一种用于同调光源应用的光束塑形透镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于同调光源应用的光束塑形透镜，尤指一种多个微阵列透镜将光源加以修正，以达到特定形状光场与良好的均匀性光束塑形透镜。
【背景技术】
[0002]随着安防监控市场的不断发展，为了实现24小时连续监控，且需要在夜间监控隐蔽性高与夜视效果佳，因此在夜间会采用红外线光源进行照明辅助，其中又可分为现有的IR-LED红外线发光二极管、IR-Laser红外线激光、卤素灯泡。而面射型激光具有相似于LED发光二极管的垂直面发光特性，因此在封装制程上能直接沿用LED的封装体，如此一来终端应用上能在工序变化最少的状况下将LED发光二极管替换为面射型激光光源。
[0003]面射型激光光源具有准直性佳、发光角度小(〈40度)及频谱半宽窄的光学特性，因此能仅用一次的光学结构调整成不同态样的光场分布，即二次光学元件的设计上能用较少的光学结构来达成不同照明应用需求的光场特性，但面射型激光方案也有一些问题需要克服，例如光形的不均匀性及激光光斑的形成等，这两种特性都会严重直接影响照明的质量，特别是会影响光场的均匀性并导致出现光斑问题，因此若要保持面射型激光在红外线照明应用的优势，前述的问题势必需要同时获得解决。
[0004]请参阅图1A、图1B、图1C所示，图1A为现有的光学透镜剖面示意图。图1B为现有的光学透镜的输入面射型激光光场示意图。图1C为现有的光学透镜的辅助光源范围与监视器成向范围的示意图。
[0005]为了解决这些问题，会在元件封装体的出光面上或二次光学透镜加上扩散结构，如图1A所示，现有的解决方案为在一光学透镜10的一入光面11上雾化喷砂来调整面射型激光存在的缺陷。如图1B所示，但经过扩散结构的光场能量分布仍与IR-LED红外线发光二极管一样为相似的高斯分布，应用在监视器夜间画面时中心亮度12会比边缘亮度13高，使得监视器曝光的均匀性较差，可能会让成像画面中心存在过曝现象，导致监视的辨识度降低。如图1C所示，此外，现有的光学透镜10所投射的一辅助光源14为了满足一监视器15的一影像感知器151透过一影像镜头152的成像角度，会将该辅助光源14的发散角大于监视器成像的斜边张角，以避免成像画面边缘产生暗角，但是，这样画面的四边会存在光场能量无效的分布区域A。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的主要目的是提供一种用于同调光源应用的光束塑形透镜，利用多个微阵列透镜将光源加以修正以达到特定形状光场与良好的均匀性的目的。
[0007]为达上述目的，本实用新型提供了一种用于同调光源应用的光束塑形透镜，其结合于一光源上，其包括一框架以及多个微阵列透镜。该框架为中空的柱体。多个微阵列透镜结合于该框架的一中空处，每一该微阵列透镜分别具有对称的一入光面与一出光面，且每一微阵列透镜的该入光面皆位于该光源所投射的一光路路径上，再通过该出光面将多个微阵列透镜的各光源修正后再互相叠加，进而达成特定形状的光场与良好的均匀性。
[0008]本实用新型提供的光束塑形透镜的主要优点在于能重整垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称VCSEL，又称垂直共振腔面射型激光)的甜甜圈状的光形分布，即使是光形不漂亮的光场分布的VCSEL元件，皆可利用本实用新型中的光束塑形透镜重整成均匀光场，并进一步将其光场加以塑形达到配合一般监视器成像视角的照明需求。
【附图说明】
[0009]图1A为现有的光学透镜剖面示意图；
[0010]图1B为现有的光学透镜的输入面射型激光光场示意图；
[0011]图1C为现有的光学透镜的辅助光源范围与监视器成像范围的示意图；
[0012]图2A为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的立体分解图；
[0013]图2B为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的立体组合图；
[0014]图2C为本实用新型提供的用于同调光源应用的光束塑形透镜的剖面示意图；
