[发明专利]一种具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列

权利要求书

1.一种具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，其一个表面为设定曲面，另一表面为自由曲面；所述厚透镜及其阵列的前后表面控制光线的折射即行进方向，而其厚度则决定光线在透镜径向上的偏移量，从而使得光源的辐射光经该透镜之后，被整形为在探测面上能量具有特定空间分布的光束，能量的角度分布也能够被部分控制。

2.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜及其阵列的设定表面是平面、球面、抛物面或其他任意设定的曲面。

3.根据权利要求2所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜及其阵列的自由曲面表面是根据光通量守恒定律和折射定律，由光源、所述的设定表面以及所需的整形后光束的各种参数共同决定的自由曲面。

4.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜及其阵列的前表面可以全部是折射面或者部分为折射面部分为反射面。

5.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜及其阵列采用菲涅尔透镜结构，即前后表面是台阶型的。

6.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜的口径形状是圆形、矩形、多边形和任意曲线中的一种，口径大小与所要收集的光源光线的角度范围、光源与厚透镜前表面之间的距离、厚透镜厚度、厚透镜后表面与能量探测面之间的距离以及所需的整形后光束的各种参数有关。

7.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，当光源为如LED的点状光源时，所述厚透镜的面型呈旋转对称；当光源为如冷阴极荧光灯管的丝状时，所述厚透镜的面型呈平移对称。

8.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜及其阵列的照明光源是冷阴极荧光灯管、LED光源中的一种。

9.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜及其阵列的照明光源具有朗伯型或其它任意可测的发光强度分布。

10.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，经所述厚透镜及其阵列整形后的光束发散角与光源的几何尺寸和匀光距离有关，最小控制在±1°内。

11.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，经所述厚透镜及其阵列整形后的光束能量在所要求的某个位置处的探测面内具有特定的空间分布，该探测平面置于厚透镜及其阵列后，与厚透镜及其阵列后表面的距离最小值可达0.5mm，最大值则无限制。

12.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，经所述厚透镜及其阵列整形后的光束口径及其在探测面上的光斑形状由权利要求6所述的透镜口径与由权利要求10所述的整形后光束的角度分布共同决定。

13.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜阵列采用矩形排列、六角排列、三角排列组合方式中的一种。

14.根据权利要求1所述的具有短距匀光效果的单自由曲面厚透镜及其阵列，其特征在于，所述厚透镜及其阵列的材料选自：冕牌玻璃、火石玻璃、石英玻璃材料中的一种，或者选自甲基丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、甲基丙烯酸甲酯—苯乙烯共聚物、丙烯腈—苯乙烯共聚物及聚对苯二甲酸乙二酯有机树脂材料中的一种。