本发明提出了一种用以获得均匀平行光束的双自由曲面厚透镜及其阵列，涉及冷阴极荧光灯管和LED等光源的二次光学元件的技术领域，在本发明所述的双自由曲面厚透镜及其阵列中，透镜及其阵列的前后两个表面均为自由曲面，它们的具体面型是根据光通量守恒定律和折射定律，由光源的发光特性与所需的光束能量的空间分布和角度分布所确定的。该透镜及其阵列能够实现对冷阴极荧光灯管和LED等光源的辐射光整形，整形后光束能量在空间和角度上的分布均可以同时被完全地控制，尤其是能够获得能量均匀的平行光束。本发明专利用于特种照明、液晶显示的背光等领域，可进一步缩小匀光光学系统的空间体积，同时极大地提高照明效果。
