基于復眼透鏡的大面積均勻照明方案研究

王沛沛，楊西斌，朱劍鋒，熊大曦

（1.江蘇省醫用光學重點實驗室 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所，江蘇 蘇州215163；2.中國科學院 長春光學精密機械與物理研究所，吉林 長春130033；3.中國科學院大學，北京100049）

引言

復眼透鏡由一系列完全相同的微透鏡拼合而成，又稱積分透鏡。基于復眼透鏡的照明光學系統以其光能利用率高、結構簡單等優勢，在投影系統、太陽光模擬器等需要均勻照明的領域有著廣泛的應用［1-4］。本文以傳統復眼透鏡系統的結構為基礎，利用非成像光學系統的設計方法，提出了一種簡易的、可實現大面積矩形光斑均勻光照明方案。將該光學系統與大功率光源搭配使用，具有結構簡單、尺寸小、光斑面積大等優點。利用該設計方案可以將復眼透鏡的應用領域拓展到醫用光療、路燈照明等。在光療領域，新生兒黃疸、美容以及一些皮膚科疾病需要將患者皮膚置于特定波長的光照下進行治療，光照均勻度越高，受光的皮膚表面光強度差異就越小，療效也就越好［5-6］，現有的光療設備主要采用光源陣列排布或使用磨砂玻璃板的方式實現光照的均勻化，目前還沒有將復眼透鏡應用于光療的先例。在路燈照明領域［7］，不僅要使路面上光照度分布均勻，還應盡量避免對路面以外的無關區域照明，以減少光能損失。復眼透鏡的介入能很好地迎合上述設計要求，提高光能利用率的同時大幅改善光照的均勻性。

1 設計方案和原理

傳統的基于雙排復眼透鏡的勻光照明系統的設計方案如圖1所示［8］。……