CN104456206B - 透镜及具有该透镜的调光系统 - Google Patents

透镜及具有该透镜的调光系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种透镜，其包括一个第一透镜部及多个第二透镜部。所述第一透镜部呈圆台状，其包括一个后端面、一个与所述后端面相对的前端面以及位于所述前端面和后端面之间的外侧面。所述第一透镜部中央具有一个贯穿所述后端面和前端面的圆台状通孔。所述圆台状通孔具有侧面，该侧面和第一透镜部中心轴之间的夹角与所述外侧面和第一透镜部中心轴之间的夹角相同。所述通孔的侧面及第一透镜部的外侧面均为反射面。所述多个第二透镜部在第一透镜部的后端面上环绕圆台状通孔凸出形成。所述每个第二透镜部为一个准直透镜。本发明还涉及具有该透镜的调光系统。所述调光系统能够同时具有无级调光及功率较大的优点。

Description

透镜及具有该透镜的调光系统
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种透镜及具有该透镜的调光系统。
背景技术
目前主流监控系统都有夜视功能，由红外灯来实现。在一些广场、道路、荒野等领域需要调焦监控，因而也需要与之相匹配的可调光红外灯。传统的可调光红外灯由若干个不同角度的红外透镜组成，透过几组透镜的组合来实现远、中、近的补光。该方案最大的问题是无法实现与变焦镜头完美匹配的无级调光，调光由3段定光来实现。还有一个方案为一个非球面透镜或者透镜组，改变透镜与光源之间的距离来实现调光，该方案为无级调光，但是光学系统的特殊要求，光源必须位于透镜的中心光轴上，导致只能放1颗光源，由于单颗红外光源功率有限，因而整个系统的功率不太够。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够用于监控系统等中的新的调光系统，以解决现有调光系统无法兼顾无级调光及功率较大的技术问题。
本发明是这样实现的：
一种透镜，其包括一个第一透镜部及多个第二透镜部。所述第一透镜部呈圆台状，其包括一个后端面、一个与所述后端面相对的前端面以及位于所述前端面和后端面之间的外侧面。所述第一透镜部中央具有一个贯穿所述后端面和前端面的圆台状通孔。所述圆台状通孔具有侧面，该侧面和第一透镜部中心轴之间的夹角与所述外侧面和第一透镜部中心轴之间的夹角相同。所述通孔的侧面及第一透镜部的外侧面均为反射面。所述多个第二透镜部在第一透镜部的后端面上环绕圆台状通孔凸出形成。所述每个第二透镜部为一个准直透镜，用于使光源发出的光线以垂直于第一透镜部的后端面的方向入射第一透镜部。
优选地，所述第一透镜部和多个第二透镜部为一体成型。
优选地，所述前端面的直径小于所述圆台状通孔在后端面处开口的直径。
优选地，所述透镜的第一透镜部的外侧面上还形成有一个凸环，用于方便所述透镜的安装固定。
优选地，所述多个第二透镜部到第一透镜部中心轴的距离相等，且任意两个相邻的第二透镜部之间的距离相等。
优选地，所述每个第二透镜部包括一个远离第一透镜部的端面及自所述端面向第一透镜部的后端面延伸的反射面，所述端面上具有一个收容槽，该收容槽用于收容光源。
优选地，所述收容槽的内壁为所述第二透镜部的入光面，该入光面包括一个位于其中央的第一入光面及环绕所述第一入光面的第二入光面，所述第一入光面为向端面方向凸起的凸面，用于将光源照射到其上的光线转变为垂直于第一透镜部的后端面的光线，光源发出的部分光线经过所述第二入光面后经反射面反射后以大致垂直于第一透镜部的后端面的方向入射第一透镜部。
优选地，所述第二透镜部的反射面为一个抛物面。
以及，一种调光系统，其包括多个光源、一个调光板以及所述透镜，所述多个光源分别位于所述多个第二透镜部远离第一透镜部的一侧，所述调光板设置于所述透镜的第一透镜部的前端面一侧，用于对经过透镜汇聚的多个光源的光线进行调光。
优选地，所述第一透镜部的前端面的直径小于调光板的直径。
相较于现有技术，所述调光系统不仅可以实现无级调光，也成功解决了功率不足的问题且光源之间有一定的距离，便于光源及电子元器件的排版，也改善了整体的散热效果，系统更稳定。所述调光系统通过调整调光板的参数来改变其光学散射特性，进而实现调光。由于没有机械运动，具有结构简单、稳定可靠，易控制等优势。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1是本发明实施例提供的一种调光系统的立体示意图。
图2是图1中的调光系统沿II-II方向的剖视图。
图3是图2中的调光系统的光路图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例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作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种调光系统100，其包括多个光源10、透镜20及调光板30。所述光源10可以为发光二极管、放电灯、荧光灯或卤素灯等。优选地，所述光源10为发光二极管。
所述透镜20包括一个第一透镜部21及多个第二透镜部22。本实施例中，所述第一透镜部21和多个第二透镜部22为一体成型。可以理解，在其他实施例中，所述透镜20也可由第一透镜部21和多个第二透镜部22通过胶接等方式组合而成。
所述第一透镜部21呈圆台状，其包括一个面向光源10的后端面211、一个与所述后端面211相对的前端面212以及位于所述前端面212和后端面211之间的外侧面213。所述第一透镜部21中央具有一个贯穿所述后端面211和前端面212的圆台状通孔214。所述圆台状通孔214具有侧面2141，该侧面2141和第一透镜部21中心轴之间的夹角与外侧面213和第一透镜部21中心轴之间的夹角相同。本实施例中，所述侧面2141和外侧面213与第一透镜部21中心轴之间的夹角均为45度。所述前端面212面向调光板30设置，其直径小于调光板30的直径。优选地，所述前端面212的直径也小于所述圆台状通孔214在后端面211处开口的直径。所述侧面2141及外侧面213均为反射面，该反射面可以是镀金属面反射，也可以是镀介质膜反射。本实施例中，为方便所述透镜20的安装固定，所述透镜20的第一透镜部21的外侧面213上还形成有一个凸环215。
可以理解，所述第一透镜部21上的通孔214也可替换为一个圆锥状凹槽，此时圆锥状凹槽的深度与第一透镜部21的高度可设计为基本相当。这里，所述第一透镜部21的高度指第一透镜部21的前端面212和后端面211之间的距离。
所述多个第二透镜部22在第一透镜部21的后端面211上环绕圆台状通孔214凸出形成。优选地，所述多个第二透镜部22到第一透镜部21中心轴的距离相等，且任意两个相邻的第二透镜部22之间的距离相等。本实施例中，所述每个第二透镜部22为一个准直透镜，其包括一个远离第一透镜部21的端面221及自所述端面221向第一透镜部21的后端面211延伸的反射面222。所述端面221上具有一个收容槽2211，该收容槽2211用于收容所述光源10。所述收容槽2211的内壁为所述第二透镜部22的入光面，该入光面可以为一个曲面或由多个曲面组成，还或者由多个平面组成。本实施例中，所述入光面包括一个位于其中央的第一入光面2211a及环绕所述第一入光面2211a的第二入光面2211b。所述第一入光面2211a为向端面221方向凸起的凸面，用于将光源10照射到其上的光线转变为大致垂直于第一透镜部21的后端面211的光线。光源10发出的部分光线经过所述第二入光面2211b后经反射面222反射后以大致垂直于第一透镜部21的后端面211的方向入射第一透镜部21。所述反射面222具体可为一个抛物面。
所述调光板30设于透镜20的第一透镜部21的前端面212一侧，用于对经过透镜20汇聚的多个光源10的光线进行调光。具体地，所述调光板30可为液晶板，通过调整调光板30的电学参数来改变其光学散射特性，进而实现调光。液晶静态时，对应着小角度光斑，近似准直。随着电压的增大，光学散射系数越大，对应着大角度光斑，近似广角。由于没有机械运动，具有结构简单、稳定可靠，易控制等优势。所述调光板30并不限于液晶板，其还可为其他能够调整光线角度的透光板，例如，所述调光板30可为内部装有液体的透明板，通过改变液体的浓度来达到改变调光板30光线折射角度的目的。
相较于现有技术，所述调光系统100不仅可以实现无级调光，也成功解决了功率不足的问题且光源10之间有一定的距离，便于光源10及电子元器件的排版，也改善了整体的散热效果，系统更稳定。所述调光系统100通过调整调光板30的参数来改变其光学散射特性，进而实现调光。由于没有机械运动，具有结构简单、稳定可靠，易控制等优势。
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)

