菲涅爾透鏡及眼鏡的制作方法

本發(fā)明涉及透鏡領(lǐng)域，特別涉及一種菲涅爾透鏡及眼鏡。

背景技術(shù)：

菲涅爾透鏡又稱為螺紋透鏡，是一種常見的光學(xué)元件，具有良好的聚光性能和成像性能，在國防、航空、工業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

相關(guān)技術(shù)中，可以使用液晶制備菲涅爾透鏡以形成液晶菲涅爾透鏡，具體地，液晶菲涅爾透鏡通?？梢园ㄒ粚右壕?，通過給液晶層中不同位置的液晶施加不同大小的電壓，可以使得液晶層中不同位置的液晶偏轉(zhuǎn)不同的角度，從而改變液晶層中不同位置的液晶的折射率，進(jìn)而改變液晶層不同位置的入射光的光程差，使得液晶層可以形成一個(gè)菲涅爾透鏡。

然而，液晶菲涅爾透鏡中液晶層形成的菲涅爾透鏡往往并不是理想的菲涅爾透鏡，其中，理想的菲涅爾透鏡可以包括多個(gè)包括兩個(gè)折射面和一個(gè)入光面的環(huán)狀液晶三棱鏡，且，每個(gè)環(huán)狀液晶三棱鏡中有一個(gè)折射面與入光面垂直，另一個(gè)折射面與入光面不垂直，這樣就可以保證只有與入光面不垂直的折射面能夠?qū)θ肷涔膺M(jìn)行折射，從而保證經(jīng)過折射后的入射光光線方向一致。而實(shí)際應(yīng)用中，液晶層形成的菲涅爾透鏡的換裝液晶三棱鏡中兩個(gè)折射面均與入光面不垂直，因此，該兩個(gè)折射面均能夠?qū)θ肷涔膺M(jìn)行折射，這會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過折射后的入射光光線方向不一致，從而導(dǎo)致液晶菲涅爾透鏡成像模糊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)液晶菲涅爾透鏡成像模糊的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種菲涅爾透鏡及眼鏡。所述技術(shù)方案如下：

第一方面，提供了一種菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡包括：對(duì)盒成形的第一透明基板和第二透明基板，所述第一透明基板和所述第二透明基板為圓形基板，位于所述第一透明基板和所述第二透明基板之間的圓形液晶層，設(shè)置于所述第一透明基板上的多個(gè)環(huán)狀遮光塊以及驅(qū)動(dòng)組件；

所述驅(qū)動(dòng)組件，用于驅(qū)動(dòng)所述圓形液晶層中不同位置的液晶偏轉(zhuǎn)不同角度，使得被驅(qū)動(dòng)的所述圓形液晶層形成多個(gè)液晶棱鏡，所述多個(gè)液晶棱鏡包括位于所述圓形液晶層中心的錐形液晶棱鏡和環(huán)繞所述錐形液晶棱鏡，且沿所述圓形液晶層的徑向依次相鄰排布的多個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡，每個(gè)所述環(huán)狀液晶棱鏡為三棱鏡，包括靠近所述錐形液晶棱鏡的第一折射面、遠(yuǎn)離所述錐形液晶棱鏡的第二折射面以及平行于所述第一透明基板的入光面，所述第一折射面與所述第二折射面相交，且第一折射面與所述入光面的夾角大于所述第二折射面與所述入光面的夾角；

所述多個(gè)環(huán)狀遮光塊沿所述第一透明基板的徑向排布，且一一對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述多個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡的入光面與所述第一透明基板之間，每個(gè)所述環(huán)狀液晶棱鏡的第一折射面在所述入光面的正投影由對(duì)應(yīng)的環(huán)狀遮光塊覆蓋。

可選的，所述第二折射面與所述入光面的夾角大于等于0.03°且小于等于27°。

可選的，所述入光面的寬度大于等于50微米且小于等于100微米。

可選的，被驅(qū)動(dòng)的所述圓形液晶層形成所述多個(gè)液晶棱鏡的數(shù)量大于或等于511。

可選的，所述圓形液晶層的厚度小于或等于10微米。

可選的，所述圓形液晶層的直徑大于等于4厘米且小于等于6厘米。

可選的，所述驅(qū)動(dòng)組件包括多個(gè)環(huán)狀第一氧化銦錫ito電極、第二ito電極和控制子組件；

所述多個(gè)環(huán)狀第一ito電極以同心環(huán)的形式沿所述圓形液晶層的徑向依次排布于所述多個(gè)環(huán)狀遮光塊靠近所述圓形液晶層的一側(cè)；

