CN116106995A - 菲涅尔透镜及其制备方法、光学模组及光学成像设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种菲涅尔透镜及其制备方法、光学模组及光学成像设备。该菲涅尔透镜包括：相对设置的第一表面和第二表面，至少第一表面设置为菲涅尔面，菲涅尔面具有多个锯齿状结构，锯齿状结构包括有效面和无效面，有效面相对于无效面远离菲涅尔透镜的中心。其中，锯齿状结构的无效面倾角与入射光角度对应设置。

Description

菲涅尔透镜及其制备方法、光学模组及光学成像设备

技术领域

本公开实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种菲涅尔透镜及其制备方法、光学模组及光学成像设备。

背景技术

菲涅尔透镜具有轻薄等优点，被应用在众多成像光学领域，例如，可以应用在头戴式显示领域，有利于实现头戴式显示设备的轻薄化发展。然而，在菲涅尔透镜中，由于存在无效面，斜入射的光线在通过无效面后，出射光方向会发生改变，形成杂散光，降低有效光光效，同时易产生鬼影、眩光等不良现象。

发明内容

本公开实施例提供了一种菲涅尔透镜及其制备方法、光学模组及光学成像设备。

第一方面，本公开实施例提供了一种菲涅尔透镜，包括：相对设置的第一表面和第二表面，至少所述第一表面设置为菲涅尔面，所述菲涅尔面具有多个锯齿状结构，所述锯齿状结构包括有效面和无效面，所述有效面相对于所述无效面远离所述菲涅尔透镜的中心，其中，所述锯齿状结构的无效面倾角与入射光角度对应设置。

进一步地，所述无效面倾角为所述无效面与所述菲涅尔透镜的中心轴线之间的夹角，所述入射光角度为入射光线与所述菲涅尔透镜的中心轴线之间的夹角，

所述无效面倾角与入射光角度之间的差值在预设范围内，所述预设范围为-5°～5°。

进一步地，所述菲涅尔面包括沿径向方向划分的多个调光区，每个调光区包括至少一个锯齿状结构，同一所述调光区的无效面倾角相同，至少两个所述调光区的无效面倾角不同，每个所述调光区中的无效面倾角与该调光区的入射光角度对应设置。

进一步地，每个所述调光区的无效面倾角与该调光区的主光线的入射角度相同，以使得所述主光线平行于相应调光区中的无效面入射。

进一步地，所述菲涅尔透镜所在光学系统的视角被划分为多个角度范围，分别将每个所述角度范围在所述菲涅尔面上对应的区域划分为一个所述调光区。

进一步地，所述第一表面相对于所述第二表面靠近光源，所述第一表面和第二表面为不同的所述菲涅尔面，所述菲涅尔面包括位于中心的圆形调光区以及至少一个环绕在所述圆形调光区外的环形调光区，所述第一表面中的至少一个环形调光区的无效面倾角小于所述第二表面中的对应环形调光区的无效面倾角。

第二方面，本公开实施例提供了一种菲涅尔透镜的制备方法，包括：

确定待制备的菲涅尔透镜在所属光学系统中的入射光角度数据；

基于所述入射光角度数据，确定所述菲涅尔透镜中锯齿状结构的无效面倾角；

按照所确定的无效面倾角制备所述菲涅尔透镜。

第三方面，本公开实施例提供了一种光学模组，包括：多片上述第一方面提供的菲涅尔透镜，多片所述菲涅尔透镜的光轴重合。

第四方面，本公开实施例提供了一种光学成像设备，包括：上述第一方面提供的菲涅尔透镜；或者，上述第三方面提供的光学模组。

进一步地，所述光学成像设备为头戴式显示设备，所述光学成像设备还包括：显示模组，所述菲涅尔透镜的第一表面朝向所述显示模组。

本公开实施例提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本公开实施例提供的菲涅尔透镜，通过将无效面倾角与入射光角度对应设置，保证无效面倾角尽量接近于入射光角度，甚至与入射光角度相同，以使得入射光线与无效面趋近于平行，从而能够有效地减少通过无效面的光线，减少杂散光，提高有效光光效，有利于改善鬼影、眩光等不良现象，使画面更加清晰。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为一种示例性菲涅尔透镜的平面结构示意图；