[0015]图3A为本实用新型提供的用于同调光源应用的光束塑形透镜的微阵列透镜四边形长、短轴比例为4:3的立体示意图；
[0016]图3B为本实用新型提供的用于同调光源应用的光束塑形透镜的微阵列透镜四边形长、短轴比例为1:1的立体示意图；
[0017]图3C为本实用新型提供的用于同调光源应用的光束塑形透镜的微阵列透镜为六边形态样示意图；
[0018]图4A为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的俯视图；
[0019]图4B为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的A-A剖面示意图；
[0020]图4C为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的B-B剖面示意图；
[0021]图5A为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的输出塑形光场不意图；
[0022]图5B为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的辅助光源范围与监视器成像范围的示意图；
[0023]图6为本实用新型提供的用于同调光源应用的光束塑形透镜的球面透镜结构差异分析图。
[0024]附图标记说明:10?现有的光学透镜；11?入光面；12?中心亮度；13?边缘亮度；14?辅助光源；15?监视器；151?影像感知器；152?影像镜头；2?光束塑形模块；20?光束塑形透镜；21?框架；211?中空处；212?电极脚位凹槽；213?光场方向标记；22、22a?微阵列透镜；221、221a?入光面；222、222a?出光面；30?光源；31?电极脚；32?基板；40?监视器；41?影像感知器；42?影像镜头；8?方形亮区；9?光路路径。
【具体实施方式】
[0025]为了能更清楚地描述本实用新型提出的一种用于同调光源应用的光束塑形透镜，以下将配合图式详细说明。
[0026]请参阅图2A、图2B、图2C所示，图2A为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的立体分解图。图2B为本实用新型提供的面射型激光同调光源应用的光束塑形模块的立体组合图。图2C为本实用新型提供的一种用于同调光源应用的光束塑形透镜的剖面示意图。其中，本实用新型中的该光束塑形模块2由一种用于同调光源应用的光束塑形透镜20结合于一光源30之上。该光束塑形透镜20包括一框架21以及多个微阵列透镜22。多个微阵列透镜22结合于该框架21的一中空处211 ;其中，每一该微阵列透镜22分别具有对称的一入光面221与一出光面222，且每一该微阵列透镜22的该入光面221皆位于该光源30所投射的一光路路径9上。该光源30为一面射型激光光源，且该面射型激光光源30具有两个相对应的电极脚31，该面射型激光光源30设置于一基板32上。
[0027]于该框架21靠近于该微阵列透镜22的该入光面221的侧端周缘处设置有多个电极脚位凹槽212，用以结合于面射型激光的该光源30的对应的该电极脚31上；此外，于该框架21靠近于多个微阵列透镜22的该出光面222的侧端上设置有一光场方向标记213，该光场方向标记213用于辨识塑形的光场长、短轴的方向。
[0028]请参阅图3A、图3B、图3C所示，图3A为本实用新型提供的一种用于同调光源应用的光束塑形透镜的微阵列透镜四边形长、短轴比例(H:V)为4:3的立体示意图。图3B为本实用新型提供的一种用于同调光源应用的光束塑形透镜的微阵列透镜四边形长、短轴比例(H:V)为1:1的立体示意图。图3C为本实用新型提供的一种用于同调光源应用的光束塑形透镜的微阵列透镜六边形态样示意图。其中，每一该微阵列透镜22的该入光面221与该出光面222分别于该光路路径9上相互对应且对称，且该微阵列透镜22的该入光面221以及该出光面222分别为球面弧形表面；换言之，该微阵列透镜22的该入光面221的球面弧形表面与该出光面222的球面弧形表面的位置相对应(对准)而且形状相对称。于本实施例中，该入光面221以及该出光面222的球面弧形表面的曲率半径RR可以