專利名稱:密紋塑料透鏡的制作方法
本發(fā)明涉及一種密紋塑料透鏡，適用于航標(biāo)燈、桅燈、舷燈等信號燈。
現(xiàn)有的塑料透鏡采用粗鏡棱，鏡體厚，光通過透鏡的衰減和色散大，為了降低光的衰減和減少色散，必須通過特殊的研磨工具進(jìn)行復(fù)雜的加工、拋光等工序，加工工藝繁復(fù)、成本較高。同時(shí)，現(xiàn)有的細(xì)棱鏡結(jié)構(gòu)的透鏡，如電視機(jī)用的平板放大鏡，它所采用的鏡棱結(jié)構(gòu)不能任意控制發(fā)射光束的發(fā)散角，因此發(fā)散光束的焦散大，透光率也較低。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種透光率大大提高、加工方法簡單的密紋塑料透鏡。
本發(fā)明的任務(wù)是以如下方式完成的如附圖1所示，現(xiàn)有的厚弧形鏡棱斷面圖及其幾何光學(xué)作圖，其出射光線的發(fā)散角δk與透鏡參數(shù)可用下列函數(shù)關(guān)系(1)表示δk(f,lo,l)=arctghkn2f2+(n2-1)h2k-f2+h2k-]]>arcsin{nSin ［archkn2f2+(n2-1)h2k-f2+h2k-]]>arcSinh′k+al/2nl20+(h′k+al2)2］}]]>……(1)
其中f-透鏡焦距l(xiāng)o-燈絲中心到透鏡內(nèi)壁的距離l-燈絲的長度n-透鏡材料相對空氣的折射率(常數(shù))hk-理想透鏡(即光源位于透鏡的焦點(diǎn)，且為點(diǎn)光源)的鏡棱準(zhǔn)高度給定常數(shù)hk′-采用線光源后的校正準(zhǔn)高度給定常數(shù)K-鏡棱級數(shù)k＝0，1，2…a＝1，δk為正發(fā)散角α-系數(shù)｛a＝-1，δk、為負(fù)發(fā)散角根據(jù)出射光線的發(fā)散角δk與透鏡參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式(1)，變跟焦距f、絲心距l(xiāng)o、燈絲長度l的相對比例，可使設(shè)計(jì)的透鏡的正負(fù)發(fā)散角的大小及相對比例發(fā)生變化。由于燈絲具有一定的長度，實(shí)際透鏡上同一點(diǎn)可產(chǎn)生正負(fù)兩個(gè)發(fā)散角，利用上述發(fā)散角控制原理，通過優(yōu)化計(jì)算設(shè)計(jì)出的透鏡，對于給定長度燈絲光源的負(fù)發(fā)散角小于或等于正發(fā)散角，從而保證光線不散射到發(fā)散角以外。
當(dāng)把厚弧形的粗鏡棱細(xì)分，使每一條細(xì)小的鏡棱以直線鏡面代替圓線鏡面(以切線連結(jié)代替圓弧連結(jié))，并且保證從給定光源射出的光線，通過兩種鏡面的誤差小于給定值，根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的密紋透鏡厚度可大大減少，從而使透光率至少提高10%、重量至少減少40%，并且可用一把刀具代替十幾把刀具切削。另外，由于紋細(xì)小，所以刀具刃口很容易磨至高細(xì)度，使車削透鏡的密紋一次可以達(dá)到光結(jié)度，省卻了費(fèi)時(shí)的拋光工序。
密紋透鏡的實(shí)際加工中，由于鏡棱十分細(xì)小，故其斜棱與通過鏡棱根點(diǎn)的水平面間的錐柱體的體積很小，加工時(shí)可不必全部去掉，只要去掉透鏡發(fā)散角以內(nèi)的部分，在粗棱透鏡中為了節(jié)省材料，要將錐體部分全部去除。這樣，只要把加工刀具制成具有一定頂角，該頂角等于最小的棱間角(棱間角＝切削角+斜棱角)，即可保證一次進(jìn)刀即可車削出鏡面和斜棱面。
通過用直線鏡面代替圓紋鏡面的密紋塑料透鏡的優(yōu)點(diǎn)是明顯的它不僅比同規(guī)格的現(xiàn)有的塑料透鏡的重量至少降低40%、簡化了加工工藝，只需要一把刀具即可完成全部透鏡的加工，大大降低了成本，而且本發(fā)明的密紋塑料透鏡的衰減和色散小，比同規(guī)格的現(xiàn)有的塑料透鏡的透光率至少提高10%。
以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明加以詳細(xì)說明，但實(shí)施例并不是限定本發(fā)明。
附圖2，為鼓形密紋透鏡的縱向剖面附視圖。
附圖3，為微小直線鏡棱的結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例如附圖2所示鼓形密紋透鏡是由直徑ψ為70毫米、壁厚δ為4毫米的透明有機(jī)玻璃空心管材制成，它包括底座[1]、鼓體[2]和鼓體[2]上具有直線鏡棱[5]、[6]以及頂蓋[3]組成。
如附圖3所示，以鼓體[2]上距底座[1]底面83毫米處的點(diǎn)[4]為中心點(diǎn)，按表1經(jīng)優(yōu)先計(jì)算設(shè)計(jì)的切削角α、斜棱角β、棱間角γ以及齒高d1(k)齒距hl(k)數(shù)據(jù)切削成其負(fù)發(fā)散角小于或等于正發(fā)散角的微小直線鏡棱[5]、[6]。
上述密紋透鏡可以有各種各樣變形，根據(jù)需要可制成鼓形、錐形、圓弧形或平板形等各種結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的材料可采用透明塑料、有機(jī)玻璃材料制成。優(yōu)先采用抗紫外線、耐老化的透明塑料、有機(jī)玻璃材料。
