CN1662837A - 具有柔焦效应的光学透镜 - Google Patents

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Abstract

在这里描述了一种光学透镜(1)，在其光学有效的表面上具有压印的、波形延伸的精细结构(2)。在该精细结构(2)上压印一个波形延伸的微观结构(3)。通过这种按照本发明的设计实现一个柔焦效应，该效应可以以可预见的重复生产的形式产生。

Description

具有柔焦效应的光学透镜
本发明涉及一种光学成像的透镜。这种透镜首先具有这种功能，将一个来自物平面的物体成像在一个像平面里面。在此在许多情况下成像和物体要相互近似。例如对于来自汽车工业领域的这种透镜是早已公知的投影透镜。但是本发明绝不局限于此。
在应用这样一种光学透镜、最好是一种非球形光学透镜时可能出现所不期望的效应，它们源于所期望的明显的成像轮廓。作为示例在这里可以列举对于汽车的近光灯的明-暗边界。所述明显的明-暗边界仅仅导致对于道路部位的扇形照明。但是也期望并在由立法者所要求的界限里需要对于邻接部位的照射。
由此提出本发明的目的是，提供一种在其表面上具有一种柔焦效应(Weichzeicheffekt)的光学透镜，该柔焦效应能够使一个通过透镜投射的物体的轮廓不明显地成像，而是产生一个柔和的过渡。
这个目的通过一个具有权利要求1特征的光学透镜得以实现。有利的实施例由从属权利要求给出。
因此建议一种光学透镜，它具有在其光学有效表面上压印的波形延伸的精细结构(Feinstruktur)，其中在该精细结构上压印一个波形延伸的微观结构(Mikrostruktur)。所述透镜表面在一定程度上这样成形：使两个波形延伸的结构重叠，其中如果借助于其它技术领域的概念，微观结构调制精细结构。借助于这个光学透镜例如使一个光源的明显的明-暗边界成像成一个明与暗之间的柔和过渡。过渡的明显性和柔和性可以借助于所建议的结构进行改变，并有针对性地进行调整。
所述结构可以位于透镜的一个侧面或两个侧面上。
所述精细结构的粗糙度一般高于微观结构的粗糙度。对于精细结构粗糙度的一个特别有利的范围是1-10μm。
而与此相反，对于微观结构的粗糙度优选位于0.1-2.5μm的范围内。这两种结构是永久地加入透镜材料中的结构。特别优选在透镜的非球形侧面上具有这种结构，如果该透镜设计为这种透镜的话。
特别优选的是一种实施例，其中精细结构从透镜的光轴径向向外延伸。如果重视在成像透镜的情况下的旋转对称轴，则特别优选这种实施例。
也特别优选一种实施例，其中重叠精细结构的微观结构围绕透镜光轴同心地设置。
但是要强调，对于例如聚光透镜用于例如定向应用时也能够使结构轴线平行于透镜的所述两个主轴中的一个主轴地进行布置。所期望的透镜使用领域要求相应地改变。
对于特殊的使用领域、例如汽车工业可以规定，所述精细结构和微观结构在一个同心地围绕透镜光轴延伸的表面部位中进行压印。按照一个优选的实施例这个部位可以与光轴同心地在透镜的非球形侧面上。位于环内部的透镜部位不参与柔焦效应。但是这一点不存在问题，因为这个部位尤其对于汽车透镜只具有微不足道的光学意义。
按照一个特别优选的改进方案规定，所述精细结构的粗糙度从透镜的光轴到其边缘减小，其振荡也在一定程度上衰减。由此在外部部位中产生更少的光散射，并且这一点允许例如在汽车工业中关于光密度方面可以遵循上述法定的极限值。
这一点也可以用于配有按照本发明的结构的环形表面部位，面对透镜光轴的部位的精细结构的粗糙度向着面对透镜边缘的部位减小。
借助于附图示例地详细描述本发明。附图示出：
图1一个透镜的俯视简图，
图2沿着图1中B-B的半个径向截面图，
图3精细结构在透镜上的衰减调制，
图4一个具有结构化的局部部位的非球形透镜的侧视图，
图5图4中透镜的俯视图，
图6沿着图5中A-A的截面简图，
图7简示出重叠所述精细结构的微观结构的可调节参数，
图8简示出没有按照本发明结构的明显的成像轮廓(a)和柔焦效应(b)，该柔焦效应起到从明边界到暗边界柔和过渡的作用。
下面用相同的附图标记表示相同的部件。
图1简示出一个非球形透镜1的俯视图。图2简示出一个沿着图1中的B-B剖面线的径向截面图。可以清楚地看出在透镜1的非球形侧面5上的精细结构2，与此相反平侧面6没有进行精细结构化。出于明显的原因所述非球形侧面5以连续的线示出，而所述精细结构2的变化曲线(Verlauf)也是如此。所示的非球形侧面5的变化曲线是非球形侧面的理想变化曲线，但是通过从透镜的光轴径向向外延伸的精细结构2在其上重叠。
如图3所示，所述精细结构2可以这样构成，所述波形的变化曲线向着边缘衰减，也就是说，粗糙度从透镜的光轴向着透镜的边缘减小。这一点在图3中表示。在此从光轴的“零位”在横坐标上以mm给出长度而在纵坐标上以mm给出粗糙度。如同看到的那样，粗糙度在光轴处约为3μm，在透镜的边缘上约为1μm。这种振荡衰减，以使杂光效应在透镜的外边缘上最小化。振幅在此示例地约为1mm。
图4以简化侧视图示出一个非球形透镜1，由该透镜规定一个在光轴的投射方向上可以看出的环形表面部位4，它具有按照本发明的结构。这一点借助于图5-7表明。图5示出根据图4的透镜的俯视图。图6简示出沿着图5中的A-A剖面线的截面图。可以看出另一结构、即微观结构3，它重叠在按照图2和3的精细结构2上。
在图7中可以看出重叠精细结构2的微观结构3的可重复加工的参数。其中振幅d是一个可调节的参数。对于d特别优选的范围是0.2-0.5mm。
所述微观结构的粗糙度h优选在0.5-2.5μm之间。半径R最好为2-10mm。
根据所期望的使用领域可以使用精细结构2和微观结构3的相应的设计。
从图8a与8b的比较中可以得出具有柔焦效应透镜所实现的效果。图8a示出一个明-暗边界的明显成像轮廓。这一点例如对于应用在汽车工业中作为近光灯中的透镜时是不期望的。按照本发明的透镜在一定程度上使过渡区模糊，如同由图8b所示的那样。前面明显的成像轮廓变得更柔和，这在近光情况下意味着，在成像边界周围的部位更加柔和地被照亮。

