光柵分光系統技術方案

本發明專利技術公開了一種光柵分光系統，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。利用這種分光系統能夠得到特定波長的光強分布圖像，且單色光的能量集中，譜線寬度窄。這種分光系統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分布圖像，本發明專利技術所述分光系統可廣泛應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中。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種分光系統，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。
技術介紹
目前廣泛應用于光學領域的分光系統普遍采用分光鏡、微棱鏡組或濾色片，這幾種分光系統光利用率低，光強弱，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由于同時利用了光的衍射和干涉原理，可以通過調節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分布圖像，因此還沒有用于成像、攝制和顯示等方面。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種能得到光強分布圖像的分光系統，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。本專利技術解決技術問題的技術方案是一種光柵分光系統，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。本專利技術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。本專利技術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。本專利技術的有益效果是當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到入射光能量的80％，當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后，可得到多種波長的單色光的光強分布圖像。附圖說明圖1是本專利技術的原理示意圖。圖2是當閃耀角不同時本專利技術的原理示意圖。圖3是本專利技術的第一種實施例的立體示意圖。圖4是本專利技術的第二種實施例的立體示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步的描述。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，當光線通過透射式閃耀光柵后經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分布圖像。這樣組成的分光系統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，當光線通過透射式閃耀光柵后經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分布圖像。這樣組成的分光系統可用于圖像攝制或圖像顯示等方面。實施例一 在圖3中透射式閃耀光柵7的刻痕為條狀，相對應的微透鏡陣列8也為條狀，由折射公式n＝Sin(θ+φ)/Sinθ和光柵方程式Sinφ＝mλ/d可推導出透射式閃耀光柵的光柵方程式d＝Kλ，如果在1mm寬的光柵上刻有600條刻痕，那么光柵常數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象素點的大小來決定，如果象素點的大小為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所組成的分光系統后，通過適當調整微透鏡陣列8和屏9之間的距離，將在屏9上得到能量集中的、清晰的單色光強分布圖像或多色光強分布圖像。實施例二在圖4中，透射式閃耀光柵11的刻痕為段狀，相對應的微透鏡陣列12也為段狀，由透射式閃耀光柵的光柵方程式d＝Kλ可知，如果在1mm寬的光柵上刻有600條刻痕，那么光柵常數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°，如果象素點的大小為25μm，再根據d＝6×10-5m就可計算出每種閃耀角的刻痕的數量為15條，寬度為1.667μm。這樣可在光學玻璃上先刻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，根據實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，根據實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所組成的分光系統后，通過適當調整微透鏡陣列11和屏12之間的距離，將在屏12上得到能量集中的、清晰的多色光強分布圖像或單色光強分布圖像。在圖3和圖4的實施例中，只象征性地畫出了幾組刻痕的光柵和微透鏡陣列，在具體應用中，可根據顯示器的分辨率大小所決定的象素點的數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的條數和段數，例如當顯示器的分辨率為800×600時，在圖3中，當傾角不同時，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，與之對應的微透鏡陣列8縱向排列600/3＝200條，在圖4中，當傾角不同時，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。在具體應用中，透射式閃耀光柵上每種閃耀角的刻痕的數量和寬度應根據具體的象素點的大小和每毫米的刻痕數來改變，折射率n的大小可根據具體采用的光學玻璃的折射率大小來決定，光波的波長λ可根據所需要的單色光的光波波長大小和數量來決定，這些數值的改變都可導致刻痕閃耀角的改變。還可以把透射式閃耀光柵和所對應的微透鏡陣列粘在一起，組成一個組件，這都屬于本專利技術保護的范圍。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，預制母板后用復制的方法可制成多塊廉價的復制品。權利要求1.一種光柵分光系統，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.按照權利要求1所述的光柵分光系統，其特征在于所述微透鏡陣列呈條狀并縱向排列。3.按照權利要求1所述的光柵分光系統，其特征在于所述微透鏡陣列呈段狀并呈四方連狀排列。4.按照權利要求1或2所述的光柵分光系統，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本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光柵分光系統，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。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳韋建，
申請(專利權)人：吳韋建，
類型：發明
國別省市：90[中國|成都]