CN106764939A - 一种消除杂散光的准直透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消除杂散光的准直透镜，透镜包括入射侧、出射侧和多个环形棱镜，入射侧包括中心轴和以中心轴为中心的凹面形状，出射侧与入射侧相对设置，出射侧的中部向下凹陷形成一内腔，内腔的底面上设有环形细齿，环形细齿以内腔底面的中心轴为轴线规则设置；环形棱镜设置于透镜的入射侧，环形棱镜以入射侧的中心轴为轴线设置，环形棱镜包括内环形面和位于内环形面外侧的外环形面。本发明一种消除杂散光的准直透镜，透镜内腔的底面上设有多个环形细齿，环形细齿的设置能将原本透镜内腔出射的光全部再反射回去，以此改善光斑的混色性能，加强光束角的控制，同时不会对其他光路有影响，实现了消除透镜内腔杂散光的目的。

Description

一种消除杂散光的准直透镜
技术领域
本发明涉及透镜技术领域，具体涉及一种消除杂散光的准直透镜。
背景技术
LED光源被公认为是21世纪最具发展前景的照明光源，其绿色环保、寿命长、节能、可靠性高、光效好、体积小等优点，使LED光源相对传统的白炽灯、荧光灯、节能灯等具有更大的应用前景。
目前，市面上大多的照明设备、投影仪、闪光灯、汽车前灯和尾灯等均为使用LED光源的LED光学产品，其通常使用透镜来聚焦或准直LED发射的光线。现有的tir透镜在舞台灯的应用中主要有两个待解决的问题，分别是光斑的混色性能和光束角的控制。然而，tir透镜从内腔出射的光使得以上两个问题变得复杂，为解决以上的两个问题，现有的tir透镜会在其内腔加微结构，微结构在现有技术中有较多应用，主要是在透镜表面增加一些密布的微小凸起或凹陷的结构，用于“打散”光，增加光的散射，以增强混光效果，同时，在加工中，在tir透镜的出光面上打磨砂，将内腔出射的大角度光打散。
但是，以上结构的tir透镜会将出射的光随意折射和反射，难以把握，并不能很好的解决光斑的混色性能和光束角的控制的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种消除杂散光的准直透镜，改善光斑的混色性能，加强光束角的控制。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种消除杂散光的准直透镜，其特征在于，所述透镜包括入射侧、出射侧和多个环形棱镜，所述入射侧包括中心轴和以中心轴为中心的凹面形状；
所述出射侧与入射侧相对设置，出射侧的中部向下凹陷形成一内腔，所述内腔的底面上设有多个环形细齿，多个环形细齿以内腔底面的中心轴为轴线规则设置，环形细齿的两个齿面之间的夹角为90°，环形细齿为直角细齿；
所述环形棱镜设置于透镜的入射侧，多个环形棱镜以入射侧的中心轴为轴线设置，环形棱镜包括内环形面和位于内环形面外侧的外环形面，内环形面为环形的微倾斜面，外环形面为向内环形面一侧倾斜的环形斜面。
进一步地，内腔的腔壁为磨砂面。
进一步地，内腔的高度为透镜整体高度的1/3至1/2。
进一步地，透镜的出射侧上设有微结构。
进一步地，内腔腔口的面积为出射侧面积的1/16至1/9。
进一步地，透镜的入射侧设有七个环形棱镜，七个环形棱镜以入射侧的中心轴为轴线设置，位于入射侧靠外设置的四个环形棱镜的锯缝的深度大于靠内设置的三个环形棱镜的锯缝的深度。
进一步地，靠外设置的四个环形棱镜的外环形面的倾斜程度一致，靠外设置的四个环形棱镜的内环形面与外环形面的夹角大于30°，小于45°。
