一种非周期表面纹理结构的透镜制造技术

本发明专利技术提供了一种非周期表面纹理结构的透镜。透镜的传统加工过程中金刚石刀具按照固定的周期距离进行走刀磨削，该过程会在透镜表面留下周期性刀纹纹理，其周期性衍射对激光匀化整形和成像显示等诸多场景的应用产生干扰。本发明专利技术通过添加随机数，形成非周期性表面纹理结构的透镜，相比于周期表面结构的透镜，消除了衍射杂散光的影响，显著提升了透镜的光学性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种非周期表面纹理结构的透镜


[0001]本专利技术涉及一种特定表面结构的透镜，具体地说是一种非周期表面纹理结构的透镜。

技术介绍

[0002]透镜是光学系统的基本元件，应用广泛。透镜通常采用传统机械磨削、超精密车削及模压成形等方法加工，这些方法都基于金刚石车床加工。然而，传统加工过程中，车床刀具步进都存在一个固定周期，导致透镜加工表面产生与刀纹步进一致的周期纹理结构。这种周期结构会导致透镜产生衍射杂散光，影响光束质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：改变传统加工透镜表面存在的周期性结构，得到表面具有非周期纹理结构的透镜。
[0004]本专利技术的技术解决方案：提出采用添加随机变量，控制金刚石车床刀具产生非周期步进，形成非周期表面纹理结构的透镜，消除传统周期结构产生的衍射杂散光，提升透镜光学性能。
[0005]一种非周期表面纹理结构的透镜，其特征在于。
[0006]所述透镜的光学表面具有非周期分布的刀纹纹理结构，该非周期分布的刀纹纹理通过在固定步进的基础上添加随机数获得，非周期刀纹结构中每个子刀纹的宽度、深度值各不相同，最终获得的透镜光学表面由其理想面形和非周期分布的纹理结构叠加形成。
[0007]所述透镜为柱透镜或者球透镜。
[0008]所述透镜表面为球面或者非球面。
[0009]所述透镜加工过程中，车床加工步进从恒定的x1改变为随机的x2,其中x2=a*x1,a为0
‑
2之间的随机数。
[0010]所述非周期遗留刀纹的平均深度为0～1微米。
[0011]所述透镜有车床直接加工或通过车床加工模具后转印复制获得。
[0012]所述非周期表面纹理结构不产生传统的周期性纹理结构的衍射，消除了衍射杂散光对透镜光学性能的影响。
[0013]本专利技术与现有技术相比的优点在于：提出了一种新的非周期纹理结构的透镜，与传统加工形成的有周期性表面结构的透镜相比，消除了周期纹理结构产生的衍射杂散光，提升了透镜的光学性能。
[0014]附图说明
[0015]图1为本专利技术透镜周期表面纹理结构和非周期表面纹理结构的示意图。
[0016]图2为周期结构、非周期结构的光斑对比图。
[0017]图3为周期结构、非周期结构的光斑能量分布对比图。
[0018]具体实施方式
[0019]下面结合具体实施例和附图，对本专利技术做进一步详细说明。但以下的实施例仅限于解释本专利技术，本专利技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例本领域技术人员即可以实现本专利技术权利要求的全部内容。
[0020]实施例1。
[0021]如图1所示，透镜为柱透镜，理论面形为球面，作为对比的柱透镜表面(1)存在遗留周期性刀纹结构，(6)为周期刀纹结构，对应的刀具步进距离固定为1微米。(3)为本专利技术控制金刚石车床刀具形成随机的非周期加工步进，加工过程中随机系数分布在0
‑
2之间，得到的非周期表面结构，所获得的非周期表面纹理结构的平均深度20nm。
[0022]如图2所示，(a)为周期表面结构的柱透镜的准直光斑，(b)为非周期表面结构的柱透镜的准直光斑，光斑(a)两侧产生明显的衍射杂散光，影响光束质量，采用本专利技术提出的方法所获得的非周期表面纹理柱透镜，其对应光斑(b)两侧无明显的衍射杂散光。因此，非周期表面纹理结构的柱透镜其光学性能明显优于周期结构的柱透镜。
[0023]如图3所示，沿着图2白色虚线箭头方向，对光斑能量进行截取，得到光斑能量强度的分布。非周期表面结构的柱透镜，其衍射杂散光的峰值强度远小于周期结构的柱透镜。
[0024]实施例2。
[0025]如图1所示，透镜为圆透镜，理论面形为非球面，作为对比的透镜表面(2)存在遗留周期性刀纹纹理结构(6)。采用本专利技术提出的方法，(3)为本专利技术控制金刚石车床刀具形成随机的非周期加工步进，得到具有非周期表面纹理结构的透镜，加工过程中随机系数分布在0
‑
2之间，得到的非周期表面结构，所获得的非周期表面纹理结构的平均深度25nm。
[0026]由于所制作的圆透镜表面的非周期纹理结构无法产生周期刀纹结构的固定衍射，因此其衍射杂散光被非周期纹理结构抑制，从而提高了透镜的光学性能。
[0027]综上所述，本专利技术提出的一种非周期表面纹理结构的透镜，优于传统的周期表面结构的透镜，其光学性能得到显著改善，形成的光束质量效果更佳。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非周期表面纹理结构的透镜，其特征在于，透镜的光学表面具有非周期分布的刀纹纹理结构，该非周期分布的刀纹纹理通过在固定步进的基础上添加随机数获得，非周期刀纹结构中每个子刀纹的宽度、深度值各不相同，最终获得的透镜光学表面由其理想面形和非周期分布的纹理结构叠加形成。2.根据权利要求1所述的非周期表面纹理结构的透镜，其特征在于，透镜为柱透镜或者球透镜。3.根据权利要求1所述的非周期表面纹理结构的透镜，其特征在于，透镜表面为球面或者非球面。4.根据权利要求1所述的非周期表面纹理结构的透镜，其特征在于，透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏良平，唐乐，张为国，刘文明，王乡，杜春雷，
申请(专利权)人：珠海迈时光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：