图2为图1的AA截面示意图；

图3为本公开实施例中一种示例性菲涅尔透镜的截面示意图；

图4为本公开实施例中不同入射光角度对应的无效面倾角设计示意图；

图5为本公开实施例中一种示例性分区示意图；

图6为本公开实施例中对比试验的光线追迹效果图；

图7为本公开实施例中一种菲涅尔透镜的制备方法的流程图；

图8为本公开实施例中一种示例性光学模组的结构示意图；

图9为本公开实施例中一种光线分布情况示意图。

具体实施方式

如图1所示，菲涅尔透镜表面刻录了由小到大的多个同心圆，是在普通透镜的基础上，去除普通透镜中的多余的光学材料形成的。因此，菲涅尔透镜具有比普通透镜重量轻、厚度薄的优点。

图2为一种示例性菲涅尔透镜的截面结构示意图。如图2所示，菲涅尔透镜10包括相对设置的第一表面和第二表面。第一表面为入光面、第二表面为出光面。第一表面为菲涅尔面，设置有多个锯齿状结构100，锯齿状结构100包括有效面101和无效面102，有效面101和无效面102相接，均为锯齿状结构100的侧面。

通常情况下，光线通过菲涅尔面的有效面101进行折射，最终在人眼上形成影像；然而，光线也可能通过菲涅尔面的无效面102，该部分光线的传播偏离了正常路径，形成了杂散光(即非序列光)。杂散光的出现会导致影像对比度降低。

例如，如图2中的局部放大图所示，大部分光线如光线L1从有效面101进入菲涅尔透镜10后，在锯齿状结构100中产生一次折射后沿既定路径出射，达到所需的光路调节效果。但是，存在一小部分光线例如光线L2从有效面101的靠近无效面102的边缘位置进入菲涅尔透镜10后，会在锯齿状结构100中产生一次折射后从无效面102出射，进入相邻的锯齿状结构100，并在该锯齿状结构100中产生第二次折射后再出射。这样，这部分光线就产生了光路方向的变化，脱离原本的出射路径，向其他方向出射。这些光会在系统内继续无序传播，最终形成干扰画面的杂散光。因此，将菲涅尔透镜10应用于光学成像设备如头戴式显示设备中时，容易产生鬼影、眩光等不良现象，影响显示画面的清晰度。

为防止杂散光干扰画面，在一些示例中，采用了遮挡无效面和/或齿尖的方案，以减少通过无效面的光线。然而，该方案虽然可以有效减少眩光等杂散光影响，但也容易带来光效降低、画面断裂等不良。

有鉴于此，本公开实施例提出了一种无遮挡、不降低光效的方案，巧妙地根据成像光路角度定制化调整锯齿状结构中的无效面倾角，使得入射光线尽可能少地通过无效面，从而减少杂散光，改善由杂散光带来的鬼影、眩光等不良现象。

下面将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图3示出了本公开一实施例中菲涅尔透镜的截面结构示意图。如图3所示，本公开实施例提供的菲涅尔透镜20包括：相对设置的第一表面21和第二表面22。第一表面21为入光面，第二表面22为出光面，即使用时，第一表面21相对于第二表面22更靠近所在光学系统的光源。其中至少第一表面21设置为菲涅尔面。菲涅尔面是指菲涅尔透镜20上的刻录有由小到大的多个同心圆的表面。菲涅尔面具有多个锯齿状结构200。锯齿状结构200包括有效面201和无效面202，有效面201相对于无效面202远离菲涅尔透镜20的中心。

有效面201可以是弧面，或者，也可以是平面，具体根据实际场景的光路调节需要设置，本实施例对此不做限制。

无效面202为平面，且无效面倾角与入射光角度对应设置。在一些示例中，菲涅尔面的各锯齿状结构200的无效面倾角均可以与入射光角度对应设置，保证无效面倾角尽量接近入射光角度，以使得入射光线与无效面202趋近于平行，从而减少通过无效面202上的光线，减少杂散光。

需要说明的是，上述无效面倾角为无效面202与菲涅尔透镜20的中心轴线OO′之间的夹角α，上述入射光角度为入射到相应锯齿状结构200的光线与菲涅尔透镜20的中心轴线OO′之间的夹角θ。

