專利名稱：光柵分光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分光系統(tǒng)，特別是涉及一種用透射式閃耀光柵和微透鏡所組成的分光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前廣泛應(yīng)用于光學(xué)領(lǐng)域的分光系統(tǒng)普遍采用分光鏡、微棱鏡組或?yàn)V色片，這幾種分光系統(tǒng)光利用率低，光強(qiáng)弱，且譜線寬度小，而用于光柵光譜儀或激光收窄線寬方面的反射式閃耀光柵或透射式閃耀光柵與透鏡所組成的分光系統(tǒng)由于同時利用了光的衍射和干涉原理，可以通過調(diào)節(jié)閃耀角的大小得到入射光能量80％的所需波長的單色光，且譜線寬度小、純凈度高，但由于這種技術(shù)目前所使用的透鏡為一個透鏡，所以只能得到明暗相間的條紋而不能得到光強(qiáng)分布圖像，因此還沒有用于成像、攝制和顯示等方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能得到光強(qiáng)分布圖像的分光系統(tǒng)，并且所需波長的單色光的譜線寬度小、純凈度高、光利用率高。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種光柵分光系統(tǒng)，包括刻有若干條閃耀角為θ的刻痕的透射式閃耀光柵和微透鏡，其特征在于所述微透鏡為微透鏡陣列。
所述微透鏡陣列呈條狀并縱向排列也可以呈段狀并呈四方連狀排列。
本發(fā)明還可以是在所述閃耀角為θ的若干條刻痕下還依次刻有若干條至少一種不同閃耀角的刻痕，這些刻痕組成一組，若干組這種組合呈條狀并縱向排列，所述微透鏡陣列呈條狀并縱向排列。
本發(fā)明也可以是在所述閃耀角為θ的若干條刻痕下還依次刻有若干條至少一種不同閃耀角的刻痕，這些刻痕組成一組，若干組這種組合呈段狀并呈四方連狀排列，所述微透鏡陣列呈段狀并呈四方連狀排列。
本發(fā)明的有益效果是當(dāng)光線通過具有一種傾角的閃耀角的刻痕的透射式閃耀光柵后經(jīng)微透鏡陣列折射聚焦在屏上時，可得到一種能量很高的單色光的光強(qiáng)分布圖像，由于采用了透射式閃耀光柵，由透射式閃耀光柵的工作原理決定了這種波長的單色光譜線寬度小、色彩純凈，這種單色光的能量可達(dá)到入射光能量的80％，當(dāng)采用多種傾角的閃耀角的刻痕的透射式閃耀光柵和微透鏡陣列所組成的分光系統(tǒng)后，可得到多種波長的單色光的光強(qiáng)分布圖像。


圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
圖2是當(dāng)閃耀角不同時本發(fā)明的原理示意圖。
圖3是本發(fā)明的第一種實(shí)施例的立體示意圖。
圖4是本發(fā)明的第二種實(shí)施例的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
在圖1中，由刻有若干條閃耀角為θ的刻痕的透射式閃耀光柵1和微透鏡陣列2所組成的分光系統(tǒng)，當(dāng)光線通過透射式閃耀光柵后經(jīng)微透鏡陣列折射聚焦在屏3上時，可得到一種能量很高的波長的單色光的光強(qiáng)分布圖像。這樣組成的分光系統(tǒng)可用于紅外線或紫外線等探測成像中。
在圖2中，例舉了一種具有三種不同閃耀角的刻痕的透射式閃耀光柵4和微透鏡陣列5所組成的分光系統(tǒng)，當(dāng)光線通過透射式閃耀光柵后經(jīng)微透鏡陣列折射聚焦在屏6上時，可得到三種能量很高的波長的單色光的光強(qiáng)分布圖像。這樣組成的分光系統(tǒng)可用于圖像攝制或圖像顯示等方面。
實(shí)施例一
在圖3中透射式閃耀光柵7的刻痕為條狀，相對應(yīng)的微透鏡陣列8也為條狀，由折射公式n＝Sin(θ+φ)/Sinθ和光柵方程式Sinφ＝mλ/d可推導(dǎo)出透射式閃耀光柵的光柵方程式d[arc Sin(nSinθ)-θ]＝Kλ，如果在1mm寬的光柵上刻有600條刻痕，那么光柵常數(shù)d＝6×10-5m，K為1，即取一級光譜的主級大，折射率n為1.5，把所需波長的λ值代入光柵方程式中，就可得到θ值，按此值刻制光柵即可得到所需要的單傾角的透射式閃耀光柵7，微透鏡陣列8中的每條小的微透鏡的大小根據(jù)象素點(diǎn)的大小來決定，如果象素點(diǎn)的大小為25μm，那么微透鏡陣列8中每條小的微透鏡的縱向大小即為25μm，根據(jù)具體情況排列若干條而形成陣列，透射式閃耀光柵7的刻痕可以是單傾角的也可以是多傾角，當(dāng)光線通過透射式閃耀光柵7和微透鏡陣列8所組成的分光系統(tǒng)后，通過適當(dāng)調(diào)整微透鏡陣列8和屏9之間的距離，將在屏9上得到能量集中的、清晰的單色光強(qiáng)分布圖像或多色光強(qiáng)分布圖像。
