專利名稱：菲涅爾透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚光型透鏡，尤其涉及一種菲涅爾透鏡。
背景技術(shù)：
菲涅爾透鏡是一種平面“凸透鏡”，在許多應(yīng)用領(lǐng)域取代了凸透鏡，其多是由聚烯 烴材料注壓而成的薄片，也有采用很薄的玻璃制成。在透鏡的一面為光面，另一面上設(shè)有等 距的齒紋，通過這些齒紋可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶通進(jìn)行反射或者折射，使透過透 鏡的光線匯聚于焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)凸透鏡的作用。如圖1至圖3所示，傳統(tǒng)的菲涅爾透鏡10包括一入射面11及一出射面12，所述入 射面11上設(shè)有多個(gè)凸起的齒紋13，所述齒紋13包括一垂直于入射面11的第一表面14及 一與所述第一表面14相交的第二表面15，且所述第一表面14與第二表面15相交成朝向于 入射面11的銳角。當(dāng)從入射面11射入的光線A經(jīng)過齒紋13的第二表面15產(chǎn)生折射后， 一部分光線A1將匯聚于焦點(diǎn)；而另一部分光線A2將投射于同一齒紋13的第一表面14上， 由于經(jīng)過第一表面14的光線A2的入射角大于臨界角，則光線A2將會(huì)產(chǎn)生全反射，且反射 方向呈偏離焦點(diǎn)的發(fā)散狀。這將導(dǎo)致一部分從入射面11入射的光線無法匯聚于焦點(diǎn)，從而 降低聚焦光點(diǎn)的光照強(qiáng)度及亮度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可提高聚焦光點(diǎn)的光照強(qiáng)度和亮度的菲涅爾透鏡。一種菲涅爾透鏡，其包括一入射面及一出射面，在所述入射面環(huán)設(shè)有多個(gè)凸起的 齒紋，所述齒紋包括一垂直于入射面的第一表面及一與所述第一表面相交的第二表面，且 所述第一表面與第二表面相交成朝向于入射面的銳角；所述第一表面上設(shè)置有多個(gè)凹槽， 所述凹槽具有一朝向于出射面的光學(xué)有效面，所述光學(xué)有效面與第一表面的朝向于入射面 夾角小于投射于第一表面的光線的臨界角的兩倍。本發(fā)明提供的菲涅爾透鏡通過在其第一表面上設(shè)置多個(gè)具有朝向于出射面的光 學(xué)有效面的凹槽，且光學(xué)有效面與第一表面的朝向于入射面的夾角小于投射于第一表面的 光線的臨界角的兩倍，投射于光學(xué)有效面的光線將會(huì)經(jīng)過折射后匯聚于焦點(diǎn)，從而可有效 提高聚焦光點(diǎn)的光照強(qiáng)度及亮度。


圖1是已知技術(shù)中菲涅爾透鏡的立體示意圖。圖2是已知技術(shù)中菲涅爾透鏡的局部剖示圖。圖3是已知技術(shù)中菲涅爾透鏡的光學(xué)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施方式中菲涅爾透鏡的局部剖示圖。圖5是圖4中菲涅爾透鏡的光學(xué)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖4及圖5所示，本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種菲涅爾透鏡20，其采用有機(jī)玻璃制 成。所述菲涅爾透鏡20為一圓形透鏡，其包括一入射面21及一出射面22。在所述入射面 21上環(huán)設(shè)有多個(gè)凸起的齒紋23，且每個(gè)齒紋23都是環(huán)繞入射面21中心的同心圓環(huán)。在本 實(shí)施方式中，所述菲涅爾透鏡20的折射率為1. 5，空氣的折射率為1. 0。所述齒紋23包括一垂直于入射面21的第一表面24及一與所述第一表面24相交 的第二表面25，且所述第一表面24與第二表面25相交成朝向于入射面21的銳角，每個(gè)第 一表面24與其對(duì)應(yīng)的第二表面25所形成的銳角角度不相同。通過調(diào)整第一表面24與第 二表面25相交的銳角的角度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)菲涅爾透鏡20焦距的調(diào)整。所述第一表面24上設(shè) 置有多個(gè)凹槽26，所述凹槽26包括一朝向于出射面22的光學(xué)有效面261，所述光學(xué)有效面 261與第一表面24朝向于入射面21的夾角小于投射于第一表面24的光線的臨界角的兩 倍。所述凹槽26在第一表面24上均勻設(shè)置且緊密排列。