所述第二ito電極設(shè)置于所述第二透明基板靠近所述圓形液晶層的一側(cè)；

所述控制子組件與每個(gè)第一ito電極和所述第二ito電極分別連接，用于控制所述每個(gè)第一ito電極與所述第二ito電極之間的電場強(qiáng)度。

可選的，所述第二ito電極為面狀電極，所述第二ito電極覆蓋所述第二透明基板。

第二方面，提供了一種眼鏡，所述眼鏡包括：鏡架和由上述第一方面任一所述的菲涅爾透鏡制成的兩個(gè)鏡片；

所述兩個(gè)鏡片對(duì)稱設(shè)置于所述鏡架上，在所述眼鏡被佩戴時(shí)，所述兩個(gè)鏡片均朝向用戶的眼睛。

可選的，所述眼鏡還包括供電組件，所述供電組件與所述兩個(gè)鏡片分別連接；

所述供電組件用于為所述兩個(gè)鏡片供電。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過在液晶菲涅爾透鏡中設(shè)置多個(gè)環(huán)狀遮光塊，使得液晶菲涅爾透鏡中的每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡的第一折射面在入光面的正投影能夠由對(duì)應(yīng)的環(huán)狀遮光塊覆蓋，這樣由入光面射向第一折射面的入射光可以被環(huán)狀遮光塊遮擋，因此，該第一折射面無法對(duì)入射光進(jìn)行折射，而只能由第二折射面對(duì)入射光進(jìn)行折射，從而保證了經(jīng)過液晶菲涅爾透鏡折射后的入射光光線方向一致，因此使得液晶菲涅爾透鏡成像清晰。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是理想菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖。

圖2是傳統(tǒng)的液晶菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種菲涅爾透鏡的橫截面的示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

由液晶制備的菲涅爾透鏡(可以稱為液晶菲涅爾透鏡)在當(dāng)前的生產(chǎn)生活中已經(jīng)越來越常見了，實(shí)際應(yīng)用中，液晶菲涅爾透鏡可以包括一層液晶層，通過給液晶層中不同位置的液晶施加不同大小的電壓可以使液晶層中不同位置的液晶的折射率不同，從而使得液晶層可以形成一個(gè)菲涅爾透鏡。

圖1所示為一個(gè)理想的菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖，如圖1所示，理想的菲涅爾透鏡可以包括多個(gè)三棱鏡sl，每個(gè)三棱鏡sl可以包括兩個(gè)折射面和一個(gè)入光面，其中，每個(gè)三棱鏡sl中有一個(gè)折射面z1與入光面r垂直，另一個(gè)折射面z2與入光面r不垂直。

這樣，當(dāng)入射光g通過各個(gè)三棱鏡sl的入光面r射向理想菲涅爾透鏡時(shí)，由于理想菲涅爾透鏡中各個(gè)三棱鏡sl的折射面z1均與入光面r垂直，因此，各個(gè)三棱鏡sl的折射面z1均與入射光g平行，所以，各個(gè)三棱鏡sl的折射面z1均不會(huì)對(duì)入射光g進(jìn)行折射，而各個(gè)三棱鏡sl的折射面z2均與入光面r不垂直，也即是均與入射光g不平行，因此，各個(gè)三棱鏡sl中的折射面z2均可以對(duì)入射光g進(jìn)行折射。由于各個(gè)三棱鏡sl中都只有一個(gè)折射面(也即是折射面z2)能夠?qū)θ肷涔鈍進(jìn)行折射，因此，入射光g經(jīng)過理想菲涅爾透鏡的各個(gè)三棱鏡sl折射后形成的折射光線方向一致。

在實(shí)際應(yīng)用中，若要使液晶層形成一個(gè)理想的菲涅爾透鏡，那么液晶層中某一位置兩側(cè)的液晶的折射率需要產(chǎn)生突變以在該某一位置上形成理想菲涅爾透鏡中的折射面z1。然而，實(shí)際應(yīng)用中，液晶層中相鄰液晶的折射率無法產(chǎn)生突變，而只能漸變，因此，實(shí)際應(yīng)用中，液晶層不可能形成理想菲涅爾透鏡中的折射面z1，也即是液晶層不可能形成一個(gè)理想的菲涅爾透鏡，這就導(dǎo)致液晶菲涅爾透鏡通常并不是理想的菲涅爾透鏡。

圖2所示為液晶菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖，如圖2所示，實(shí)際應(yīng)用中，液晶菲涅爾透鏡可以包括多個(gè)液晶三棱鏡ys，每個(gè)液晶三棱鏡ys包括第一折射面m1、第二折射面m2和入光面r1，其中，第一折射面m1和第二折射面m2均與入光面r1不垂直。這樣，折射面m1和折射面m2都與入射光g0不平行，從而折射面m1和折射面m2都能夠?qū)θ肷涔鈍0進(jìn)行折射，如圖2所示，由于有兩個(gè)折射面能夠?qū)θ肷涔鈍0進(jìn)行折射，因此，入射光g0經(jīng)過液晶菲涅爾透鏡的各個(gè)液晶棱鏡ys折射后形成的折射光線方向不一致，從而導(dǎo)致液晶菲涅爾透鏡成像模糊。

