CN102192472A - 光学透镜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学透镜装置，该光学透镜装置包括：一主透镜，具有一第一对称轴及一第一光轴，该第一对称轴与该第一光轴重合；以及至少一副透镜，具有一第二对称轴及一第二光轴，该至少一第二透镜配置于该第一透镜四周，该第二对称轴与该第二光轴未重合，其中，该主透镜及该至少一副透镜产生均匀的一发光场型。

Description

光学透镜装置

技术领域

本发明是关于一种光学透镜装置，特别是关于一种具有倾斜式透镜的光学透镜装置。

背景技术

随着节能减碳等环保意识的抬头，日常生活中的照明工具也朝向高效率、低耗电的趋势发展。如利用具有体积小、寿命长、耗电量低、反应速度快、耐震特性佳等优点的发光二极管(LED)的照明器具，于近年来的发展更是备受瞩目。但因发光二极管的光具有指向性以及点光源的特性，因此应用在除聚光用途的照明器具上，须另外装设光学透镜来减低其指向性以适用于照明用途上。但因现有的光学透镜的构造，即使改变了发光二极管的指向性，但仍难以解决射出光线不均且呈现出LED芯片外形的“芯片成像”的问题，进而造成使用者在视觉上不习惯因“芯片成像”所产生的方形发光场型。

请参阅图1，其为一现有发光装置的示意图。该现有发光装置100包括了一发光二极管芯片101及一准直透镜102。为了缩小透镜尺寸，并且达到发光角度极小化。该准直透镜102被设计为大曲率、小焦距的型式，但此一形式容易将方形芯片发光表面(例如，LED元件发光区域为方形芯片表面)投射至目标面而形成方形发光场型103，而此现象称之为“芯片成像”，然而这样的发光场型会让使用者有不好的视觉观感。

请参阅图2，其为一现有光学透镜装置的示意图。该现有光学透镜装置200包括多个第一透镜201、多个第二透镜202及多个反射杯203，其中该多个第一透镜201为非倾斜式透镜，即该多个第一透镜201的光轴与发光轴平行。而此现有透镜200会产生一方形发光场型，请参阅图3，其为一方形发光场型300的示意图。而该方形发光场型300同样会让使用者有不好的视觉观感。

因此，申请人鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心推论与研究，构思出本发明的光学透镜装置，以能够克服上述的缺点，以下为本发明的简要说明。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学透镜装置，消除“芯片成像”效应，其通过具有倾斜式透镜的光学透镜装置，将由发光二极管所射出的光线通过光学透镜装置作调变与重叠，以形成对称均匀的发光场型，用以改善照明视觉观感。

根据上述构想，本发明提出一种光学透镜装置。该光学装置包括：由可透光的材料所构成的透镜以及多个发光单元。其中，该透镜还包括有：基座部、一主透镜以及至少一个副透镜，该主透镜具有一第一对称轴及一第一光轴，该第一对称轴与该第一光轴重合，至少一个副透镜则具有一第二对称轴及一第二光轴，其以环绕主透镜的方式配置，该第二对称轴与该第二光轴未重合，而该主透镜及该至少一副透镜配置于该基座部上，且该多个发光单元分别配置于该主透镜及该至少一副透镜的光轴收敛侧，而该多个发光单元的每一个分别对应一个透镜。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，其中该多个发光单元各自透过一反射杯与分别对应的透镜相连接。该发光装置还包括一反射式光学件，配置于该所有透镜与该多个发光单元间，其中该反射式光学件构成该反射杯。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，其中该第一对称轴与该第二对称轴相交于该主透镜的后方。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，其中该多个透镜可与该基座部以一体成形所形成。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，其中该多个透镜可与该基座部以相同材料所形成。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，其中该至少一副透镜的数量为二个或二个的倍数，其是配置成互相对称状。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，其中该至少一副透镜的数量为六个，该六个副透镜互相对称且各自的该第二对称轴与该第一对称轴于该主透镜后相交。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，还包括一承载座，用以承载该主透镜及该至少一副透镜，且该主透镜可以是一球面透镜或一非球面透镜，该至少一副透镜可以是一球面透镜或一非球面透镜。

根据上述构想，本发明提出另一种光学透镜装置。该光学透镜装置包括：多个透镜，分别具有一光轴及一发光光轴，该光轴与该发光光轴间具有一夹角，其中，该多个透镜产生均匀的一发光场型。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，其中该多个透镜构成多个透镜组，每一透镜组具有在各自光轴与发光光轴之间的一夹角，且在相同透镜组中的所有透镜的该夹角皆相同。该光学透镜装置还包括：一第一透镜组，具有一第一光轴及一第一发光光轴，该第一光轴与该第一发光光轴的夹角为零，其中，该多个透镜组被配置于该第一透镜组的四周。此外该第一透镜组的该第一发光轴与该多个透镜组的各自发光轴可以相交于该第一透镜组后方。

