專(zhuān)利名稱(chēng)：具有衍射孔陣列的近場(chǎng)均勻照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有衍射孔陣列用于近場(chǎng)均勻照明的裝置，具有能夠?qū)Ρ徽彰鞅砻?均勻照明的作用，屬于照明技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)物體表面被自然光或遠(yuǎn)場(chǎng)光源照明時(shí)，由于物體表面上的照度均勻，因此，可以清楚 地觀察到物體表面的狀況，此時(shí)對(duì)物體表面拍攝的圖像也會(huì)比較清晰。
實(shí)用新型內(nèi)容
背景技術(shù)存在的問(wèn)題是，當(dāng)用照明光源在近場(chǎng)情況下直接照射到物體表面上時(shí)就會(huì)形成 光能量按高斯分布的中心亮斑，致使光的照度不均勻，從而對(duì)物體表面狀況的觀察和成像造 成不利影響。例如，見(jiàn)圖1所示， 一方面，中心亮斑掩蓋了物體表面的真實(shí)情況，使得物體 表面真實(shí)情況不能顯示出來(lái)，因而物體表面的真實(shí)狀況無(wú)法被觀察到或者被成像；另一方面， 照明光源在近場(chǎng)情況下，照明區(qū)域較小，照明區(qū)域外的物體表面狀況不能被觀察到或不能被 成像。為了克服照明光源在近場(chǎng)情況下，由于照明不均勻而對(duì)物體表面狀況的觀察和成像帶 來(lái)的不利影響，本實(shí)用新型提供了一種具有衍射孔陣列的近場(chǎng)均勻照明裝置。
本實(shí)用新型之裝置其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示，光源1光軸垂直于衍射孔陣列2所在平面；衍射 孔陣列2是一種衍射孔3線(xiàn)陣或者面陣，按照周期rf排列；衍射孔3半徑"與光源1的波長(zhǎng) X屬于同一數(shù)量級(jí)；衍射光在與衍射孔陣列2相距/的被照明表面4上形成的愛(ài)里斑5半徑r 由下式?jīng)Q定
r = 0.6U//a (1)
愛(ài)里斑5也按照周期rf排列，見(jiàn)圖3所示，相鄰愛(ài)里斑5最小重疊部分為兩個(gè)相同弓形，周 期d由下式?jīng)Q定
^=2 (") (2) 式中A為弓形高。
根據(jù)光的衍射原理，光源l發(fā)出波長(zhǎng)為X的光通過(guò)半徑為a的衍射孔3衍射之后，在與 衍射孔陣列2相距/的被照明表面4上形成同心圓環(huán)，如圖4所示，同心圓環(huán)的中心亮斑為 愛(ài)里斑5。愛(ài)里斑5的半徑r與光源1的微米級(jí)波長(zhǎng) i和毫米級(jí)的衍射孔陣列2與被照明表面 4的距離/成正比，與微米級(jí)的衍射孔3的半徑a成反比。因此，光源l發(fā)出的光通過(guò)衍射孔3以后形成比衍射孔3大很多的愛(ài)里斑5。若干個(gè)愛(ài)里斑5周期分布，并且相鄰愛(ài)里斑5邊緣 重疊，共同形成準(zhǔn)均勻的大面積近場(chǎng)照明區(qū)?；蛘哒f(shuō)，本實(shí)用新型之裝置能夠使光源在近場(chǎng) 情況下，光斑能量由高斯分布轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)均勻分布，從而使得被照明表面的照度均勻，這樣物 體表面的真實(shí)狀況可以被顯示出來(lái)，進(jìn)而能夠觀察到或者拍攝到被照明表面的真實(shí)狀況，如 圖5所示。

圖1是光源直接在近場(chǎng)被照明表面上形成的高斯照明區(qū)域圖。圖2是本實(shí)用新型之裝置 示意圖，該圖兼作為摘要附圖。圖3是衍射孔陣列與愛(ài)里斑陣列對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。圖4是來(lái) 自光源的一束光經(jīng)衍射孔衍射后在被照明表面形成的同心圓光斑示意圖。圖5是本實(shí)用新型 之裝置在被照明表面產(chǎn)生近場(chǎng)均勻照明區(qū)域圖。
