CN110045458A - 一种光学透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光学透镜，目的在于解决现有光学透镜加工大屏幕时不方便的问题，其包括第一玻璃窗口、第二玻璃窗口、第一光波导阵列以及第二光波导阵列；第一光波导阵列和第二光波导阵列分别包括至少一个光波导阵列单元，光波导阵列单元包括斜向设置的至少一块光波导，光波导的上表面和下表面设置有反射层且第一光波导阵列和第二光波导阵列中相对应部分的波导方向相互垂直。本发明通过光波导拼接光波导阵列单元以及光波导阵列单元拼接第一光波导阵列和第二光波导阵列的方式，将大屏幕的加工巧妙转换为各种类型的光波导的拼接，在一定程度上降低了制造难度，提高了加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，具体而言，本发明涉及一种光学透镜。
背景技术
随着成像显示技术的发展，对成像的特性要求不断提高。要求有较高的解像，保证观察画面清晰度的同时，还需要满足小畸变要求。现有的成像技术，主要采用球面、非球面、菲涅尔等透镜成像，受视场和孔径的限制，其存在球差、彗差、像散、场曲、畸变、色差等光学像差。
请参阅图1，部分解决方式如申请号为201480005418.X的中国发明专利公开一种具备平行配置的光反射部的光控制面板的制造方法，其公开一种在玻璃板上涂敷紫外线硬化树脂层进而得到光控制面板及光学成像装置的技术方案，但是该技术方案中的凹凸板材是的长度L是相等的，这样统一长度相同的光学结构在需要进行大屏幕加工时就会带来不便。
发明内容
为了解决现有光学透镜加工大屏幕时不方便的问题，本发明提供了一种方便加工大屏幕的光学透镜。
为实现上述目的，本发明一种光学透镜，所述光学透镜包括第一玻璃窗口、第二玻璃窗口、第一光波导阵列以及与所述第一光波导阵列适应设置的第二光波导阵列，所述第一玻璃窗口、第二玻璃窗口相对设置且均具有两个光学面；所述第一光波导阵列与所述第一玻璃窗口、所述第二光波导阵列与所述第二玻璃窗口之间通过第二粘剂接合，所述第一玻璃窗口远离所述第一光波导阵列的一侧以及所述第二玻璃窗口远离所述第二光波导阵列一侧分别设置有增透膜；
所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列分别包括至少一个光波导阵列单元，所述光波导阵列单元包括斜向设置的至少一块光波导，所述光波导的上表面和下表面设置有反射层且所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列中相对应部分的波导方向相互垂直；所述光波导与其相邻的光波导之间存在两个交接面，所述交接面之间由第一粘剂接合。
优选地，所述第一光波导阵列包括第一光波导阵列单元，所述第一光波导阵列单元中的光波导呈左下方向45度并排设置；所述第二光波导阵列包括第二光波导阵列单元，所述第二光波导阵列单元中的光波导呈右下方向45度并排设置。
优选地，所述第一光波导阵列单元的截面为长方形，所述光波导包括设置在所述第一光波导阵列单元一条对角线两端的两个三角形光波导、异形光波导阵列以及位于所述三角形光波导和所述异形光波导阵列之间的两个梯形光波导阵列；
所述梯形光波导阵列包括至少一个梯型光波导，所述异形光波导阵列包括含有所述第一光波导阵列单元另一条对角线上的一个直角的第一异形光波导、含有所述第一光波导阵列单元另一条对角线上的另一个直角的第二异形光波导以及位于所述第一异形光波导阵列和所述第二异形光波导阵列之间的至少一个平行四边形光波导；
所述三角形光波导、梯型光波导、第一异形光波导、第二异形光波导以及平行四边形光波导的横截面的截面宽度和截面长度均相等，所述三角形光波导的长度比所述梯型光波导的长度小，所述梯型光波导的长度比所述第一异形光波导的长度小，所述第一异形光波导、平行四边形光波导、第二异形光波导阵列的长度相等。
优选地，所述第一光波导阵列单元的截面为正方形，所述光波导包括设置在所述第一光波导阵列单元一条对角线两端的两个三角光波导、含有所述第一光波导阵列单元另一条对角线上的两直角的异形光波导以及位于所述三角光波导和所述异形光波导之间的两个梯形光波导阵列；
