TWI676825B - 具有較佳反射與折射面積的菲涅爾透鏡 - Google Patents

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Abstract

一種具有較佳反射與折射面積的菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡包含一出光面以及一與該出光面相對的光入射面。其中，該光入射面具有一光學有效折射區及一環繞在該光學有效折射區外部的光學反射區，該光學反射區上具有一環設在該光學有效折射區外部的第一稜鏡以及一環設在該第一稜鏡外部的第二稜鏡，該第一稜鏡與該第二稜鏡呈同心圓方式排列，該第一稜鏡與該第二稜鏡之間具有一第一導角部，且該第一導角部的半徑介於0.01~0.019mm之間，藉以增加該第一反射面與該第二折射面的有效作用面積。

Description

具有較佳反射與折射面積的菲涅爾透鏡
本發明係有關一種菲涅爾透鏡，特別是指一種具有較佳反射與折射面積的菲涅爾透鏡。
菲涅爾透鏡，具有焦距短、光通量高、重量輕等特點，且應用的範圍相當廣泛，特別是目前在智慧型手機的閃光燈上，皆以大幅的使用菲涅爾透鏡來增加該閃光燈的光線投射角度。
現有應用在該智慧型手機的該閃光燈上的該菲涅爾透鏡，主要是以塑膠材料利用注入成型的方式所形成，包含有一出光面以及一光入射面，而該光入射面具有一光學有效折射區以及至少一圍繞在該光學有效折射區外部的光學反射區，該光學反射區上具有一環設在該光學有效折射區外部的第一稜鏡以及一環設在該第一稜鏡外部的第二稜鏡，該第一稜鏡與該第二稜鏡呈同心圓方式排列，該第一稜鏡具有一鄰近該光學有效折射區的第一折射面及一與該第一折射面呈一第一角度設置的第一反射面，該第二稜鏡具有一與該第一反射面相連接且呈一第二角度設置的第二折射面及一與該第二折射面呈一第三角度設置的第二反射面。其中，該第一反射面與該第二折射面之間形成有一相互連接的第一導角部。
然而，由於傳統的該菲涅爾透鏡是利用一塑膠材料加熱形成一液體狀態後，在注入一模具內，並在該模具內經冷卻後所一體成型。因 此，當該塑膠材料在形成該第一導角部時，除了會受到該冷卻過程中所造成的冷卻過程中所產生的收縮狀態影響外，該塑膠材料在注入的過程中，也會因為該塑膠材料本身流動性不佳的因素，而無法有效的完全填充在該模具內，進而造成該第一導角部的半徑過大，依據現有習知的該菲涅爾透鏡實際量測後發現，該第一導角部的半徑大致介於0.02~0.025mm之間，進而使得該第一反射面與該第二折射面的有效作用面積受到限制，因而影響了該菲涅爾透鏡的聲光效果。
爰此，如何提供一種可增加反射及折射面積以提升整體收光效果的菲涅爾透鏡，即為本發明所欲解決的技術手段及其目的。
本發明的主要目的，在於提供一種菲涅爾透鏡，特別是指一種具有較佳反射與折射面積的菲涅爾透鏡。
為達上述目的，本發明一種具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡包含一出光面以及一與該出光面相對的光入射面。該該光入射面具有一光學有效折射區及一環繞在該光學有效折射區外部的光學反射區，該光學反射區上具有一環設在該光學有效折射區外部的第一稜鏡以及一環設在該第一稜鏡外部的第二稜鏡，該第一稜鏡與該第二稜鏡呈同心圓方式排列，該第一稜鏡具有一鄰近該光學有效折射區的第一折射面及一與該第一折射面呈一第一角度設置的第一反射面，該第二稜鏡具有一與該第一反射面相連接且呈一第二角度設置的第二折射面及一與該第二折射面呈一第三角度設置的第二反射面。其中，該第一反射面與該第二折射面之間形成有一相互連接的第一導角部，該第一導角部的半徑介於 0.01~0.019mm之間，以增加該第一反射面與該第二折射面的有效作用面積。
在一實施例中，該第一導角部的最佳半徑為0.018mm。
在一實施例中，該菲涅爾透鏡進一步是由一矽膠材料所形成。
在一實施例中，該菲涅爾鏡片進一步更包含有至少一定位部，該定位部位於該出光面與該光入射面之間。
在一實施例中，該定位部進一步是環設在該出光面與該光入射面之間。
在一實施例中，該第一折射面與該第一反射面之間進一步更形成有一與該第一導角部反向設置第二導角部，且該第二導角部的半徑介於0.01~0.019mm之間，以增加該第一折射面與該第一反射面的有效作用面積。
在一實施例中，該第二導角部的最佳半徑為0.018mm。
在一實施例中，該第二反射面與該第二折射面之間進一步更形成有一與該第一導角部反向設置第三導角部，且該第三導角部的半徑介於0.01~0.019mm之間，以增加該該第二反射面與該第二折射面的有效作用面積。
在一實施例中，該第三導角部的最佳半徑為0.018mm。
本發明具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，相較於習知技術具有下列的優點：本發明的該菲涅爾鏡片是由矽膠材料所形成，藉以能夠有效縮小該第一導角部、該第二導角部以及該第三導角部的半徑，而增加該第一折射面、 該第一反射面、該第二折射面以及該第二反射面的有效面積，進而令該光學反射區達到更為有效的收光效果。
10‧‧‧菲涅爾透鏡
11‧‧‧出光面
12‧‧‧光入射面
13‧‧‧定位部
