專利名稱：一種勻光透鏡及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)透鏡，尤其是一種勻光透鏡及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著CCD (電荷耦合器件Charge Couple Device)器件性能不斷提高，其在 圖像傳感、尺寸測(cè)量及定位測(cè)控等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。尤其是CCD監(jiān)視監(jiān)控 系統(tǒng)在交通、庫房、公共場(chǎng)所、居民小區(qū)等得到廣泛應(yīng)用；也在槍、炮等輕兵 器的夜視偵察和瞄準(zhǔn)方面得到應(yīng)用。CCD的光譜響應(yīng)范圍為400nm—1000nm， 為了能夠?qū)崿F(xiàn)夜視監(jiān)控，需要對(duì)夜視或監(jiān)視區(qū)域輔助以紅外光(760 nm—1150rnn)照明。
由于作為激光照明的760—1150nm的紅外光經(jīng)一般光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，其光 場(chǎng)均勻度不夠，易出現(xiàn)明暗條紋光斑，對(duì)CCD的成像質(zhì)量比較差。為了能夠使 紅外照明得到一個(gè)比較均勻的光場(chǎng)，提高CCD探測(cè)成像質(zhì)量，目前采用的一種 方法是通過微透鏡陣列的方式，但因?yàn)槭芪⒓庸ぜ夹g(shù)及光學(xué)質(zhì)量穩(wěn)定性的影響， 生產(chǎn)成本相對(duì)過高，普及應(yīng)用受到一定的限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決背景技術(shù)中的技術(shù)問題而提供了一種勻光透鏡及其系 統(tǒng)，其采用梯度折射率透鏡陣列，對(duì)激光進(jìn)行均勻化處理，達(dá)到使激光光場(chǎng)均 勻效果更好的目的。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型是一種勻光透鏡，其特殊之處
在于，所述勻光透鏡包括由梯度折射率透鏡構(gòu)成的梯度折射率透鏡陣列。 上述梯度折射率透鏡陣列由三個(gè)或三個(gè)以上梯度折射率透鏡組成。 上述梯度折射率透鏡陣列是方形陣列、圓形陣列或正多邊形陣列。 上述勻光透鏡還包括有周邊，所述周邊環(huán)繞在梯度折射率透鏡陣列的外側(cè)。
所述周邊是由玻璃或光學(xué)塑料材料構(gòu)成；所述光學(xué)塑料材料是聚甲基丙烯酸甲酯。
上述勻光透鏡的兩端面上均膠合有光學(xué)玻璃平面透鏡、光學(xué)玻璃球面透鏡
或光學(xué)玻璃非球面透鏡；或兩端面中的任一端面上膠合有光學(xué)玻璃平面透鏡。
上述勻光透鏡的端面鍍有膜；所述膜是增透膜；所述增透膜是與激光波長(zhǎng) 相適應(yīng)的增透膜。
上述梯度折射率透鏡的直徑C()0.1l2.0mm;截距0.1—3P;長(zhǎng)度 Z=0.001—20mm;中心波長(zhǎng)380nm—2000nm 。
上述勻光透鏡系統(tǒng)包括輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)；所述中間級(jí)設(shè)置在輸入 前和輸出級(jí)之間的光路上；所述輸入級(jí)包括光源和第一準(zhǔn)直透鏡；所述第一準(zhǔn) 直透鏡設(shè)置在光源的光路上；所述中間級(jí)包括一個(gè)或一個(gè)以上的勻光透鏡；所 述輸出級(jí)包括第二準(zhǔn)直透鏡和擴(kuò)束透鏡組；所述擴(kuò)束透鏡組設(shè)置在第二準(zhǔn)直透 鏡的出射光路上。
