技术领域
[0001] 本
发明总体上涉及光学技术领域，具体而言，涉及光学装置和包括其的光学系统以及光学转换方法。更具体地，本发明涉及用于转换多个平行的输入光束的排列图案的光学装置和光学系统以及光学转换方法，并且涉及包括该光学装置的投影机和诸如
内窥镜的医疗设备。
背景技术
[0002] 近年来，用于输出多个平行光束、尤其是激光光束的
光源阵列被广泛应用。例如，这样的光源阵列可以应用于投影机中，投影机将图像投影到平面上以展示给观众。此外，光源阵列也可以用于照明系统中，尤其是诸如内窥镜的医疗设备，以及舞
台灯光设备等的照明系统。
[0003] 在应用光源阵列时，往往需要灵活地调整来自光源阵列的光束阵列的排列方式或者图案。具体来说，需要调整光源阵列所发出的各个光束之间的距离。例如，比较常见的情况是，由于单个光源的体积，无法以任意密集程度来布置光源阵列，因此来自光源阵列的光束阵列的紧凑程度是受限制的(例如，当使用激光
二极管作为光源时，这些光源自身往往被放置在具有在约3至9毫米范围内的外径的TO封装内)。而当需要使用更加紧凑的光束阵列时，则要将光束阵列进行压缩。此外，也存在以其他形式来调整光束阵列的排列方式或者图案的需求。
[0004] 在US 2007/024959 A1中，公开了一种通过在棱镜内进行全反射来实现对光束阵列进行压缩的方案，在
摘要附图中给出了这种方案的图示。
[0005] 在US 6,240,116 B1中，还公开了一种通过反射镜进行
镜面反射来实现对光束阵列进行压缩的方案，在其摘要附图中给出了这种方案的图示。
[0006] 然而，在
现有技术中给出的对光束阵列进行压缩的方案中，仅仅在一个方向上对光束阵列进行压缩，而没有在二维空间上对光束阵列进行压缩。
[0007] 此外，在现有技术的方案中，各个光束均被看做是理想的
准直的光束，而没有考虑到光束的发散。但实际上，即使是准直性较好的激光光束，也依然存在发散，因此在不考虑光束的发散的情况下，提供给不同的反射镜面或者全反射面的尺寸是相同的。对于需要较小尺寸的反射镜面或者全反射面的情形而言，被提供过大的尺寸会导致总尺寸的额外增加，使得整个装置不够紧凑。而对于需要较大尺寸的反射镜面或者全反射面的情形而言，被提供过小的尺寸会导致光束中的一部分无法落在反射镜面或者全反射面上，从而无法进行镜面反射或者全反射，因而，在整个光束转换过程中，损失了一部分
能量。
发明内容
[0008] 因此，需要提出一种新的用于转换多个平行的输入光束的排列图案的光学装置和光学转换方法，其能够在二维空间上对光束阵列进行转换。此外，这样的光学装置和光学转换方法可以考虑到光束的发散而避免能量的损失。再者，这样的光学装置和光学转换方法可以通过更小的体积来实现，从而降低成本。
[0009] 根据本公开的
实施例，提供了一种光学装置，其包括：第一光学转换装置，其包括至少一个第一光学转换单元，用于改变由多个光源发出的传播方向相互平行的多个输入光束之间在第一方向上的间距，并且使所输出的多个第一输出光束的传播方向相互平行；以及第二光学转换装置，其包括至少一个第二光学转换单元，用于改变多个第一输出光束之间在第二方向上的间距，并且使所输出的多个第二输出光束的传播方向相互平行。
[0010] 根据本公开的实施例，还提供了一种用于转换多个平行的输入光束的排列图案的光学转换方法，其包括以下步骤：第一光学转换步骤，通过至少一个第一光学转换单元改变由多个光源发出的传播方向相互平行的多个输入光束之间在第一方向上的间距，并且使所输出的多个第一输出光束的传播方向相互平行；以及第二光学转换步骤，通过至少一个第二光学转换单元改变多个第一输出光束之间在第二方向上的间距，并且使所输出的多个第二输出光束的传播方向相互平行。
[0011] 根据本公开的实施例，还提供了一种光学系统，其包括：多个光源，其发出多个平行的输入光束；以及前述光学装置，用于对多个平行的输入光束的排列图案进行转换。
[0012] 根据本公开的实施例，前述光学装置可以应用于投影机，也可以应用于医疗设备中的照明系统，还可以应用于工业
