一种菲涅尔透镜装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种菲涅尔透镜装置，属于光学器件技术领域。所述装置包括：第一透明基板、第二透明基板、填充在所述第一透明基板和所述第二透明基板间的液晶层；所述第一透明基板为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜朝向所述液晶层的一面设有按菲涅尔波带间隔分布的凹槽；所述第二透明基板用于控制所述液晶层中液晶的状态，使射入所述液晶的偏振光经过所述液晶的折射率在所述液晶的第一折射率和所述液晶的第二折射率之间切换，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述菲涅尔透镜的折射率等于所述液晶层中的液晶的第一折射率。本发明专利技术通过第二透明基板控制液晶的状态，实现对菲涅尔透镜在聚光和透射功能之间切换。

Finel lens device

The invention discloses a Finel lens device, which belongs to the technical field of optical devices. The device comprises a first and second transparent substrates, filling in the first transparent substrate and the liquid crystal layer between the second transparent substrate; the first transparent substrate for Finel lens, the Finel lens toward the liquid crystal layer is arranged on one by Finel zone groove spacing; the second transparent the substrate for the state control of the liquid crystal layer, the polarized light is incident on the liquid crystal is reflected by the liquid crystal rate of switching between second refracted first refractive index of the liquid crystal and the liquid crystal, the first refractive index is greater than the second refractive index of refraction by the Finel lens the rate is equal to the first refraction by the liquid crystal layer in the rate of. The invention controls the state of the liquid crystal by the second transparent substrate to realize the switching between the condenser and the transmission function of the Finel lens.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学器件
，特别涉及一种菲涅尔透镜装置。
技术介绍
透镜是光学设备中常见的光学器件，随着光学技术的发展，对透镜的要求越来越高。菲涅尔透镜作为一种体积小、重量轻、便于复制的透镜被广泛应用在各种光学设备中。现有光学设备中的菲涅尔透镜只能起单一的聚光作用，在某些应用场景下，例如采用菲涅尔透镜实现太阳能聚光聚热时，需要对温度进行调控，如果菲涅尔透镜始终起聚光作用，则只能持续加热，很难实现温度调控，因此，现有的菲涅尔透镜的应用具有一定局限性。
技术实现思路
为了解决现有技术菲涅尔透镜只能起单一的聚光作用，应用受限的问题，本专利技术实施例提供了一种菲涅尔透镜装置。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种菲涅尔透镜装置，所述装置包括：第一透明基板、第二透明基板、填充在所述第一透明基板和所述第二透明基板间的液晶层；所述第一透明基板为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜朝向所述液晶层的一面设有按菲涅尔波带间隔分布的凹槽；所述第二透明基板用于控制所述液晶层中液晶的状态，使射入所述液晶的偏振光经过所述液晶的折射率在所述液晶的第一折射率和所述液晶的第二折射率之间切换，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述菲涅尔透镜的折射率等于所述液晶层中的液晶的第一折射率。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述液晶为棒状液晶，所述液晶的长轴的初始配向方向平行于所述第一透明基板，且与所述偏振光的振动方向垂直或平行；所述第二透明基板用于控制所述液晶的长轴在初始配向方向和控制方向之间变换，所述液晶的长轴的控制方向平行于所述第一透明基板，且与所述初始配向方向垂直。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述装置还包括偏光片，所述偏光片设置在所述菲涅尔透镜装置的入光侧，所述偏光片的透光轴与所述液晶的长轴的初始配向方向垂直或平行。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二透明基板包括透明基板，以及依次设置在所述透明基板上的第一透明电极层、透明绝缘层和第二透明电极层。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二透明电极层包括多个平行间隔设置的条状电极，所述条状电极的长度方向与所述液晶的长轴的初始配向方向平行。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述液晶为蓝相液晶；所述第二透明基板用于控制所述蓝相液晶在球状液晶和棒状液晶之间切换，所述棒状液晶的长轴方向平行于所述第一透明基板，且与所述偏振光的振动方向垂直或平行。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述装置还包括偏光片，所述偏光片设置在所述菲涅尔透镜装置的入光侧，所述偏光片的透光轴与所述棒状液晶的长轴方向垂直或平行。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二透明基板包括透明基板，以及依次设置在所述透明基板上的第一透明电极层、透明绝缘层和第二透明电极层。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二透明电极层包括多个平行间隔设置的条状电极，所述条状电极的长度方向与所述棒状液晶的长轴方向垂直。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第一透明电极层为ITO薄膜层或IZO薄膜层，所述第二透明电极层为ITO薄膜层或IZO薄膜层。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述凹槽内设有台阶。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，当所述凹槽内设有至少两个台阶时，所述至少两个台阶沿凹槽至所述菲涅尔透镜中心方向逐渐升高。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，每个所述凹槽内的台阶数目为N，N＝2m-1，m为正整数，光经过相邻台阶的相位差为2π/(N+1)。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，每个所述台阶的高度满足以下公式： h = λ / ( N + 1 ) n 1 - n 2 ; ]]>h为所述台阶的高度，λ为波长，n1为所述液晶的第一折射率，n2为所述液晶的第二折射率。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，第j个凹槽内台阶的宽度满足以下公式： t j = d j ( N + 1 ) / 2 ; ]]>tj为所述第j个凹槽内台阶的宽度，j为由所述菲涅尔透镜中心向外方向的凹槽序号，dj为所述第j个凹槽对应的菲涅尔波带的波带宽度；所述菲涅尔透镜中第j个图形的宽度满足以下公式： T j = D j - Σ i = 1 m - 1 d j 2 i ; ]]>Tj为所述第j个图形的宽度，所述图形为两个凹槽之间的环形或者第1个凹槽和所述菲涅尔透镜中心之间的圆形，所述圆形的宽度为圆形半径，j为由所述菲涅尔透镜中心向外方向的图形序号，Dj为所述第j个图形对应的菲涅尔波带的波带宽度。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述装置包括在所述第一透明基板或者所述第二透明基板上的一个偏光片，或者所述装置包括分别设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板上的两个偏光片。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述装置还包括驱动电路，所述驱动电路与所述第一透明电极层和所述第二透明电极层电连接。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在本专利技术提供的菲涅尔透镜装置中，当在第二透明基板的控制下，射入液晶的偏振光经过所述液晶的折射率为所述液晶的第二折射率时，由于偏振光通过菲涅尔透镜的折射率等于液晶的第一折射率，此时填充在菲涅尔透镜的凹槽内的液晶发挥着和空气相似的作用，不会对菲涅尔透镜的功能造成影响，菲涅尔透镜和液晶实现透镜聚光功能；当在第二透明基板的控制下，射入液晶的偏振光经过所述液晶的折射率为液晶的第一折射率时，由于偏振光通过菲涅尔透镜的折射率等于液晶的第一折射率，此时填充在菲涅尔透镜的凹槽中的液晶与菲涅尔透镜的材料折射率相同，相当于菲涅尔透镜的凹槽被填平，此时菲涅尔透镜和液晶相当于一块平板玻璃，实现平板玻璃透射功能；综上，通过第二透明基板控制液晶的状态，实现对菲涅尔透镜在聚光和透射功能之间切换。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种菲涅尔透镜装置的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菲涅尔透镜装置，其特征在于，所述装置包括：第一透明基板、第二透明基板、填充在所述第一透明基板和所述第二透明基板间的液晶层；所述第一透明基板为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜朝向所述液晶层的一面设有按菲涅尔波带间隔分布的凹槽；所述第二透明基板用于控制所述液晶层中液晶的状态，使射入所述液晶的偏振光经过所述液晶的折射率在所述液晶的第一折射率和所述液晶的第二折射率之间切换，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述菲涅尔透镜的折射率等于所述液晶层中的液晶的第一折射率。