14‧‧‧光學有效折射區
15‧‧‧光學反射區
16‧‧‧第一稜鏡
161‧‧‧第一折射面
162‧‧‧第一反射面
17‧‧‧第二稜鏡
171‧‧‧第二折射面
172‧‧‧第二反射面
18a‧‧‧第一導角部
18b‧‧‧第二導角部
18c‧‧‧第三導角部
20‧‧‧閃光燈
21‧‧‧機殼
30‧‧‧發光單元
40‧‧‧虛線部分
50‧‧‧實線部分
圖1為本發明菲涅爾透鏡的剖視圖。
圖2為圖1的局部放大示意圖。
圖3為本發明應用於一閃光燈上的剖視圖。
圖4為本發明與習知技術的光有效區域的示意圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：如圖1及圖2所示，本發明是一種具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，在本實施例中，該菲涅爾透鏡10是利用一矽膠材料注入一模具(圖式中未表示)內所一體成型，由於該矽膠材料本身具有比前述該塑膠材料良好的流動性，因此當該矽膠材料經過加熱而注入該模具內部時，能夠使該矽膠材料完全填充在該模具內，再於該模具內使該矽膠材料冷卻後即可獲得本發明中的該菲涅爾透鏡。
該菲涅爾透鏡10包含一出光面11、一與該出光面11相對的光入射面12以及一環設在該出光面11與該光入射面12之間的定位部13。該光入射面12同樣具有一光學有效折射區14及一環繞在該光學有效折射區14外部的光學反射區15，該光學反射區15上具有一環設在該光學有效折射區14外部的第一稜鏡16以及一環設在該第一稜鏡16外部的第二稜鏡17，該第一 稜鏡16與該第二稜鏡17呈同心圓方式排列，該第一稜鏡16具有一鄰近該光學有效折射區14的第一折射面161及一與該第一折射面161呈一第一角度設置的第一反射面162，該第二稜鏡17具有一與該第一反射面162相連接且呈一第二角度設置的第二折射面171及一與該第二折射面171呈一第三角度設置的第二反射面172。
而該第一反射面162與該第二折射面171之間形成有一第一導角部18a，該第一折射面161與該第一反射面162之間形成有一第二導角部18b，該第二折射面171與該第二反射面172具之間形成有一第三導角部18c，該第二導角部18b與該第三導角部18c相互間隔，且該第一導角部18a與該第二導角部18b及該第三導角部18c呈反向設置。由於本發明中的該菲涅爾透鏡10是利用流動性較佳的該矽膠材料注入該模具內，進而當該矽膠材料在該模具內經過冷卻收縮後，會使得該第一導角部18a、該第二導角部18b以及該第三導角部18c分別形成一介於0.01~0.019mm之間的半徑。而在本實施例中，經實際測試後最佳的半徑為0.018mm。
如此一來，當藉由縮小該第一導角部18a、該第二導角部18b及該第三導角部18c的半徑，使該第一導角部18a、該第二導角部18b以及該第三導角部18c之間的連接距離增加，進而有效達到增加該第一折射面161、該第一反射面162、該第二折射面171以及該第二反射面172的有效作用面積。
又如圖3所示，當本發明的該菲涅爾透鏡10應用在一閃光燈20上時，主要是利用呈環狀的該定位部13將該菲涅爾透鏡10固定在一機殼21，並使該菲涅爾透鏡10位於一發光單元30上，使該光入射面12與該發光 單元30相對。當該發光單元30投射出一光線後，通過該該光學有效折射區14的該光線會直接通過該菲涅爾透鏡10並經由該出光面11向外投射而出。當通過該光學反射區15的該光線，則分別通過該第一折射部161以及該第二折射部171後，使該光線經過折射而分別投射至該第一反射部162以及該第二反射部172，再藉由該第一反射部162以及該第二反射部172將該光線利用反射的方式而通過該出光面11向外投射而出。
如圖4所示，是表示由自同一光源通過習知技術與本發明的中該第一折射面161與該第一反射面162後所形成的光有效區域。虛線部分40代表的是習知技術中，該光線經過該第一折射面161後而投向該第一反射面162後所形成的一光有效區域。實線部分50代表的是本發明中，該光線經過該第一折射面161後而投向該第一反射面162所形成的一光有效區域。
從圖中可以很清楚的看出，該實線部分50所形成的光有效區域很明顯的大於該虛線部分40所形成的光有效區域。換言之，本發明中透過利用縮小該第一導角部18a、該第二導角部18b以及該第三導角部18c的半徑後，能夠有效的增加該光線通過該第一折射面161與該第二折射面171的面積，同時也能增加該光線通過該第一反射面162與該第二反射面172的面積，致使該菲涅爾透鏡10能夠提供更多自該發光單元30所投射出的該光線通過，而令該光學反射區15達到更為有效的收光效果，進而增加該光線經由該出光面11向外投射出的照射範圍，提升該閃光燈運作時的效率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述僅為本發明的較佳實施方式，自不能以此限制本案的申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所做之等校 修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

