專利名稱：光均化裝置及應用該光均化裝置的相機的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種光均化裝置，尤其是指一種可調整相機等光學成像設備的照度分布的光均化裝置，本實用新型還關于一種應用上述光均化裝置的相機。
背景技術：
在使用相機等光學成像設備時，會出現所呈現的影像亮度不均勻，即中間較亮、四角較暗甚至缺角的現象，這是因為成像時的周邊光量(Peripheral Illumination)受到鏡頭漸暈現象(Vignetting)和余弦四次方定律(Cos4law)的影響，導致像面照度分布，即中心點的光強度與成像面最邊緣的光強度，存在一定的落差(從40％-70％不等，請參閱圖1)。
漸暈現象是因為投射至像面邊緣的光線沒有全部通過有效口徑(即光圈直徑)，且被光圈前后的鏡片框遮擋所致，該現象只要縮小光圈即可消除。而余弦四次方定律是指像面邊緣的影像是通過和光軸成某種傾斜角度的入射光束所形成，其明亮度和傾斜角的余弦的四次方成比例降低，這是物理定律的限制，無法避免。
現有修正該種由余弦四次方定律導致的像面照度分布的方法通常有三種一、修改照射被攝物的光源的亮度遮擋光源的中間部分亮度，使成像處中間的照度趨近于邊緣的照度；加強光源邊緣的照度，使成像處邊緣的照度趨近于中間的照度。該方法雖然具一定成效，但是，其不但使成本增加，在實際照相過程中，該方法的實施極其不便。
二、在被攝物和像之間增加一個與入射角橫向設置的遮光板，并通過其高度(中間較高，邊緣較低)調整限制光通量的多少，以修正由余弦四次方定律導致的像面照度分布。但是，該方法的遮光板通常是用塑料射出成型，其公差較大，使該遮光板的形狀不準確，從而影響修正效果。
三、對于數碼相機還可以通過它的信號處理器(DSP)處理并修正影像傳感器(CCD或CMOS)接收光信號的強度分布以修正由余弦四次方定律導致的像面照度分布。但是，該方法使信號處理器的電路設計更加復雜化，導致成本增加。
中國實用新型專利第97229889號揭示了一種成像設備的調整照度分布裝置，其包括由至少一個透鏡所組成的透鏡組、孔徑光闌和調光光闌，孔徑光闌具透光部分，調光光闌縱向設置于透鏡組的第一透鏡前面或后面，通過該不透光的調光光闌遮擋通過透鏡中間部分的光信號。但是，該調光光闌不透光，導致到達像面中間處的被攝物光信號衰減過多，進而影響像面的照度分布，其次，該調光光闌設置于光路中的位置必須遠離像面，若靠近像面，則像面中間部分無法接受來自被攝物的光信號，導致無法成像，此外，該調光光闌的形狀還受孔徑光闌透光部分的形狀等因素限制，進而影響整體光路的設計。
因此，提供一種光學性能較好且可靈活設置的光均化裝置是十分必要的。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種光學性能較好且可靈活設置的光均化裝置。
本實用新型的目的還在于提供一種應用上述光均化裝置的相機。
本實用新型所提供的光均化裝置包括鏡頭，該鏡頭至少包括一透鏡，其特征在于該光均化裝置還包括光衰減器，該光衰減器包括光衰減膜，用以調整該鏡頭所成像的光學照度，該光衰減器設置于透鏡的一側，且該光衰減膜的衰減值自中心向邊緣線性遞減。
本實用新型所提供的相機，使用了上述的光均化裝置。
與現有光均化裝置相比較，本實用新型光均化裝置通過衰減值線性遞減分布的光衰減器修正由余弦四次方定律導致的像面照度分布不均，其光學性能較好且可靈活設置于光路中。當用于相機等成像設備時，光衰減膜可鍍覆在相機的紅外濾波器的表面或影像傳感器的玻璃蓋體的表面，通過這種方式在修正由余弦四次方定律導致的像面照度分布不均的同時，也可以減小相機的體積，且無需另外設置相應的固持機構并，從而降低了成本。
圖1是被攝物的光信號經透鏡成像于成像面的照度分布曲線圖。
圖2是本實用新型光均化裝置的非均勻光衰減器的衰減值分布圖。
圖3是被攝物的光信號經本實用新型光均化裝置修正后于成像面的照度分布曲線圖。