表面处理以及对可聚合材料的处理。
附图说明
[0013] 从对说明本公开的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本公开的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的。在各附图中，起相同或相似作用的部件使用相同或相似的附图标记来表示，其中：
[0014] 图1A和1B示出了根据本公开的实施例的、采用棱镜的光学装置；
[0015] 图2A和2B示出了根据本公开的实施例的、采用反射镜组的光学装置；
[0016] 图3示出了图1中的第二光学转换装置的变型的示例；
[0017] 图4示出了图1中的第一光学转换装置的变型的示例；
[0018] 图5示出了图1中的第二光学转换装置的又一变型的示例；
[0019] 图6示出了采用棱镜的多个光学转换单元的布置；
[0020] 图7示出了采用反射镜组的多个光学转换单元的布置；
[0021] 图8示出了根据本公开的第一实施例的、考虑到光束的发散来确定全反射面的尺寸的示例；
[0022] 图9示出了根据本公开的第一实施例的、考虑到光束的发散来确定反射镜面的尺寸的示例；
[0023] 图10A和10B示出了根据本公开的第二实施例的、将第一和第二光学转换装置划分为片状棱镜的示例。
[0024] 图11A和11B示出了根据本公开的第二实施例的、将第一和第二光学转换装置划分为片状反射镜组的示例；
[0025] 图12示出了当输入光束和输出光束的传播方向平行时，片状棱镜/反射镜组的划分方向的示例。
[0026] 图13示出了根据本公开的第三实施例的、在光束为偏振光光束的情况下的示例；
[0027] 图14A和14B示出了根据本公开的第四实施例的、在一个维度上以不同程度来压缩的光束阵列的示例；
[0028] 图15A-15C和图16A-16C示出了根据本公开的第四实施例的、在一个维度上以不同程度来压缩光束阵列的光学装置的示例。
具体实施方式
[0029] 以下，将按照如下顺序来描述本公开。
[0030] [1、对根据本公开的光学装置以及方法的概述和基本配置]
[0031] [2、第一实施例(考虑到光束的发散来确定全反射面/反射镜面的尺寸)][0032] [3、第二实施例(划分出片状棱镜/反射镜组)]
[0033] [4、第三实施例(光束为偏振光光束)]
[0034] [5、第四实施例(在一个维度上以不同程度来压缩光束阵列)]
[0035] [6、根据本公开的光学装置的制造方法以及应用]
[0036] [1、对根据本公开的光学装置以及方法的概述]
[0037] 根据本公开的实施例，提供了一种光学装置，其包括：第一光学转换装置，其包括至少一个第一光学转换单元，用于改变由多个光源发出的传播方向相互平行的多个输入光束之间在第一方向上的间距，并且使所输出的多个第一输出光束的传播方向相互平行；以及第二光学转换装置，其包括至少一个第二光学转换单元，用于改变多个第一输出光束之间在第二方向上的间距，并且使所输出的多个第二输出光束的传播方向相互平行。
[0038] 根据本公开的实施例，还提供了一种用于转换多个平行的输入光束的排列图案的光学转换方法，其包括以下步骤：第一光学转换步骤，通过至少一个第一光学转换单元改变由多个光源发出的传播方向相互平行的多个输入光束之间在第一方向上的间距，并且使所输出的多个第一输出光束的传播方向相互平行；以及第二光学转换步骤，通过至少一个第二光学转换单元改变多个第一输出光束之间在第二方向上的间距，并且使所输出的多个第二输出光束的传播方向相互平行。
[0039] 图1A和1B中示出了上述光学装置的示例。如图1A和1B中所示，光学装置包括位于下部的第一光学转换装置1和位于上部的第二光学转换装置2。第一光学转换装置1包括一个第一光学转换单元，改变了来自多个例如