在本實(shí)施方式中，可采用超精密 機(jī)床對(duì)第一表面24進(jìn)行切削加工，以在第一表面24上形成多個(gè)近似錐狀的網(wǎng)點(diǎn)；也可采用 鐳射光線對(duì)第一表面24進(jìn)行打點(diǎn)加工，以在第一表面24上形成多個(gè)近似半圓狀的網(wǎng)點(diǎn)。當(dāng)平行光線B從菲涅爾透鏡20的入射面21進(jìn)入后，投射到齒紋23的第二表面 25，經(jīng)過第二表面25的折射后，一部分光線B1將直接匯聚于菲涅爾透鏡20的焦點(diǎn)，另外一 部分光線B2將會(huì)投射于第一表面24的凹槽26的光學(xué)有效面261上。根據(jù)全反射定律，nlsina = n2sin0，其中nl為菲涅爾透鏡20的折射率，a為 光線B2投射于光學(xué)有效面261上的臨界角，n2為空氣的折射率，0等于90度；當(dāng)光線B2 的入射角大于臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射。由于光學(xué)有效面261與第一表面24朝向于入射 面21的夾角小于投射于第一表面24的光線B2的臨界角的兩倍。所述光線B2與光學(xué)有效 面261所成入射角小于臨界角，投射于第一表面24的光線B2將在光學(xué)有效面261產(chǎn)生折 射后投射于另一相鄰齒紋23的第二表面25，然后再經(jīng)過第二表面25的折射后匯聚于菲涅 爾透鏡20的焦點(diǎn)。本發(fā)明提供的菲涅爾透鏡通過在其第一表面上設(shè)置多個(gè)具有朝向于出射面的光 學(xué)有效面的凹槽，且光學(xué)有效面與第一表面的朝向于入射面的夾角小于投射于第一表面的 光線的臨界角的兩倍，投射于光學(xué)有效面的光線將會(huì)經(jīng)過折射后匯聚于焦點(diǎn)，從而可有效 提高聚焦光點(diǎn)的光照強(qiáng)度及亮度?？梢岳斫獾氖牵瑢?duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做 出其它各種像應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
一種菲涅爾透鏡，其包括一入射面及一出射面，在所述入射面環(huán)設(shè)有多個(gè)凸起的齒紋，所述齒紋包括一垂直于入射面的第一表面及一與所述第一表面相交的第二表面，且所述第一表面與第二表面相交成朝向于入射面的銳角；其特征在于，所述第一表面上設(shè)置有多個(gè)凹槽，所述凹槽具有一朝向于出射面的光學(xué)有效面，所述光學(xué)有效面與第一表面的朝向于入射面夾角小于投射于第一表面的光線的臨界角的兩倍。
2.如權(quán)利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述凹槽呈半圓狀。
3.如權(quán)利要求2所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述凹槽采用鐳射光線打點(diǎn)加工而成。
4.如權(quán)利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述凹槽呈錐狀。
5.如權(quán)利要求4所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述凹槽采用超精密切削加工而成。
6.如權(quán)利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述菲涅爾透鏡采用有機(jī)玻璃制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種菲涅爾透鏡，其包括一入射面及一出射面，在所述入射面環(huán)設(shè)有多個(gè)凸起的齒紋，所述齒紋包括一垂直于入射面的第一表面及一與所述第一表面相交的第二表面，且所述第一表面與第二表面相交成朝向于入射面的銳角；所述第一表面上設(shè)置有多個(gè)凹槽，所述凹槽具有一朝向于出射面的光學(xué)有效面，所述光學(xué)有效面與第一表面的朝向于入射面夾角小于投射于第一表面的光線的臨界角的兩倍。本發(fā)明通過在第一表面上設(shè)置多個(gè)具有朝向于入射面的光學(xué)有效面的凹槽，投射于第一表面上凹槽處的部分光線將會(huì)經(jīng)過折射后匯聚于焦點(diǎn)，從而可有效提高聚焦光點(diǎn)的光照強(qiáng)度及亮度。
文檔編號(hào)G02B3/08GK101852875SQ20091030134
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者黃雍倫 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司