菲涅尔透镜及其模具制造技术

本申请公开了一种菲涅尔透镜，在光轴和光轴附近所述菲涅尔透镜不可能被加工误差影响。设在光轴附近的两个透镜表面１１、１１以这样的方式设置：它们在沿着光轴的方向上彼此偏移，从而在假设这些透镜表面１１、１１中每个透镜表面的下端１１ａ、１１ａ均处在相对光轴ＯＡ以直角横截所述光轴的同一平面中的情况下，使非透镜表面１２在沿光轴的方向上的高度Ｈａ大于非透镜表面１２的原始高度Ｈａ，其中所述非透镜表面１２处在两个透镜表面１１、１１之间的边界上。设在光轴附近的透镜表面２１中至少一个透镜表面的透镜角θａ设置的比原始透镜角大，其中所述原始透镜角应该根据相对透镜角２１的焦点计算而给定。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及菲涅尔透镜及制造菲涅尔透镜的模具。
技术介绍
菲涅尔透镜是这样的一种透镜具有微细宽度的透镜表面沿径向重复形成，且整个透镜的光轴设置为中心。这样的菲涅尔透镜使用模具制造。模具包括具有多个菲涅尔模塑凹槽的母体模具，其中通过切割形成所述的多个菲涅尔模塑凹槽，所述菲涅尔模塑凹槽用来模塑每个透镜表面和位于各个透镜表面之间的非透镜表面；由母体模具模塑成的母模；及由母模模塑成的压模。母模以这样的方式形成母体模具表面的菲涅尔模塑表面传递到母模上，其中所述母体模具表面上形成有多个菲涅尔模塑凹槽。压模以这样的方式形成传递到母模上的菲涅尔模塑表面再次传递到压模上。由此，压模的菲涅尔模塑表面具有与菲涅尔表面互补的构造，其中所述菲涅尔表面具有形成在其上的菲涅尔透镜的透镜表面。经过以下步骤形成菲涅尔透镜将熔化状态的紫外线可固化的树脂倒入压模的菲涅尔透镜模塑表面并且达到规定的厚度，将紫外线辐射到所述树脂上以固化所述树脂，然后将固化的树脂从压模上剥离。菲涅尔透镜的透镜角向着透镜的光轴减小的较多，另一方面，透镜表面的间距(沿着透镜的径向方向看时透镜表面间的间隔)是常数。由此，透镜表面间的水平位置差(非透镜表面的高度)向着靠近光轴的区域减小的较多。另一方面，在制造母体模具的过程中，用切削工具在依次的基底上切削菲涅尔模塑凹槽，其中每个所述菲涅尔模塑凹槽与菲涅尔透镜的相应透镜表面及它的相应非透镜表面相对应。因此不可避免地产生由切削工具的定位误差或者切削工具的热变形而引起的加工误差。这时，不考虑沿透镜径向的位置，每个加工误差的大小近似固定。由此，切削母体模具时产生的工作误差的影响向着光轴附近的区域相对地增加。因此，有时在光轴附近可能产生不可忽略的严重的影响。例如，如图9A所述，在加工母体模具1时，由于加工误差，形成在模具中心线CL附近的菲涅尔模塑凹槽2的一个菲涅尔模塑凹槽没有被切割加工，从而存留下未加工部分Y，在根据母体模具1最终获得的菲涅尔透镜3中，如图9B所示，对应未加工部分Y产生忽略或者欠缺的部分Y′。结果，产生所谓的“间距跳过”的缺陷，其中原本应该制成彼此截然不同的两个透镜表面4，4的部分看上去象透镜表面4的一个连续表面。
技术实现思路
根据以上所述，本专利技术的目的是提供一种菲涅尔透镜，该透镜具有使加工误差的影响很难在该透镜的光轴附近发生的形状，及提供一种用于制造所述菲涅尔透镜的模具。本专利技术使用将在以下描述的菲涅尔透镜和模具解决上述问题。根据本专利技术的第一菲涅尔透镜的两个透镜表面以这样的方式设置在假设这些透镜表面中的每个透镜表面的一个末端均处在相对光轴以直角横截光轴的同一平面中的情况下，两个透镜表面在沿着透镜光轴的方向上彼此偏移，使得非透镜表面在沿着光轴的方向上的高度大于非透镜表面的原始高度，其中所述非透镜表面处于两个透镜表面之间的边界上。根据所述菲涅尔透镜，处于两个透镜表面之间的边界上的非透镜表面的高度比所述非透镜表面的原始高度增加的多。因此，在加工模具时，当加工对应非透镜表面的菲涅尔模塑凹槽时，切削工具的切入量增加，结果加工误差的影响相对减小。由此，通过对设置在光轴附近的每个透镜表面引入所述的光轴偏移，发生诸如间距跳过等缺陷的百分率降低，从而在加工模具时改善了成品率。在第一菲涅尔透镜中，包括在特定范围中的多个透镜表面以这样的方式设置对于每个单元在沿着光轴的方向上偏移设置透镜表面，其中所述特定范围的中心与光轴一致，并且将一个透镜表面或者多个透镜表面设置为一个单元。