激光二极管的光源(未示出)的传播方向相互平行的多个输入光束4在第一方向(在本实施例中为转换前的x方向，转换后的z方向)上的间距，并且使所输出的多个第一输出光束5相互平行。第二光学转换装置2包括多个第二光学转换单元3，用于改变所述多个第一输出光束5之间在第二方向(在本实施例中为y方向)上的间距，并且使所输出的多个第二输出光束6的传播方向相互平行。其中，x、y和z三个方向相互垂直，
坐标系原点O可设置于任意一点。在本实施例中，在图1A和1B的左下
角处分别示出了坐标轴，图1A为光学装置在x-z平面的剖视图，图1B为光学装置在x-y平面的剖视图。
[0040] 虽然图1A和1B中仅示出了第一光学转换装置包括一个第一光学转换单元的示例，但是第一光学转换装置可以采用类似于图1A和1B中的第二光学转换装置的配置，包括多个第一光学转换单元。
[0041] 类似地，虽然图1A和1B中仅示出了第二光学转换装置包括多个第二光学转换单元3的示例，但是第二光学转换装置可以采用类似于图1A和1B中的第一光学转换装置的配置，包括一个第二光学转换单元。也就是说，根据实际需要，第二光学转换装置可以包括一个或更多个第二光学转换单元。
[0042] 相应地，图1A和1B也示出了一种用于转换多个平行的输入光束4的排列图案的光学转换方法的示例，该方法包括：第一光学转换步骤，通过至少一个第一光学转换单元改变由多个光源(未示出)发出的传播方向相互平行的多个输入光束4之间在第一方向(在本实施例中为转换前的x方向，转换后的z方向)上的间距，并且使所输出的多个第一输出光束5的传播方向相互平行；以及第二光学转换步骤，通过至少一个第二光学转换单元3改变多个第一输出光束5之间在第二方向(在本实施例中为y方向)上的间距，并且使所输出的多个第二输出光束6的传播方向相互平行。
[0043] 通过图1A和1B所示的光学装置以及光学转换方法，实现了在二维空间上对光束阵列进行转换，从而在二维的光束阵列中，相邻光束之间的侧向间距变得较小。
[0044] 在图1A和1B中，第一第二光学转换装置1和2中所包括的光学转换单元均采用棱镜，其中作为第二光学转换单元3的每个棱镜设置有至少两个全反射面，用于对进入该棱镜的每个光束进行至少两次全反射(TIR，Total Internal Reflection，全内反射)。要注意的是，在图1B中x-y平面上的一个光束也可以是在z方向上重叠的一组光束。
[0045] 也可以如图3中所示，每个采用棱镜的第二光学转换单元引导多个光束，使得进入该棱镜的每个光束进行至少两次全反射。
[0046] 虽然在图1A和1B中，全部第二光学转换单元均为具有至少两个全反射面的棱镜，但是可以根据设计需要，使得仅一部分第二光学转换单元是具有至少两个全反射面的棱镜。
[0047] 可选地，在光进入和离开棱镜的界面处可以涂覆有防反射层，以减少能量的损失，使得尽可能多的光进入或离开棱镜。
[0048] 在图2A和2B中的光学装置与图1A和1B中的相似，区别在于第一和第二光学转换装置1和2中所包括的光学转换单元均采用反射镜，其中作为第二光学转换单元3的每个反射镜组设置有至少两个反射镜面，用于对进入该反射镜组的每个光束进行至少两次镜面反射。
[0049] 也可以采用类似于图3中的配置，使得每个采用反射镜组的第二光学转换单元引导多个光束，使得进入该反射镜组的每个光束进行至少两次镜面反射。
[0050] 虽然在图2A和2B中，全部第二光学转换单元均为具有至少两个反射镜面的反射镜组，但是可以根据设计需要，使得仅一部分第二光学转换单元是具有至少两个反射镜面的反射镜组。
[0051] 可选地，在反射镜面处涂覆有反射涂层，优选地为反射率98％的反射涂层，以减少能量的损失，使得尽可能多的光被反射。
[0052] 此外，可以根据设计需要，使第一光学转装置中所包括的第一光学转换单元采用棱镜，使第二光学转换装置中所包括的第二光学转换单元采用反射镜，或者使第一光学转装置中所包括的第一光学转换单元采用反射镜，使第二光学转换装置中所包括的第二光学转换单元采用棱镜。进一步地，当采用一个光学转换装置包括多个光学转换单元的配置时，可以根据设计需要，在一部分光学转换单元中采用具有至少两个全反射面的棱镜而在另一部分光学转换单元中采用具有至少两个反射镜面的反射镜组。也就是说，对于第一和第二光学转换装置中的每个而言，既可以都包括棱镜作为其光学转换单元，也可以都包括反射镜作为其光学转换单元，或者也可以包括部分的棱镜和部分的反射镜作为其光学转换单元。