较佳地，本发明所提出上述的光学透镜装置，还包括由可透光的材料所形成的一基座部，该多个透镜配置于该基座部上。该光学透镜装置也可包括多个发光单元，分别配置于该多个透镜之后，其中该多个发光单元的每一个分别对应一个透镜。该发光单元可以是一发光二极管(LED)芯片，且该多个发光单元的数量可以等于该多个透镜的数量。另外，该发光光轴可以为一对称轴，且该多个透镜的所有该光轴皆互相平行。

为让本发明的上述目的、特征和功效能明显易懂，特别举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1是现有发光装置的示意图。

图2是现有光学透镜装置的示意图。

图3是方形发光场型的示意图。

图4是本发明所提出的第一较佳实施例的示意图。

图5是圆形发光场型的示意图。

图6a-图6d是本发明所提出的本发明所提出的第二较佳实施例的示意图。

图7是本发明所提出的第三较佳实施例的示意图。

图8a-图8d是本发明所提出的第四较佳实施例的示意图。

图9a-图9c是本发明所提出的第五较佳实施例的示意图。

图10a-图10c是本发明所提出的第六较佳实施例的示意图。

具体实施方式

请参阅图4，其为本发明所提出的第一较佳实施例的示意图。此第一较佳实施例是一发光装置400，该发光装置400包括多个发光单元41、多个反射杯42及一光学透镜装置43。该光学透镜装置包括一第一透镜431、一第二透镜432及一第三透镜433，其中，该第一透镜431是一主透镜，而该第二透镜432及第三透镜433为副透镜。该第一透镜431具有一第一光轴4311、一第一发光光轴4312及一第一发光场型4313，其中该第一光轴4311与该第一发光光轴4312重合。该第二透镜432具有一第二光轴4321、一第二发光光轴4322及一第二发光场型4323，其中，第二透镜432因其第二光轴4321及第二发光光轴4322之间的第二夹角4324(即，未重合)，而产生第二发光场型4323。该第三透镜433具有一第三光轴4331、一第三发光光轴4332及一第三发光场型4333，其中，第三透镜433因其第三光轴4331及第三发光光轴4332之间的第三夹角4334，而产生第三发光场型4333。该第一发光场型4313与该第二发光场型4323及该第三发光场型4333之间具有第一重叠处4314及第二重叠处4315，而透过该重叠处可以使该光学透镜装置43的发光场型更均匀。也就是说，该光学透镜装置43可以具有多个倾斜式透镜，并透过多个倾斜透镜发光场型的重叠来使该光学透镜装置43的发光场型更为均匀对称，而较佳的结构是具有互相对称于一个非倾斜透镜的六个倾斜透镜来产生一圆形发光场型，该六个倾斜透镜的数量可以改成二个或二个的倍数，以求得具有对称关系的配置。值得注意的是，该多个发光单元较佳为发光二极管(LED)，而每一个透镜较佳是各自对应一个发光单元，且可分别置于所有透镜的后侧或光轴收敛侧。另外，所有的透镜可以各自是球面透镜或非球面透镜。

请参阅图5，其为一圆形发光场型的示意图。该圆形发光场型500的外围发光光形，是光线在通过上述较佳结构的光学元件(即，具有互相对称于一个非倾斜透镜的六个倾斜透镜)后所呈现出来的效果，可以明显看出由不同光轴所射出的光线在通过上述光学元件而产生均匀化的现象。

请参阅图6a-图6d，其为本发明所提出的第二较佳实施例的示意图。此第二较佳实施例是一光学透镜装置600，该光学透镜装置600包括一基座部61、一第一透镜62及六个第二透镜63。该第一透镜62及该六个第二透镜63被配置于该基座部61上，且该六个第二透镜63位于该第一透镜62四周并互相对称。从剖面A-A’可知(即图6b)，该第一透镜62具有一第一对称轴621及一第一光轴622，该第一对称轴621与该第一光轴622重合，也可以是相互平行。该六个第二透镜具有各自的一第二对称轴631及一第二光轴632，其中该第二对称轴631与该第二光轴632之间具有一夹角633。该第二对称轴631与该第一对称轴621相交于该第一透镜后方的一交点623，如此该六个第二透镜63才可朝该第一透镜62外侧倾斜。通过此一设计，该光学透镜装置600所产生的发光场型会变得均匀对称，而较佳的设计是使该发光场型成圆形。此外，该光学透镜装置600的材料可以是光学玻璃或光学塑料等材质，例如：PC、PMMA。值得注意的是，该基座部61还可以包含多个凸出部611，且该多个凸出部611可对应每个透镜以调整光路径，该多个凸出部611可以是球面或非球面。其中，上述的光学透镜装置600的所有透镜可与该基座部61以一体成形的方式形成，而所有透镜可与该基座部61可以相同材料所形成，例如：可透光的材料，并且所有透镜可与该基座部61可视为一透镜模块。