所述梯形光波导阵列包括至少一个梯形光波导，所述三角光波导、异形光波导以及梯形光波导的横截面的截面宽度和截面长度均相等，所述三角光波导的长度比所述梯形光波导的长度小，所述梯形光波导的长度比所述异形光波导的长度小。
优选地，所述第一光波导阵列截面为矩形，所述第一光波导阵列包括第一子光波导阵列单元、第二子光波导阵列单元、第三子光波导阵列单元、第四子光波导阵列单元、第五子光波导阵列单元、第六子光波导阵列单元、第七子光波导阵列单元以及第八子光波导阵列单元，所述第一子光波导阵列单元、第三子光波导阵列单元、第四子光波导阵列单元、第五子光波导阵列单元、第六子光波导阵列单元以及第八子光波导阵列单元截面为直角三角形，所述第二子光波导阵列单元和所述第七子光波导阵列单元截面为正方形，所述第二子光波导阵列单元的四个外侧边分别与所述第一子光波导阵列单元的斜边、所述第三子光波导阵列单元的直角边、所述第五子光波导阵列单元的直角边和所述第六子光波导阵列单元的斜边相固定；所述第七子光波导阵列单元的四个外侧边分别与所述第三子光波导阵列单元的另一直角边、所述第四子光波导阵列单元的斜边、所述第八子光波导阵列单元的斜边和所述第六子光波导阵列单元的另一直角边相固定。
优选地，所述第二子光波导阵列单元和所述第七子光波导阵列单元分别由斜向设置的至少一条条状光波导组成。
优选地，所述第一子光波导阵列单元、第三子光波导阵列单元、第四子光波导阵列单元、第五子光波导阵列单元、第六子光波导阵列单元以及第八子光波导阵列单元中分别包括至少一条斜向设置的斜向光波导，所述斜向光波导与所述第二子光波导阵列单元或者所述第七子光波导阵列单元中的条状光波导通过粘结剂相拼接；所述斜向光波导和所述条状光波导的横截面的截面宽度和截面长度均相等。
优选地，所述斜向光波导和所述条状光波导的横截面的截面宽度为W、截面长度为H，所述截面宽度为W、截面长度为H满足如下条件：0.1mm<W<5mm，0.1mm<H<5mm。
与现有技术相比，本发明一种光学透镜具有如下有益效果：
本发明一种光学透镜通过光波导拼接光波导阵列单元以及光波导阵列单元拼接第一光波导阵列和第二光波导阵列的方式，将大屏幕的加工巧妙转换为各种类型的光波导的拼接，在一定程度上降低了制造难度，提高了加工效率，满足了各种场景的应用需求。同时，还具有大视场、大孔径、高解像、无畸变、无色散的成像特性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术中光波导单元的结构示意图；
图2为本发明实施例一种光学透镜的结构示意图；
图3为图2中S处的放大结构示意图；
图4为本发明实施例一种光学透镜中第一光波导阵列和第二光波导阵列分别包括一块光波导阵列单元的结构示意图；
图5为本发明实施例一种光学透镜中第一光波导阵列包括一块截面为正方形的光波导阵列单元的结构示意图；
图6为本发明实施例一种光学透镜中截面为正方形的光波导阵列单元中的光波导的长度示意图；
图7为本发明实施例一种光学透镜中截面为正方形的光波导阵列单元中的光波导的截面宽度和截面长度的示意图；
图8为本发明实施例一种光学透镜中第一光波导阵列包括一块截面为长方形的光波导阵列单元的结构示意图；
图9为本发明实施例一种光学透镜中第一光波导阵列包括八块光波导阵列单元的结构示意图；
图10为本发明实施例一种光学透镜的光路示意图。
图中标识说明：
20、第一玻璃窗口；40、第二玻璃窗口；60、第一粘剂；80、第二粘剂；
1、第一光波导阵列；3、第二光波导阵列；30、第二光波导阵列单元；
10、第一光波导阵列单元；101、三角光波导；103、梯形光波导；105、异形光波导；102、三角形光波导；104、梯型光波导；106、平行四边形光波导；108、第一异形光波导；100、第二异形光波导；
11、第一子光波导阵列单元；12、第二子光波导阵列单元；13、第三子光波导阵列单元；14、第四子光波导阵列单元；15、第五子光波导阵列单元；16、第六子光波导阵列单元；17、第七子光波导阵列单元；18、第八子光波导阵列单元。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参阅图2-3，本发明实施例一种光学透镜，其包括第一玻璃窗口20、第二玻璃窗口40、第一光波导阵列1以及与第一光波导阵列1适应设置的第二光波导阵列3，其中，