在菲涅尔透镜的设计中，在每个透镜表面的一个末端(通常是外周边末端)处在同一平面中的前提下，其中所述平面与相对光轴以直角横截光轴的平面相同，实施诸如焦点位置计算等光学计算，从而确定规格及包括各个透镜表面的透镜角在内的数据项。由此，在如上所述的沿光轴方向偏移透镜表面的情况中，诸如焦点偏移等产生的影响会发生。然而，由于在光轴附近，可以获得充足的光，即使当每个透镜表面的焦点稍微有些偏移，其影响较小且处于观察者不能察觉的范围。另一方面，如上所述，由于加工误差的影响在光轴附近很大，所以通过偏移透镜表面所获得的优点很显著。这样，在其中心与光轴一致的特定范围内具有偏移的透镜表面的情况中，所获得的优点远不止从所述情况中获得便利这一点。因此，优选制造同样的所述构造。单元间的透镜表面偏移量可以是常数。在这种情况下，在设计透镜时，在确定每个透镜表面的偏移量时所执行的过程被简化。结果，用于模具加工的程序设计也可以容易地实施。另一方面，单元间的透镜表面的偏移量可以根据沿径向方向且从光轴测量起的距离而变化。如果构造制造成这样，可以为每个透镜表面引入适当的与从光轴测量起的距离对应的偏移量。此外，当沿径向且自光轴起的距离增加时，单元间的透镜表面的偏移量可以减少。即使在不对透镜表面引入偏移的情况中，当自光轴起的距离增加时，加工误差的影响也减小。因此，即使在随着自光轴起的距离的增加将根据本专利技术的透镜表面的偏移量变小时，加工误差的影响也不会出现。此外，自光轴起的距离增加的越多，光的量减少的越多。因此，如果与所述实事相一致将透镜表面的偏移量变小，透镜表面的偏移会变得不太显著。在根据本专利技术的第二菲涅尔透镜中，透镜表面中至少一个透镜表面的透镜角设置的大于原始透镜角，其中所述原始透镜角是根据针对该透镜表面实施的焦点计算而给定的。这样，在具有增加的透镜角的情况中，透镜表面的顶点的高度增加，结果共同具有该顶点的非透镜表面的高度也增加了。由于此原因，当加工模具时，在加工与所述非透镜表面对应的菲涅尔模塑凹槽时，切削工具的切入量增加，结果加工误差的影响变得相对地小。由此，这样通过增加设置在光轴附近的透镜表面的透镜角，降低产生诸如间距跳过等缺陷的百分率，结果在加工模具时成品率提高了。请注意，所述透镜角作为相对平表面倾斜于透镜表面的角给出，其中所述平表面相对光轴以直角横截光轴。根据焦点计算给出的原始透镜角是指为了使每个与各个透镜表面逐个对应的焦点与预定作为菲涅尔透镜的焦点的位置在总体上相一致而需要供给到每个透镜表面上的角。在第二菲涅尔透镜中，包括在特定范围中的多个透镜表面中的每个透镜表面的透镜角可以设置的比相对每个透镜表面而给定的原始透镜角大，其中所述特定范围的中心与光轴一致。在所述菲涅尔透镜中，在从原始透镜角起改变透镜角的情况中，焦点偏移的影响会发生。然而，由于在光轴附近可以获得充足的光，即使在各个透镜表面的焦点稍微偏离会聚点时，这种偏离会聚点的影响会小且在观察者不能察觉的范围中。另一方面，如上所述，由于加工误差的影响在光轴附近很大，所以通过偏移透镜表面所获得的优点很显著。这样，在其中心与光轴一致的特定范围内具有增加透镜角的情况中，所获得的优点远不止从所述情况中获得便利这一点。因此，优选制造同样的所述构造。如上所述，在多个透镜表面中的每个透镜表面的透镜角增加的情况下，作为透镜角和原始透镜角之间的差而给定的校正角可以根据沿径向从光轴测量起的距离而变化。如果结构制造成这样，可以为每个透镜表面引入与自光轴起的距离相对应的适当的校正角。特别地，在随着沿径向方向自光轴起的距离的增加而减小校正角的情况中，由于具有减小的校正角和变化的透镜角，可以使偏离聚焦等的影响相对的小，其中所述的减小的校正角和变化的透镜角与在防止加工误差的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菲涅尔透镜，其中两个透镜表面以这样的方式设置：在假设所述这些透镜表面中每个透镜表面的一个末端均处在相对光轴以直角横截所述光轴的同一平面中的情况下，所述两个透镜表面在沿着所述透镜光轴的方向上彼此偏移，使得非透镜表面在沿着所述光轴的方向上的高度大于所述非透镜表面的原始高度，其中所述非透镜表面处于所述两个透镜表面之间的边界上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河野义浩，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]