微纳光学元件及投射装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种微纳光学元件，其特征在于，包括：第一柱状透镜阵列，所述第一柱状透镜阵列包括沿第一方向周期性排布的多个柱状透镜，所述第一柱状透镜阵列配置成可将入射到其上的光束进行调制，以投射出沿着所述第一方向延伸的第一直线；和第二柱状透镜阵列，所述第二柱状透镜阵列包括沿第二方向周期性排布的多个柱状透镜，所述第二柱状透镜阵列配置成可将入射到其上的光束进行调制，以投射出沿着所述第二方向延伸的第二直线，其中所述第一方向不同于所述第二方向。方向不同于所述第二方向。方向不同于所述第二方向。

【技术实现步骤摘要】
微纳光学元件及投射装置


[0001]本技术大致涉及激光投射
，尤其涉及一种微纳光学元件及投射装置。

技术介绍

[0002]激光投线仪被广泛应用于建筑施工行业，其用于投射出激光基准线从而提高施工精度。工业用投射十字型基准线的可以利用激光器作为光源设计出的衍射光学元件(DOE)。但是由于衍射光学元件自身的特性，在十字型基准线的四周会产生明显的噪音，如图1所示的大量散点，而且衍射光学元件的衍射效率相对较低，使得十字线的美观度、使用性能相对较差。此外，例如激光扫描枪等需要投射出对准图案的装置也存在以上同样的问题。因此，亟需通过一些特殊的设计，获得一种投射效率更高的微纳光学元件，并在激光光源的照射下，获得更加明亮清晰的目标图案。
[0003]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本技术提供一种微纳光学元件，包括：
[0005]第一柱状透镜阵列，所述第一柱状透镜阵列包括沿第一方向周期性排布的多个柱状透镜，所述第一柱状透镜阵列配置成可将入射到其上的光束进行调制，以投射出沿着所述第一方向延伸的第一直线；和
[0006]第二柱状透镜阵列，所述第二柱状透镜阵列包括沿第二方向周期性排布的多个柱状透镜，所述第二柱状透镜阵列配置成可将入射到其上的光束进行调制，以投射出沿着所述第二方向延伸的第二直线，其中所述第一方向不同于所述第二方向。
[0007]根据本技术的一个方面，所述第一直线和第二直线均为点状线，
[0008]所述第一柱状透镜阵列的周期对应于所述第一直线的点间距，所述第二柱状透镜阵列的周期对应于所述第二直线的点间距。
[0009]根据本技术的一个方面，所述第一柱状透镜阵列和所述第二柱状透镜阵列的周期为5um至500um之间，其中优选为20um至200um之间，其中最优选为64um。
[0010]根据本技术的一个方面，所述第一直线和第二直线均为点状线，
[0011]所述第一柱状透镜阵列的柱状透镜表面形貌对应于所述第一直线的视场角和/或光场强度分布，所述第二柱状透镜阵列的柱状透镜表面形貌对应于所述第二直线的视场角和/或光场强度分布。
[0012]根据本技术的一个方面，所述第一柱状透镜阵列的柱状透镜和所述第二柱状透镜阵列的柱状透镜为菲涅尔化的柱状透镜。
[0013]根据本技术的一个方面，所述菲涅尔化柱状透镜的菲涅尔化表面形貌具有连续形貌区域和多个不包含竖直壁的锯齿状结构。
[0014]根据本技术的一个方面，所述第一方向垂直于所述第二方向。
[0015]根据本技术的一个方面，所述第一柱状透镜阵列和第二柱状透镜阵列的周期不同，以投射出点间距不同且相互垂直的两条点状线。
[0016]根据本技术的一个方面，所述第一柱状透镜阵列的柱状透镜的表面形貌和所述第二柱状透镜阵列的柱状透镜的表面形貌不同，以投射出视场角和/或光场强度分布不同且相互垂直的两条点状线。
[0017]根据本技术的一个方面，所述第一柱状透镜阵列和第二柱状透镜阵列被相邻地制备在同一片基底上。
[0018]根据本技术的一个方面，所述第一柱状透镜阵列和第二柱状透镜阵列之间设置有狭缝，所述狭缝的宽度小于100um。
[0019]本技术还提供一种投射装置，包括：
[0020]激光器，所述激光器配置成可发出激光束；
[0021]如上文所述的微纳光学元件，所述微纳光学元件配置成从所述激光器接收激光束，并在目标平面上投射出至少第一直线和第二直线。
[0022]根据本技术的一个方面，所述激光束在所述光学器件上的光斑同时覆盖所述微纳光学元件的第一柱状透镜阵列的至少一部分和第二柱状透镜阵列的至少一部分。
[0023]根据本技术的一个方面，所述投射装置还包括准直透镜，所述准直透镜设置于所述激光器和所述微纳光学元件之间，用于对所述激光器发出的激光束进行准直。
[0024]本技术的优选实施例提供了一种微纳光学元件，包括沿第一方向周期性排布的第一柱状透镜阵列和沿第二方向周期性排布的第二柱状透镜阵列，用以投射出大视场十字线。本技术所提供的微纳光学元件降低了传统衍射光学元件(DOE)产生的噪音，提高了大视场十字线的工业实用性和美观度；相比于传统的衍射光学元件(DOE)，在同一光源的照射下，能够投射出更加明亮、清晰的图案，实测单点衍射效率提高了1.4倍。