實(shí)施例二在圖4中，透射式閃耀光柵11的刻痕為段狀，相對應(yīng)的微透鏡陣列12也為段狀，由透射式閃耀光柵的光柵方程式d[arc Sin(nSinθ)-θ]＝Kλ可知，如果在1mm寬的光柵上刻有600條刻痕，那么光柵常數(shù)d＝6×10-5m，K為1，即取一級光譜的主級大，折射率n為1.5，假如把紅光、綠光和藍(lán)光的波長λ＝7000×10-10m、5300×10-10m和4700×10-10m分.別代入光柵方程式中，可得到θ1＝35.35°、θ2＝30°、θ3＝27.5°，如果象素點(diǎn)的大小為25μm，再根據(jù)d＝6×10-5m就可計(jì)算出每種閃耀角的刻痕的數(shù)量為15條，寬度為1.667μm。這樣可在光學(xué)玻璃上先刻15條寬1.667μm閃耀角為35.35°的刻痕，緊接著刻15條寬1.667μm閃耀角為30°的刻痕，再刻15條寬1.667μm閃耀角為27.5°的刻痕，這樣組成一組，這種組合的橫向大小為25μm，縱向大小為3×25μm＝75μm，一組即為一段，根據(jù)實(shí)際需要刻劃若干組并呈四方連狀排列，就可制成所需要三種傾角的透射式閃耀光柵，而與之對應(yīng)的微透鏡陣列11中每段小的微透鏡的橫向大小為25μm，縱向大小為3×25μm，根據(jù)實(shí)際需要刻劃若干段并呈四方連狀排列，形成所需要的微透鏡陣列，透射式閃耀光柵10的刻痕也可以是單傾角的，當(dāng)光線通過透射式閃耀光柵10和微透鏡陣列11所組成的分光系統(tǒng)后，通過適當(dāng)調(diào)整微透鏡陣列11和屏12之間的距離，將在屏12上得到能量集中的、清晰的多色光強(qiáng)分布圖像或單色光強(qiáng)分布圖像。
在圖3和圖4的實(shí)施例中，只象征性地畫出了幾組刻痕的光柵和微透鏡陣列，在具體應(yīng)用中，可根據(jù)顯示器的分辨率大小所決定的象素點(diǎn)的數(shù)量來刻整塊的透射式閃耀光柵7、透射式閃耀光柵10和微透鏡陣列8、微透鏡陣列11的條數(shù)和段數(shù)，例如當(dāng)顯示器的分辨率為800×600時，在圖3中，當(dāng)傾角不同時，所述15條閃耀角分別為θ1＝35.35°、θ2＝30°、θ3＝27.5°的刻痕呈條狀組成一組，這種組合在透射式閃耀光柵7中縱向排列600/3＝200組，與之對應(yīng)的微透鏡陣列8縱向排列600/3＝200條，在圖4中，當(dāng)傾角不同時，所述15條閃耀角分別為θ1＝35.35°、θ2＝30°、θ3＝27.5°的刻痕呈段狀組成一組，這種組合在透射式閃耀光柵10中橫向排列800組，縱向排列600/3＝200組，與之對應(yīng)的微透鏡陣列11橫向排列800段，縱向排列600/3＝200段。
在具體應(yīng)用中，透射式閃耀光柵上每種閃耀角的刻痕的數(shù)量和寬度應(yīng)根據(jù)具體的象素點(diǎn)的大小和每毫米的刻痕數(shù)來改變，折射率n的大小可根據(jù)具體采用的光學(xué)玻璃的折射率大小來決定，光波的波長λ可根據(jù)所需要的單色光的光波波長大小和數(shù)量來決定，這些數(shù)值的改變都可導(dǎo)致刻痕閃耀角的改變。還可以把透射式閃耀光柵和所對應(yīng)的微透鏡陣列粘在一起，組成一個組件，這都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
透射式閃耀光柵和微透鏡陣列的制作可采用鉆石刀刻制或光刻制，預(yù)制母板后用復(fù)制的方法可制成多塊廉價的復(fù)制品。
權(quán)利要求
1.一種光柵分光系統(tǒng)，包括刻有若干條閃耀角為θ的刻痕的透射式閃耀光柵和微透鏡，其特征在于所述微透鏡為微透鏡陣列。
2.按照權(quán)利要求1所述的光柵分光系統(tǒng)，其特征在于所述微透鏡陣列呈條狀并縱向排列。
3.按照權(quán)利要求1所述的光柵分光系統(tǒng)，其特征在于所述微透鏡陣列呈段狀并呈四方連狀排列。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的光柵分光系統(tǒng)，其特征在于在所述閃耀角為θ的若干條刻痕下還依次刻有若干條至少一種不同閃耀角的刻痕，這些刻痕組成一組，若干組這種組合呈條狀并縱向排列，所述微透鏡陣列呈條狀并縱向排列。
5.按照權(quán)利要求1或3所述的光柵分光系統(tǒng)，其特征在于在所述閃耀角為θ的若干條刻痕下還依次刻有若干條至少一種不同閃耀角的刻痕，這些刻痕組成一組，若干組這種組合呈段狀并呈四方連狀排列，所述微透鏡陣列呈段狀并呈四方連狀排列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光柵分光系統(tǒng)，包括刻有若干條閃耀角為θ的刻痕的透射式閃耀光柵和微透鏡，所述微透鏡為微透鏡陣列。利用這種分光系統(tǒng)能夠得到特定波長的光強(qiáng)分布圖像，且單色光的能量集中，譜線寬度窄。這種分光系統(tǒng)還可以由多種不同傾角的刻痕的透射式閃耀光柵和微透鏡陣列所組成，這樣可得到多幅特定波長的光強(qiáng)分布圖像，本發(fā)明所述分光系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于紅外線或紫外線等探測成像和攝像、顯示等其它分光系統(tǒng)中。
文檔編號G02B3/08GK1410796SQ02134119
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者吳韋建 申請人:吳韋建