请参阅图7，其为本发明所提出的第三较佳实施例的示意图。此第三较佳实施例是一光学透镜装置700，该光学透镜装置700包括一基座部71、一第一透镜组72、一第二透镜组73及一第三透镜组74，其中，该第一透镜组72是一主透镜组，而该第二透镜组73及第三透镜组74是副透镜组。该第一透镜组72、该第二透镜组73及该第三透镜组74配置于该基座部71上。该第二透镜组73及该第三透镜组74还被配置于该第一透镜组72四周。该第一透镜组72由一个第一透镜所构成，该第一透镜具有第一对称轴及第一光轴，该第一对称轴与该第一光轴重合(夹角为零)。该第二透镜组73由四个第二透镜所构成，且互相对称于该第一透镜组72，每一个第二透镜具有各自的第二对称轴及第二光轴，该第二对称轴与该第二光轴之间具有一第二夹角。该第三透镜组74由四个第三透镜所构成，且互相对称于该第一透镜组72，每一个第三透镜具有各自的第三对称轴及第三光轴，该第三对称轴与该第三光轴之间具有一第三夹角。换句话说，相同透镜组较佳具有在对称轴跟光轴间的相同夹角(即倾斜度相同)，而通过该第二透镜组73的第二夹角跟该第三透镜组74的第三夹角，该光学透镜装置700所产生的发光场型会变得均匀对称，而较佳的设计是使该发光场型成圆形。此外，该光学透镜装置700中，该第二对称轴与该第一对称轴相交于该第一透镜组72后方的一第一交点，而该第三对称轴与该第一对称轴相交于该第一透镜组72后方的一第二交点，如此该第二透镜组73及该第三透镜组74才可朝该第一透镜组72外侧倾斜。值得注意的是，每个透镜组中，透镜的数量可以根据使用者需求而改变，且发光光轴与对称轴重合。

请参阅图8a-图8d，其为本发明所提出的第四较佳实施例的示意图。此第四较佳实施例是一发光装置800，该发光装置800包括一承载镜座801、一倾斜透镜式光学件802、多个发光二极管(LED)803、一基板804、一反射式光学件805及多个反射杯806。该多个发光二极管803配置于该基板804上，该多个反射杯806连接该倾斜透镜式光学件802和该多个发光二极管803，该反射式光学件805配置于该倾斜透镜式光学件802和该基板804(或该多个发光二极管803)之间，该多个反射杯806由该反射式光学件805所形成，而该承载镜座801用以承载该倾斜透镜式光学件802并具有定位功能。其中，该倾斜透镜式光学件802的结构是第二较佳实施例的光学透镜装置600，该承载镜座801的材料可以是任何现有的材料，但主要是光学塑料材料，例如：PC、PMMA。而该反射式光学件805用以反射光线，并配合该倾斜透镜式光学件802调整发光场型以增加该发光装置800的效率。该反射式光学件805的材料可以是任何习的的材料，但主要是金属或塑料材料，例如：PC、PMMA，并在表面镀上金属反射膜，例如：铜、银、铬等。值得注意的是，该多个发光二极管803分别对应该倾斜透镜式光学件802中的每个透镜，即每个透镜后皆有一个发光二极管提供光源，也就是透镜数量等于发光二极管的数量，而所有实施例皆可配置发光单元，而发光单元可以分别位于所有透镜的光轴收敛侧。

请参阅图9a-图9c，其为本发明所提出的第五较佳实施例的示意图。此第五较佳实施例是一发光装置900，该发光装置900包括一倾斜式透镜光学件901、一发光模块902、一散热槽903、一驱动电路元件904、一基座905及一电性接头906。该倾斜式透镜光学件901配置于该发光模块902上方，该散热槽903配置以固定该倾斜式透镜光学件901、该发光模块902及该驱动电路元件904，该基座905配置以连接该散热槽903及该电性接头906。其中，该发光模块902具有多个发光二极管(LED)及一基板，该基板可以是一印刷电路板PCB，如：MCPCB、DLC-MCPCB、厚铜基板等。该倾斜式透镜光学件901具有与第二较佳实施例相同的结构并具有多个透镜，每个透镜对应一个发光二极管，即透镜数目等于发光二极管的数目。该电性接头906可以是任何现有形式，如：E26、E27、E40、E14、GU10等。该发光装置900适用于传统的灯泡灯座，而透过该倾斜式透镜光学件901可以消除“芯片成像”的效应。