[0053] 图1A和1B以及图2A和2B中的第一光学转换装置1使得第一输出光束5的传播方向相比于输入光束4旋转了九十度，而图1中的第二光学转换装置2使得第二输出光束6的传播方向与第一输出光束5的传播方向相互平行。
[0054] 可以根据需要改变第一光学转换装置的配置，例如采用图1A和1B或图2A和2B中的第二光学转换装置的配置，或者采用图4中的配置，使得第一输出光束的传播方向与输入光束的传播方向相互平行。
[0055] 也可以根据需要改变第二光学转换装置的配置，使得第二输出光束的传播方向与第一输出光束的传播方向不平行(例如采用图1A和1B或图2A或2B中的第一光学转换装置的配置，使得第二输出光束的传播方向相比于第一输出光束旋转了九十度)。
[0056] 虽然图1A和1B以及图2A和图2B中的第一方向与第二方向是
正交的，但是在实际应用中，也可以根据需要而将第一方向和第二方向设置为非正交的。但是，通过在正交的第一和第二方向上压缩光束阵列，通常可以使得光束阵列达到最小尺寸。
[0057] 虽然图1A和1B以及图2A和图2B中的多个第二光学转换单元是对称布置的，但是也可以采用非对称布置，如图5中所示。需要注意的是，对称布置的多个第二光学转换单元通常可以使得整个光学装置在例如本实施例中的x方向上更加紧凑，从而进一步地节省了成本，缩小了整个产品的体积。
[0058] 如图6、7所示，属于同一光学转换装置的多个光学转换单元在空间上彼此部分重叠，并且被设计为彼此间不阻碍各自所引导的光束的传播路径。就是说，在将光学转换单元(例如棱镜或者反射镜)进行
定位时应该注意，使其边缘不阻碍来自另一光学转换单元(例如棱镜或者反射镜)的光束。这样，使得可以在实现光路引导的目的的同时，达到尺寸上的最小化。
[0059] 以上描述了根据本发明实施例的光学装换装置和方法的概述以及基本配置，下面将具体描述各种优选实施例。需要注意，以上所述的各种基本配置中所涉及的技术方案可以进行任意组合以便实现所需的光学转换。而且，以下的各个优选的实施例都可以应用于上述的各种基本配置中。
[0060] [2、第一实施例(考虑到光束的发散来确定全反射面/反射镜面的尺寸)][0061] 如图8、图9中所示，对于采用棱镜或反射镜作为光学转换单元的情况，在设计每个棱镜的每个全反射面以及每个反射镜组的每个反射镜面时，可以考虑光束本身的发散。
[0062] 在采用棱镜作为光学转换单元时，将棱镜的每个全反射面的尺寸设置为对应于在该全反射面处进行全反射的光束在该全反射面上投影的尺寸与制造公差之和。图8示出了当采用棱镜作为光学转换单元对直接来自光源的输入光束进行第一次全反射时，如何计算该尺寸。图8中所示的结构也可以相似地应用于采用棱镜的光学转换单元对并非直接来自光源的输入光束(例如第一输出光束)进行的全反射。
[0063] 在图8中，d是光源S距离棱镜入射面P的距离，而tn(n＝1、2、......、N，N为对直接来自光源的输入光束进行第一次全反射的全反射面的总数)表示在第n个全反射面Pn处进行全反射的区域当中最接近光源的点与棱镜入射面P的距离，c表示加工过程中的公差。图中仅示意性地示出了在Pn和Pn+1处进行的全反射。
[0064] 设n1为光源与棱镜之间的材料的折射率，n2为棱镜的材料的折射率，Dn为对应于第n个全反射面的光束的发散度。
[0065] 则有表达式n1×sin(θ1)＝n2×sin(θ2)......(1)
[0066] 以及Dn＝d×tan(θ1)+tn×tan(θ2)......(2)
[0067] 在表达式(1)和(2)中，来自光源的光束的发散角度(即θ1)是已知的，n1和n2以及d和tn也是已知的。因而，可以求出光束的发散度Dn。