具体实施时，需要预先确定菲涅尔透镜所应用的光学系统，并确定该光学系统中入射到该菲涅尔透镜上的光束的入射角度。例如，可以通过对该光学系统进行光学模拟，确定出该菲涅尔透镜的入射光角度数据。然后再根据所确定的入射光角度数据对应设置菲涅尔透镜的无效面倾角。这种定制化设计能够使得菲涅尔透镜的无效面倾角与入射光角度适配，尽量使得入射光线与无效面202趋近于平行，从而减少打到无效面202上的光线，能够在不遮挡无效面202及齿尖的情况下，有效地减少杂散光，提高光效。

例如，当入射光为平行光束时，无效面倾角可以设置为与入射光角度相同。例如，图4示出了不同入射光角度对应的无效面倾角设计示意图，图4中带箭头的直线表示入射光线。如图4中的(a)图和(b)图所示，入射光角度不同，所采用的菲涅尔透镜的无效面倾角也就不同，无效面倾角与入射光线基本平行。

当入射光为非平行光束时，入射到不同位置的光线角度存在差异，此时，可以将菲涅尔面中各锯齿状结构200的无效面倾角设置为与相应位置的入射光角度基本相同。此处的“基本相同”是指无效面倾角与入射光角度之间的差值在预设范围内。预设范围为接近于0°的较小范围，可以根据实际应用场景的需要确定，例如，预设范围可以为-5°～5°。

例如，可以分别针对每个锯齿状结构200，根据入射光角度进行无效面倾角设计，使得无效面倾角尽量接近于该锯齿状结构200的入射光角度。

考虑到对每个锯齿状结构200分别进行无效面倾角设计，数据量较大，加工也比较复杂，在一些示例中，可以对同一菲涅尔面进行分区，通过分区设置无效面倾角，在达到减少杂散光效果的同时，降低设计和加工复杂度。此时，菲涅尔面包括多个调光区，每个调光区包括至少一个锯齿状结构200。不同调光区包含的锯齿状结构200数量可以相同，或者，也可以不同，具体根据实际应用场景的需要划分。同一调光区的无效面倾角相同。每个调光区中的无效面倾角与该调光区的入射光角度对应设置，以适配相应位置的入射光，尽量减小各锯齿状结构200的无效面倾角与入射光角度之间的差异，从而减少杂散光。

其中至少两个调光区的无效面倾角不同。在一些示例中，不同调光区的无效面倾角可以各不相同。例如，在一种应用场景中，光线分布满足：越靠近中心，入射光角度越小的规律，那么，越靠近中心的调光区，无效面倾角也就越小。当然，在其他示例中，也可能存在两个间隔的调光区的无效面倾角相同，具体根据实际应用场景的光线情况设置。

具体实施时，考虑到各锯齿状结构200均围绕菲涅尔透镜的中心呈闭合状设置，可以沿径向方向，将菲涅尔面划分为上述的多个调光区，如图5示出的Q1、Q2、Q3、Q4和Q5。此时，上述多个调光区包括：位于中心的圆形调光区以及至少一个环绕在圆形调光区外的环形调光区。例如，以沿径向方向将菲涅尔面划分为五个调光区为例，这五个调光区可以分别为：位于中心的圆形调光区，以及依次环绕在圆形调光区外的四个环形调光区。需要说明的是，具体划分的调光区数量可以根据实际应用场景的入射光束的角度分布确定，本实施例对此不做限制。

在一些示例中，可以按照菲涅尔透镜所在光学系统的视角，对菲涅尔面进行调光区的划分。例如，如图5所示，可以将视角

(本文中所述的视角是指半视角)划分为多个角度范围，分别将每个角度范围在菲涅尔面上对应的区域划分为一个调光区。例如，视角为45度，可以将0度～10度对应的菲涅尔面区域划分为第一调光区，10度～20度对应的菲涅尔面区域划分为第二调光区，20度～30度对应的菲涅尔面区域划分为第三调光区，30度～40度对应的菲涅尔面区域划分为第四调光区，40度～45度对应的菲涅尔面区域划分为第五调光区。

需要说明的是，除了按照视角进行划分以外，也可以采用其他分区方式，例如，也可以将菲涅尔面的半径进行等分为多段，每一段对应的区域为一个调光区。具体实施时，可以根据实际应用场景的需要确定分区方式，本实施例对此不做限制。

