[发明专利]一种基于多棱镜组件的均光照明光学系统

说明书

本发明是一种基于多棱镜组件的均光照明光学系统。所述系统包括：耦合光学系统、微镜器件光学系统、多棱镜组件、多个光源系统、光源及其光源系统和微镜器件，所述微镜器件光学系统还包括投影光学系统；所述光源光源及其光源系统出射端照射多棱镜组件入射端，所述多个光源系统出射端照射所述多棱镜组件的入射端，所述多棱镜组件出射端照射微镜器件光学系统的入射端，所述微镜器件光学系统出射端照射耦合光学系统的入射端。本发明可用于实现微反射镜阵列器件投影行业，和微反射镜阵列器件的诸如3D打印、光谱仪等行业。可以实现投影光源的均匀性及光能利用率要求，微反射镜阵列器件投影系统或模拟器系统的最佳投影像质及光源最大光能利用率。

技术领域

本发明涉及光学照明技术领域，是一种基于多棱镜组件的均光照明光学系统。

背景技术

均光照明光学系统的方法有很多种，按照明系统的结构型式分为：透射照明投影系统(直接照明)、反射照明投影系统和折反射照明投影系统。一般不同的仪器设备有不同的需要，但最终目的都是实现对照明光源发出的光进行光场调控，一是使光场均匀化照明，二是照明面上要有足够的光通量。

在测试、仿真用各类动静态目标场景模拟器中，对照明光源(可见光光源或黑体光源)光场的均匀性要求更加严格，否则将无法很好的提供目标场景的各类模拟真实的信息。

在微反射镜动态目标场景模拟器中，照明方案一般采用如图1所示的直接照明方法原理结构图，或如图2所示的反射镜照明方法原理结构图。

图1直接照明法，照明光源以一定角度斜入射到微镜器件表面，微镜器件在没有光学调制的状态下，在微镜器件的像元处于0°(即撤销偏置电压，释放微镜像元使其恢复到平面不摆角状态)时，微镜器件不可能将光源的斜入射光以共轴方式耦合进微镜器件的光学投影系统中，进而造成在微镜像元工作时，即处于±12°或±10°时(器件不同，开关角度不同，“+”为开，“-”为关)，不能将光源的均匀光很好的耦合进微镜器件的光学投影系统中，造成投影画面非均匀性变差，影响图像像质。

图2反射镜照明方法(可以是平面反射镜、球面镜、离轴镜)，虽然可以通过反射面面型进行一定的光场调控，但同样光源的由于斜入射，很难将光源的均匀光很好的耦合进微镜器件的光学投影系统中，且有些时候还会因系统设计需要将反射镜遮档主光路部分全部或部分磨削掉，以便减小对主光路的遮挡，势必造成投影画面非均匀性变差，影响图像像质。不过图像均匀性会比图1要好很多。

发明内容

本发明为解决现有投影画面非均匀性变差，影响图像像质的问题，本发明提供了一种基于多棱镜组件的均光照明光学系统，本发明提供了以下技术方案：

一种基于多棱镜组件的均光照明光学系统，所述系统包括：耦合光学系统、微镜器件光学系统、多棱镜组件、多个光源系统、光源及其光源系统和微镜器件；

所述光源及其光源系统出射端投射多棱镜组件入射端，所述多个光源系统出射端投射所述多棱镜组件的入射端，所述多棱镜组件的出射端投射微镜器件光学系统的入射端，所述微镜器件光学系统的出射端投射耦合光学系统的入射端，所述耦合光学系统进行信息投射，所述多棱镜组件的入射端投射所述微镜器件的出射端，所述耦合光学系统进行信息投射。

优选地，当撤销偏置电压，释放微镜像元使其恢复到平面不摆角状态时，微镜器件光学系统将光源的入射光以共轴方式耦合进投影光学系统中，实现在微镜像元工作时，即处于±12°或±10°时，按像元在开关动作将入射光场角度进行二次调制，将光源的均匀的耦合进投影光学系统中，实现将光源及其光学系统均匀调制光场耦合进影光学系统及耦合光学系统中。

优选地，所述多个光源系统或光源及其光源系统，经多棱镜组件调制，照射至微镜器件光学系统，当微镜器件光学系统的像元处于“0°”时，使得光源理想化耦合进微镜器件光学系统中，进而耦合进耦合光学系统，使光源达到最佳均匀化。

优选地，所述多个光源系统和光源及其光源系统采用朗伯余弦分布理想光源。