為了解決液晶菲涅爾透鏡成像模糊的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種菲涅爾透鏡，圖3所示為該菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖，如圖3所示，該菲涅爾透鏡包括對(duì)盒成形的第一透明基板301和第二透明基板302以及位于該第一透明基板301和該第二透明基板302之間的液晶層303，此外，該菲涅爾透鏡還包括設(shè)置于第一透明基板301上的多個(gè)環(huán)狀遮光塊bm以及驅(qū)動(dòng)組件(圖3中未示出)。圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡的橫截面的示意圖，如圖4所示，該第一透明基板301為圓形基板，則與其對(duì)盒成型的第二透明基板302也為圓形基板，液晶層303為圓形液晶層。

其中，上述驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)液晶層303中不同位置的液晶偏轉(zhuǎn)不同的角度，以使液晶層303中不同位置的液晶的折射率不同，在本發(fā)明實(shí)施例中，液晶層303在驅(qū)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)下可以形成多個(gè)液晶區(qū)域，每個(gè)液晶區(qū)域中液晶的折射率以由低至高再至低的趨勢變化，這種情況下，每個(gè)液晶區(qū)域都可以視為一個(gè)液晶棱鏡，也即是，驅(qū)動(dòng)組件通過驅(qū)動(dòng)液晶層303中不同位置的液晶偏轉(zhuǎn)不同的角度使得被驅(qū)動(dòng)的液晶層303形成多個(gè)液晶棱鏡。

如圖3所示，該多個(gè)液晶棱鏡包括位于液晶層303中心的錐形液晶棱鏡lz和環(huán)繞該錐形液晶棱鏡lz，且沿液晶層303的徑向依次相鄰排布的多個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡lh。每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡lh為三棱鏡，包括靠近錐形液晶棱鏡lz的第一折射面s1、遠(yuǎn)離錐形液晶棱鏡lz的第二折射面s2以及平行于第一透明基板301的入光面rg，第一折射面s1與第二折射面s2相交，且第一折射面s1與入光面rg的夾角大于第二折射面s2與入光面rg的夾角。

如圖3所示，上述多個(gè)環(huán)狀遮光塊bm沿第一透明基板301的徑向排布，且，一一對(duì)應(yīng)設(shè)置在多個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡lh的入光面rg與第一透明基板301之間，每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡lh的第一折射面s1在入光面rg的正投影由對(duì)應(yīng)的環(huán)狀遮光塊bm覆蓋。

由于本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡中設(shè)置有多個(gè)環(huán)狀遮光塊bm，且，每個(gè)環(huán)狀遮光塊bm覆蓋了其對(duì)應(yīng)的環(huán)狀液晶棱鏡lh的第一折射面s1在入光面rg的正投影區(qū)域，因此，射向第一入射面s1的入射光能夠被環(huán)狀遮光塊bm遮擋，這樣，第一折射面s1就無法對(duì)入射光進(jìn)行折射了，而只能由第二折射面s2對(duì)入射光進(jìn)行折射，從而保證了經(jīng)過液晶菲涅爾透鏡折射后的入射光光線方向一致，因此使得液晶菲涅爾透鏡成像清晰。

此外，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡還可以包括多個(gè)第一環(huán)狀平坦塊p1，每個(gè)第一環(huán)狀平坦塊p1均位于環(huán)狀遮光塊bm、液晶層303和第一透明基板301之間的間隙中，用于支撐液晶層303。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡，通過在液晶菲涅爾透鏡中設(shè)置多個(gè)環(huán)狀遮光塊，使得液晶菲涅爾透鏡中的每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡的第一折射面在入光面的正投影能夠由對(duì)應(yīng)的環(huán)狀遮光塊覆蓋，這樣由入光面射向第一折射面的入射光可以被環(huán)狀遮光塊遮擋，因此，該第一折射面無法對(duì)入射光進(jìn)行折射，而只能由第二折射面對(duì)入射光進(jìn)行折射，從而保證了經(jīng)過液晶菲涅爾透鏡折射后的入射光光線方向一致，因此使得液晶菲涅爾透鏡成像清晰。

在實(shí)際應(yīng)用中，液晶層303形成的環(huán)狀液晶棱鏡lh的形狀與該環(huán)狀液晶棱鏡lh對(duì)應(yīng)的液晶區(qū)域中液晶折射率的變化率有關(guān)，通常情況下，液晶折射率的變化率越大環(huán)狀液晶棱鏡lh的第一折射面s1與入光面rg的夾角以及第二折射面s2與入光面rg的夾角越大，而液晶折射率的變化率越小環(huán)狀液晶棱鏡lh的第一折射面s1與入光面rg的夾角以及第二折射面s2與入光面rg的夾角越小。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過驅(qū)動(dòng)組件控制每個(gè)液晶區(qū)域中液晶折射率的變化率，從而控制第一折射面s1與入光面rg的夾角以及第二折射面s2與入光面rg的夾角，其中，第二折射面s2與入光面rg的夾角也可以被控制為大于等于0.03°且小于等于27°。