考虑到入射到同一调光区的不同光线的角度可能略有差异，在一些示例中，每个调光区中的无效面倾角可以与该调光区的主光线的入射角度相同，以使得主光线平行于相应调光区中的无效面202入射。可以理解的是，调光区的主光线是指通过该调光区中心位置的光线。例如，对于圆形调光区来讲，主光线为通过圆心的光线；对于环形调光区来讲，主光线可以为通过其中心线上任一点的光线。例如，若主光线垂直入射到调光区中心位置，则相应调光区的无效面倾角可以设置为0度，若主光线斜入射到调光区中心位置，且入射角度为45度，则相应调光区的无效面倾角可以设置为45度。

当然，除了按照主光线入射角度设置各调光区的无效面倾角以外，在其他示例中，也可以按照调光区的其他光线的入射角度来设置无效面倾角。或者，也可以分别针对每个调光区，结合该调光区的入射光角度范围进行光学模拟，在入射光角度范围内设置该调光区的无效面倾角，并按照一定步长调整，将形成杂散光最少，光效最高的倾角确定为最终产品中该调光区的无效面倾角。

在第一表面21为菲涅尔面的基础上，第二表面22可以为球面或者非球面，具体根据实际应用需要设置。在一些示例中，第二表面22也可以设置为菲涅尔面，考虑到除了沿光轴垂直入射的光线以外，其余光线在经过第一表面21后角度会发生变化。由此，第二表面22的无效面倾角也就与第一表面21的无效面倾角存在差异，具体需要对应第二表面22的入射光角度另外设置。

例如，按照同样的分区方式，第一表面21和第二表面22被划分为：位于中心的圆形调光区以及至少一个环绕在圆形调光区外的环形调光区。当菲涅尔透镜应用于头戴式显示设备的成像光学系统时，菲涅尔透镜的光轴与显示屏的中心轴线重合，此时，第一表面和第二表面的圆形调光区的无效面倾角均可以设置为0度。而对于环绕在圆形调光区外的环形调光区来讲，第一表面中的至少一个环形调光区的无效面倾角小于第二表面中的相应环形调光区的无效面倾角。具体根据实际光场分布以及菲涅尔透镜的面型确定。

例如，以上述示例的五个调光区为例，两个表面的第一调光区的无效面倾角可以相同，均为0度。而在某些菲涅尔透镜中，对于第二调光区至第五调光区来讲，均是第一表面的无效面倾角分别小于第二表面的无效面倾角；在某些菲涅尔透镜中，对于第二调光区至第四调光区来讲，均是第一表面的无效面倾角分别小于第二表面的无效面倾角，但第一表面的第五调光区的无效面倾角大于第二表面的第五调光区的无效面倾角。

为了进一步验证本方案的效果，进行了模拟试验。具体的，针对平行光入射场景，以第一表面21为菲涅尔面，第二表面22为平面的菲涅尔透镜产品为例，建立了两组光学模型。对其中一组光学模型进行了无效面倾角定制，也就是将第一表面21的锯齿状结构200的无效面倾角设置为与入射光角度相同。而另一组光学模型的无效面倾角按照常规设置(例如，通常设置为0度，即平行于菲涅尔透镜的中心轴)，作为无倾角定制的对比例。建模设置完成后分别进行光线追迹，结果如图6所示。图6中的(a)图示出了无倾角定制的对比例的光线追迹结果，图6中的(b)图示出了经过无效面倾角定制后的光线追迹结果。对比图6中的(a)图和(b)图可以看出，经过无效面倾角定制后，杂散光明显减少。并且，从试验得到的光效数据来看，相比无倾角定制的方案，倾角定制后的系统光效相比无倾角系统光效提升了12.9％。

因此，本公开实施例提供的菲涅尔透镜，通过将菲涅尔面的无效面倾角与入射光角度对应设置，能够有效地减少杂散光，改善由杂散光引起的鬼影、眩光等不良现象。相比于遮挡无效面202和/或齿尖的方案，有利于提升光效。

图7示出了一种菲涅尔透镜的制备方法的流程图。如图7所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S101，确定待制备的菲涅尔透镜在所属光学系统中的入射光角度数据；

