。可以實(shí)現(xiàn)投影光源的均勻性及光能利用率要求，微反射鏡陣列器件投影系統(tǒng)或模擬器系統(tǒng)的最佳投影像質(zhì)及光源最大光能利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)照明技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于多棱鏡組件的均光照明光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

均光照明光學(xué)系統(tǒng)的方法有很多種，按照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式分為：透射照明投影系統(tǒng)(直接照明)、反射照明投影系統(tǒng)和折反射照明投影系統(tǒng)。一般不同的儀器設(shè)備有不同的需要，但最終目的都是實(shí)現(xiàn)對(duì)照明光源發(fā)出的光進(jìn)行光場(chǎng)調(diào)控，一是使光場(chǎng)均勻化照明，二是照明面上要有足夠的光通量。

在測(cè)試、仿真用各類動(dòng)靜態(tài)目標(biāo)場(chǎng)景模擬器中，對(duì)照明光源(可見(jiàn)光光源或黑體光源)光場(chǎng)的均勻性要求更加嚴(yán)格，否則將無(wú)法很好的提供目標(biāo)場(chǎng)景的各類模擬真實(shí)的信息。

在微反射鏡動(dòng)態(tài)目標(biāo)場(chǎng)景模擬器中，照明方案一般采用如圖1所示的直接照明方法原理結(jié)構(gòu)圖，或如圖2所示的反射鏡照明方法原理結(jié)構(gòu)圖。

圖1直接照明法，照明光源以一定角度斜入射到微鏡器件表面，微鏡器件在沒(méi)有光學(xué)調(diào)制的狀態(tài)下，在微鏡器件的像元處于0°(即撤銷偏置電壓，釋放微鏡像元使其恢復(fù)到平面不擺角狀態(tài))時(shí)，微鏡器件不可能將光源的斜入射光以共軸方式耦合進(jìn)微鏡器件的光學(xué)投影系統(tǒng)中，進(jìn)而造成在微鏡像元工作時(shí)，即處于±12°或±10°時(shí)(器件不同，開(kāi)關(guān)角度不同，“+”為開(kāi)，“-”為關(guān))，不能將光源的均勻光很好的耦合進(jìn)微鏡器件的光學(xué)投影系統(tǒng)中，造成投影畫面非均勻性變差，影響圖像像質(zhì)。

圖2反射鏡照明方法(可以是平面反射鏡、球面鏡、離軸鏡)，雖然可以通過(guò)反射面面型進(jìn)行一定的光場(chǎng)調(diào)控，但同樣光源的由于斜入射，很難將光源的均勻光很好的耦合進(jìn)微鏡器件的光學(xué)投影系統(tǒng)中，且有些時(shí)候還會(huì)因系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要將反射鏡遮檔主光路部分全部或部分磨削掉，以便減小對(duì)主光路的遮擋，勢(shì)必造成投影畫面非均勻性變差，影響圖像像質(zhì)。不過(guò)圖像均勻性會(huì)比圖1要好很多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有投影畫面非均勻性變差，影響圖像像質(zhì)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多棱鏡組件的均光照明光學(xué)系統(tǒng)，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種基于多棱鏡組件的均光照明光學(xué)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：耦合光學(xué)系統(tǒng)、微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)、多棱鏡組件、多個(gè)光源系統(tǒng)、光源及其光源系統(tǒng)和微鏡器件；

所述光源及其光源系統(tǒng)出射端投射多棱鏡組件入射端，所述多個(gè)光源系統(tǒng)出射端投射所述多棱鏡組件的入射端，所述多棱鏡組件的出射端投射微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)的入射端，所述微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)的出射端投射耦合光學(xué)系統(tǒng)的入射端，所述耦合光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行信息投射，所述多棱鏡組件的入射端投射所述微鏡器件的出射端，所述耦合光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行信息投射。

優(yōu)選地，當(dāng)撤銷偏置電壓，釋放微鏡像元使其恢復(fù)到平面不擺角狀態(tài)時(shí)，微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)將光源的入射光以共軸方式耦合進(jìn)投影光學(xué)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)在微鏡像元工作時(shí)，即處于±12°或±10°時(shí)，按像元在開(kāi)關(guān)動(dòng)作將入射光場(chǎng)角度進(jìn)行二次調(diào)制，將光源的均勻的耦合進(jìn)投影光學(xué)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)將光源及其光學(xué)系統(tǒng)均勻調(diào)制光場(chǎng)耦合進(jìn)影光學(xué)系統(tǒng)及耦合光學(xué)系統(tǒng)中。

優(yōu)選地，所述多個(gè)光源系統(tǒng)或光源及其光源系統(tǒng)，經(jīng)多棱鏡組件調(diào)制，照射至微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)的像元處于“0°”時(shí)，使得光源理想化耦合進(jìn)微鏡器件光學(xué)系統(tǒng)中，進(jìn)而耦合進(jìn)耦合光學(xué)系統(tǒng)，使光源達(dá)到最佳均勻化。

優(yōu)選地，所述多個(gè)光源系統(tǒng)和光源及其光源系統(tǒng)采用朗伯余弦分布理想光源。