一种光学系统的制作方法

本发明涉及光学，更具体地，本发明涉及一种光学系统。

背景技术：

1、固态光源由于具有寿命长、节能环保等特点，已经在通用照明、特种照明和投影显示方向得到了广泛的应用。激光是继led后又一新兴的固态光源，激光实现照明的主要方式之一是激光照射到波长转换单元上，波长转换单元将激光转换为照明光。对于大功率激光模组，通常是由多个激光器构成的激光器阵列发出激光，激光照射到波长转换单元后激光被转换为照明光，然后再通过收光组件对照明光进行收光。然而，激光器阵列发出的激光在x y方向的光束质量乘积bpp(beam-parameter product)通常是不对等，从而导致出来的激光光斑在 xy方向不均匀，会影响激光对波长转换单元的激发。为了能量更集中、激发效果好，还需要将激光器阵列发出的激光的光斑进行整形。另外，激光照射到荧光粉片类波长转换单元上时，基本都是180度角度出光，若不能进行较好地收光，亮度会显著降低，因此需要加入大数值孔径(na)的收光模组进行收光才能达到亮度需求。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种光学系统，所述光学系统能够将激光较好地汇聚于波长转换单元上并保证激发效果，同时所述光学系统还可以对照明光进行高效率收集，光学效果优异。

2、本发明采取的技术方案是：

3、一种光学系统，包括发出激发光的光源，用于收拢和/或聚焦激发光的第一透镜组，用于将激发光转换为照明光的波长转换单元，以及用于收拢和/或准直照明光的第二透镜组；

4、所述光源在y轴上的光束质量乘积小于在x轴上的光束质量乘积；

5、所述第一透镜组至少包括一柱面透镜，所述第一透镜组在x轴方向上的组合焦距为f1x，在y 轴方向上的组合焦距为f1y，所述f1x、fly满足：1.05≤f1x/fly≤2.2；

6、所述第二透镜组至少包括靠近波长转换单元的具有正曲折力的第四透镜，所述第四透镜的有效通光孔径为d4，所述第四透镜与波长转换单元的间隙间距为l21，所述d4、l21满足： 13<d4/l21<17；

7、所述第一透镜组和第二透镜组同轴且为z轴。

8、在其中一个实施例中，所述第一透镜组包括依次同轴设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜为具有负曲折力的柱面透镜，所述第一透镜的入光面到波长转换单元的受激发面的距离为l1，所述l1、f1x、fly满足：0.7＜l1/f1x＜1.4；1.1＜l1/f1y＜1.7。

9、在其中一个实施例中，所述第一透镜在x轴方向上至少有一面为凹面，所述第一透镜在x轴方向的焦距为f11x，所述f11x和flx满足：1≤|f11x|/flx≤8。

10、在其中一个实施例中，所述第二透镜为具有正曲折力的透镜，其入光面为凸面且曲率半径为r21，出光面为平面；所述第二透镜的有效通光孔径为d2，所述第二透镜的焦距为f12，所述r21和d2满足：1.0≤|r21|/d2≤1.5，f12>|f1y|。

11、在其中一个实施例中，所述第三透镜为具有正曲折力的透镜，其入光面为凸面且曲率半径为r31，出光面为凹面且曲率半径为r32，所述第三透镜的有效通光孔径为d3，所述第三透镜的焦距为f13，所述r31、r32、d3，f13满足：|r31|*1.2＜|r32|＜|r31|*2， 0.45≤|r31|/d3≤0.82，所述f13>|f1y|。

12、在其中一个实施例中，所述第二透镜组包括同轴设置的第四透镜和第五透镜，所述第二透镜组的组合焦距为f2，所述波长转换单元的受激发面到第五透镜的出光面的最远距离为 l2，所述l2和f2满足：0.42＜f2/l2＜0.65。

13、在其中一个实施例中，所述第四透镜为具有正曲折力的平凸透镜，其面向波长转换单元的收光面为平面，背向波长转换单元的出光面为凸面且曲率半径为r42，所述第四透镜的有效通光孔径为d4，所述r42和d4满足：0.38≤|r42|/d4≤0.65；所述第四透镜的焦距为f21， 0.46＜f2/f21＜0.7，1.32≤f21/|r42|≤1.75。

14、在其中一个实施例中，所述第五透镜为具有正曲折力的平凸非球面透镜，其面向波长转换单元的收光面为平面，背向波长转换单元的出光面为凸面非球面且其近似球面曲率半径为r52，所述第五透镜的有效通光孔径为d5，所述r52和d5满足：0.28≤|r52|/d5≤0.62；所述第五透镜的焦距为f22，0.4＜f2/f22＜0.85，1.35≤f22/|r52|≤1.82。

15、在其中一个实施例中，所述第二透镜的中心厚度分别为t2，所述t2满足： 6<|r21|/t2<11；和/或，所述第四透镜的中心厚度分别为t4，所述t4满足：1.1<|r42|/t4<1.6。

16、在其中一个实施例中，所述第一透镜组和波长转换单元之间还设有匀光扩散片。

17、在其中一个实施例中，所述发出激发光的光源为激光光源，所述激光光源包括n×m个激光器，其中n≥2，m≥2。

18、在其中一个实施例中，所述激光光源包括n×m个激光器芯片以及与所述激光器芯片对应设置的若干准直透镜，所述n×m激光器芯片和若干准直透镜构成激光器阵列。所述激光器芯片发出的激光为波长为400-600nm的激光。

19、在其中一个实施例中，所述波长转换单元为荧光色轮。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明使用特定结构的第一透镜组对激发光进行收拢/汇聚，使得激光器阵列发出的激光经第一透镜组收拢和/或聚焦后在x y方向的bpp 几乎对等，可以得到圆形的激光光斑，对波长转换单元的激发效率高，且本发明通过使用特定结构的第二透镜组对照明光进行收拢/准直，能够实现大角度高收光率收光，照度高，光学效果优异。

21、附图说明

22、图1为本发明实施例光学系统的结构简图。

23、图2为本发明实施例光学系统的x-z方向光学结构简图。

24、图3为本发明实施例光学系统y-z方向光学结构简图。

25、图4为本发明实施例1第一透镜组的模拟分析点列图。

26、图5为本发明实施例1第一透镜组的模拟分析相差图。

27、图6为本发明实施例1第二透镜组的模拟分析点列图。

28、图7为本发明实施例1第二透镜组的模拟分析相差图。

29、图8为本发明实施例1的光学模拟图。

30、图9为相对实施例1无第一透镜的光学模拟图。

31、图10为本发明实施例2第一透镜组的模拟分析点列图。

32、图11为本发明实施例2第一透镜组的模拟分析相差图。

33、图12为本发明实施例2第二透镜组的模拟分析点列图。

34、图13为本发明实施例2第二透镜组的模拟分析相差图。

35、图14为本发明实施例2的光学模拟图。

36、图15为相对实施例2无第一透镜的光学模拟图。

37、图16为本发明实施例3第一透镜组的模拟分析点列图。

38、图17为本发明实施例3第一透镜组的模拟分析相差图。

39、图18为本发明实施例3第二透镜组的模拟分析点列图。

40、图19为本发明实施例3第二透镜组的模拟分析相差图。

41、图20为本发明实施例3光学系统的模拟分析点列图。

42、图21为相对实施例3无第一透镜的光学模拟图。