CN102322610A - 一种聚光透镜、灯具及照相机 - Google Patents

一种聚光透镜、灯具及照相机 Download PDF

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Abstract

本发明适用于光学领域，提供了一种聚光透镜、灯具及照相机，所述聚光透镜为实体玻璃透镜；所述聚光透镜具有入射面、出射面以及环绕所述聚光透镜的中心轴设置的侧面；所述侧面呈网格状。本发明提供的聚光透镜采用玻璃材质，提高了透镜的出光率，降低了光能损失；将透镜的侧面设计成网格状，不再通过单一的弧形面来反射光线，而是由多个小面积的网格单元将光线朝向不同的方向反射，合理设计网格的结构，可以使每个网格单元按照预定的方向反射光线，进而可以实现小角度的均匀照明，有利于重点照明。这种聚光透镜可以广泛用于各种照明灯具中或者照相机的照明系统中。

Description

一种聚光透镜、灯具及照相机
技术领域
本发明属于光学领域，尤其涉及一种聚光透镜、灯具及照相机。
背景技术
目前的光学透镜分玻璃透镜和PMMA材质透镜，广泛使用于半导体照明灯具和相机镜头等，市场上的灯具主要采用PMMA透镜和反光杯作为配光工具，反光杯配光其亮度均匀性不够好，而PMMA透镜由于其材质的缘故，其透光性能也很有限。与PMMA材料相比，玻璃的透光性更好，是制作透镜的优选材料。但是玻璃材质不易加工，在透镜结构上仍然难以改进，目前只有较少部分的灯具或者相机使用玻璃透镜，这种透镜仍然依靠单一的弧形面反射光线，没有充分地实施玻璃透镜的优势，不能在提高透过率的基础上获得小角度、亮度均匀的出射光，其重点照明的效果不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透光率高、出光角度小且亮度均匀的聚光透镜，使之重点照明的效果更好。
本发明是这样实现的，一种聚光透镜，所述聚光透镜为实体玻璃透镜；所述聚光透镜具有入射面、出射面以及环绕所述聚光透镜的中心轴设置的侧面；所述侧面呈网格状。
本发明的另一目的在于提供一种灯具，包括光源及设置于所述光源出射光路上的聚光透镜，所述聚光透镜采用上述的聚光透镜。
本发明的另一目的在于提供一种照相机，包括照明系统，所述照明系统包括光源及设置于所述光源出射光路上的聚光透镜，所述聚光透镜采用上述的聚光透镜。
本发明提供的聚光透镜采用玻璃材质，提高了透镜的出光率，降低了光能损失；本发明将透镜的侧面设计成网格状，不再通过单一的弧形面来反射光线，而是由多个小面积的网格单元将光线朝向不同的方向反射，合理设计网格的结构，可以使每个网格单元按照预定的方向反射光线，进而可以实现小角度的均匀照明，有利于重点照明。这种聚光透镜可以广泛用于各种照明灯具中或者照相机的照明系统中，采用上述聚光透镜的灯具和照相机可以具有更高出光率、更加均匀的小角度照明效果。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的聚光透镜的立体结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(一)；
图3是本发明第一实施例提供的聚光透镜的光路图；
图4是本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(二)；
图5是本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(三)；
图6是本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(四)；
图7是本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(五)；
图8是本发明第一实施例提供的聚光透镜的仰视结构示意图；
图9是本发明第一实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图；
图10是本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(六)；
图11是本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(七)；
图12是本发明第二实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(一)；
图13是本发明第二实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(二)；