步骤S102，基于入射光角度数据，确定菲涅尔透镜中锯齿状结构的无效面倾角；

步骤S103，按照所确定的无效面倾角制备菲涅尔透镜。

需要说明的是，菲涅尔透镜的入射光角度数据可以通过构建光学模型，对光学系统包括光源以及菲涅尔透镜之前的光路组件进行模拟确定。然后，根据入射光角度数据后定制无效面倾角。例如，对于平行光入射场景，入射光角度单一，无效面倾角可以设置为与入射光角度相同；对于非平行光入射场景，可以分区按照入射光角度设置无效面倾角，具体实施过程可以参照上文中的相关描述。

除了确定无效面倾角以外，还需要确定其他结构参数，例如，需要根据光学特性要求，设计菲涅尔透镜的各锯齿状结构的形状和透镜结构参数，这些结构参数的设计具体可以参见相关技术，此处不做详述。

例如，可以先根据所设计的结构参数以及定制的无效面倾角，加工菲涅尔透镜模具，然后再使用菲涅尔透镜模具，通过液态胶涂布固化或热压成型等方式制备得到菲涅尔透镜。当然，也可以采用其他加工方式制备菲涅尔透镜，本实施例对此不做限制。

另外，本公开一实施例还提供了一种包含上述菲涅尔透镜的光学模组，该光学模组包括：多片本公开任一实施例提供的菲涅尔透镜，多片菲涅尔透镜的中心在同一直线上，即光轴重合。

图8示出了一种示例性光学模组的部分截面示意图。该光学模组30包括：第一菲涅尔透镜801、第二菲涅尔透镜802以及第三菲涅尔透镜803。第二菲涅尔透镜802位于第一菲涅尔透镜801和第三菲涅尔透镜803之间。第二菲涅尔透镜802与第三菲涅尔透镜803之间的距离小于第二菲涅尔透镜802与第一菲涅尔透镜801之间的距离。

每片菲涅尔透镜均包括两个表面，三片菲涅尔透镜则具有六个表面。以六个表面均为菲涅尔面为例，对于斜入射的光线来讲，光线在到达每个面上时对应的入射角不同，如图8所示。由此，可以分别针对每个表面，根据入射光角度设置其无效面倾角。这样能够有效地减少光学模组形成的杂散光，甚至可以将通过无效面的光线减少90％以上，使得整个光学模组的光效得到较大的提升。

例如，当图8示出的三片式光学模组应用于头戴式显示设备时，光线分布情况如图9所示，显示屏901显示画面时发出的光线依次经过菲涅尔透镜lens3、lens2、lens1后成像到人眼902上。lens1、lens2以及lens3的光轴与显示屏901的中心轴线重合。此时，可以将lens1、lens2以及lens3的前、后表面分别沿径向方向划分为多个调光区，针对每个调光区，根据各自的入射光角度对应设置无效面倾角。

例如，该光学模组所在的光学系统的视角为45度，根据视角将lens1、lens2以及lens3的前、后表面分别划分为五个调光区。对于每个表面来讲，第一调光区为对应于0度到10度视角范围的区域，第二调光区为对应于10度到20度视角范围的区域，第三调光区为对应于20度到30度视角范围的区域，第四调光区为对应于30度到40度视角范围的区域，第五调光区为对应于40度到45度视角范围的区域。此时，各表面中的不同调光区的分区范围以及无效面倾角可以设计为如表1所示。

表1

需要说明的是，表1中的“前”“后”分别是指透镜的前表面和后表面。本文将图9中各菲涅尔透镜的朝向人眼902的表面称为前表面，也就是上述的第二表面，朝向显示屏901的表面称为后表面，也就是上述的第一表面。表1中的分区范围是指y坐标范围，坐标原点为透镜中心点，单位是毫米。

从表1可以看出，在三片菲涅尔透镜构成的光学模组中，同一片菲涅尔透镜的同一表面中，不同调光区的无效面倾角不同。除了第一调光区以外，同一菲涅尔透镜前、后表面的无效面倾角不同。

对比同一菲涅尔透镜同一表面中的各调光区的无效面倾角可以看出：在lens1的前、后表面，lens2的前、后表面以及lens3的后表面中，从中心到边缘，各调光区的无效面倾角依次增大；lens3的前表面中的第一调光区至第四调光区的无效面倾角依次增大，第五调光区的无效面倾角小于第四调光区的无效面倾角。