Claims (9)

  1. 一種具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，該菲涅爾透鏡包含：一出光面；以及一與該出光面相對的光入射面，該光入射面具有一光學有效折射區及一環繞在該光學有效折射區外部的光學反射區，該光學反射區上具有一環設在該光學有效折射區外部的第一稜鏡以及一環設在該第一稜鏡外部的第二稜鏡，該第一稜鏡與該第二稜鏡呈同心圓方式排列，該第一稜鏡具有一鄰近該光學有效折射區的第一折射面及一與該第一折射面呈一第一角度設置的第一反射面，該第二稜鏡具有一與該第一反射面相連接且呈一第二角度設置的第二折射面及一與該第二折射面呈一第三角度設置的第二反射面；其中，該第一反射面與該第二折射面之間形成有一相互連接的第一導角部，該第一導角部的半徑介於0.01~0.019mm之間，以增加該第一反射面與該第二折射面的有效作用面積。
  2. 如請求項1所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該第一導角部的最佳半徑為0.018mm。
  3. 如請求項1所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該菲涅爾透鏡進一步是由一矽膠材料所形成。
  4. 如請求項1所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該菲涅爾鏡片進一步更包含有至少一定位部，該定位部位於該出光面與該光入射面之間。
  5. 如請求項4所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該定位部進一步是環設在該出光面與該光入射面之間。
  6. 如請求項1所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該第一折射面與該第一反射面之間進一步更形成有一與該第一導角部反向設置第二導角部，且該第二導角部的半徑介於0.01~0.019mm之間，以增加該第一折射面與該第一反射面的有效作用面積。
  7. 如請求項6所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該第二導角部的最佳半徑為0.018mm。
  8. 如請求項1所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該第二反射面與該第二折射面之間進一步更形成有一與該第一導角部反向設置第三導角部，且該第三導角部的半徑介於0.01~0.019mm之間，以增加該第二反射面與該第二折射面的有效作用面積。
  9. 如請求項8所述之具有較佳反射及折射面積的菲涅爾透鏡，其中，該第三導角部的最佳半徑為0.018mm。
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