进一步地，环形棱镜的内环形面与外环形面形成为菲涅尔透镜表面的形状。
本发明的有益效果：
本发明一种消除杂散光的准直透镜，包括入射侧、出射侧和多个环形棱镜，入射侧与出射侧相对设置，多个环形棱镜设置于透镜的入射侧，透镜的出射侧的中部向下凹陷形成一内腔，内腔的底面上设有多个环形细齿，环形细齿的设置能将原本透镜内腔出射的光全部再反射回去，以此改善光斑的混色性能，加强光束角的控制，同时不会对其他光路有影响，实现了消除透镜内腔杂散光的目的。
附图说明
图1是本发明消除杂散光的准直透镜的剖视图；
图2是图1关于本发明消除杂散光的准直透镜的右半部分的放大图；
图3是本发明消除杂散光的准直透镜的立体结构示意图之一；
图4是本发明消除杂散光的准直透镜的立体结构示意图之二；
图5是本发明消除杂散光的准直透镜的俯视结构示意图；
图6是本发明消除杂散光的准直透镜的侧视结构示意图；
图7是本发明消除杂散光的准直透镜出射侧内腔的光路示意图；
图8是图7中消除杂散光的准直透镜出射侧内腔的放大图；
图9是现有技术在透镜内腔加六边形球面微结构的光斑图；
图10是本发明消除杂散光的准直透镜的光斑图；
图11是现有技术在透镜内腔加六边形球面微结构的光斑照度示意图；
图12是本发明消除杂散光的准直透镜的光斑照度示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参见图1至图5，本发明一种消除杂散光的准直透镜，包括入射侧11、出射侧12和多个环形棱镜13，入射侧11包括中心轴和以中心轴为中心的凹面形状；出射侧12与入射侧11相对设置，出射侧12的中部向下凹陷形成一内腔121，内腔121的底面上设有多个环形细齿121a，多个环形细齿121a以内腔121底面的中心轴为轴线规则设置，环形细齿的两个齿面之间的夹角为90°，环形细齿为直角细齿；
如图2所示，环形棱镜13设置于透镜的入射侧11，多个环形棱镜13以入射侧11的中心轴为轴线(图中虚线)设置，环形棱镜13包括内环形面13a和位于内环形面13a外侧的外环形面13b，内环形面13a为环形的微倾斜面，外环形面13b为向内环形面13a一侧倾斜的环形斜面，微倾斜面与轴线的倾斜角度小于环形斜面。
本发明一种消除杂散光的准直透镜，包括入射侧、出射侧和多个环形棱镜，入射侧与出射侧相对设置，多个环形棱镜设置于透镜的入射侧，透镜的出射侧的中部向下凹陷形成一内腔，内腔的底面上设有多个环形细齿，环形细齿的设置能将原本透镜内腔出射的光全部再反射回去，如图7和图8所示，在本实施例中，环形细齿的两个齿面之间的夹角为90°，环形细齿为直角细齿，环形的直角细齿能将原本透镜内腔出射的光以原入射角度反射回去，以此改善光斑的混色性能，加强光束角的控制，同时不会对其他光路有影响，实现了消除透镜内腔杂散光的目的，如图9至图12所示，图9和图11分别是现有技术在透镜内腔加六边形球面微结构的光斑图和光斑照度示意图，图10和图12分别是本发明消除杂散光的准直透镜的光斑图和光斑照度示意图。
其中，在本实施例中，透镜内腔的腔壁为磨砂面(图未示)，磨砂面的设置可进一步改善光斑的混色性能，更有效地消除透镜内腔杂散光；
参见图1和图3，在本发明中，透镜的入射侧设有七个环形棱镜，七个环形棱镜以入射侧的中心轴为轴线设置，位于入射侧靠外设置的四个环形棱镜的锯缝的深度大于靠内设置的三个环形棱镜的锯缝的深度，第一靠外设置的环形棱镜与第二靠外设置的环形棱镜的锯缝的深度大于第二靠外设置的环形棱镜与第三靠外设置的环形棱镜的锯缝的深度，第二靠外设置的环形棱镜与第三靠外设置的环形棱镜的锯缝的深度大于第三靠外设置的环形棱镜与第四靠外设置的环形棱镜的锯缝的深度；
