专利名称：光均化装置及应用该光均化装置的相机的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种光均化装置，尤其是指一种可调整相机等光学成像设备的照度分布的光均化装置，本实用新型还关于一种应用上述光均化装置的相机。
背景技术：
在使用相机等光学成像设备时，会出现所呈现的影像亮度不均匀，即中间较亮、四角较暗甚至缺角的现象，这是因为成像时的周边光量(Peripheral Illumination)受到镜头渐晕现象(Vignetting)和余弦四次方定律(Cos4law)的影响，导致像面照度分布，即中心点的光强度与成像面最边缘的光强度，存在一定的落差(从40％-70％不等，请参阅图1)。
渐晕现象是因为投射至像面边缘的光线没有全部通过有效口径(即光圈直径)，且被光圈前后的镜片框遮挡所致，该现象只要缩小光圈即可消除。而余弦四次方定律是指像面边缘的影像是通过和光轴成某种倾斜角度的入射光束所形成，其明亮度和倾斜角的余弦的四次方成比例降低，这是物理定律的限制，无法避免。
现有修正该种由余弦四次方定律导致的像面照度分布的方法通常有三种一、修改照射被摄物的光源的亮度遮挡光源的中间部分亮度，使成像处中间的照度趋近于边缘的照度；加强光源边缘的照度，使成像处边缘的照度趋近于中间的照度。该方法虽然具一定成效，但是，其不但使成本增加，在实际照相过程中，该方法的实施极其不便。
二、在被摄物和像之间增加一个与入射角横向设置的遮光板，并通过其高度(中间较高，边缘较低)调整限制光通量的多少，以修正由余弦四次方定律导致的像面照度分布。但是，该方法的遮光板通常是用塑料射出成型，其公差较大，使该遮光板的形状不准确，从而影响修正效果。
三、对于数码相机还可以通过它的信号处理器(DSP)处理并修正影像传感器(CCD或CMOS)接收光信号的强度分布以修正由余弦四次方定律导致的像面照度分布。但是，该方法使信号处理器的电路设计更加复杂化，导致成本增加。
中国实用新型专利第97229889号揭示了一种成像设备的调整照度分布装置，其包括由至少一个透镜所组成的透镜组、孔径光阑和调光光阑，孔径光阑具透光部分，调光光阑纵向设置于透镜组的第一透镜前面或后面，通过该不透光的调光光阑遮挡通过透镜中间部分的光信号。但是，该调光光阑不透光，导致到达像面中间处的被摄物光信号衰减过多，进而影响像面的照度分布，其次，该调光光阑设置于光路中的位置必须远离像面，若靠近像面，则像面中间部分无法接受来自被摄物的光信号，导致无法成像，此外，该调光光阑的形状还受孔径光阑透光部分的形状等因素限制，进而影响整体光路的设计。
因此，提供一种光学性能较好且可灵活设置的光均化装置是十分必要的。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种光学性能较好且可灵活设置的光均化装置。
本实用新型的目的还在于提供一种应用上述光均化装置的相机。
本实用新型所提供的光均化装置包括镜头，该镜头至少包括一透镜，其特征在于该光均化装置还包括光衰减器，该光衰减器包括光衰减膜，用以调整该镜头所成像的光学照度，该光衰减器设置于透镜的一侧，且该光衰减膜的衰减值自中心向边缘线性递减。
本实用新型所提供的相机，使用了上述的光均化装置。
与现有光均化装置相比较，本实用新型光均化装置通过衰减值线性递减分布的光衰减器修正由余弦四次方定律导致的像面照度分布不均，其光学性能较好且可灵活设置于光路中。当用于相机等成像设备时，光衰减膜可镀覆在相机的红外滤波器的表面或影像传感器的玻璃盖体的表面，通过这种方式在修正由余弦四次方定律导致的像面照度分布不均的同时，也可以减小相机的体积，且无需另外设置相应的固持机构并，从而降低了成本。
图1是被摄物的光信号经透镜成像于成像面的照度分布曲线图。
图2是本实用新型光均化装置的非均匀光衰减器的衰减值分布图。
图3是被摄物的光信号经本实用新型光均化装置修正后于成像面的照度分布曲线图。
具体实施方式本实用新型光均化装置包括镜头和非均匀光衰减器(图未示)，所述镜头包括至少一个透镜，且来自被摄物的光信号通过该镜头成像于成像面的照度分布是自成像面中间至边缘递减，照度相差为A，该照度分布曲线如图1所示。非均匀光衰减器包括光衰减膜和衬底，光衰减膜的衰减值自中心向半径为G外以K为系数线性递减，中心衰减值最大，为a，半径大于等于G处衰减值为0，如图2所示。所述光衰减膜的G点半径长度、衰减值a和系数K是根据由镜头设定的被摄物于像面的照度分布曲线和所要达成的像面照度分布设定的。衬底可由光学性能较好的导光材料(如玻璃)制成，光衰减膜是采用光学镀膜的工艺镀覆于该非均匀光衰减器的衬底的表面，该非均匀光衰减器可设置于透镜的前面或后面，且其与该透镜的中心共轴设置。
当非均匀光衰减器设置于透镜的后面时，来自被摄物的光信号首先通过镜头的透镜，因为余弦四次方定律导致通过透镜的光信号中间部分光强度大于边缘部分，该非均匀光信号再通过非均匀光衰减器，因为非均匀光衰减器的衰减值由中间至边缘线性递减，因此通过其G点半径范围内的光信号被衰减，而通过其G点半径范围外的光信号不会被衰减，经过该修正以后，被摄物的光信号在成像面的光强度分布较均匀，照度相差为B(且B＜A)，其照度分布曲线如图3所示，通过这种方式修正由余弦四次方定律导致的像面照度分布不均。
可以理解，当非均匀光衰减器设置于透镜的前面时，来自被摄物的光信号首先经非均匀光衰减器衰减后再通过透镜成像，成像面的照度分布曲线也如图3所示，照度相差仍为B。
本实用新型的光均化装置是用于相机等光学成像设备，而相机通常包括红外滤波器(IR Cut Filter)，其包括红外光阻隔膜和衬底，该红外光阻隔膜镀覆于该红外滤波器的衬底的表面。
可以理解，本实用新型的光均化装置用于该相机时(图未示)，非均匀光衰减器可与该红外滤波器共享一个衬底，即所述非均匀光衰减器的衬底可省略，而该红外滤波器的衬底的一表面镀覆红外光阻隔膜，另一面镀覆光衰膜，由此可省却一个衬底。
可以理解，本实用新型的光均化装置用于数码相机时(图未示)，因为数码相机的影像传感器的表面上包括玻璃盖体，本实用新型光均化装置的非均匀光衰减器的衬底可省略，即将光衰减膜直接镀覆于该玻璃盖体的表面。
权利要求1.一种光均化装置，其包括镜头，该镜头包括至少一透镜，其特征在于该光均化装置还包括光衰减器，该光衰减器包括用来调整该镜头所成像的光学照度的光衰减膜，该光衰减器设置于透镜的一侧，该光衰减膜的衰减值与至该光衰减膜中心的半径线性递减。
2.如权利要求1所述的光均化装置，其特征在于该光衰减膜的衰减值分布是根据由镜头决定的被摄物于像面的照度分布曲线和所要达成的像面照度分布设定的。
3.如权利要求2所述的光均化装置，其特征在于该光衰减器进一步包括衬底。
4.一种具有权利要求1所述的光均化装置的相机，其包括镜头，该镜头包括至少一个透镜，其特征在于该相机还包括光衰减器，该光衰减器包括用来调整该镜头所成像的光学照度的光衰减膜，该光衰减器与透镜的中心共轴设置，且该光衰减膜的衰减值与至该光衰减膜的中心的半径线性递减。
5.如权利要求4所述的相机，其特征在于该光衰减膜的衰减值分布是根据由镜头设定的被摄物于像面的照度分布曲线和所要达成的像面照度分布设定。
6.如权利要求5所述的相机，其特征在于该相机进一步包括红外滤波器，其包括红外光阻隔膜和衬底，该红外光阻隔膜是镀覆于衬底的表面。
7.如权利要求6所述的相机，其特征在于上述光衰减膜是镀覆于衬底的另一表面。
8.如权利要求4所述的相机，其特征在于该相机进一步包括影像传感器，其包括玻璃盖体，该玻璃盖体位于上述影像传感器的表面上。
9.如权利要求8所述的相机，其特征在于上述光衰减膜是镀覆于该玻璃盖体的表面。
专利摘要本实用新型公开了一种光均化装置和一种应用该光均化装置的相机。该光均化装置包括镜头和光衰减器，该镜头包括至少一个透镜，该光衰减器包括光衰减膜，用以调整该镜头所成像的光学照度，该光衰减器设置于透镜的一侧，且该光衰减膜的衰减值自中心向边缘线性递减，本实用新型光均化装置可调整相机等光学成像设备的照度分布，其光学性能较好且可灵活设置。
文档编号G03B11/00GK2745085SQ0322469
公开日2005年12月7日 申请日期2003年3月27日 优先权日2003年3月27日
发明者李俊佑 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司