附表1NO. α β γ hl(k) dl(k)0 89.9836 90.07846 1.53691E-03 01 88.33366 .0344338 88.01667 1.07175 2.917425E-022 85.23168 .438167 85.90874 2.140558 8.214876E-023 82.15988 .638098 83.75248 3.204732 .14416934 79.12455 1.550917 81.96608 4.265118 .20018665 75.83251 2.80139 79.95575 5.534341 .31280076 72.2014 4.084772 77.5943 6.9049 .42535777 68.56192 5.356286 75.31226 8.270146 .51120288 64.93743 6.715587 73.02743 9.755642 .64218429 61.3673 8.059089 70.7742 11.19522 .730856510 57.99345 9.379026 68.77461 12.64884 .813121912 51.70870 13.14727 66.00649 15.56371 .906951913 49.12557 14.27153 64.51248 16.92476 .984397914 46.79447 15.36207 63.15562 18.17993 .936372815 44.69186 16.33748 61.99722 19.43391 .977196916 42.79502 17.28277 60.93863 20.58231 .927963317 41.08387 18.12198 60.03876 21.72966 .956457118 39.47047 18.93413 59.2079 22.87595 .962388919 38.02143 19.7175 58.44708 23.91708 .913020620 36.71571 20.40646 57.80841 24.95731 .930735421 35.47702 21.07416 57.22076 25.99663 .946850722 34.29213 21.72583 56.66812 27.03504 .961466723 33.16262 22.35869 56.14999 28.07254 .97468824 32.09147 22.70955 55.66952 29.10913 .986612325 31.07453 23.56227 55.22415 30.14482 .997336126 30.10879 24.13397 54.81043 31.1796 1.00694727 29.1913 24.68647 54.42573 32.2135 1.01554128 28.31929 25.21973 54.06852 33.24652 1.02319129 27.49015 25.73498 53.73601 34.27866 1.0299830 26.70145 26.23202 53.4264 35.30995 1.03598631 25.95086 26.71152 53.13848 36.34039 1.04127132 25.23623 27.17458 52.86958 37.37 1.04589633 24.55566 27.62067 52.61978 38.3988 1.04993734 23.90687 28.05189 52.38597 39.42697 1.05342535 23.28843 28.4671 52.16768 40.454 1.05643536 22.69853 28.86756 51.9639 41.48044 1.05898837 22.13564 29.25398 51.77305 42.50613 1.06115238 21.59823 29.62631 51.59512 43.53108 1.06294639 21.08398 29.98606 51.42751 44.55532 1.06441640 21.59274 30.33297 45.57886 1.06559權(quán)利要求
1.一種密紋塑料透鏡，它包括鏡體[2]和鏡體[2]上的鏡棱[5]、[6]組成，其特征在于鏡棱[5]和鏡棱[6]是由微小直線鏡棱組成。
2.如權(quán)利要求
1所述的密紋塑料透鏡，其特征在于鏡棱[5]和鏡棱[6]的負(fù)發(fā)散角小于或等于正發(fā)散角。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的密紋塑料透鏡，其特征在于鏡體[2]呈鼓形、錐形、弧形或平板形狀。
4.如權(quán)利要求
1或2所述的密紋塑料透鏡，其特征在于是由透明塑料、有機(jī)玻璃材料制成。
5.如權(quán)利要求
3所述的密紋塑料透鏡，其特征在于是由透明塑料、有機(jī)玻璃制成。
專利摘要
本發(fā)明密紋塑料透鏡，采用以微小的直線鏡棱取代厚弧形鏡棱，使光通過透鏡的衰減及色散大大減小，并且使加工簡化、材料節(jié)省，密紋塑料透鏡比同規(guī)格的，現(xiàn)有的塑料透鏡重量減輕40％以上、透光率提高10％以上，是航標(biāo)燈及障礙標(biāo)識用燈的理想透鏡。
文檔編號G02B3/08GK87100168SQ87100168
公開日1988年7月27日 申請日期1987年1月12日
發(fā)明者薛明 申請人:交通部上海航標(biāo)廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan