[發明專利]菲涅爾化柱狀透鏡的設計方法及菲涅爾化柱狀透鏡

有效

• 申請號: 202011623295.X
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN113031259B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 王燚言;王道泳
• 申請（專利權）人: 嘉興馭光光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B3/08;G02B3/06;G02B3/00;G02B27/09
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 郝文博

本發明提供了一種菲涅爾化柱狀透鏡的設計方法，其特征在于，包括：S101：根據目標光場，計算得到柱狀透鏡的表面形貌；S102：對所述柱狀透鏡的表面形貌進行菲涅爾化，使得其具有連續形貌區域和多個由豎直壁和傾斜壁構成的第一鋸齒狀結構；S103：將多個所述第一鋸齒狀結構中的至少部分鋸齒的堅直壁進行兩兩成對地拼接，形成多個不包含豎直壁的第二鋸齒狀結構。

技術領域

本發明大致涉及光學元件技術領域，尤其涉及一種菲涅爾化柱狀透鏡的設計方法及菲涅爾化柱狀透鏡。

背景技術

水平儀為建筑行業的常用設備，通常使用折射光學器件(ROE)，例如一個柱狀透鏡或相互垂直的兩個柱狀透鏡，將激光光源發出的光擴展成一條水平線或相互垂直的水平線和垂直線。傳統的柱狀透鏡比較厚，而且將兩個柱狀透鏡進行垂直裝配的裝配難度較大，魯棒性也較差。

菲涅爾化的柱狀透鏡具有微米量級厚度，可以通過微納壓印技術將其制備在玻璃或PET基底上，并且可以在同一基底的兩個表面上或者同一表面的不同區域壓印相互垂直的菲涅爾化柱狀透鏡，從而能夠投射出大視場十字線。但菲涅爾化的柱狀透鏡表面具有鋸齒狀結構，壓印難度較高。

背景技術部分的內容僅僅是公開人所知曉的技術，并不當然代表本領域的現有技術。

發明內容

有鑒于現有技術的至少一個缺陷，本發明提供一種菲涅爾化柱狀透鏡的設計方法，其特征在于，包括：

S101：根據目標光場，計算得到柱狀透鏡的表面形貌；

S102：對所述柱狀透鏡的表面形貌進行菲涅爾化，使得其具有連續形貌區域和多個由豎直壁和傾斜壁構成的第一鋸齒狀結構；

S103：將多個所述第一鋸齒狀結構中的至少部分鋸齒的堅直壁進行兩兩成對地拼接，形成多個不包含豎直壁的第二鋸齒狀結構。

根據本發明的一個方面，其中所述目標光場為視場角大于50度的直線光場。

根據本發明的一個方面，其中步驟S102進一步包括：

以5um至200um的臺階高度對所述柱狀透鏡的表面形貌進行菲涅爾化。

根據本發明的一個方面，其中步驟S103進一步包括：

將所述連續形貌區域從其中心分割成兩個部分，分別與所述第一鋸齒狀結構中所述傾斜壁的斜率最大的鋸齒狀結構進行拼接；和/或

將所述第一鋸齒狀結構中斜率較大的鋸齒狀結構與斜率較小的鋸齒狀結構進行兩兩成對地拼接。

根據本發明的一個方面，其中步驟S101進一步包括：

提高所述目標光場的中心區域與邊緣區域的亮度比值，并根據調整后的目標光場計算柱狀透鏡的表面形貌。

本發明還提供一種菲涅爾化柱狀透鏡，其特征在于，所述菲涅爾化柱狀透鏡的菲涅爾化表面形貌具有連續形貌區域和多個不包含豎直壁的第二鋸齒狀結構。

根據本發明的一個方面，其中所述第二鋸齒狀結構為將多個由豎直壁和傾斜壁構成的第一鋸齒狀結構中的至少部分鋸齒的堅直壁進行兩兩成對地拼接而形成的，所述第一鋸齒狀結構為以一定臺階高度對柱狀透鏡的表面形貌進行菲涅爾化而形成的。

根據本發明的一個方面，其中所述菲涅爾化柱狀透鏡用于投射出視場角大于50度的直線光場。

本發明還提供一種菲涅爾化柱狀透鏡陣列，其特征在于，包括延一個方向周期性排布的多個如上所述的菲涅爾化柱狀透鏡。

本發明還提供一種投射裝置，其特征在于，包括：

激光器，所述激光器配置成可發出激光束；