上述光源是760 nm—1150nm的激光、380 nm—760nm的可見光或1150nm 以上的中、遠(yuǎn)紅外光光源；所述第一準(zhǔn)直透鏡是凸透鏡；所述第二準(zhǔn)直透鏡是 凸透鏡；所述擴(kuò)束透鏡組包括平凹透鏡、擴(kuò)束凸透鏡和膠合透鏡；所述平凹透 鏡設(shè)置在第二準(zhǔn)直透鏡的光路上；所述擴(kuò)束凸透鏡設(shè)置在平凹透鏡和膠合透鏡 之間的光路上。
上述勻光透鏡是兩個(gè)以上時(shí)，所述勻光透鏡依次成線性排列。 由于從梯度折射率透鏡端面入射的光線在透鏡內(nèi)部沿正弦曲線傳播，以及 其圓柱狀的外形特點(diǎn)，將適當(dāng)長(zhǎng)度的梯度折射率透鏡棒用于光學(xué)系統(tǒng)，便可實(shí) 現(xiàn)聚焦、準(zhǔn)直的功能，根據(jù)梯度折射率透鏡的特性，本實(shí)用新型以梯度折射率 透鏡陣列的方式，取代微光學(xué)透鏡陣列，對(duì)激光進(jìn)行均勻化處理，可以達(dá)到良 好的效果；且梯度折射率透鏡技術(shù)成熟、生產(chǎn)加工相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低，易于推 廣應(yīng)用。本實(shí)用新型運(yùn)用梯度折射率透鏡陣列方式以達(dá)到使激光光場(chǎng)均勻的目 的。梯度折射率透鏡又稱自聚焦透鏡。

圖1是本實(shí)用新型的兩端面均膠合光學(xué)玻璃平面透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的一端面膠合光學(xué)玻璃平面透鏡，另一端面膠合光學(xué)玻
璃球面透鏡或光學(xué)玻璃非球面透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新的兩端面均膠合光學(xué)玻璃球面透鏡或光學(xué)玻璃非球面透鏡
的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的一端面膠合平面光學(xué)玻璃平面透鏡，另一端面沒有膠 合光學(xué)玻璃透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4的A向視圖即本實(shí)用新型的梯度折射率透鏡陣列為方形的示意圖。
圖6是本實(shí)用新型的梯度折射率透鏡陣列為正六邊形的示意圖。 圖7是本實(shí)用新型的梯度折射率透鏡陣列為圓形的示意圖。 圖8是本實(shí)用新型的勻光透鏡系統(tǒng)的光路示意圖。 圖9是本實(shí)用新型的光場(chǎng)分布示意圖。
具體實(shí)施方式

參見圖1、 4，本實(shí)用新型包括由梯度折射率透鏡構(gòu)成的梯度折射率透鏡陣 列1，所述梯度折射率透鏡陣列1由三個(gè)或三個(gè)以上的梯度折射率透鏡3組成。
本實(shí)用新型的第一端面2和第二端面12膠合有光學(xué)玻璃平面透鏡、光學(xué)玻 璃球面透鏡或光學(xué)玻璃非球面透鏡，且膠合形式有七種方式1)第一端面2和 第二端面12均膠合光學(xué)玻璃平面透鏡；2)第一端面2膠合光學(xué)玻璃平面透鏡, 第二端面12膠合光學(xué)玻璃球面透鏡；3)第一端面2膠合光學(xué)玻璃平面透鏡， 第二端面12膠合光學(xué)玻璃非球面透鏡；4)第一端面2膠合平面光學(xué)玻璃平面 透鏡，第二端面12不加光學(xué)玻璃透鏡；5)第一端面2和第二端面12均膠合光 學(xué)玻璃非球面透鏡；6)第一端面2和第二端面12均膠合光學(xué)玻璃球面透鏡；7) 第一端面2膠合光學(xué)玻璃非球面透鏡，第二端面12膠合光學(xué)玻璃球面透鏡。
參見圖l，本實(shí)用新型的兩端面均膠合光學(xué)玻璃平面透鏡。
參見圖2，本實(shí)用新型的一端面膠合光學(xué)玻璃平面透鏡，另一端面膠合光學(xué) 玻璃球面透鏡或光學(xué)玻璃非球面透鏡。
參見圖3，本實(shí)用新的兩端面均膠合光學(xué)玻璃球面透鏡或光學(xué)玻璃非球面透鏡。
參見圖4，本實(shí)用新型的一端面膠合平面光學(xué)玻璃平面透鏡，另一端面沒有 膠合光學(xué)玻璃透鏡。
