CN106838824A - 一种变焦透镜、变焦光学系统及变焦灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学照明技术领域，具体涉及一种变焦透镜、变焦光学系统及变焦灯具，本申请的变焦透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括有供光源光线折射进入透镜本体的入射面、供透镜本体内光线折射出透镜本体的出射面和用于将由所述入射面进入光线中的部分反射至所述出射面的反射面，所述入射面对应有至少一个光源移动区间，光源在该区间内移动时，由所述出射面折射出光束的光束角度相应的变大或者变小。采用本申请的变焦透镜，较传统变焦光学系统和变焦灯具而言，首先是不需要为变焦而设置多组光学透镜，进而极大的简化了光学系统的内部结构；同时，也不需要设置遮光组件来阻挡光线，进而也减小了光通量的损失。

Description

一种变焦透镜、变焦光学系统及变焦灯具

技术领域

本发明涉及光学照明技术领域，具体涉及一种变焦透镜、变焦光学系统及变焦灯具。

背景技术

在照明技术领域中，为了使光源发出的光线能够按照人们的需要进行分布，通常是需要采用各种光线转换装置对光线进行或反射、或折射、或聚集、或发散，如此改变光线的传播路径，最终得到符合人们实际需要的照明区域。

在目前的光线转换装置中，透镜被广泛的运用，原因在于，透镜的各个侧面即可作为反射光线的反射面或者作为折射光线的折射面，各个侧面的相对位置统一，具有良好的可靠性和一致性，并且加工方便，制造简单。

然而，在实际设计工作中，发明人发现，目前的透镜依然还存在有不足，具体体现在：目前的透镜光学系统，运用环境越来越多样，所要求光学系统提供的照明形式也越来越多样，例如，目前通常需要光学系统能够提供光斑大小的调节功能，以适应不同照明环境的要求，为了实现该功能，目前的光学系统中，通常是采用多组透镜组合结构或者采用遮光部件，在采用多组透镜组合结构时，其是通过调节各个透镜之间的相互位置，进而对光线系统的光束角进行调整，如此，实现对光斑大小的调节；而采用遮光部件，其是通过设置遮光件，选择性的将光束中的大角度光线进行遮挡，进而实现光斑的调整。

采用上述方法，虽然都实现了对光斑的调整，但是，在采用多组透镜组合结构时，在光学系统中，需要布置多个透镜，使得整个光学系统构件繁多，结构复杂，不方便制造和后期维护；而采用遮光部件时，遮光件又会阻挡部分光线，使光源发出的光线并不能全部参与照明工作，光通量损失，出现光线利用率不高问题。

所以，基于上述，目前亟需设计一种既能够实现光束角度调整，又能够减小光通量损失，而且结构简单的光学系统。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前光学系统在光束角调整时，存在的上述问题，提供一种既能够实现光束角度调整，又能够减小光通量损失，而且结构简单的光学系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种变焦透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括有供光源光线折射进入透镜本体的入射面、供透镜本体内光线折射出透镜本体的出射面和用于将由所述入射面进入光线中的部分反射至所述出射面的反射面，所述入射面对应有至少一个光源移动区间，光源在该区间内移动时，由所述出射面折射出光束的光束角度相应的变大或者变小。

本申请的变焦透镜，由于具有一光源移动区间，光源在该区间内移动时，由出射面折射出光束的光束角度相应的变大或者变小，也就是说，在实际的光学系统中，只需要在该光源移动区间内移动光源，即可实现光束角度的调整，进而实现光斑大小的调整，如此，较传统变焦光学系统和变焦灯具而言，首先是不需要为变焦而设置多组光学透镜，进而极大的简化了光学系统的内部结构；同时，也不需要设置遮光组件来阻挡光线，进而也减小了光通量的损失。

优选的，所述入射面环绕于所述光源移动区间外，使光源在所述光源移动区间内移动时，光源发出的光线都全部由所述入射面折射进入到所述透镜本体内。如此，使得光源发出的光线全部参与到照明光束中，直接避免了调焦过程中光通量的损失。