附图说明
[0025]附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0026]图1示出了现有技术中采用衍射光学元件投射出的十字线四周产生明显的噪音；
[0027]图2示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的微纳光学元件；
[0028]图3示出了根据本专利技术的一个优选实施例的微纳光学元件投射出的十字线；
[0029]图4示出了根据表1设计得到的柱状透镜的表面面型；
[0030]图5示出了根据表2设计得到的柱状透镜的表面面型；
[0031]图6A示意性地示出了原始柱状透镜的表面形貌；
[0032]图6B示意性地示出了对图6A所示的柱状透镜进行菲涅尔化后得到的表面形貌；
[0033]图6C示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例对图6B所示的菲涅尔化柱状透镜的锯齿状结构中的至少部分锯齿的竖直壁进行两两成对拼接后得到的表面形貌；
[0034]图7A示意性地示出了原始柱状透镜的入射光线偏折情况；
[0035]图7B示出了图7A所示的柱状透镜的远场光强分布图；
[0036]图8A示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的菲涅尔化柱状透镜的入射
光线偏折情况；
[0037]图8B示出了图8A所示的菲涅尔化柱状透镜的远场光强分布图；
[0038]图9示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的微纳光学元件及其局部放大图；
[0039]图10示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的微纳光学元件；
[0040]图11示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的投射装置；
[0041]图12示意性地示出了根据本专利技术的一个优选实施例的光源光斑覆盖第一柱状透镜阵列与第二柱状透镜阵列的至少一部分；
[0042]图13A示出了根据本专利技术的一个优选实施例投射出的十字线；
[0043]图13B示出了与图13A同等拍摄条件下，衍射光学元件投射出的十字线。
具体实施方式
[0044]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0045]在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微纳光学元件，其特征在于，包括：第一柱状透镜阵列，所述第一柱状透镜阵列包括沿第一方向周期性排布的多个柱状透镜，所述第一柱状透镜阵列配置成可将入射到其上的光束进行调制，以投射出沿着所述第一方向延伸的第一直线；和第二柱状透镜阵列，所述第二柱状透镜阵列包括沿第二方向周期性排布的多个柱状透镜，所述第二柱状透镜阵列配置成可将入射到其上的光束进行调制，以投射出沿着所述第二方向延伸的第二直线，其中所述第一方向不同于所述第二方向。2.如权利要求1所述的微纳光学元件，其特征在于：所述第一直线和第二直线均为点状线，所述第一柱状透镜阵列的周期对应于所述第一直线的点间距，所述第二柱状透镜阵列的周期对应于所述第二直线的点间距。3.如权利要求2所述的微纳光学元件，其特征在于：所述第一柱状透镜阵列和所述第二柱状透镜阵列的周期为5um至500um之间。4.如权利要求1所述的微纳光学元件，其特征在于：所述第一直线和第二直线均为点状线，所述第一柱状透镜阵列的柱状透镜表面形貌对应于所述第一直线的视场角和/或光场强度分布，所述第二柱状透镜阵列的柱状透镜表面形貌对应于所述第二直线的视场角和/或光场强度分布。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的微纳光学元件，其特征在于：所述第一柱状透镜阵列的柱状透镜和所述第二柱状透镜阵列的柱状透镜为菲涅尔化的柱状透镜。6.如权利要求5所述的微纳光学元件，其特征在于：所述菲涅尔化柱状透镜的菲涅尔化表面形貌具有连续形貌区域和多个不包含竖直壁的锯齿状结构。7.如权利要求1
‑
4中任一项所述的微纳光学元件，其特征在于：所述第一方向垂直于所述第二方向。8.如权利要求7所述的微纳光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燚言，
申请(专利权)人：嘉兴驭光光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：