1.一种透镜，其包括一个第一透镜部及多个第二透镜部，所述第一透镜部呈圆台状，其包括一个后端面、一个与所述后端面相对的前端面以及位于所述前端面和后端面之间的外侧面，所述第一透镜部中央具有一个贯穿所述后端面和前端面的圆台状通孔，所述圆台状通孔具有侧面，该侧面和第一透镜部中心轴之间的夹角与所述外侧面和第一透镜部中心轴之间的夹角相同，所述通孔的侧面及第一透镜部的外侧面均为反射面，所述多个第二透镜部在第一透镜部的后端面上环绕圆台状通孔凸出形成，所述每个第二透镜部为一个准直透镜，用于使光源发出的光线以垂直于第一透镜部的后端面的方向入射第一透镜部。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一透镜部和多个第二透镜部为一体成型。
3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述前端面的直径小于所述圆台状通孔在后端面处开口的直径。
4.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜的第一透镜部的外侧面上还形成有一个凸环，用于方便所述透镜的安装固定。
5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述多个第二透镜部到第一透镜部中心轴的距离相等，且任意两个相邻的第二透镜部之间的距离相等。
6.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述每个第二透镜部包括一个远离第一透镜部的端面及自所述端面向第一透镜部的后端面延伸的反射面，所述端面上具有一个收容槽，该收容槽用于收容光源。
7.如权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述收容槽的内壁为所述第二透镜部的入光面，该入光面包括一个位于其中央的第一入光面及环绕所述第一入光面的第二入光面，所述第一入光面为向端面方向凸起的凸面，用于将光源照射到其上的光线转变为垂直于第一透镜部的后端面的光线，光源发出的部分光线经过所述第二入光面后经反射面反射后以大致垂直于第一透镜部的后端面的方向入射第一透镜部。
8.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第二透镜部的反射面为一个抛物面。
9.一种调光系统，其包括多个光源、一个调光板以及如权利要求1-8任一项所述的透镜，所述多个光源分别位于所述多个第二透镜部远离第一透镜部的一侧，所述调光板设置于所述透镜的第一透镜部的前端面一侧，用于对经过透镜汇聚的多个光源的光线进行调光。
10.如权利要求9所述的调光系统，其特征在于，所述第一透镜部的前端面的直径小于调光板的直径。
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