对比同一菲涅尔透镜的不同表面的无效面倾角可以看出：对于第一调光区来讲，lens1、lens2和lens3前、后表面的无效面倾角相同，均为0度。对于第二调光区到第五调光区来讲，lens1和lens2均是后表面小于前表面，lens3的第二调光区至第四调光区是后表面小于前表面，第五调光区是后表面大于前表面。

另外，本公开一实施例还提供了一种光学成像设备，包括：本公开任一实施例提供的菲涅尔透镜。例如，光学成像设备可以是光学显微镜或者是头戴式显示设备如VR头盔、VR眼镜等，本实施例对此不做限制。

当光学成像设备为头戴式显示设备时，光学成像设备还包括：显示模组。菲涅尔透镜的第一表面朝向显示模组。

本公开一实施例还提供了一种光学成像设备，包括：本公开任一实施例提供的光学模组。该光学模组可以作为光学成像设备的目镜，或者是作为目镜的部分组件。当光学成像设备为头戴式显示设备时，该光学成像设备还包括：显示模组。光学模组中靠近显示模组的菲涅尔透镜的第一表面朝向显示模组。例如，图9中lens3的第一表面朝向显示模组。

本公开实施例的光学成像设备，通过采用菲涅尔透镜，并将菲涅尔透镜的无效面倾角与入射光角度对应设置，有效地减少了杂散光，改善鬼影、眩光等不良现象，使画面更加清晰。并且，相比于对无效面和/或齿尖进行遮挡的方案，有利于提升光效，保证画面质量。

在以上的描述中，对于产品的构图等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的结构。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

另外，所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

尽管已描述了本公开的示例性实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括示例性实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种菲涅尔透镜，其特征在于，包括：相对设置的第一表面和第二表面，至少所述第一表面设置为菲涅尔面，所述菲涅尔面具有多个锯齿状结构，所述锯齿状结构包括有效面和无效面，所述有效面相对于所述无效面远离所述菲涅尔透镜的中心，其中，所述锯齿状结构的无效面倾角与入射光角度对应设置。

2.根据权利要求1所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述无效面倾角为所述无效面与所述菲涅尔透镜的中心轴线之间的夹角，所述入射光角度为入射到相应锯齿状结构的光线与所述菲涅尔透镜的中心轴线之间的夹角，

所述无效面倾角与入射光角度之间的差值在预设范围内，所述预设范围为-5°～5°。

3.根据权利要求1所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述菲涅尔面包括沿径向方向划分的多个调光区，每个调光区包括至少一个锯齿状结构，同一所述调光区的无效面倾角相同，至少两个所述调光区的无效面倾角不同，每个所述调光区中的无效面倾角与该调光区的入射光角度对应设置。

4.根据权利要求3所述的菲涅尔透镜，其特征在于，每个所述调光区的无效面倾角与该调光区的主光线的入射角度相同，以使得所述主光线平行于相应调光区中的无效面入射。

5.根据权利要求3所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述菲涅尔透镜所在光学系统的视角被划分为多个角度范围，分别将每个所述角度范围在所述菲涅尔面上对应的区域划分为一个所述调光区。

6.根据权利要求1所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述第一表面相对于所述第二表面靠近光源，所述第一表面和第二表面为不同的所述菲涅尔面，所述菲涅尔面包括位于中心的圆形调光区以及至少一个环绕在所述圆形调光区外的环形调光区，所述第一表面中的至少一个环形调光区的无效面倾角小于所述第二表面中的对应环形调光区的无效面倾角。

7.一种菲涅尔透镜的制备方法，其特征在于，包括：

确定待制备的菲涅尔透镜在所属光学系统中的入射光角度数据；

基于所述入射光角度数据，确定所述菲涅尔透镜中锯齿状结构的无效面倾角；

按照所确定的无效面倾角制备所述菲涅尔透镜。

8.一种光学模组，其特征在于，包括：多片权利要求1-6中任一项所述的菲涅尔透镜，多片所述菲涅尔透镜的光轴重合。

9.一种光学成像设备，其特征在于，包括：权利要求1-6中任一项所述的菲涅尔透镜；或者，权利要求8所述的光学模组。

10.根据权利要求9所述的光学成像设备，其特征在于，所述光学成像设备为头戴式显示设备，所述光学成像设备还包括：显示模组，所述菲涅尔透镜的第一表面朝向所述显示模组。

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