具體實施方式本實用新型光均化裝置包括鏡頭和非均勻光衰減器(圖未示)，所述鏡頭包括至少一個透鏡，且來自被攝物的光信號通過該鏡頭成像于成像面的照度分布是自成像面中間至邊緣遞減，照度相差為A，該照度分布曲線如圖1所示。非均勻光衰減器包括光衰減膜和襯底，光衰減膜的衰減值自中心向半徑為G外以K為系數線性遞減，中心衰減值最大，為a，半徑大于等于G處衰減值為0，如圖2所示。所述光衰減膜的G點半徑長度、衰減值a和系數K是根據由鏡頭設定的被攝物于像面的照度分布曲線和所要達成的像面照度分布設定的。襯底可由光學性能較好的導光材料(如玻璃)制成，光衰減膜是采用光學鍍膜的工藝鍍覆于該非均勻光衰減器的襯底的表面，該非均勻光衰減器可設置于透鏡的前面或后面，且其與該透鏡的中心共軸設置。
當非均勻光衰減器設置于透鏡的后面時，來自被攝物的光信號首先通過鏡頭的透鏡，因為余弦四次方定律導致通過透鏡的光信號中間部分光強度大于邊緣部分，該非均勻光信號再通過非均勻光衰減器，因為非均勻光衰減器的衰減值由中間至邊緣線性遞減，因此通過其G點半徑范圍內的光信號被衰減，而通過其G點半徑范圍外的光信號不會被衰減，經過該修正以后，被攝物的光信號在成像面的光強度分布較均勻，照度相差為B(且B＜A)，其照度分布曲線如圖3所示，通過這種方式修正由余弦四次方定律導致的像面照度分布不均。
可以理解，當非均勻光衰減器設置于透鏡的前面時，來自被攝物的光信號首先經非均勻光衰減器衰減后再通過透鏡成像，成像面的照度分布曲線也如圖3所示，照度相差仍為B。
本實用新型的光均化裝置是用于相機等光學成像設備，而相機通常包括紅外濾波器(IR Cut Filter)，其包括紅外光阻隔膜和襯底，該紅外光阻隔膜鍍覆于該紅外濾波器的襯底的表面。
可以理解，本實用新型的光均化裝置用于該相機時(圖未示)，非均勻光衰減器可與該紅外濾波器共享一個襯底，即所述非均勻光衰減器的襯底可省略，而該紅外濾波器的襯底的一表面鍍覆紅外光阻隔膜，另一面鍍覆光衰膜，由此可省卻一個襯底。
可以理解，本實用新型的光均化裝置用于數碼相機時(圖未示)，因為數碼相機的影像傳感器的表面上包括玻璃蓋體，本實用新型光均化裝置的非均勻光衰減器的襯底可省略，即將光衰減膜直接鍍覆于該玻璃蓋體的表面。
權利要求1.一種光均化裝置，其包括鏡頭，該鏡頭包括至少一透鏡，其特征在于該光均化裝置還包括光衰減器，該光衰減器包括用來調整該鏡頭所成像的光學照度的光衰減膜，該光衰減器設置于透鏡的一側，該光衰減膜的衰減值與至該光衰減膜中心的半徑線性遞減。
2.如權利要求1所述的光均化裝置，其特征在于該光衰減膜的衰減值分布是根據由鏡頭決定的被攝物于像面的照度分布曲線和所要達成的像面照度分布設定的。
3.如權利要求2所述的光均化裝置，其特征在于該光衰減器進一步包括襯底。
4.一種具有權利要求1所述的光均化裝置的相機，其包括鏡頭，該鏡頭包括至少一個透鏡，其特征在于該相機還包括光衰減器，該光衰減器包括用來調整該鏡頭所成像的光學照度的光衰減膜，該光衰減器與透鏡的中心共軸設置，且該光衰減膜的衰減值與至該光衰減膜的中心的半徑線性遞減。
5.如權利要求4所述的相機，其特征在于該光衰減膜的衰減值分布是根據由鏡頭設定的被攝物于像面的照度分布曲線和所要達成的像面照度分布設定。
6.如權利要求5所述的相機，其特征在于該相機進一步包括紅外濾波器，其包括紅外光阻隔膜和襯底，該紅外光阻隔膜是鍍覆于襯底的表面。
7.如權利要求6所述的相機，其特征在于上述光衰減膜是鍍覆于襯底的另一表面。
8.如權利要求4所述的相機，其特征在于該相機進一步包括影像傳感器，其包括玻璃蓋體，該玻璃蓋體位于上述影像傳感器的表面上。
9.如權利要求8所述的相機，其特征在于上述光衰減膜是鍍覆于該玻璃蓋體的表面。
專利摘要本實用新型公開了一種光均化裝置和一種應用該光均化裝置的相機。該光均化裝置包括鏡頭和光衰減器，該鏡頭包括至少一個透鏡，該光衰減器包括光衰減膜，用以調整該鏡頭所成像的光學照度，該光衰減器設置于透鏡的一側，且該光衰減膜的衰減值自中心向邊緣線性遞減，本實用新型光均化裝置可調整相機等光學成像設備的照度分布，其光學性能較好且可靈活設置。
文檔編號G03B11/00GK2745085SQ0322469
公開日2005年12月7日 申請日期2003年3月27日 優先權日2003年3月27日
發明者李俊佑 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司