CN208705553U - 一种新型光学聚焦阵列结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型光学聚焦阵列结构，包括凸透镜层、凹透镜层、第一承载层、第二承载层和螺纹丝杆；其中，所述凸透镜层的下表面设置在第一承载层的上表面，所述凹透镜层的下表面设置在第二承载层的上表面；第一承载层和第二承载层的两侧边缘均设置有螺纹孔，所述第一承载层的和第二承载层通过螺纹丝杆配合螺纹孔固定连接，且第一承载层的下表面和凹透镜层的上表面相对设置。本实用新型提高了传感器的灵敏性，能捕捉更远距离的画面；菲涅尔凹透镜阵列和菲涅尔凸透镜阵列组合成复合透镜，实现了看得更小、看得更远、看得角度更大、成像清晰度高、成像效果好的目的。

Description

一种新型光学聚焦阵列结构

技术领域

本实用新型涉及菲涅尔透镜领域，具体地，涉及一种新型光学聚焦阵列结构。

背景技术

复合透镜是指两个以上的单体透镜构成的透镜，即由不同形状的单体透镜组合，且具有不同折射率的材料制成，以相同的轴线彼此排列构成的，可将凹凸单体透镜单独或胶合组成适于各种目的的复合透镜，一般的镜头几乎100％都是复合透镜。用一片凸透镜的单体透镜也可以聚光，但为使像差尽量小，得到平衡好的清晰像，必须将各种形式及各种光学玻璃的凸透镜和凹透镜组合起来。在许多情况下，通过使用具有互补像差的简单透镜的组合可以在很大程度上补偿像差。通过将凹透镜和凸透镜进行不同方式的组合，就可以形成各种能够看得更小、看得更远、看得角度更大的光学仪器。这些仪器对于我们的生活、生产都产生了重大影响。

使用普通的凸透镜，会出现边角变暗、模糊的现象，这是因为光的折射只发生在介质的交界面，凸透镜片较厚，光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分，只保留发生折射的曲面，便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。菲涅尔透镜就是采用了这种原理。菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路(即菲涅尔带)的玻璃，却能达到凸透镜的效果，如果投射光源是平行光，汇聚投射后能够保证图像各处亮度的一致。

菲涅尔透镜(Fresnel lens)，又称螺纹透镜，多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种新型光学聚焦阵列结构，菲涅尔凹透镜阵列和菲涅尔凸透镜阵列组合成复合透镜，实现了看得更小、看得更远、看得角度更大、成像效果平衡好、清晰度高的目的；本实用新型提高了传感器的灵敏性，能捕捉更远距离的画面。

根据本实用新型的一个方面，提供一种新型光学聚焦阵列结构，包括凸透镜层(1)、凹透镜层(2)、第一承载层(3)、第二承载层(4)和螺纹丝杆(5)；其中，所述凸透镜层(1)的下表面设置在第一承载层(3)的上表面，所述凹透镜层(2)的下表面设置在第二承载层(4)的上表面；所述第一承载层(3)和第二承载层(4)的两侧边缘均设置有螺纹孔(6)，所述第一承载层(3)的和第二承载层(4)通过螺纹丝杆(5) 配合螺纹孔(6)固定连接，且第一承载层(3)的下表面和凹透镜层(2)的上表面相对设置。

优选的，所述凸透镜层(1)是由复数个菲涅尔凸透镜组成的阵列结构；所述凹透镜层(2)是由复数个菲涅尔凹透镜组成的阵列结构。普通透镜只能单一成像，要实现远距离成像，其光学结构会很复杂，且需多个单体透镜组合，实际应用中也不可能在镜头中配置多个小镜头，成本高，也不能实现。而使用菲涅尔透镜阵列能完全解决此问题，菲涅尔透镜厚度薄，能侦测的距离远，而其构成的阵列结构感光灵敏，能捕捉更远距离的红外能量，且成像效果好，边缘清晰，无暗区，能保证图像各处亮度一致。

优选的，所述菲涅尔凸透镜阵列由32×32个或64×64个菲涅尔凸透镜构成；所述菲涅尔凹透镜阵列由32×32个或64×64个菲涅尔凹透镜构成，同一产品中菲涅尔凸透镜阵列和菲涅尔凹透镜阵列个数相同，菲涅尔透镜数量更多，成像效果更好，侦测距离更远。