【技术特征摘要】
1.一种菲涅尔透镜装置，其特征在于，所述装置包括：第一透明基板、第二透明基板、填充在所述第一透明基板和所述第二透明基板间的液晶层；所述第一透明基板为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜朝向所述液晶层的一面设有按菲涅尔波带间隔分布的凹槽；所述第二透明基板用于控制所述液晶层中液晶的状态，使射入所述液晶的偏振光经过所述液晶的折射率在所述液晶的第一折射率和所述液晶的第二折射率之间切换，所述第一折射率大于所述第二折射率，所述菲涅尔透镜的折射率等于所述液晶层中的液晶的第一折射率。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液晶为棒状液晶，所述液晶的长轴的初始配向方向平行于所述第一透明基板，且与所述偏振光的振动方向垂直或平行；所述第二透明基板用于控制所述液晶的长轴在初始配向方向和控制方向之间变换，所述液晶的长轴的控制方向平行于所述第一透明基板，且与所述初始配向方向垂直。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括偏光片，所述偏光片设置在所述菲涅尔透镜装置的入光侧，所述偏光片的透光轴与所述液晶的长轴的初始配向方向垂直或平行。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二透明基板包括透明基板，以及依次设置在所述透明基板上的第一透明电极层、透明绝缘层和第二透明电极层。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二透明电极层包括多个平行间隔设置的条状电极，所述条状电极的长度方向与所述液晶的长轴的初始配向方向平行。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液晶为蓝相液晶；所述第二透明基板用于控制所述蓝相液晶在球状液晶和棒状液晶之间切换，所述棒状液晶的长轴方向平行于所述第一透明基板，且与所述偏振光的振动方向垂直或平行。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括偏光片，所述偏光片设置在所述菲涅尔透镜装置的入光侧，所述偏光片的透光轴与所述棒状液晶的长轴方向垂直或平行。8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二透明基板包括透明基板，以及依次设置在所述透明基板上的第一透明电极层、透明绝缘层和第二透明电极层。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二透明电极层包括多个平行间隔设置的条状电极，所述条状电极的长度方向与所述棒状液晶的长轴方向垂直。10.根据权利要求4或8所述的装置，其特征在于，所述第一透明电极层为氧化铟锡ITO薄膜层或氧化铟锌IZO薄膜层，所述第二透明电极层为ITO薄膜层或IZO薄膜层。11.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述凹槽内设有台阶。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当所述凹槽内设有至少两个台阶时，所述至少两个台阶沿凹槽至所述菲涅尔透镜中心方向逐渐升高。13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高健，董学，陈小川，杨亚锋，王维，谭纪风，孟宪东，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11