[0068] 进行全反射的全反射面Pn的尺寸应该比光束离开光源时的直径、两倍的光束的发散度Dn、以及两倍的公差c之和略大。从而实现了将棱镜的每个全反射面的尺寸设置为对应于在该全反射面处进行全反射的光束在该全反射面上投影的尺寸与制造公差之和。
[0069] 在图8中，对于在不同全反射面Pn处发生的全反射，由于tn是不同的，因而所求出的光束的发散度Dn是不同的。因此，实现了为不同的全反射面设置了不同的尺寸，从而在保持整个光学装置的尺寸紧凑的同时，尽可能地避免能量的损失。
[0070] 此外，需要注意的是，由于棱镜的折射率n2通常大于光源与棱镜之间的材料的折射率n1，因此通过折射作用，也能部分地抵消光束的发散，从而使得全反射面的尺寸尽可能地小。
[0071] 在采用反射镜作为光学转换单元时，将反射镜的每个反射镜面的尺寸设置为对应于在该反射镜面处进行镜面反射的光束在该反射镜面上投影的尺寸与制造公差之和。图9示出了当采用反射镜的光学转换单元对直接来自光源的输入光束进行第一次全反射时，如何计算该尺寸。图9中所示的结构也可以相似地应用于采用反射镜的光学转换单元对并非直接来自光源的输入光束(例如第一输出光束)进行的镜面反射。
[0072] 在图9中，tn(n＝1、2、......、N，N为对直接来自光源的输入光束进行第一次镜面反射的反射镜面的总数)表示在第n个反射镜面Mn处进行镜面反射的区域当中最接近光源S的点与光源S所在平面的距离，c表示加工过程中的公差。图中仅示意性地示出了在Mn和Mn+1处进行的镜面反射。
[0073] 有如下表达式Dn＝tn×tan(θ2)......(3)
[0074] 在表达式(3)中，来自光源的光束的发散角度(即θ2)和tn是已知的。因而，可以求出光束的发散度Dn。
[0075] 进行镜面反射的反射镜面Mn的尺寸应该比光束离开光源时的直径、两倍的光束的发散度Dn、以及两倍的加工过程中的公差c之和略大。从而实现了将反射镜的每个反射镜面的尺寸设置为对应于在该反射镜面处进行镜面反射的光束在该反射镜面上投影的尺寸与制造公差之和。
[0076] 对于在不同反射镜面Mn处发生的镜面反射，由于tn是不同的，因而所求出的光束的发散度Dn是不同的。因此，实现了为不同的反射镜面设置不同的尺寸，从而在保持整个光学装置的尺寸紧凑的同时，尽可能地避免能量的损失。
[0077] 相比于采用棱镜的情形，由于反射镜的金属
支架在加工制造方面比玻璃或塑料棱镜更为容易，因此采用反射镜面可以更进一步降低整个光学装置的加工难度和成本。
[0078] [3、第二实施例(划分出片状棱镜/反射镜组)]
[0079] 如图10A和10B以及图11A和11B中所示，可以将第一光学转换装置1、第二光学转换装置2设置为片状的棱镜或者反射镜组。虽然图10A和10B以及图11A和11B分别示出了在第一和第二光学转换装置1和2中采用片状棱镜，以及在第一和第二光学转换装置1和2中采用片状反射镜组，但是可以根据设计需要，实现在第一光学转装置1和/或第二光学转换装置2中采用片状棱镜或片状反射镜组的各种组合。在本实施例中，在图10A和
10B以及图11A和11B的左下角处分别示出了坐标轴，图10A和11A为光学装置在x-z平面的剖视图，图10B和11B为光学装置在x-y平面的剖视图。
[0080] 如图10B所示，第一光学转换装置1中唯一的光学转换单元包括在y方向上设置的多个片状棱镜，每个片状棱镜分别对应于至少一束输入光束，并且分别设置有垂直于y方向的两个全反射面，使得通过在y方向上进行全反射来抑制进入片状棱镜的光束在y方向上的发散。根据设计需要，在第一光学转换装置包括多个第一光学转换单元的情况下，也可以仅将第一光学转换装置中的一部分第一光学转换单元划分为片状棱镜。
[0081] 其中，y方向垂直于输入光束以及第一输出光束的传播方向，并且是唯一的。
[0082] 此外，如图10A中所示的第二光学转换装置2中的每个光学转换单元3包括在z方向上设置的多个片状棱镜，每个片状棱镜分别对应于至少一束第一输出光束，并且分别设置有垂直于z方向的两个全反射面，使得通过在z方向上进行全反射来抑制进入片状棱镜的光束在z方向上的发散。根据设计需要，也可以仅将第二光学转换装置中的一部分第二光学转换单元划分为片状棱镜。