第一玻璃窗口20、第二玻璃窗口40相对设置且均具有两个光学面；第一光波导阵列1与第一玻璃窗口20、第二光波导阵列3与第二玻璃窗口40之间通过第二粘剂80接合，第一玻璃窗口20远离第一光波导阵列1的一侧以及第二玻璃窗口40远离第二光波导阵列3一侧分别设置有增透膜；
第一光波导阵列1和第二光波导阵列3分别包括至少一个光波导阵列单元，该光波导阵列单元包括斜向设置的至少一块光波导，光波导的上表面和下表面设置有反射层且第一光波导阵列1和第二光波导阵列3中相对应部分的波导方向相互垂直；光波导阵列单元中的各光波导与其相邻的光波导之间存在两个交接面，各交接面之间由第一粘剂60接合。
优选地，第一粘剂60为光敏胶或者热敏胶且其厚度大于0.001毫米。第二粘剂80为光敏胶或者热敏胶。反射层为铝膜。
请参阅图4，图4示出了本发明实施例一种光学透镜中第一光波导阵列和第二光波导阵列分别包括一块光波导阵列单元的结构示意图，如图4所示，光波导的斜向设置斜向角为θ，该斜向角度范围优选为(30°，60°)。同时，第一光波导阵列1包括第一光波导阵列单元10，该第一光波导阵列单元10中的光波导呈左下方向45度并排设置。第二光波导阵列3包括第二光波导阵列单元30，该第二光波导阵列单元30中的光波导呈右下方向45度并排设置。
请参阅图5-图8，考虑到第一光波导阵列单元10和第二光波导阵列单元30除了光波导排布方向不一致，其他结构基本相同，下面仅以第一光波导阵列单元10中的光波导为例进行解释说明，应当理解的是，该说明解释的效力及于第二光波导阵列单元30中的光波导。
如图5所示，第一光波导阵列单元10的截面为正方形，光波导包括设置在第一光波导阵列单元10一条对角线两端的两个三角光波导101、含有第一光波导阵列单元10另一条对角线上的两直角的异形光波导105以及位于三角光波导101和异形光波导105之间的两个梯形光波导阵列，其中，梯形光波导阵列103包括至少一个梯形光波导103，三角光波导101、异形光波导105以及梯形光波导103的横截面的截面宽度和截面长度均相等，三角光波导101的长度比梯形光波导阵列中的梯形光波导103的长度小，梯形光波导103的长度比异形光波导105的长度小。
示例地，如图5-图7所示，三角光波导101、异形光波导105以及梯形光波导103的横截面的截面宽度为W、截面长度为H，三角光波导101、异形光波导105以及梯形光波导103的长度为L0。从图7可以看出，光波导长度L0不相等，其中，两侧为最短，靠近对角线为最长。
优选地，三角光波导101、异形光波导105以及梯形光波导103的横截面的截面宽度为W、截面长度为H满足如下条件：0.1mm<W<5mm，0.1mm<H<5mm。
如图8所示，第一光波导阵列单元10的截面为长方形，光波导包括设置在第一光波导阵列单元10一条对角线两端的两个三角形光波导102、异形光波导阵列以及位于三角形光波导102和异形光波导阵列之间的两个梯形光波导阵列，其中，梯形光波导阵列包括至少一个梯型光波导104，异形光波导阵列包括含有第一光波导阵列单元10另一条对角线上的一个直角的第一异形光波导108、含有第一光波导阵列单元10另一条对角线上的另一个直角的第二异形光波导100以及位于第一异形光波导阵列108和第二异形光波导阵列100之间的至少一个平行四边形光波导106，三角形光波导102、梯型光波导104、第一异形光波导108、第二异形光波导100以及平行四边形光波导106的横截面的截面宽度和截面长度均相等，三角形光波导102的长度比梯型光波导104的长度小，梯型光波导104的长度比第一异形光波导108或平行四边形光波导106或者第二异形光波导阵列100的长度小，第一异形光波导108、平行四边形光波导106、第二异形光波导阵列100的长度相等。
