菲涅尔透镜及其应用领域的专利分析

《菲涅尔透镜及其应用领域的专利分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、统计分析Statistics&Analysis菲涅尔透镜及其应用领域的专利分析□余晶莹　李卓摘要：菲涅尔透镜是光学领域中一种应用非常广泛的光学元件，通过对菲涅尔透镜的专利申请态势、技术及申请人进行分析研究，梳理出菲涅尔透镜及其相关领域的行业现状以及今后的发展趋势，为企业的技术研发、专利布局提供重要参考。关键词：菲涅尔透镜　光学　光伏　专利分析一、概述菲涅尔透镜与传统的透镜相比，具有面积大、重透镜是一种将光线聚合或分散的常见光学元件，量轻、价格低、轻便易携带等优点，是一种应用十分通常其表面由平面或者连续的曲面构

2、成。但是，在实广泛的光学元件，其设计和制造涉及到多个技术领域。际光学系统中，连续面构成的透镜所成的像与近轴光因此，随着社会的发展和节能经济的需求，提高菲涅学所获得的结构存在一定偏离而产生像差。人们尝试尔透镜的聚焦性，降低透镜的光学损失以及大型、高着通过在透镜上引入非连续、有面形突变的光学表面，精密菲涅尔透镜的设计、开发和生产成为目前国内外用以减少光学材料的使用，实现了设计成本的降低，生产部门技术发展的主要方向。同时，相对于传统连续面透镜在像差优化等方面也具本文旨在通过对菲涅尔透镜发展的相关技术领域有独特的技术

3、特点。的专利申请数据进行统计、整理以及分析，总结该技就目前技术的发展而言，菲涅尔透镜属于不连续术领域专利技术的特点、现状以及发展趋势，并对关面透镜中比较成熟的技术运用，在实践中已得到大规键技术发展及其应用进行综合分析和归纳，比较研究模的广泛应用。与传统的透镜相比，其面形精度要求高，进一步得出该领域的专利申请增长情况以及国内外的光学设计方面有赖于复杂的数据演算和大量实验数据专利布局情况，从而为我国专利申请人今后的重点研验证，其整体的技术还有待进一步发展和完善。有鉴究方向提出指导性意见。于此，本文主要介绍菲涅尔透

4、镜的技术原理和专利发展的特点。二、技术特点最早的菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀•菲菲涅尔透镜的技术原理比较简单：由于折射面的涅尔（AugustinFresnel)发明的，他在1822年最初使用轮廓决定了常规镜头界定其聚焦特性，折射面之间的这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯材料的体积对于透镜的性能没有影响；假设一个透镜塔透镜。根据史密森学会的描述，1823年，第一枚菲的折射能量仅仅发生在光学表面，拿掉尽可能多的光涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔（Pharede学材料，而保留表面的弯曲度。

5、如图1所示，相当于Cordouan）上；透过它发射的光线可以在20英里（32千米）传统透镜的连续表面部分“坍陷”到一个平面上形成以外看到。苏格兰物理学家大卫•布儒斯特爵士被看作了菲涅尔透镜的不连续面。从剖面看，其表面由一系是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹CHINAINVENTION&PATENT60中国发明与专利2013年第12期统计分析Statistics&Analysis统计分析Statistics&Analysis槽与相邻凹槽之间角度都不同，但都将光

6、线集中一处，虽然在成像品质上不占优，但是因其重量轻所以也常形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以用在对成像品质要求不太苛刻或无法使用一般透镜的看作一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。地方。早期的菲涅尔透镜主要被用在灯塔上，灯塔使正是因为这些凹槽形成的纹路，透镜的总体厚度减小用的菲涅尔透镜通常包括特别的环形棱镜，分布在平了。总之，菲涅尔透镜实际上是普通凸透镜连续的曲面菲涅尔透镜的上下，排列成多面的拱形，以收集从面被截为一段一段曲率不变的不连续曲面，因为曲面光源发出的光线。被划分得很细，故看上去像

7、一圈一圈的纹路，而通过菲涅尔透镜现阶段主要应用领域包括投影以及太这些纹路，可以对指定光谱范围的光实现带通(反射阳能光伏领域：因为菲涅尔透镜射出的光线边缘较为或者折射)的作用。柔和，故它常用在染色灯上。在透镜前方的支架上放置一块有颜色的塑料膜给光线染色，也可放置金属纱网或磨砂塑料使光线弥散。许多含有菲涅尔透镜的设备都允许灯在焦点前后移动，以放大或缩小光束的大小，其非常适合在透镜式投影仪、背投电视、幻灯机以及准直器上使用，不仅因为透过它的光线比透过普通透镜的亮度高，也由于透过它的整束光线在各个部位的亮度都相对一致

8、。在太阳能光伏领域，菲涅尔主要作为聚光光伏系统中的聚光部件，将光线从相对较大的区域面积转换成相对小的面积上。廉价的菲涅尔透镜一般由透明塑料压铸或模塑而成，其尺寸可以在做得比玻璃大的同时更轻、更经济，因此，大型的菲涅尔透镜也被广泛用在太阳灶聚集阳光或是太阳能热水器上。除此之外，菲涅尔透镜也广泛应用在汽车前灯、汽车尾灯以及倒车灯上。它能使大灯最初由凹面镜反图1传统透镜到菲涅尔透镜结构的变化射出来的平行光