[发明专利]匀光元件的制备方法及系统

说明书

本发明涉及光学技术领域，公开一种匀光元件的制备方法及系统，以提高匀光效果及制作效率。方法包括：确定目标光斑形状；随机将目标光斑的轮廓缩小成不同比例的微结构；将各微结构随机拼接以覆盖匀光元件的有效区域；确定相同数量的随机F/#数，建立各微结构与随机F/#数之间一一对应的映射关系；遍历各微结构，逐一确定各微结构中随机F/#数所对应的偏振环之间的间隔和各偏振环的偏振方向，根据偏振方向与灰度之间的映射关系得到各微结构的灰度图像，将各灰度图像拼接得到匀光元件有效区域整体的灰度图像；以激光直写的方式，根据偏振方向与灰度之间的映射关系将整体的灰度图像写入匀光元件的有效区域。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种匀光元件的制备方法及系统。

背景技术

Diffuser，又称匀光元件，主要用于将光源发出的光束进行调制，以在所需的视场角范围内形成连续的特定光场分布，进而对目标场景进行照明。

现有的匀光元件大多采用规则的微透镜阵列，即微透镜在行和列方向上都是周期性规则有序地排列，使得相干光源发出的相干光束经过这些规则透镜阵列后，在空间传播的过程中会产生干涉，进而在远场形成明暗相间的条纹图样，严重影响了匀光效果，不利于推广及适配于多类型的应用场景。

发明内容

本发明目的在于公开一种匀光元件的制备方法及系统，以提高匀光效果及制作效率。

为达上述目的，本发明公开一种匀光元件的制备方法，包括：

确定匀光元件整体显示的目标光斑形状；

随机将所述目标光斑的轮廓缩小成至少两个不同比例的微结构；

将各所述微结构随机拼接以覆盖所述匀光元件的有效区域；

根据所述匀光元件的有效区域所拼接的所述微结构的数量，确定相同数量的随机F/#数，建立各所述微结构与所述随机F/#数之间一一对应的映射关系；

遍历各所述微结构，逐一确定各所述微结构中随机F/#数所对应的偏振环之间的间隔和各偏振环的偏振方向，根据偏振方向与灰度之间的映射关系得到各所述微结构的灰度图像，将各所述灰度图像拼接得到所述匀光元件有效区域整体的灰度图像；

以激光直写的方式，根据所述偏振方向与灰度之间的映射关系将所述整体的灰度图像写入所述匀光元件的有效区域，所述匀光元件的有效区域设有基底、液晶聚合物层和对入射光偏振方向敏感的取向层。

优选地，将所述匀光元件有效区域整体的灰度图像写入样品中的步骤包括：

按像素对光进行调制处理；

对调制后的光进行偏振控制；

以及对承载所述样品的三轴位移台进行同步位移控制。

优选地，所述目标光斑形状为轴对称图形或中心对称图形。更进一步地，其对应的微结构为圆形、等边的至少三条边的多边形。较佳的，在各所述微结构的灰度图像中，各偏振环共同的圆心位于对称轴或对称中心上。

为达上述目的，本发明还公开一种匀光元件的制备系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

本发明具有以下有益效果：

采用以终为始的方式构建灰度图像，且在构建过程中，采用随机拼接和匹配的方式，从而从根本上消除了在远场形成明暗相间的条纹图样的弊端，确保了匀光效果，利于推广及应用于多类型的应用场景中。而且采用激光直写的方式进行制作，制作过程中无需将样品划分成对应上述微结构的多个区域单元，也就不需要对各细分的区域单元单独进行位移控制，直接按图像扫描方式一体化制作，简易实用，确保了制造效率和产品良率。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。