[0083] 其中，z方向垂直于第一和第二输出光束的传播方向，并且并非唯一的。就是说，划分第二光学转换装置的方向可以不是图10A中的z方向，而是任何满足垂直于第一和第二输出光束的传播方向这一条件的方向。这是因为第一输出光束与第二输出光束是平行的，因而任何位于与第一和第二输出光束的传播方向垂直的平面上的方向均与第一和第二输出光束的传播方向垂直。图12中示出了一个以z方向之外的方向来划分第二光学转换装置的图示。
[0084] 其中，图12中的实线圆圈代表第二输出光束的布局，虚线圆圈代表第一输出光束的布局，第一输出光束通过第二光学转换装置，在y方向上被压缩，而在z方向上保持不变。此时，第一和第二输出光束的传播方向相同，都是垂直于纸面的。对第二光学转换装置进行的划分可以不沿z方向，而沿着图12中的直线方向进行。
[0085] 通过这种配置，可以进一步抑制光束在传播过程中的发散，从而更好地保持光学装置的体积的紧凑。
[0086] 类似于图10A和10B，图11A和11B示出了在第一和第二光学转换装置1和2中采用反射镜的情况下，对于第一和第二光学转换装置1和2的划分。
[0087] 如图11B所示，第一光学转换装置1中唯一的光学转换单元包括在y方向上设置的多个片状反射镜组，每个片状反射镜组分别对应于至少一束输入光束，并且分别设置有垂直于y方向的两个反射镜面，使得通过在y方向上进行镜面反射来抑制进入片状反射镜组的光束在y方向上的发散。根据设计需要，在第一光学转换装置包括多个第一光学转换单元的情况下，也可以仅将第一光学转换装置中的一部分第一光学转换单元划分为片状反射镜组。
[0088] 其中，y方向垂直于输入光束以及第一输出光束的传播方向，并且是唯一的。
[0089] 此外，如图11A中所示的第二光学转换装置2中的每个光学转换单元3包括在z方向上设置的多个片状反射镜组，每个片状反射镜组分别对应于至少一束第一输出光束，并且分别设置有垂直于z方向的两个反射镜面，使得通过在z方向上进行镜面反射来抑制进入片状反射镜组光束在z方向上的发散。根据设计需要，也可以仅将第二光学转换装置中的一部分第二光学转换单元划分为片状反射镜组。
[0090] 其中，z方向垂直于第一和第二输出光束的传播方向，并且并非唯一的。可以参考图12中关于棱镜情况下的示意进行理解。
[0091] 通过这种配置，可以进一步抑制光束在传播过程中的发散，从而更好地保持光学装置的体积的紧凑。
[0092] [4、第三实施例(光束为偏振光光束)]
[0093] 在第一和/或第二光学转换装置所包括的光学转换单元采用棱镜的情况下，通过适当地设置棱镜的外形形状，可以使得当输入光束是偏振光时，利用布儒斯特定律来消除在光束进入/离开棱镜时所产生的反射光，从而在不使用防反射涂层的同时，降低能量损失，使得尽可能多的光进入或离开棱镜。
[0094] 图13是关于通过设置合适的棱镜的外形形状，使得偏振光光束LI以布儒斯特角进入棱镜，并且偏振光光束LO以布儒斯特角离开棱镜的示例。根据布儒斯特定律，在该情况下，偏振光光束不会在进入/离开棱镜时在界面处发生反射。
[0095] 需要注意的是，虽然在图13中，一个光学转换单元引导多组光束，但是也可以根据设计需要，将这一配置应用于一个光学转换单元引导一组光束的情况。
[0096] [5、第四实施例(在一个维度上以不同程度来压缩光束阵列)]
[0097] 图14A示出了如下光束阵列的图像，其中第一行包括三个光束，其余三行中每行包括四个光束。在压缩这样的光束阵列时，对于第一行所进行的压缩和对于其他行所进行的压缩是不同的，如图14B中所示。通过本公开如图15A-15C或者图16A-16C中所示的第四优选实施例，可以实现这样的压缩。要注意的是，在本实施例中，根据图中所示的坐标轴，图15A和16A为光学装置在x-z平面的剖视图，图15B和15C以及图16B和16C为第二光学转换单元在x-y平面的剖视图。