优选的，所述光源移动区间位于所述透镜本体的主光轴上。将光源移动区间设置在透镜本体的主光轴上，方便透镜本体各个配光面的设计，减小透镜结构的设计难度，也简化了透镜结构。

优选的，所述入射面包括位于所述透镜本体主光轴上的中心入射面和环绕于所述中心入射面外的第一入射面，所述中心入射面与所述出射面相对应，所述中心入射面将照射在其上的光线直接折射至所述出射面，所述第一入射面与所述反射面相对应，所述第一入射面将照射在其上的光线折射至所述反射面，所述反射面再将光线折射至所述出射面。

在本方案中，入射面分为中心入射面和第一入射面，光源发出的光线，小角度部分照射在中心入射面上，而大角度光线照射在第一入射面上，如此，将光源的小角度光线和大角度光线进行分别控制，首先是方便对光源发出光线的控制，同时，也能够提高光斑的质量。

优选的，所述第一入射面为至少两个，并在沿垂直于所述透镜本体主光轴的方向上同心排列，且，相邻第一入射面之间在沿垂直于所述透镜本体主光轴的方向上隔开设置。将第一入射面设置为至少两个，一方面，使得光源发出光线中各个角度的光束能够得到分别控制，即，对不同能量级的光束进行分别控制，进一步提高透镜对光线的控制能力，提高光斑质量；另一方面，在光源移动过程中，光线逐渐由朝内部或朝外部的第一入射面过渡，进而使得光源可以在较大的范围内移动，即使得光源调节区域的长度较长，而且，也使得光源在调节过程中，光斑质量依然能够得到可靠的保证，以及实现光通量的无损。

优选的，所述反射面为若干个，每一个第一入射面对应一个反射面，各个所述反射面将各自对应第一入射面折射来的光线独立反射到所述出射面。进一步的提高透镜对光线的控制能力，提高光斑质量。

优选的，所述第一入射面在沿所述透镜本体主光轴方向上的高度与相邻第一入射面之间的间距、以及与所述光源移动区间的位置相对应，使光源在光源移动区间内移动时，所发出的光线全部由中心入射面和各个第一入射面折射进入到所述透镜本体。进一步的保证光源发出光线都参与的光斑照明中，提高光源发出光线的利用率。

优选的，所述出射面包括有第一出射区域和第二出射区域，所述第二出射区域与所述第一入射面中位于最外侧的第一入射面相对应，使由最外侧第一入射面进入的光线在被反射面反射后由第二出射区域折射出透镜，其余第一入射面所述第一出射区域相对应，使由除最外侧第一入射面以外的其他第一入射面进入的光线经各自对应的反射面反射后由所述第一出射区域折射出透镜，所述中心入射面与所述第一出射区域，使由中心入射面进入的光线由第一出射区域折射出透镜。在该方案中，由于光源发出小角度光线与大角度光线的能量不同，位于最外侧的第一入射面对应的光线的发光角度最大，而中心入射面对应的光线发光角度最小，其余第一入射面对应光线的发光角度在最大发光角度和最小发光角度之间过渡，在本申请中，通过入射面和反射面对这些光线进行分别控制，最后，将出射面分为第一出射区域和第二出射区域，将这些光线进行再一次的调整，使这些光线在形成的光斑中能够混合均匀，进一步的提高光斑质量。

优选的，所述第一出射区为磨砂面配光面。

优选的，所述第二出射区域为复眼面。

在本申请的上述方案中，光源发出光线的各个角度的光线在光斑出叠加，将第一出射区域设置为磨砂配光面，而第二出射区域设置为复眼面，能够有效避免光斑调制现象的出现，即避免光斑呈多边形形状，保证光斑的圆形状。

优选的，所述第二出射区域的复眼面由若干五边形复眼或者菱形复眼依次拼接而成。

优选的，所述反射面为弧形配光面、或者为多个曲面反射单元组合形成的鳞片状配光面或者为多个平面反射单元组合形成的鳞片状配光面。通过上述形状的反射面，可以根据实际需要，对光线进行控制，提高透镜的光线控制能力。