靠外设置的四个环形棱镜的内环形面为竖直面或微倾斜面，在本实施例中，靠外设置的四个环形棱镜的内环形面为微倾斜面，该微倾斜面与竖直面所成角度大于0°，小于10°，靠外设置的四个环形棱镜的外环形面的倾斜程度一致，靠外设置的四个环形棱镜的内环形面与外环形面的夹角大于30°，小于45°；
靠内设置的三个环形棱镜的锯缝的深度较小，且靠内设置的三个环形棱镜较向入射侧的中心轴平缓过渡，靠内设置的三个环形棱镜的内环形面为竖直面或微倾斜面，靠内设置的三个环形棱镜的内环形面与外环形面的夹角大于45°，小于75°；
上述环形棱镜的结构能使本发明的透镜进行高精度的光入射、光反射、光折射和光出射，进而优化本发明透镜的发光性能；
环形棱镜的内环形面与外环形面形成为菲涅尔透镜表面的形状，减少了透镜的高度，使透镜薄化，减少因入射光没有到达透镜出射侧而产生的损失，提高光的使用效率；
透镜内腔腔口的面积为出射侧面积的1/16至1/9，内腔腔口的面积与出射侧的面积之比的设置是为了使透镜的光斑的分布更为均匀、美观；内腔的高度为透镜整体高度的1/3至1/2，内腔的高度与透镜整体高度之比的设置进一步提高了透镜内腔底部设置的环形细齿对出射光的控制，提高了透镜内腔底部设置的环形细齿对入射光的反射效率，更好地消除透镜内腔杂散光；透镜内腔腔壁自下而上向两侧略微倾斜。
另外，在本实施例中，透镜的出射侧上可设有微结构，微结构的设置能使得本发明的透镜出射的光更为柔和，舒适。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种消除杂散光的准直透镜，其特征在于，所述透镜包括入射侧、出射侧和多个环形棱镜，所述入射侧包括中心轴和以中心轴为中心的凹面形状；
所述出射侧与入射侧相对设置，出射侧的中部向下凹陷形成一内腔，所述内腔的底面上设有多个环形细齿，多个环形细齿以内腔底面的中心轴为轴线规则设置，环形细齿的两个齿面之间的夹角为90°，环形细齿为直角细齿；
所述环形棱镜设置于透镜的入射侧，多个环形棱镜以入射侧的中心轴为轴线设置，环形棱镜包括内环形面和位于内环形面外侧的外环形面，内环形面为环形的微倾斜面，外环形面为向内环形面一侧倾斜的环形斜面。
2.根据权利要求1所述的消除杂散光的准直透镜，其特征在于，内腔的腔壁为磨砂面。
3.根据权利要求1所述的消除杂散光的准直透镜，其特征在于，内腔的高度为透镜整体高度的1/3至1/2。
4.根据权利要求1所述的消除杂散光的准直透镜，其特征在于，透镜的出射侧上设有微结构。
5.根据权利要求1所述的消除杂散光的准直透镜，其特征在于，内腔腔口的面积为出射侧面积的1/16至1/9。
6.根据权利要求1所述的消除杂散光的准直透镜，其特征在于，透镜的入射侧设有七个环形棱镜，七个环形棱镜以入射侧的中心轴为轴线设置，位于入射侧靠外设置的四个环形棱镜的锯缝的深度大于靠内设置的三个环形棱镜的锯缝的深度。
7.根据权利要求6所述的消除杂散光的准直透镜，其特征在于，靠外设置的四个环形棱镜的外环形面的倾斜程度一致，靠外设置的四个环形棱镜的内环形面与外环形面的夹角大于30°，小于45°。
8.根据权利要求1所述的消除杂散光的准直透镜，其特征在于，环形棱镜的内环形面与外环形面形成为菲涅尔透镜表面的形状。
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