本實(shí)用新型的第一端面2和第二端面12均鍍有膜；所述膜是增透膜；所述 增透膜與激光波長(zhǎng)相適應(yīng)，即該膜有利于增強(qiáng)光源所發(fā)出的激光的透過率，因 此，該膜的選取主要取決于光源所發(fā)出的激光或可見光的波長(zhǎng)。
本實(shí)用新型還包括有周邊，所述周邊環(huán)繞在梯度折射率透鏡陣列1的外側(cè)；
所述周邊是由玻璃或光學(xué)塑料材料構(gòu)成；所述光學(xué)塑料材料是聚甲基丙烯酸甲 酯；所述梯度折射率透鏡陣列l(wèi)可以是方形、圓形或正多邊形。 參見圖5，本實(shí)用新型的梯度折射率透鏡陣列為方形。 參見圖6,本實(shí)用新型的梯度折射率透鏡陣列為正六邊形。 參見圖7，本實(shí)用新型的梯度折射率透鏡陣列為圓形。
本實(shí)施例中的梯度折射率透鏡的參數(shù)要求直徑(p0.l_cp2.0mm;截距
0.1—3P;長(zhǎng)度Z=0.001—20mm;中心波長(zhǎng)380nm—2000nm 。根據(jù)應(yīng)用激光 具體波長(zhǎng)值，選擇梯度折射率透鏡的參數(shù)。
參見圖8，本實(shí)用新型的勻光透鏡系統(tǒng)包括輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)，中間 級(jí)設(shè)置在輸入級(jí)和輸出級(jí)之間的光路上；所述輸入級(jí)包括光源5和第一準(zhǔn)直透 鏡6，第一準(zhǔn)直透鏡6設(shè)置在光源5的光路上；所述中間級(jí)包括至少一個(gè)勻光透 鏡7;所述輸出級(jí)包括第二準(zhǔn)直透鏡8和擴(kuò)束透鏡組，擴(kuò)束透鏡組設(shè)置在第二準(zhǔn) 直透鏡8的出射光路上。
上述光源5是760 nm—1150nm的激光、380 nm—760nm的可見光或1150nm 以上的中、遠(yuǎn)紅外光光源；所述第一準(zhǔn)直透鏡6可以是凸透鏡；所述第二準(zhǔn)直透 鏡8可以是凸透鏡；所述擴(kuò)束透鏡組包括平凹透鏡9、凸透鏡10和膠合透鏡11; 所述平凹透鏡9設(shè)置在第二準(zhǔn)直透鏡8的光路上；所述凸透鏡10設(shè)置在平凹透鏡9 和膠合透鏡ll之間的光路上；本實(shí)施例中所述勻光透鏡是兩個(gè)以上時(shí)，依次成 線性排列，以適應(yīng)對(duì)光場(chǎng)均勻度要求高、需要對(duì)光能量多次均勻化分配的場(chǎng)合。
本實(shí)施例中，光源5可以是LD或LED或由LD、 LED組成的陣列光源。
參見圖9:經(jīng)本實(shí)用新型勻光處理后的光場(chǎng)分布示意圖。
本實(shí)用新型的勻光原理是當(dāng)激光通過梯度折射率透鏡后，每一個(gè)梯度折
射率透鏡，看作為一個(gè)光源，再經(jīng)過準(zhǔn)直、擴(kuò)束后即經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡8和擴(kuò)束 透鏡組后，在應(yīng)用距離處形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小光場(chǎng)；梯度折射率透鏡陣列， 相當(dāng)一個(gè)多光源陣列，在應(yīng)用距離處所形成的光場(chǎng)，實(shí)際就是上述的小光場(chǎng)的 陣列、疊加和集合，便形成一個(gè)輪廓清晰、截面光能量分布均勻的勻光光場(chǎng)。 梯度折射率透鏡直徑越小，單位面積梯度折射率透鏡陣列數(shù)越多，光場(chǎng)均勻度 越高；梯度折射率透鏡數(shù)值孔徑越大，光能量損耗越小。