优选的，所述菲涅尔凸透镜阵列和菲涅尔凹透镜阵列分别设置在PET基膜上，构成凸透镜层(1)和凹透镜层(2)；PET材料易得，价格低廉，稳固牢靠，适合作为基膜使用。

优选的，所述凸透镜层(1)和凹透镜层(2)的厚度均为0.25-0.37mm。

优选的，所述凸透镜层(1)和凹透镜层(2)的规格均为200×200mm，在保证侦测距离更远，实现高清晰成像效果的同时，其结构面积小，质量轻便，不会额外增加重量。

优选的，所述第一承载层(3)和第二承载层(4)均由PC板制成，且厚度均为2mm， PC板相对玻璃更为高透，质量轻便，不易破损。

优选的，所述螺纹丝杆(5)可调节第一承载层(3)和第二承载层(4)之间的间距，且调节范围为1-4mm，即调节了凸透镜层(1)和凹透镜层(2)的间距，实现了灵活调整聚焦效果的目的。

优选的，所述凸透镜层(1)与第一承载层(3)通过OCA光学胶贴合连接；所述凹透镜层(2)与第二承载层(4)通过OCA光学胶贴合连接，简单快捷，稳定牢固。

优选的，本实用新型还提供了一种新型光学聚焦阵列结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，制作模具，利用模具分别在PET膜上压印出菲涅尔凸透镜阵列结构和菲涅尔凹透镜阵列结构，形成凸透镜层(1)和凹透镜层(2)；

步骤二，PC板两侧钻出螺纹孔(6)，再分别与凸透镜层(1)和凹透镜层(2) 通过OCA光学胶贴合连接；

步骤三，通过螺纹丝杆(5)组装所述第一承载层(3)和第二承载层(4)，且使第一承载层(3)的下表面和凹透镜层(2)的上表面相对设置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

(1)本实用新型涉及的新型光学聚焦阵列结构，设计原理为：菲涅尔凹透镜阵列和菲涅尔凸透镜阵列分别与PC板贴合，并通过螺纹丝杆固定连接，组合成复合阵列透镜，实现了看得更小、看得更远、看得角度更大，成像平衡好，清晰度高的目的；

(2)本实用新型涉及的新型光学聚焦阵列结构，结构简单，设计巧妙，效果显著；

(3)本实用新型涉及的新型光学聚焦阵列结构，提高了传感器的灵敏性，能捕捉更远距离的画面；

(4)本实用新型涉及的新型光学聚焦阵列结构，菲涅尔透镜厚度薄，能侦测的距离远，而其构成的阵列结构感光灵敏，能捕捉更远距离的红外能量，且成像效果好，边缘清晰，无暗区；

(5)本实用新型涉及的新型光学聚焦阵列结构，质量轻便，不会额外增加装置的重量；

(6)本实用新型涉及的新型光学聚焦阵列结构，能灵活调节凹凸透镜层的间距，实现了调整聚焦效果的目的；

(7)本实用新型涉及的新型光学聚焦阵列结构，成像效果好，成本低，应用范围广，适合大范围推广应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为新型光学聚焦阵列结构的结构示意图；

图1中：1为凸透镜层、2为凹透镜层、3为第一承载层、4为第二承载层、5为螺纹丝杆、6为螺纹孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种新型光学聚焦阵列结构，其结构示意图如附图1所示，包括：包括凸透镜层1、凹透镜层2、第一承载层3、第二承载层4和螺纹丝杆5；其中，所述凸透镜层1的下表面设置在第一承载层3的上表面，所述凹透镜层2的下表面设置在第二承载层4的上表面；所述第一承载层3和第二承载层4的两侧边缘均设置有螺纹孔6，所述第一承载层3的和第二承载层4通过螺纹丝杆5配合螺纹孔6固定连接，且第一承载层3的下表面和凹透镜层2的上表面相对设置。

进一步的，所述凸透镜层1是由复数个菲涅尔凸透镜组成的阵列结构；所述凹透镜层2是由复数个菲涅尔凹透镜组成的阵列结构。普通透镜只能单一成像，要实现远距离成像，其光学结构会很复杂，且需多个单体透镜组合，实际应用中也不可能在镜头中配置多个小镜头，成本高，也不能实现。而使用菲涅尔透镜阵列能完全解决此问题，菲涅尔透镜厚度薄，能侦测的距离远，而其构成的阵列结构感光灵敏，能捕捉更远距离的红外能量，且成像效果好，边缘清晰，无暗区，能保证图像各处亮度一致。