优选的，所述中心入射面和/或第一入射面为平面配光面或者弧面配光面。进一步的提高透镜的光线控制能力。

本申请还公开了一种变焦光学系统，包括上述的变焦透镜和光源，所述光源滑动设置在变焦透镜的光源移动区间上。

本申请的变焦光学系统，由于采用了上述的变焦透镜，进而简化了变焦光学系统的内部结构，也保证了光通量的无损。

本申请还公开了一种变焦灯具，其包括上述的变焦透镜或者上述的变焦光学系统。

本申请的变焦灯具，由于采用了上述的变焦透镜或者变焦光学系统，进而简化了变焦灯的内部结构，也保证了光通量的无损。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请的有益效果是：

1、本申请的变焦透镜，由于具有一光源移动区间，光源在该区间内移动时，由出射面折射出光束的光束角度相应的变大或者变小，也就是说，在实际的光学系统中，只需要在该光源移动区间内移动光源，即可实现光束角度的调整，进而实现光斑大小的调整，如此，较传统变焦光学系统和变焦灯具而言，首先是不需要为变焦而设置多组光学透镜，进而极大的简化了光学系统的内部结构；同时，也不需要设置遮光组件来阻挡光线，进而也减小了光通量的损失；

2、本申请的变焦光学系统，由于采用了变焦透镜，进而简化了变焦光学系统的内部结构，也保证了光通量的无损；

3、本申请的变焦灯具，由于采用了变焦透镜或者变焦光学系统，进而简化了变焦灯的内部结构，也保证了光通量的无损。

附图说明

图1为本申请变焦透镜的结构示意图；

图2为本申请变焦透镜另一视角的结构示意图；

图3为本申请变焦光学系统中光源位于其中一位置时的光路示意图；

图4为本申请变焦光学系统中光源位于另一位置时的光路示意图，

图中标记：1-透镜本体，2-中心入射面，3-第一入射面，4-反射面，5-第一出射区域，6-第二出射区域，7-光源，8-光源移动区间。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1-4所示，

一种变焦透镜，包括透镜本体1，所述透镜本体1包括有供光源7光线折射进入透镜本体1的入射面、供透镜本体1内光线折射出透镜本体1的出射面和用于将由所述入射面进入光线中的部分反射至所述出射面的反射面4，所述入射面对应有至少一个光源移动区间8，光源7在该区间内移动时，由所述出射面折射出光束的光束角度相应的变大或者变小。

本实施例的变焦透镜，由于具有一光源移动区间8，光源7在该区间内移动时，由出射面折射出光束的光束角度相应的变大或者变小，也就是说，在实际的光学系统中，只需要在该光源移动区间8内移动光源7，即可实现光束角度的调整，进而实现光斑大小的调整，如此，较传统变焦光学系统和变焦灯具而言，首先是不需要为变焦而设置多组光学透镜，进而极大的简化了光学系统的内部结构；同时，也不需要设置遮光组件来阻挡光线，进而也减小了光通量的损失。

作为其中一种实施方式，所述入射面环绕于所述光源移动区间8外，使光源7在所述光源移动区间8内移动时，光源7发出的光线都全部由所述入射面折射进入到所述透镜本体1内。如此，使得光源7发出的光线全部参与到照明光束中，直接避免了调焦过程中光通量的损失。

作为其中一种实施方式，所述光源移动区间8位于所述透镜本体1的主光轴上。将光源移动区间8设置在透镜本体1的主光轴上，方便透镜本体1各个配光面的设计，减小透镜结构的设计难度，也简化了透镜结构。

作为其中一种实施方式，所述入射面包括位于所述透镜本体1主光轴上的中心入射面2和环绕于所述中心入射面2外的第一入射面3，所述中心入射面2与所述出射面相对应，所述中心入射面2将照射在其上的光线直接折射至所述出射面，所述第一入射面3与所述反射面4相对应，所述第一入射面3将照射在其上的光线折射至所述反射面4，所述反射面4再将光线折射至所述出射面。