權(quán)利要求1.一種勻光透鏡，其特征在于所述勻光透鏡包括由梯度折射率透鏡構(gòu)成的梯度折射率透鏡陣列。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勻光透鏡，其特征在于所述梯度折射率透鏡陣 列由三個(gè)或三個(gè)以上梯度折射率透鏡組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的勻光透鏡，其特征在于所述梯度折射率透鏡陣 列是方形陣列、圓形陣列或正多邊形陣列。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的勻光透鏡，其特征在于所述勻光透鏡還包括有 周邊，所述周邊環(huán)繞在梯度折射率透鏡陣列的外側(cè)；所述周邊是由玻璃或光學(xué) 塑料材料構(gòu)成；所述光學(xué)塑料材料是聚甲基丙烯酸甲酯。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的勻光透鏡，其特征在于所述勻光 透鏡的兩端面上均膠合有光學(xué)玻璃平面透鏡、光學(xué)玻璃球面透鏡或光學(xué)玻璃非 球面透鏡；或兩端面中的任一端面上膠合有光學(xué)玻璃平面透鏡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勻光透鏡，其特征在于所述勻光透鏡的端面鍍 有膜；所述膜是增透膜；所述增透膜是與激光波長(zhǎng)相適應(yīng)的增透膜。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的勻光透鏡，其特征在于所述梯度折射率透鏡的 直徑(p0.l~cp2.0mm;截距0.1—3P;長(zhǎng)度Z=0.001—20mm;中心波長(zhǎng) 380nm—2000nm 。
8、 一種勻光透鏡系統(tǒng)，其特征在于所述勻光透鏡系統(tǒng)包括輸入級(jí)、中間 級(jí)和輸出級(jí)；所述中間級(jí)設(shè)置在輸入前和輸出級(jí)之間的光路上；所述輸入級(jí)包 括光源和第一準(zhǔn)直透鏡；所述第一準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在光源的光路上；所述中間級(jí) 包括一個(gè)或一個(gè)以上的勻光透鏡；所述輸出級(jí)包括第二準(zhǔn)直透鏡和擴(kuò)束透鏡組； 所述擴(kuò)束透鏡組設(shè)置在第二準(zhǔn)直透鏡的出射光路上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的勻光透鏡系統(tǒng)，其特征在于所述光源是760 nm—1150nm的激光、380 nm—760nm的可見光或U50nm以上的中、遠(yuǎn)紅外光 光源；所述第一準(zhǔn)直透鏡是凸透鏡；所述第二準(zhǔn)直透鏡是凸透鏡；所述擴(kuò)束透 鏡組包括平凹透鏡、擴(kuò)束凸透鏡和膠合透鏡；所述平凹透鏡設(shè)置在第二準(zhǔn)直透 鏡的光路上；所述擴(kuò)束凸透鏡設(shè)置在平凹透鏡和膠合透鏡之間的光路上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的勻光透鏡系統(tǒng)，其特征在于所述勻光透 鏡是兩個(gè)以上時(shí)，所述勻光透鏡依次成線性排列。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種勻光透鏡，其包括由梯度折射率透鏡構(gòu)成的梯度折射率透鏡陣列，對(duì)激光進(jìn)行均勻化處理，達(dá)到使激光光場(chǎng)均勻效果更好的目的。根據(jù)梯度折射率透鏡的特性，本實(shí)用新型以梯度折射率透鏡陣列的方式，對(duì)激光進(jìn)行均勻化處理，可以達(dá)到良好的效果；且梯度折射率透鏡技術(shù)成熟、生產(chǎn)加工相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B1/10GK201199269SQ20082002924
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者孫建華 申請(qǐng)人:西安華科光電有限公司