请参阅图9，图9示出了包括八块光波导阵列单元的的第一光波导阵列1的结构示意图，如图9所示，第一光波导阵列1包括第一子光波导阵列单元11、第二子光波导阵列单元12、第三子光波导阵列单元13、第四子光波导阵列单元14、第五子光波导阵列单元15、第六子光波导阵列单元16、第七子光波导阵列单元17以及第八子光波导阵列单元18，其中，第一子光波导阵列单元11、第三子光波导阵列单元13、第四子光波导阵列单元14、第五子光波导阵列单元15、第六子光波导阵列单元16以及第八子光波导阵列单元18截面为直角三角形，第二子光波导阵列单元12和第七子光波导阵列单元17截面局正方形，第二子光波导阵列单元12的四个外侧边分别与第一子光波导阵列单元11的斜边、第三子光波导阵列单元13的直角边、第五子光波导阵列单元15的直角边和第六子光波导阵列单元16的斜边相固定；第七子光波导阵列单元17的四个外侧边分别与第三子光波导阵列单元13的另一直角边、第四子光波导阵列单元14的斜边、第八子光波导阵列单元18的斜边和第六子光波导阵列单元16的另一直角边相固定。
值得注意的是，第二子光波导阵列单元12和第七子光波导阵列单元17分别由斜向设置的至少一条条状光波导组成。第一子光波导阵列单元11、第三子光波导阵列单元13、第四子光波导阵列单元14、第五子光波导阵列单元15、第六子光波导阵列单元16以及第八子光波导阵列单元18中分别包括至少一条斜向设置的斜向光波导，斜向光波导与第二子光波导阵列单元12或者第七子光波导阵列单元17中的条状光波导通过粘结剂相拼接且斜向光波导和条状光波导的横截面的截面宽度和截面长度均相等。这样，第一子光波导阵列单元11、第二子光波导阵列单元12、第三子光波导阵列单元13、第四子光波导阵列单元14、第五子光波导阵列单元15、第六子光波导阵列单元16、第七子光波导阵列单元17以及第八子光波导阵列单元18内的光波导排列使得第一光波导阵列1整体类似图8或者图5，其内部的具体排列可以采用形状规则的光波导或者形状不规则的光波导，本发明实施例对此不做限制。
优选地，斜向光波导和条状光波导的横截面的截面宽度为W、截面长度为H，且截面宽度为W、截面长度为H满足如下条件：0.1mm<W<5mm，0.1mm<H<5mm。粘结剂为光敏胶或者热敏胶。
请参阅图10，为便于进一步理解本发明实施例一种光学透镜，下面简述其工作原理：
物方光源O发出光束，经两条相互正交的光波导a，b后，光线经光波导重叠区内部反射分成四束光，三束形成干扰杂光，分别为A、B和C，其中A、B光为奇数反射光，其覆盖成像面时将形成重影光。C光为直射光，当该光束进入人眼时，观察者可观察到原物体；D光参与成像，与物光束相对于该光学透镜对称，当光学透镜中第一光波导阵列1和第二光波导阵列3组合后其重叠区可形成大量矩形阵列，可将物光源O对称调制到像面聚焦成像Ox。
与现有技术相比，本发明实施例一种光学透镜具有如下有益效果：
本发明实施例一种光学透镜通过光波导拼接光波导阵列单元以及光波导阵列单元拼接第一光波导阵列1和第二光波导阵列3的方式，将大屏幕的加工巧妙转换为各种类型的光波导的拼接，在一定程度上降低了制造难度，提高了加工效率，满足了各种场景的应用需求。同时，还具有大视场、大孔径、高解像、无畸变、无色散的成像特性。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种光学透镜，其特征在于，所述光学透镜包括第一玻璃窗口、第二玻璃窗口、第一光波导阵列以及与所述第一光波导阵列适应设置的第二光波导阵列，所述第一玻璃窗口、第二玻璃窗口相对设置且均具有两个光学面；所述第一光波导阵列与所述第一玻璃窗口、所述第二光波导阵列与所述第二玻璃窗口之间通过第二粘剂接合，所述第一玻璃窗口远离所述第一光波导阵列的一侧以及所述第二玻璃窗口远离所述第二光波导阵列一侧分别设置有增透膜；
所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列分别包括至少一个光波导阵列单元，所述光波导阵列单元包括斜向设置的至少一块光波导，所述光波导的上表面和下表面设置有反射层且所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列中相对应部分的波导方向相互垂直；所述光波导与其相邻的光波导之间存在两个交接面，所述交接面之间由第一粘剂接合。