图14是本发明第二实施例提供的聚光透镜的光路图；
图15是本发明第三实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(一)；
图16是本发明第三实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(二)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种聚光透镜，该透镜为实体玻璃透镜；具有入射面、出射面以及环绕聚光透镜的中心轴设置的侧面；该侧面呈网格状。
本发明提供的聚光透镜采用玻璃材质，提高了透镜的出光率，降低了光能损失；本发明将透镜的侧面设计成网格状，不再通过单一的弧形面来反射光线，而是由多个小面积的网格单元将光线朝向不同的方向反射，合理设计网格的结构，可以使每个网格单元按照预定的方向反射光线，进而可以实现小角度的均匀照明，有利于重点照明。
本发明还提供了一种灯具，包括光源及设置于光源出射光路上的聚光透镜，该聚光透镜采用上述的聚光透镜。
本发明还提供了一种照相机，包括照明系统，该照明系统包括光源及设置于光源出射光路上的聚光透镜，该聚光透镜采用上述的聚光透镜。
采用上述聚光透镜的灯具和照相机可以具有更加均匀、出光率更高的小角度照明效果。
以下结合具体实施例对本发明一种聚光透镜的具体实现进行详细描述：
图1示出了本发明第一实施例提供的聚光透镜的立体结构示意图，图2示出了本发明第一实施例提供的聚光透镜的剖面结构示意图(一)，图3示出了本发明第一实施例提供的聚光透镜的光路图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
本实施例提供的聚光透镜为一实体的玻璃透镜，该玻璃透镜主要放置在光源的出光侧，用于调整光的传播方向，获得所需发射角、均匀度及亮度的照明光。参考附图1、2、3，该玻璃透镜主要包括一入射面1、一出射面2，以及侧面3。入射面1的面积通常小于出射面2的面积。侧面3与入射面1和出射面2共同构成了聚光透镜的表面。可以理解，侧面3介于入射面1和出射面2之间，侧面3环绕着玻璃透镜的中心轴设置。光源4位于入射面1的入光侧，其发出的光经过入射面1进入透镜内部，其中一部分光直接通过出射面2射出，用于照明；还有大部分光射向透镜的侧面3，经过侧面3反射后再经过出射面2射出，用于照明，当然还会有少部分光经过侧面3折射后射向外界。为了改善透镜的出光角度及均匀性，本实施例将侧面3设计成网格状，由多个小面积的平面或者弧面网格单元紧密排列构成，当然，这种网格状的侧面显然不是将传统的锥型侧面或弧形侧面分割成多个单元而整体表面还是不变的，这种结构显然是没有改进效果的。可以理解，本实施例中的网格单元无论是平面的还是弧面的，都不会形成一个共同的平滑的表面。这些网格单元将光线朝向不同的方向反射，适当设计网格的结构，如大小，形状等，可以使光线按照预设的方向反射，进而获得所需角度及均匀度的出射光。
在本实施例中，侧面3可以有多种结构。作为本实施例的一种实现方式，参考附图1、2，侧面3可以是由一系列聚光环带31沿着透镜中心轴的方向连续分布构成。其中，每相邻两个聚光环带31具有一预定的夹角，该侧面3可以看成是由一条折线段围绕透镜的中心轴旋转一周形成的。并且，自入射面起，每段线段与透镜的中心轴之间的夹角是逐渐减小的，即自入射面1起，聚光环带相对于透镜中心轴的倾斜角度是越来越小的。例如，自入射面起的第一个环带与中心轴的夹角可以为40°左右，第二个环带与中心轴的夹角可以是35°左右，最后一个环带与中心轴的夹角可以是10°左右。每个环带的宽度及其相对于中心轴的具体倾斜角度可以根据应用端的需要设定。
本实施例采用高透光率的玻璃材质加工聚光透镜，玻璃材质比传统的PMMA材质具有更高的透过率，有效地增大了透镜的出射光通量，减小了光能损耗，进而可以提高照明光的亮度；而将侧面设计成网格状，也比传统单一形状反射面的反射角度的可控性更强，可以根据应用端需求设计网格的具体结构和形状，使该透镜在提高输出光通量同时具有较小角度及强度较均匀的出射光，有利于重点照明。
在本实施例中，入射面1和出射面2可以是相互平行的平面。在出射面2上还可以密布设置凹凸微结构单元，使得出射光更均匀。
参考附图4～8，在本实施例中，该透镜的底部还可以设置至少一个第一凹槽5，光源4可以置于凹槽5的内部，光源4与凹槽5可以一对一设置，也可以多对一设置，如图7、8。此时的入射面1即为第一凹槽5与透镜的交界面，这样光源4发出的光几乎全部通过该交界面射入透镜内部，与平面的入射面相比，该凹槽可以在一定程度上减少光的损失。