进一步的，所述菲涅尔凸透镜阵列由32×32个或64×64个菲涅尔凸透镜构成；所述菲涅尔凹透镜阵列由32×32个或64×64个菲涅尔凹透镜构成，同一产品中菲涅尔凸透镜阵列和菲涅尔凹透镜阵列个数相同，菲涅尔透镜数量更多，成像效果更好，侦测距离更远。

进一步的，所述菲涅尔凸透镜阵列和菲涅尔凹透镜阵列分别设置在PET基膜上构成凸透镜层1和凹透镜层2；PET材料易得，价格低廉，稳固牢靠，适合作为基膜使用。

进一步的，所述凸透镜层1和凹透镜层2的厚度均为0.25-0.37mm。

进一步的，所述凸透镜层1和凹透镜层2的规格均为200×200mm，在保证侦测距离更远，实现高清晰成像效果的同时，其结构面积小，质量轻便，不会额外增加重量。

进一步的，所述第一承载层3和第二承载层4均由PC板制成，且厚度均为2mm，PC 板相对玻璃更为高透，质量轻便，不易破损。

进一步的，所述螺纹丝杆5可调整第一承载层3和第二承载层4之间的间距，且调整范围为1-4mm，即调整了凸透镜层1和凹透镜层2的间距，实现了灵活调整聚焦效果的目的。

进一步的，所述凸透镜层1与第一承载层3通过OCA光学胶贴合连接；所述凹透镜层2与第二承载层4通过OCA光学胶贴合连接，简单快捷，稳定牢固。

实施例2

本实施例涉及一种新型光学聚焦阵列结构，所述结构如同实施例1，其制备方法，包括以下步骤：

步骤一，制作模具，利用模具分别在PET膜上压印出菲涅尔凸透镜阵列结构和菲涅尔凹透镜阵列结构，形成凸透镜层1和凹透镜层2；

步骤二，PC板两侧钻出螺纹孔6，再分别与凸透镜层1和凹透镜层2通过OCA光学胶贴合连接；

步骤三，通过螺纹丝杆5组装所述第一承载层3和第二承载层4，且使第一承载层 3的下表面和凹透镜层2的上表面相对设置。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，包括凸透镜层(1)、凹透镜层(2)、第一承载层(3)、第二承载层(4)和螺纹丝杆(5)；其中，所述凸透镜层(1)的下表面设置在第一承载层(3)的上表面，所述凹透镜层(2)的下表面设置在第二承载层(4)的上表面；所述第一承载层(3)和第二承载层(4)的两侧边缘均设置有螺纹孔(6)，所述第一承载层(3)的和第二承载层(4)通过螺纹丝杆(5)配合螺纹孔(6)固定连接，且第一承载层(3)的下表面和凹透镜层(2)的上表面相对设置。

2.根据权利要求1所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述凸透镜层(1)是由复数个菲涅尔凸透镜组成的阵列结构；所述凹透镜层(2)是由复数个菲涅尔凹透镜组成的阵列结构。

3.根据权利要求2所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述菲涅尔凸透镜阵列由32×32个或64×64个菲涅尔凸透镜构成；所述菲涅尔凹透镜阵列由32×32个或64×64个菲涅尔凹透镜构成。

4.根据权利要求2所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述菲涅尔凸透镜阵列和菲涅尔凹透镜阵列分别设置在PET基膜上，构成凸透镜层(1)和凹透镜层(2)。

5.根据权利要求1所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述凸透镜层(1)和凹透镜层(2)的厚度均为0.25-0.37mm。

6.根据权利要求1所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述凸透镜层(1)和凹透镜层(2)的规格均为200×200mm。

7.根据权利要求1所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述第一承载层(3)和第二承载层(4)均由PC板制成，且厚度均为2mm。

8.根据权利要求1所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述螺纹丝杆(5)可调节第一承载层(3)和第二承载层(4)之间的间距，且调节范围为1-4mm。

9.根据权利要求1所述的新型光学聚焦阵列结构，其特征在于，所述凸透镜层(1)与第一承载层(3)通过OCA光学胶贴合连接；所述凹透镜层(2)与第二承载层(4)通过OCA光学胶贴合连接。