此外，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以通過驅(qū)動(dòng)組件控制每個(gè)液晶區(qū)域的尺寸從而控制每個(gè)液晶區(qū)域?qū)?yīng)的環(huán)狀液晶棱鏡lh的尺寸，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡lh的入光面rg的寬度可以被控制為大于等于50微米且小于等于100微米。

此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，被驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)的液晶層303形成多個(gè)液晶棱鏡的數(shù)量可以大于或等于511，也即是，環(huán)狀液晶棱鏡lh的數(shù)量大于或等于510。液晶層303的厚度可以小于或等于10微米。圓形液晶層303的直徑大于等于4厘米且小于等于6厘米，可選的，圓形液晶層303的直徑為5厘米。

請(qǐng)參考圖5，圖5所示是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一個(gè)菲涅爾透鏡的縱截面的示意圖。如圖5所示，上述驅(qū)動(dòng)組件可以包括多個(gè)環(huán)狀第一ito((indiumtinoxides，氧化銦錫)電極d1，該多個(gè)環(huán)狀第一ito電極d1以同心環(huán)的形式沿液晶層303的徑向依次排布于多個(gè)環(huán)狀遮光塊bm靠近液晶層303的一側(cè)。需要說明的是，圖5中所示的每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡lh對(duì)應(yīng)于兩個(gè)環(huán)狀第一ito電極d1僅為示例性的示意，在實(shí)際應(yīng)用中，每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡lh可以對(duì)應(yīng)于兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)狀第一ito電極d1，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做具體限定。

此外，如圖5所示，上述驅(qū)動(dòng)組件還可以包括第二ito電極d2和控制子組件(圖5中未示出)，其中，第二ito電極d2設(shè)置于第二透明基板302靠近液晶層303的一側(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中，第二ito電極d2可以為面狀電極，且，第二ito電極d2能夠覆蓋第二透明基板302。

在實(shí)際應(yīng)用中，控制子組件與每個(gè)第一ito電極d1和第二ito電極d2分別連接，用于控制每個(gè)第一ito電極d1與第二ito電極d2之間的電場強(qiáng)度，從而給液晶層303中不同位置的液晶施加不同大小的電壓，使得液晶層303可以形成菲涅爾透鏡。

如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡還可以包括多個(gè)第二環(huán)狀平坦塊p2，每個(gè)第二環(huán)狀平坦塊p2均位于液晶層303和ito電極d1之間的間隙中，用于支撐液晶層303。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡，通過在液晶菲涅爾透鏡中設(shè)置多個(gè)環(huán)狀遮光塊，使得液晶菲涅爾透鏡中的每個(gè)環(huán)狀液晶棱鏡的第一折射面在入光面的正投影能夠由對(duì)應(yīng)的環(huán)狀遮光塊覆蓋，這樣由入光面射向第一折射面的入射光可以被環(huán)狀遮光塊遮擋，因此，該第一折射面無法對(duì)入射光進(jìn)行折射，而只能由第二折射面對(duì)入射光進(jìn)行折射，從而保證了經(jīng)過液晶菲涅爾透鏡折射后的入射光光線方向一致，因此使得液晶菲涅爾透鏡成像清晰。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種眼鏡，該眼鏡包括鏡架和由上述實(shí)施例中的菲涅爾透鏡制成的兩個(gè)鏡片，其中，該兩個(gè)鏡片對(duì)稱設(shè)置于鏡架上，在該眼鏡被佩戴時(shí)，上述兩個(gè)鏡片均朝向用戶的眼睛。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，上述眼鏡還可以包括供電組件，該供電組件與上述兩個(gè)鏡片分別連接，用于為上述兩個(gè)鏡片供電。

本發(fā)明實(shí)施例提供的眼鏡中的鏡片由上述實(shí)施例中的菲涅爾透鏡制成，由于菲涅爾透鏡相較于普通透鏡(一個(gè)面為弧面的透鏡)而言厚度較小，因此，本發(fā)明實(shí)施例中的鏡片相較于傳統(tǒng)的以普通液晶透鏡制成的鏡片而言，液晶層的厚度較小，所需的液晶較少，因此成本較低，同時(shí)，由于液晶層的厚度較小，因此，驅(qū)動(dòng)液晶層所需的電壓也較小，從而降低了鏡片的能耗。此外，由于本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡成像清晰，因此，由本發(fā)明實(shí)施例提供的菲涅爾透鏡制成的鏡片成像也較為清晰。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。