具體實(shí)施方式

見(jiàn)圖2、圖3所示，光源1光軸垂直于衍射孔陣列2所在平面。衍射孔陣列2是一種衍 射孔3線(xiàn)陣或者面陣，按照周期d排列。光源1的水平發(fā)散角P、光源1與衍射孔陣列2的 距離丄決定了衍射孔陣列2的寬度W,艮P:
『=2丄砂 (3) 光源1的垂直發(fā)散角&光源1與衍射孔陣列2的距離￡決定了衍射孔陣列2的高度//，艮P:
//=2丄妙 (4) 當(dāng)光源1采用半導(dǎo)體激光器時(shí)，其水平發(fā)散角與垂直發(fā)散角就不同。衍射孔3半徑a與光源 1的波長(zhǎng)X屬于同一數(shù)量級(jí)，分別在1 10nm范圍內(nèi)確定。衍射光在與衍射孔陣列2相距/的 被照明表面4上形成的愛(ài)里斑5半徑r由下式?jīng)Q定
r = 0.6U//a (1)
愛(ài)里斑5也按照周期d排列，距離/為10 50mm。相鄰愛(ài)里斑5最小重疊部分為兩個(gè)相同弓形， 周期d由下式?jīng)Q定
d=2 (2) 式中A為弓形高。
權(quán)利要求1、一種具有衍射孔陣列的近場(chǎng)均勻照明裝置，其特征在于，光源(1)光軸垂直于衍射孔陣列(2)所在平面；衍射孔陣列(2)是一種衍射孔(3)線(xiàn)陣或者面陣，按照周期d排列；衍射孔(3)半徑a與光源(1)的波長(zhǎng)λ屬于同一數(shù)量級(jí)；衍射光在與衍射孔陣列(2)相距f的被照明表面(4)上形成的愛(ài)里斑(5)半徑r由下式?jīng)Q定r＝0.61λf/a，愛(ài)里斑(5)也按照周期d排列；相鄰愛(ài)里斑(5)最小重疊部分為兩個(gè)相同弓形，周期d由下式?jīng)Q定d＝2(r-h)，式中h為弓形高。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場(chǎng)均勻照明裝置，其特征在于，衍射孔陣列(2)的寬度W 由下式?jīng)Q定『=2丄妙，P為光源(1)的水平發(fā)散角，丄為光源(1)與衍射孔陣列(2)的距離； 衍射孔陣列(2)的高度i/由下式?jīng)Q定0為光源(1)的垂直發(fā)散角，L為光源(1)與衍射孔陣列(2)的距離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場(chǎng)均勻照明裝置，其特征在于，衍射孔(3)半徑"與光源 (1)的波長(zhǎng)X分別在1 10jim范圍內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的近場(chǎng)均勻照明裝置，其特征在于，衍射孔陣列(2)與被照明 表面(4)的距離/為10~50mm。
專(zhuān)利摘要具有衍射孔陣列的近場(chǎng)均勻照明裝置屬于照明技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)當(dāng)用照明光源在近場(chǎng)情況下直接照射到物體表面上時(shí)就會(huì)形成光能量按高斯分布的中心亮斑，致使光的照度不均勻。本實(shí)用新型其結(jié)構(gòu)為，光源光軸垂直于衍射孔陣列所在平面；衍射孔陣列是一種衍射孔線(xiàn)陣或者面陣，周期排列；衍射孔半徑與光源的波長(zhǎng)屬于同一數(shù)量級(jí)；衍射光在近場(chǎng)被照明表面上形成周期排列的愛(ài)里斑，形成準(zhǔn)均勻的大面積近場(chǎng)照明區(qū)。本實(shí)用新型應(yīng)用于近場(chǎng)均勻照明，能夠觀察到或者拍攝到被照明表面的真實(shí)狀況。
文檔編號(hào)F21V11/14GK201434340SQ20082007272
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者宋貴才, 尹玉芳, 徐潤(rùn)光, 輝 解, 那延祥, 亮 鐘 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)