一种混光装置以及照明装置的制作方法

本技术涉及激光照明领域，具体涉及一种用于提升光场均匀性的混光装置、基于混光装置的照明装置，尤其适用于需要混色均匀、具备极佳色度均匀性的激光照明装置。

背景技术：

1、在激光照明等领域，发光装置输出光场混色的均匀性直接决定最终产品的性能。现有技术中，多色光源（如红、绿、蓝激光二极管）发射的光经混光后通常存在空间分离度高、色度不均匀的问题，需通过导光结构进行整合；但传统导光方案仅依赖单一导光柱的全反射传输，易导致各自的光场在二维空间内出现分离，无法形成从近场到远场都能够混色均匀、具备极佳色度均匀性的光场。

2、同时，部分现有技术尝试引入光学透镜对光场进行调整，但未结合傅里叶变换原理对 “种子频谱”（导光柱出射端初步形成的频谱结构）进行精准调控 —— 例如对比文件中仅采用普通聚焦透镜，仅能实现光的汇聚，无法将零散的种子频谱转化为空间分布可控的光场；且其导光结构未进行 “初步形成 - 傅里叶变换 - 二次扩展” 的分步设计，导致后续光源的波长转换效率低，成像装置的光斑均匀性不足（通常空间覆盖率低于 80%），光学扩展量普遍大于 0.5π mm²・sr，光耦合损耗超过 30%。

3、因此，亟需一种通过优化光学透镜与导光结构的配合，实现光场频谱均匀化、降低光学扩展量的技术方案，以解决现有技术中光场质量差、能量利用率低的缺陷。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种混光装置以及照明装置，具体技术方案为：

2、一种混光装置，包括：

3、多色光源，用于发射空间分离的多束入射光；

4、第一导光柱，所述多束入射光以预设入射角进入所述第一导光柱，通过内部全反射在所述第一导光柱的出射端形成含有种子频谱的光场；

5、光学傅里叶变换透镜，位于所述第一导光柱的出射端后方，用于对所述含有种子频谱的光场进行空间傅里叶变换；

6、第二导光柱，其入光面设置于所述光学傅里叶变换透镜的焦平面附近，接收经傅里叶变换后的光场并通过内部全反射扩展频谱分布，使出射光在二维空间内形成均匀布满的频谱；

7、其中，所述光学傅里叶变换透镜为凸透镜组，其焦距满足使第一导光柱出射的含有种子频谱的光场在第二导光柱入光面形成的像斑尺度小于所述第二导光柱的入射面积。

8、进一步地，所述第一导光柱的入射端设置有第一定向散射片，用于对入射光进行初步角度分散。

9、进一步地，所述第二导光柱的出射端设置有第二定向散射片，用于填补频谱间隙使输出光场均匀化。

10、进一步地，所述第一导光柱和第二导光柱的横截面为四边形、六边形、八边形或者圆形，材料选自 k9 玻璃、石英或蓝宝石，侧面不镀膜且通过全反射实现光传输；或者导光柱为空心结构，侧壁通过镀金属膜或者介质膜，实现光线的反射并传输。

11、进一步地，所述第一导光柱的长度为 1mm-200mm，直径为0.2mm-10mm；所述第二导光柱的长度为1mm-200mm，直径为0.2mm-10mm，且其长度与折射率满足：在内部发生至少2次全反射以实现频谱扩展。

12、进一步地，还包括第一聚焦装置，设置于所述多色光源与第一导光柱之间，用于将入射光汇聚成预设角度入射到第一导光柱。

13、一种照明装置，包括上述的混光装置，还包括照明光学系统，所述混光装置产生光源，所述光源产生的均匀光场经所述照明光学系统形成照明光斑；其中，所述照明光斑的色度均匀性由光源输出频谱的二维空间覆盖率决定。

14、与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：

15、本方案中通过 “第一导光柱形成含有种子频谱的光场→光学傅里叶变换透镜精准调控→第二导光柱二次扩展”的分步设计，解决了现有技术中光场混光不均匀的问题，解决了色度均匀性的问题，使得照明装置发出的光，无论是在近场、还是远场，光路中的任何一处都有极高的色度均匀性。

1.一种混光装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求 1 所述的混光装置，其特征在于，所述第一导光柱（2）的入射端设置有第一定向散射片（5），用于对入射光进行初步角度分散。

3.根据权利要求 1 所述的混光装置，其特征在于，所述第二导光柱（4）的出射端设置有第二定向散射片（6），用于填补频谱间隙使输出光场均匀化。

4.根据权利要求 1 所述的混光装置，其特征在于，所述第一导光柱（2）和第二导光柱（4）的横截面为四边形、六边形、八边形或者圆形，第一导光柱（2）和第二导光柱（4）为透明光学材料，侧面不镀膜且通过全反射实现光传输。

5.根据权利要求 1 所述的混光装置，其特征在于，第一导光柱（2）和第二导光柱（4）为空心结构，第一导光柱（2）和第二导光柱（4）的侧面镀金属膜或者介质膜，光线通过金属膜或者介质膜的反射实现光传输。

6.根据权利要求 1 所述的混光装置，其特征在于，所述第一导光柱（2）的长度为 1mm-200mm，直径为0.2mm-10mm，所述第二导光柱（4）的长度为1mm-200mm，直径为0.2mm-10mm，且其长度与折射率满足：在内部发生至少2次全反射以实现频谱扩展。

7.根据权利要求 1 所述的混光装置，其特征在于，还包括第一聚焦装置（7），设置于所述多色光源（1）与第一导光柱（2）之间，用于将入射光汇聚成预设角度入射到第一导光柱（2）。

8.一种照明装置，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的混光装置，还包括照明光学系统，所述混光装置产生光源，所述光源产生的均匀光场经所述照明光学系统形成照明光斑。