[發明專利]微型光學透鏡及微型光學透鏡角度的設計方法無效

申請號：	200910139367.0	申請日：	2009-05-13
公開（公告）號：	CN101750644A	公開（公告）日：	2010-06-23
發明（設計）人：	何志強;李孝文	申請（專利權）人：	采鈺科技股份有限公司
主分類號：	G02B3/00	分類號：	G02B3/00;G02B3/08;H01L33/00;G02B27/00;F21V5/04
代理公司：	隆天國際知識產權代理有限公司 72003	代理人：	王玉雙;黃艷
地址：	中國臺***	國省代碼：	中國臺灣;71
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摘要：
搜索關鍵詞：	微型光學透鏡角度設計方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種照射裝置，且特別涉及一種具新型菲涅爾(Fresnel)透境的LED照射器。

背景技術

傳統的機械視覺系統包括發光元件、照相機及控制系統，通過控制系統可使發光元件及照相機捕捉到物體的影像。因發光元件對視覺系統的亮度、均一、入射角、顏色及準直性非常重要，因此發光元件的好壞會影響整個視覺系統的功效。此外，對某些視覺系統而言，因受限于空間的限制，對于發光元件尺寸的要求相對嚴格。目前已有許多用于機械性視覺系統的發光元件，例如，電燈泡、熒光燈、激光、氙氣燈、鹵素燈、以及發光二極管(LEDs)。由于LED在成本、尺寸、壽命及發光效率上具有顯著的優勢，因此LED已成為目前最重的照明設備之一。

法國科學家菲涅爾發展出一透鏡，又稱為菲涅爾透鏡，其沿著中心軸線具有多個不同曲率的環，由此降低球面像差。菲涅爾透鏡常用作于聚光器、成像器及放大鏡等。菲涅爾透鏡基本上具有一系列的同心分光溝槽，其被設計成可使入射光具有一共同的焦點。菲涅爾透鏡較輕薄，且開口率較高。

一般來說，傳統的菲涅爾透鏡皆應用于可見光上，因此所有的溝槽具有相同的寬度，以致于透鏡的溝槽密度相同。此外，在傳統鏡頭類型的LED封裝中，此LED封裝被設計成可將光源的發射光控制在一特定的方向，并利用光學系統來調整光線的分布。

然而，由于在鏡頭類型的LED封裝中，透鏡表面的角度皆相同，因此僅可控制30％的發射光，而無法獲得高效率的外部發射。

圖1A及圖1B為一傳統LED封裝結構的剖面圖，其使用傳統的菲涅爾透鏡。參照圖1A，LED封裝結構10包括一作為光源的LED?12，以及一透鏡14，透鏡14可聚集LED?12所發射的放射狀光線。參照圖1B，透鏡14包括透鏡表面(facet?surface)142及設計表面(draft?surface)144，且設計表面具有一90°的垂直角度，其與水平面垂直。一般來說，當LED?12的光線穿過透鏡表面142時，僅有一部分的光線會被聚集成實質上平行的光線，因此實際上無法有效地使用所有的光線。此外，若光線L穿過設計表面144，不但無法被聚集，且會形成一散射光，而導致影像遺失(draft?loss)。此外，傳統上，透鏡14的結構皆僅是針對點光源所設計，因此當光源為一面光源時，透鏡14的效果將不盡理想。

因此，業界亟需一種新穎的方法及菲涅爾透鏡來克服上述的問題。

發明內容

本發明提供一種微型光學透鏡，包括：一基板，以及一透鏡，形成于基板上，其中此透鏡包括一平坦表面及一環狀溝槽表面，環狀溝槽表面包括多個第一及第二琢面，其中第一琢面使一光線平行射出，且第二琢面與該光線平行。

本發明另提供一種發光二極管封裝結構，包括一發光元件，此發光元件具有一光源，以及一光學結構，此光學結構包圍此發光元件；光學結構包括一微型光學透鏡，其中此微型光學透鏡包括：一基板，以及一透鏡，形成于該基板上，其中此透鏡包括一平坦表面及一環狀溝槽表面，環狀溝槽表面包括多個第一及第二琢面，其中第一琢面使一光線平行射出，且所述第二琢面與該光線平行。

本發明還提供一種微型光學透鏡角度的設計方法，包括提供一光源；提供一光學結構，包括多個第一及第二琢面；使第一琢面將光源的發射光平行射出，以及使第二琢面分別與光源的發射光平行。

為了讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下：

附圖說明

圖1A-圖1B為傳統菲涅爾透鏡的剖面圖。

圖2為本發明一實施例的微型光學透鏡的剖面圖。

圖3為本發明另一實施例的微型光學透鏡的剖面圖。

圖4為本發明另一實施例的微型光學透鏡的剖面圖。

圖5顯示微型光學透鏡的光強度與光線角度之間的關系。

圖6為本發明矩形微型光學透鏡的俯視圖。

圖7顯示光線透過矩形微型光學透鏡后的光線輪廓。

圖8顯示微型光學透鏡的光強度與光線角度之間的關系。

圖9A-圖9E為本發明微型光學透鏡的工藝剖面圖。