参考附图9、10，在本实施例中，出射面2可以采用多种结构，具体可以是凸面，也可以是凹面。本实施例优选凹面，这样可以使透镜的平均厚度有所减小，进而减小了透镜对光的吸收，可以提高透镜的出光率。
同样的，还可以在出射面2上设置第二凹槽6，如图11，由于第二凹槽6的存在，也使得透镜的平均厚度有所减小，进而提高透镜的出光率。
实施例二：
图12示出了本发明第二实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(一)，图13示出了本发明第二实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(二)，图14示出了本发明第二实施例提供的聚光透镜的光路图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
在本实施例中，还可以对上述实施例中的侧面3进行进一步的改进，以获得更好的聚光效果。参考附图12、14，具体的，侧面3仍然由多个聚光环带31构成，而每个聚光环带31都可以由很多个紧密排布的矩形聚光单元311构成，若干个聚光单元311环绕透镜的中心轴连续排布一周便构成了一个聚光环带31。这样，整个侧面3就呈现出图12所示的网格结构。本实施例中的多个微小的矩形聚光单元311将侧面3分割的更为细致，更有利于调整出射光的角度和出光均匀度。本实施例中的聚光单元的尺寸可以根据应用端的需要合理设计。
在本实施例中，入射面1和侧面3可以是一体的弧形面，二者之间没有明确的分界线，如附图13，侧面3的网格结构遍及整个弧形面，而该弧形面底部的一定区域近似为平面，这个近似为平面的区域即作为入射面1，光源处于该入射面1的下方，光源的出射光经过该入射面1射入透镜。
实施例三：
图15示出了本发明第三实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(一)，图16示出了本发明第三实施例提供的聚光透镜的主视结构示意图(二)，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
上述实施例一中的侧面3还可以设计成其他的结构，在本实施例中，侧面3还可以是由多个条形的平面单元32环绕透镜的中心轴连续排布一周构成，参考附图15，该侧面3整体呈锥形。侧面3还可以是由多个条形的弧面单元33环绕透镜的中心轴连续排布一周构成，参考附图16。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚光透镜，其特征在于，所述聚光透镜为实体玻璃透镜；所述聚光透镜具有入射面、出射面以及环绕所述聚光透镜的中心轴设置的侧面；所述侧面呈网格状。
2.如权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于，所述入射面和出射面为平面。
3.如权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于，所述聚光透镜的底部设有容纳光源的凹槽。
4.如权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于，所述出射面为下凹或上凸的曲面。
5.如权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于，所述网格状的侧面由多个聚光环带沿所述中心轴方向连续排布构成；距离所述入射面越远，所述聚光环带的表面与中心轴的夹角越小。
6.如权利要求5所述的聚光透镜，其特征在于，所述每个聚光环带均由多个聚光单元环绕所述中心轴连续排布一周构成。
7.如权利要求6所述的聚光透镜，其特征在于，所述聚光单元为矩形平面单元。
8.如权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于，所述网格状的侧面由多个条形平面单元或条形弧面单元环绕所述中心轴连续排布一周构成。
9.一种灯具，包括光源及设置于所述光源出射光路上的聚光透镜，其特征在于，所述聚光透镜采用权利要求1至8任一项所述的聚光透镜。
10.一种照相机，包括照明系统，所述照明系统包括光源及设置于所述光源出射光路上的聚光透镜，其特征在于，所述聚光透镜采用权利要求1至8任一项所述的聚光透镜。
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