请参阅图10a-图10c，其为本发明所提出的第六较佳实施例的示意图。此第六较佳实施例是一发光装置1000，该发光装置1000包括一基座1001、一个第一透镜1002、四个第二透镜1003、四个第三透镜1004、九个反射杯1005、一反射式光学件1006、九个发光单元1007及一基板1008。该第一透镜1002、该四个第二透镜1003及该四个第三透镜1004配置于该基底1001上。该四个第二透镜1003及该四个第三透镜1004更被配置于该第一透镜1002的四周。该第一透镜具有第一对称轴及第一光轴，该第一对称轴与该第一光轴重合(夹角为零)。该四个第二透镜1003互相对称于该第一透镜1002，每一个第二透镜1003具有各自的第二对称轴及第二光轴，该第二对称轴与该第二光轴之间具有一第二夹角。该四个第三透镜1004互相对称于该第一透镜1002，每一个第三透镜1004具有各自的第三对称轴及第三光轴，该第三对称轴与该第三光轴之间具有一第三夹角。该九个发光单元1007配置于该基板1008上，该九个反射杯1005各自连接所对应的透镜和所对应的发光单元，该反射式光学件1006配置于上述九个透镜和该基板1008之间，该九个反射杯1005由该反射式光学件1006所形成。通过该四个第二透镜组1003跟该四个第三透镜1004，该发光装置1000所产生的发光场型会变得均匀对称，而较佳的设计是使该发光场型成圆形。值得注意的是，该基座1001更可包括四个固定件10011，用以固定该发光装置1000。

以上所述的实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非限制本发明。因此，熟悉本技艺人士可在不违背本发明的精神对上述实施例进行修改及变化，然皆不脱如附本申请权利要求范围所欲保护者。

Claims (19)

1.一种光学装置，其特征在于，包括：

透镜，由可透光的材料所构成，该透镜还包括有：

基座部；

一主透镜，具有一第一对称轴及一第一光轴，该第一对称轴与该第一光轴重合；以及

至少一副透镜，具有一第二对称轴及一第二光轴，该至少一副透镜以环绕该主透镜的方式配置，该第二对称轴与该第二光轴未重合；

该主透镜及该至少一副透镜配置于该基座部上；

多个发光单元，分别配置于该主透镜及该至少一副透镜的光轴收敛侧，而该多个发光单元的每一个分别对应一个透镜。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该主透镜、该至少一副透镜及该基座部以一体成形方式形成，且以相同材料组成。

3.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该至少一副透镜的数量为二个或二个的倍数，以使其成为互相对称的配置。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该多个发光单元是一发光二极管芯片，且该多个发光单元的数量等于所有透镜的数量。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该多个发光单元各自透过一反射杯与分别对应的透镜相连接。

6.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，还包括一反射式光学件，配置于该所有透镜与该多个发光单元间，其中该反射式光学件构成该反射杯。

7.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该第一对称轴与该第二对称轴相交于该主透镜的后方。

8.根据权利要求7所述的光学装置，其特征在于，该至少一副透镜的数量为六个，该六个副透镜互相对称且各自的该第二对称轴与该第一对称轴于该主透镜后侧相交。

9.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，还包括一承载座，用以承载该主透镜及该至少一副透镜。

10.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该主透镜是一球面透镜和一非球面透镜其中之一，该至少一副透镜是一球面透镜和一非球面透镜其中之一。

11.一种光学透镜装置，其特征在于，包括：

多个透镜，分别具有一光轴及一发光光轴，该光轴与该发光光轴间具有一夹角，

其中，该多个透镜产生均匀的一发光场型。

12.根据权利要求11所述的光学透镜装置，其特征在于，该多个透镜构成多个透镜组，每一透镜组具有在各自光轴与发光光轴之间的一夹角，且在相同透镜组中的所有透镜的该夹角皆相同。

13.根据权利要求12所述的光学透镜装置，其特征在于，还包括：

一第一透镜组，具有一第一光轴及一第一发光光轴，该第一光轴与该第一发光光轴的夹角为零，其中，该多个透镜组被配置于该第一透镜组的四周。

14.根据权利要求13所述的光学透镜装置，其特征在于，该第一透镜组的该第一发光轴与该多个透镜组的各自发光轴相交于该第一透镜组后方。

15.根据权利要求11所述的光学透镜装置，其特征在于，还包括由可透光的材料所构成的一基座部，该多个透镜配置于该基座部上。

16.根据权利要求11所述的光学透镜装置，其特征在于，还包括多个发光单元，分别配置于该多个透镜之后，其中该多个发光单元的每一个分别对应一个透镜。

17.根据权利要求16所述的光学透镜装置，其特征在于，该发光单元是一发光二极管芯片，且该多个发光单元的数量等于该多个透镜的数量。

18.根据权利要求11所述的光学透镜装置，其特征在于，该发光光轴为一对称轴，且该多个透镜的所有该光轴皆互相平行。

19.根据权利要求11所述的光学透镜装置，其特征在于，该多个透镜的任何透镜是一球面透镜和一非球面透镜其中之一。

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