一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法技术方案

本发明专利技术公开了一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法，所述扫描式微透镜阵列系统采用开普勒式望远结构作为系统的扫描结构，通过增大每个子单元结构的角放大率来提高系统的能量利用率。本申请采用开普勒式望远结构，当微透镜阵列子单元结构的角放大率小于1时，通过增大微透镜阵列的角放大率可以提高能量的利用率，当微透镜阵列子单元结构的角放大率大于等于1时，不但可以令系统的能量利用率最大化，而且能有效避免串扰，并扩大扫描视场范围。范围。范围。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法


[0001]本专利技术适用于小型扫描成像光学系统
，具体涉及一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法。

技术介绍

[0002]传统的光束扫描系统主要包括机械式扫描和电子式扫描，其中机械式扫描有着尺寸大、响应速度慢、高功耗等缺陷，而电子式扫描又面临着扫描角度小、能量消耗严重等问题，因此发展一种大扫描范围、高动态扫描速度、低功耗的光束扫描系统有着重要意义。微透镜阵列扫描技术是一种新型的光束扫描技术，这种技术通过两组微透镜阵列微米量级的相对位移就可以实现光束的二维扫描，因此，基于微透镜阵列的扫描系统有着小体积、大扫描范围、高速度、低功耗等优势。
[0003]在基于开普勒望远结构的扫描式微透镜阵列成像系统的工作过程中，微透镜阵列子单元孔径尺寸是固定的，若实际通光孔径大于子单元孔径，就必然会导致光线串扰到其它子单元，这不但会影响系统的成像质量，而且使得参与成像的光束范围相应减小，进而导致光束能量利用率降低。针对光线发生串扰的技术问题，为提高系统的成像质量，业内研制了相关技术，然而，当前使用的相关技术，存在造成能量利用率降低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法，以能够有效降低串扰杂散光对系统的影响，提高能量利用率。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法，所述扫描式微透镜阵列系统采用开普勒式望远结构作为系统的扫描结构，通过增大每个子单元结构的角放大率来提高系统的能量利用率。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的技术优势在于：
[0008]本申请采用开普勒式望远结构，当微透镜阵列子单元结构的角放大率小于1时，通过增大微透镜阵列的角放大率可以提高能量的利用率，当微透镜阵列子单元结构的角放大率大于等于1时，不但可以令系统的能量利用率最大化，而且能有效避免串扰，并扩大扫描视场范围。
附图说明
[0009]图1为本专利技术实施例斜平行光束入射时微透镜阵列子单元结构角放大率小于1时的原理图；
[0010]图2为本专利技术实施例平行光束入射时微透镜阵列子单元结构角放大率小于1时的原理图；
[0011]图3为本专利技术实施例斜平行光束入射时微透镜阵列子单元结构角放大率大于1时
的原理图；
[0012]图4为本专利技术实施例平行光束入射时微透镜阵列子单元结构角放大率大于1时的原理图；
[0013]图5为本专利技术实施例在斜平行光束入射的情况下且角放大率小于1时的工作过程图；
[0014]图6为本专利技术实施例在平行光束入射的情况下且角放大率小于1时的工作过程图；
[0015]图7为本专利技术实施例能量利用率与角放大率的关系图；
[0016]图8为本专利技术实施例在平行光束入射的情况下且角放大率大于等于1时的工作过程图；
[0017]图9为本专利技术实施例在平行光束入射的情况下且角放大率大于等于1时的工作过程图。
具体实施方式
[0018]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本实施例提供了一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法，所述扫描式微透镜阵列系统采用开普勒式望远结构作为系统的扫描结构，通过增大每个子单元结构的角放大率来提高系统的能量利用率。
[0020]优选地，所述子单元结构的角放大率等于子单元入射光束通光孔径与子单元出射光束通光孔径之比；增大角放大率过程所遵循的原则如下：当角放大率小于1时，使得子单元出射光束通光孔径等于子单元机械孔径；当角放大率大于等于1时，使得子单元入射通光孔径等于子单元机械孔径。
[0021]优选地，所述开普勒式望远结构，采用两组正光焦度的光学系统，且每个微透镜阵列的子单元面型和尺寸相同。
[0022]如图1
‑
图2所示，两个椭圆表示微透镜阵列子单元结构中的两组光学系统，这两组光学系统以开普勒式望远结构进行搭建，虚线表示光学系统的光轴；
[0023]如图2所示，平行光束以与光轴夹角为0
°
的方向入射进第一组光学系统，入射光束通过第一组光学系统后聚焦于其焦平面，接着光束通过第二组光学系统，并以0
°
平行光出射，此为0
°
视场扫描时的子单元结构工作状态。
[0024]如图1所示，斜平行光束以与光轴呈一定角度入射，光束经第一组光学系统聚焦并于第二组光学系统以0
°
平行光出射，其中，第二组光学系统相对第一组存在一个微小位移，光束聚焦点竖直方向位置与第二组光学系统的光轴相同，此为视场角非0
°
时的子单元结构工作状态。入射光束通光孔径小于第一组光学系统的机械孔径，出射光束通光孔径等于第二组光学系统的机械孔径，此为角放大率小于1时的0
°
视场和非0
°
视场的子单元结构工作状态。子单元结构的角放大率Γ等于入射光束通光孔径D与出射光束通光孔径D
’
之比，即满足下面的表达式：
[0025]Γ＝D/D
′
[0026]能量利用率等于子单元结构光束的有效通光面积与最大机械通光面积的比值，其中，子单元结构入射光束的通光面积就是子单元结构光束的有效通光面积A
eff
，微透镜子单元的面积就是子单元结构的最大机械通光面积A
M
，能量利用率η可以用下面的表达式表示：
[0027]η＝A
eff
/A
M
[0028]增大角放大率可以使入射光束通光孔径变大，进而使有效通光面积增大，而最大机械通光面积是一个固定值，因此会使得能量利用率变大。
[0029]如图3
‑
图4所示，入射光束通光孔径等于第一组光学系统的机械孔径，出射光束通光孔径小于第二组光学系统的机械孔径，此为角放大率大于1时的0
°
视场和非0
°
视场的子单元结构工作状态。
[0030]由于出射光束没有充满机械孔径，并且在非0
°
视场的工作状态下仍能将光束控制在机械孔径内，因此这种情况能有效避免光线串扰到其它子单元结构。如果增大角放大率，那么出射光束通光孔径会变得更小，其入射视场角度就能够在更大的范围内变化而不产生串扰，因此该结构可以有效避免大视场角度产生串扰的问题。而且由于入射光束完全充满机械孔径，因此其能量利用率始终可以达到最大值1。
[0031]如图5
‑
图6所示，提供了一种微透镜阵列子单元结构，其中的两组光学系统共有四片透镜，前两片为第一组光学系统，后两片为第二组光学系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法，其特征在于，所述扫描式微透镜阵列系统采用开普勒式望远结构作为系统的扫描结构，通过增大每个子单元结构的角放大率来提高系统的能量利用率。2.根据权利要求1所述的一种扫描式微透镜阵列系统能量利用率提升方法，其特征在于，所述子单元结构的角放大率等于子单元入射光束通光孔径与子单元出射光束通光孔径之比；增大...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，潘志达，苏晓琴，谢洪波，周岩，穆郁，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：