2.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述第一光波导阵列包括第一光波导阵列单元，所述第一光波导阵列单元中的光波导呈左下方向45度并排设置；所述第二光波导阵列包括第二光波导阵列单元，所述第二光波导阵列单元中的光波导呈右下方向45度并排设置。
3.如权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述第一光波导阵列单元的截面为长方形，所述光波导包括设置在所述第一光波导阵列单元一条对角线两端的两个三角形光波导、异形光波导阵列以及位于所述三角形光波导和所述异形光波导阵列之间的两个梯形光波导阵列；
所述梯形光波导阵列包括至少一个梯型光波导，所述异形光波导阵列包括含有所述第一光波导阵列单元另一条对角线上的一个直角的第一异形光波导、含有所述第一光波导阵列单元另一条对角线上的另一个直角的第二异形光波导以及位于所述第一异形光波导阵列和所述第二异形光波导阵列之间的至少一个平行四边形光波导；
所述三角形光波导、梯型光波导、第一异形光波导、第二异形光波导以及平行四边形光波导的横截面的截面宽度和截面长度均相等，所述三角形光波导的长度比所述梯型光波导的长度小，所述梯型光波导的长度比所述第一异形光波导的长度小，所述第一异形光波导、平行四边形光波导、第二异形光波导阵列的长度相等。
4.如权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述第一光波导阵列单元的截面为正方形，所述光波导包括设置在所述第一光波导阵列单元一条对角线两端的两个三角光波导、含有所述第一光波导阵列单元另一条对角线上的两直角的异形光波导以及位于所述三角光波导和所述异形光波导之间的两个梯形光波导阵列；
所述梯形光波导阵列包括至少一个梯形光波导，所述三角光波导、异形光波导以及梯形光波导的横截面的截面宽度和截面长度均相等，所述三角光波导的长度比所述梯形光波导的长度小，所述梯形光波导的长度比所述异形光波导的长度小。
5.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述第一光波导阵列截面为矩形，所述第一光波导阵列包括第一子光波导阵列单元、第二子光波导阵列单元、第三子光波导阵列单元、第四子光波导阵列单元、第五子光波导阵列单元、第六子光波导阵列单元、第七子光波导阵列单元以及第八子光波导阵列单元，所述第一子光波导阵列单元、第三子光波导阵列单元、第四子光波导阵列单元、第五子光波导阵列单元、第六子光波导阵列单元以及第八子光波导阵列单元截面为直角三角形，所述第二子光波导阵列单元和所述第七子光波导阵列单元截面为正方形，所述第二子光波导阵列单元的四个外侧边分别与所述第一子光波导阵列单元的斜边、所述第三子光波导阵列单元的直角边、所述第五子光波导阵列单元的直角边和所述第六子光波导阵列单元的斜边相固定；所述第七子光波导阵列单元的四个外侧边分别与所述第三子光波导阵列单元的另一直角边、所述第四子光波导阵列单元的斜边、所述第八子光波导阵列单元的斜边和所述第六子光波导阵列单元的另一直角边相固定。
6.如权利要求5所述的光学透镜，其特征在于，所述第二子光波导阵列单元和所述第七子光波导阵列单元分别由斜向设置的至少一条条状光波导组成。
7.如权利要求6所述的光学透镜，其特征在于，所述第一子光波导阵列单元、第三子光波导阵列单元、第四子光波导阵列单元、第五子光波导阵列单元、第六子光波导阵列单元以及第八子光波导阵列单元中分别包括至少一条斜向设置的斜向光波导，所述斜向光波导与所述第二子光波导阵列单元或者所述第七子光波导阵列单元中的条状光波导通过粘结剂相拼接；所述斜向光波导和所述条状光波导的横截面的截面宽度和截面长度均相等。
8.如权利要求7所述的光学透镜，其特征在于，所述斜向光波导和所述条状光波导的横截面的截面宽度为W、截面长度为H，所述截面宽度为W、截面长度为H满足如下条件：0.1mm<W<5mm，0.1mm<H<5mm。
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