專利名稱：一種菲涅爾透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種菲涅爾透鏡，屬于光學應用領域。
背景技術：
菲涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。菲涅爾透鏡的在很多時候相當于凸透鏡，但成本比普通的凸透鏡低很多，具有薄、輕、孔徑大及便于工藝復制的優點，成本也比普通的凸透鏡低很多，因此廣泛應用在透鏡式投影儀、背投電視、汽車前燈、便攜放大鏡上。現有的菲涅爾透鏡包括基面和工作面，此工作面上設有若干個鋸齒同心環，相鄰鋸齒同心環之間間隔為零厘米，每個鋸齒同心環包括一垂直于所述工作面的第一表面和第二表面，此第二表面呈弧形且為非球面，第二表面一端連接到所述工作面，此第二表面另一端與所述第一表面另一端連接，此第二表面為平面且與第一表面呈斜面，或者第二表面呈球面；但是這兩種結構的第二表面設計均存在以下缺點在聚光中兩種結構的菲涅爾透鏡球差大，容易照成圖像的失真；形成的焦斑尺寸大，焦斑彌散現象較為嚴重，不利于光能量的集中。現有技術往往采用增加鋸齒同心環的數目來改善，但是實際加工中環帶數的增加受到菲涅爾透鏡孔徑的限制，并且增加環帶數會大大提高加工成本。因此，如何保持現有的菲涅爾透鏡的優點，而減小菲涅爾透鏡的球差和焦斑彌散現象成為本領域技術人員努力的方向。
發明內容
本發明目的是提供一種菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡在改變環帶數的情況下，減小了球差和焦斑彌散現象，從而有利光能量的集中并且提高了成像逼真性。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是一種菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡包括基面和工作面，此工作面上設有若干個依次連接的鋸齒同心環，各個鋸齒同心環徑向寬度相等，每個鋸齒同心環包括一垂直于所述工作面的第一表面和第二表面，此第二表面呈弧形且為非球面，第二表面一端連接到所述工作面，此第二表面另一端與所述第一表面另一端連接；以所述菲涅爾透鏡的圓心為坐標原點，Y軸垂直于所述工作面，X軸位于所述工作面內，所述第N鋸齒同心環的第二表面上各點坐標為(x，y)，此(x，y)滿足以下公式nxy +」(/-y)2 +χ2 =^J(Nxd)2 + f2公式中所述d為環間距，f為菲涅爾透鏡的焦距，η為菲涅爾透鏡的材料折射率，N 為待設計的鋸齒同心環的環數。上述工藝技術方案中的有關內容解釋如下上述方案中，所述菲涅爾透鏡材料為有機玻璃。由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果本發明菲涅爾透鏡的工作面為弧形面且為非球面，可以有效消除菲涅爾透鏡工作
3面的球差，使得透鏡焦點處的焦斑面積更小，焦斑彌散現象得到大大的改善，有利于光能量的集中，并且在無需通過增加透鏡環帶數的基礎上就可以得到很小的焦斑，焦斑大小受環帶數的影響很小，不僅降低了菲涅爾透鏡本身的加工難度和成本而且還可以進一步提高成像的逼真性。
附圖1為現有菲涅爾透鏡的光線追跡圖及焦點處點列示意圖；附圖2為現有菲涅爾透鏡的光路圖及局部放大圖；附圖3為現有菲涅爾透鏡發生偏移時接受屏獲得的效率與光路圖；附圖4為本發明菲涅爾透鏡的結構示意圖；附圖5為本發明菲涅爾透鏡的剖面示意圖；附圖6為本發明不同環數菲涅爾透鏡的光線追跡圖及焦點處點列圖；附圖7為本發明不同環數菲涅爾透鏡的光路圖及局部放大圖。以上附圖中1、菲涅爾透鏡；2、入射面；3、出射面；4、鋸齒同心環；5、第一表面；
6、第二表面。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述實施例一種菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡1包括基面2和工作面3，此工作面3上設有若干個依次連接的鋸齒同心環4，各個鋸齒同心環4徑向寬度相等，每個鋸齒同心環4 包括一垂直于所述工作面3的第一表面5和第二表面6，此第二表面6呈弧形且為非球面， 第二表面6 —端連接到所述工作面3，此第二表面6另一端與所述第一表面5另一端連接；以所述菲涅爾透鏡1的圓心為坐標原點，Y軸垂直于所述工作面3，X軸位于所述工作面3內，所述第N鋸齒同心環的第二表面6上各點坐標為(x，y)，此(x，y)滿足以下公式⑴
權利要求
1.一種菲涅爾透鏡，其特征在于所述菲涅爾透鏡(1)包括基面(2)和工作面(3)，此工作面(3)上設有若干個依次連接的鋸齒同心環(4)，各個鋸齒同心環(4)徑向寬度相等， 每個鋸齒同心環(4)包括一垂直于所述工作面(3)的第一表面(5)和第二表面(6)，此第二表面(6)呈弧形且為非球面，第二表面(6) —端連接到所述工作面(3)，此第二表面(6)另一端與所述第一表面(5)另一端連接；以上所述菲涅爾透鏡(1)的圓心為坐標原點，Y軸垂直于所述工作面(3)，X軸位于所述工作面(3)內，所述第N鋸齒同心環的第二表面(6)上各點坐標為(X，y)，此(X，y)滿足以下公式
2.根據權利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述菲涅爾透鏡材料為有機玻璃。
全文摘要
本發明公開一種菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡包括基面和工作面，此工作面上設有若干個依次連接的鋸齒同心環，各個鋸齒同心環徑向寬度相等，每個鋸齒同心環包括一垂直于所述工作面的第一表面和第二表面，此第二表面呈弧形且為非球面，第二表面一端連接到所述工作面，此第二表面另一端與所述第一表面另一端連接；所述第N鋸齒同心環的第二表面上各點坐標為(x，y)，此(x，y)滿足以下公式 公式中所述d為環間距，f為菲涅爾透鏡的焦距，n為菲涅爾透鏡的材料折射率，N為待設計的鋸齒同心環的環數。本發明菲涅爾透鏡在改變環帶數的情況下，減小了球差和焦斑彌散現象，從而有利光能量的集中并且提高了成像逼真性。
文檔編號G02B3/08GK102156310SQ20111006848
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者劉立旺, 沈安珍, 王欽華, 薛銀飛 申請人:蘇州震旦光伏科技有限公司