[发明专利]一种异形放大透镜

说明书

技术领域

本发明涉及照明和透镜技术领域，特别是提供了一种异形放大透镜；可以广泛用于演出、娱乐、游戏、特种照明、超高亮度的投影机制造和异形显示等场所。

背景技术

常规透镜一般都采用通体透明的材料经加工成型，为保证入射光线的全透射，透镜前后的截面积是相等的，通过光线在透镜中的折射有规律的改变光线传播方向，实现光线的有规律聚集或发散。采用常规通体透明材料制成的透镜，仅仅可以实现光线在入射和出射时对光线的折射，改变光线的传播方向，而不是将光线分割成光线束进行传输，不能任意改变光线束的传播方向，在用单个透镜要投射出异形图像会造成图像的大量缺损。《实用光学技术》介绍了采用光纤材料制造内窥镜的方法，利用光纤的可弯曲导光和成像特性，实现对内脏器官的某一端面的检查和照明，对本发明有启示意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异形放大透镜，解决了图像在无图像像素缺损前提下的图像放大问题和异形特殊照明问题。

本发明的原理是利用光纤的可弯曲导光特性，光线束经过有续排列的光纤传导到各个光纤相对应的微镜后，光线束经过复合微透镜后再次转化为平行光线或有一定发散角的光线，其特点在于异形放大透镜的受光面截面积小于出光面的截面积，可以用于制造对分辨率要求不高的大型的平行光转换平镜或异形放大透镜。

本发明由前端透光层、光纤传导层、微镜层和后端透光层四层复合组成，其中微透镜层可以根据放大要求使用凸镜、凹镜或复合球镜，微镜层直接附着在光纤头顶端也可以雕刻或喷镀在后端透光层的高透光材料上。在光纤之间采用胶类沾接时，可以省略前端透光层。

本发明在用于投射成像图像时，要求光纤的排列或堆集时，异形放大透镜的每一根光纤在透镜内，该光纤与相邻光纤的位置是一一对应不能错位的；本发明在用于照明时，对光纤的排列顺序无特殊要求。

异形放大透镜同样面积内堆积的光纤数量越多或者说光纤的堆积越紧密，透镜的透光率越高，图1是异形放大透镜在最高透光情况下光纤的排列或堆集方式；图2是密集乱排的光纤排列方式；图3是平行排列的光纤排列方式。

前端透光层与光纤头接触面的光纤头必须平、透、整齐，以减少入射光的反射，提高透光率。

在异形放大透镜的放大倍数为零时，透镜的前端和后端的截面积是相等的，光线束经受光面进入透镜，经光纤传导在出光面可以将非平行光线束转化为平行光线束。

异形放大透镜透镜是受光面的截面积小，出光面的截面积大的异形梯形体结构。梯形体截面积较小的端面光纤的排列或堆集方式采用紧密堆集方式，如图1、2、3所示的受光面光纤堆积方式，异形放大透镜是异形梯型体结构。在用做图像放大时，梯形体截面积大的一端光纤的排列或堆集方式与受光面光纤的排列或堆集方式是一一对应的发散方式，如图4所示的是放大端光纤堆集方式，光纤在异形放大透镜的光纤与微镜接触面是均匀散开的；在用做照明时，对光纤的排列顺序无特殊要求。

异形透镜局部结构如图5所示，1前端透光层，2光纤传导层，3微镜层，4后端透光层。

异形透镜光纤可以采用匀经的也可以采用一头细一头粗的光纤作为光线传导载体。采用匀径和变径光纤作为光线传导载体时，微镜层的微镜与光纤的结合是有区别的，采用匀经光纤作为光线传导载体时，微镜层微镜的直径大于光纤直径，如图6所示。

采用一头细一头粗的光纤作为光线传导载体时，微镜层微镜的直径等于光纤粗端的直径，如图7所示。

异形放大透镜的微镜层，虽然称之为层，但微镜必须有支撑体，所以微镜是直接加工成带微镜头的光纤，也可以雕刻、喷镀、模压在后端透光层上。

异形放大透镜的受光面根据受光的形状，可以是圆形、长方形或其他形状，对投影机而言，异形放大透镜的受光面就是宽高比为4∶3的长方形或宽高比16∶9的长方形。出光面截面形状则可以根据使用者的要求，可以是与受光面同样的宽高比，也可以设计成其他各种形状，如圆形、椭圆形、非正常图像比例的方形、特殊设计的图形等任意模式的图形。令投影机或其他光源投射出各种无图像缺损或光线缺损的异形图像或图形。

根据光纤材质的不同可以选用玻璃光纤也可以选用塑料光纤，在受光面为视频源时，为满足图像的分辨率要求，为保障投射的图像的细腻应采用直径0.01～0.5mm的光纤。

异形放大透镜的光纤可以采用匀经的，也可以采用一头细一头粗的光纤作为光线束传导载体。采用匀径和变径光纤作为光线束传导载体时，微镜与光纤的结合是有区别的，采用匀经光纤作为光线束传导载体时，微镜直径大于光纤直径，如图6所示。

采用一头细一头粗的光纤作为光线束传导载体时，微镜直径等于光纤粗端的直径，如图7所示。