[0098] 根据图15A-15C，在第一和第二光学转换装置中均采用了棱镜，其中图15B示出的是用于具有三个光束的第一行的第二光学转换单元的第一组7，图15C示出的是用于具有四个光束的其余三行的第二光学转换单元的第二组8。
[0099] 如图15A所示，第二光学转换单元的第一组7和第二组8可以同时存在于第二光学转换装置2中。
[0100] 类似地，第一组7和/或第二组8也可以仅包括一个第二光学转换单元，此时的第二光学转换单元例如可以如图3中所示，一个第二光学转换单元引导多组光束。
[0101] 根据图16A-16C，在第一和第二光学转换装置中均采用了反射镜，其余配置与图15A-15C中相同。
[0102] 尽管图15A-15C以及图16A-16C中没有示出，但是在可替选的实施例中，第一光学转换装置也可以使用类似于图中第二光学转换装置的配置。而且，同一个光学转换装置中可以同时包括采用反射镜的第一组和采用棱镜的第二组，或者同时包括采用棱镜的第一组和采用反射镜的第二组。不同组的光学转换单元在不同的程度上改变光束之间的间距。
[0103] 此外，虽然本实施例中仅以第一行与其他行所包括的光束数量不同的情况为示例，但是类似的配置也可用于实现其他需要在一个维度上进行不同程度变换的例子，例如在每行所包括的光束数量相同的情况下，一部分行中的光束需要比另一部分行中的光束压缩得更加紧密，就是说，当在列的维度上对光束进行压缩时，一部分光束的压缩程度更大。
[0104] 通过以上配置，光学装置可以更加灵活地对光束阵列进行改变，以用于更多的场合。
[0105] 根据本公开的光学装置也可以用于对光束阵列进行扩展而非压缩，或者在对光束阵列的一部分进行扩展的同时对其他部分进行压缩。
[0106] 如前所述，本公开的实施例还公开了一种用于转换多个平行的输入光束的排列图案的光学转换方法。该方法可以利用具有上述的结构的光学装置来实现。该光学转换方法的具体步骤和实现方式，例如可以参见上述对光学装置的结构、功能及其工作方式的描述，在此不再逐一赘述。
[0107] [6、根据本公开的光学装置的制造方法以及应用]
[0108] 在制造根据本公开的光学装置时，光学装置可以一体地形成，例如由一个部件压制而成，由此实现小的制造成本和公差；也可以分别地形成各个部件，然后将各个部分粘合到一起，从而降低加工的难度。
[0109] 光学装置的材料可以是玻璃，在玻璃材料的情况下，例如可以先进行压制，然后对各个界面(包括光束入射和出射的界面、全反射面、反射镜面)进行削磨和
抛光等，以形成光学装置。
[0110] 光学装置的材料也可以是塑料，在塑料材料的情况下，例如可以通过注塑的方式形成光学装置。
[0111] 此外，根据本公开的光学装置还可以应用于一种光学系统，其包括：发出多个平行的输入光束的多个光源，以及用于对多个平行的输入光束的排列图案进行转换的上述光学装置。多个光源可以根据设计需要，采用激光光源，以得到更高的功率
密度和更小的发散程度，从而实现更为紧凑的体积。
[0112] 上述光学装置可以应用于投影机(其中通过
激光束的阵列对发光材料(发光体)进行激励以转换受激的激光
辐射的
波长)、或诸如内窥镜的医疗设备的照明系统(既可以利用发光材料，也可以不利用发光材料)中，或者诸如用于舞台照明的照明系统(既可以利用发光材料，也可以不利用发光材料)中，以实现在二维空间上对光束阵列进行转换、更为紧凑的体积以及更小的能量损失。上述光学装置也可以用于医学
治疗目的，例如基于激光的
皮肤治疗。上述光学装置也可以用于工业表面处理目的(例如，激光引起的熟化(curing)、硬化、抛光和材料
消融)，并且用于可聚合材料(例如墨、胶和漆)的激光引起的熟化或硬化。
[0113] 上述光学装置可以用于具有相同或不同发射波长的激光束的阵列、用于
发光二极管(LED)和/或超
辐射发光二极管(Super Luminescent Doide)的阵列。
[0114] 尽管已示出和描述了本公开的优选实施例，但是这些并不构成对本发明范围的限制。可以设想，本领域的技术人员可在所附
权利要求的精神和范围内设计对本公开的各种
修改。