Claims (9)

1.具有在其光学有效表面上压印出的、波形延伸的精细结构(2)的光学透镜(1)，其中在该精细结构(2)上压印一个波形延伸的微观结构(3)。
2.如权利要求1所述的光学透镜，其中所述精细结构(2)具有一个在1-10μm范围内的粗糙度。
3.如权利要求1或2所述的光学透镜，其中所述微观结构(3)具有一个在0.1-2.5μm范围内的粗糙度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的光学透镜，其中所述精细结构(2)从透镜(1)的光轴开始径向向外延伸。
5.如权利要求1至4中任一项所述的光学透镜，其中所述微观结构(3)围绕透镜(1)的光轴同心地设置。
6.如权利要求1至5中任一项所述的光学透镜，其中所述精细结构(2)和微观结构(3)压印在一个同心地围绕透镜(1)的轴线延伸的表面部位(4)中。
7.如权利要求6所述的光学透镜，其中所述表面部位(4)在透镜(1)的非球形侧面上与光轴同心。
8.如权利要求4至7中任一项所述的光学透镜，其中所述精细结构(2)的粗糙度从透镜的光轴到其边缘减小。
9.如权利要求7所述的光学透镜，其中面对透镜(1)光轴的部位的精细结构(2)的粗糙度向着面对透镜(1)的边缘的部位减小。
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