在本方案中，入射面分为中心入射面2和第一入射面3，光源7发出的光线，小角度部分照射在中心入射面2上，而大角度光线照射在第一入射面3上，如此，将光源7的小角度光线和大角度光线进行分别控制，首先是方便对光源7发出光线的控制，同时，也能够提高光斑的质量。

作为其中一种实施方式，所述第一入射面3为至少两个，并在沿垂直于所述透镜本体1主光轴的方向上同心排列，且，相邻第一入射面3之间在沿垂直于所述透镜本体1主光轴的方向上隔开设置。将第一入射面3设置为至少两个，一方面，使得光源7发出光线中各个角度的光束能够得到分别控制，即，对不同能量级的光束进行分别控制，进一步提高透镜对光线的控制能力，提高光斑质量；另一方面，在光源7移动过程中，光线逐渐由朝内部或朝外部的第一入射面3过渡，进而使得光源7可以在较大的范围内移动，即使得光源7调节区域的长度较长，而且，也使得光源7在调节过程中，光斑质量依然能够得到可靠的保证，以及实现光通量的无损。

作为其中一种实施方式，所述反射面4为若干个，每一个第一入射面3对应一个反射面4，各个所述反射面4将各自对应第一入射面3折射来的光线独立反射到所述出射面。进一步的提高透镜对光线的控制能力，提高光斑质量。

作为其中一种实施方式，所述第一入射面3在沿所述透镜本体1主光轴方向上的高度与相邻第一入射面3之间的间距、以及与所述光源移动区间8的位置相对应，使光源7在光源移动区间8内移动时，所发出的光线全部由中心入射面2和各个第一入射面3折射进入到所述透镜本体1。进一步的保证光源7发出光线都参与的光斑照明中，提高光源7发出光线的利用率。

作为其中一种实施方式，所述出射面包括有第一出射区域5和第二出射区域6，所述第二出射区域6与所述第一入射面3中位于最外侧的第一入射面3相对应，使由最外侧第一入射面3进入的光线在被反射面4反射后由第二出射区域6折射出透镜，其余第一入射面3所述第一出射区域5相对应，使由除最外侧第一入射面3以外的其他第一入射面3进入的光线经各自对应的反射面4反射后由所述第一出射区域5折射出透镜，所述中心入射面2与所述第一出射区域5，使由中心入射面2进入的光线由第一出射区域5折射出透镜。在该方案中，由于光源7发出小角度光线与大角度光线的能量不同，位于最外侧的第一入射面3对应的光线的发光角度最大，而中心入射面2对应的光线发光角度最小，其余第一入射面3对应光线的发光角度在最大发光角度和最小发光角度之间过渡，在本实施例中，通过入射面和反射面4对这些光线进行分别控制，最后，将出射面分为第一出射区域5和第二出射区域6，将这些光线进行再一次的调整，使这些光线在形成的光斑中能够混合均匀，进一步的提高光斑质量。

作为其中一种实施方式，所述第一出射区为磨砂面配光面。

作为其中一种实施方式，所述第二出射区域6为复眼面。

在本实施例的上述方案中，光源7发出光线的各个角度的光线在光斑出叠加，将第一出射区域5设置为磨砂配光面，而第二出射区域6设置为复眼面，能够有效避免光斑调制现象的出现，即避免光斑呈多边形形状，保证光斑的圆形状。

作为其中一种实施方式，所述第二出射区域6的复眼面由若干五边形复眼或者菱形复眼依次拼接而成。

作为其中一种实施方式，所述反射面4为弧形配光面、或者为多个曲面反射单元组合形成的鳞片状配光面或者为多个平面反射单元组合形成的鳞片状配光面。通过上述形状的反射面4，可以根据实际需要，对光线进行控制，提高透镜的光线控制能力。

作为其中一种实施方式，所述中心入射面2和/或第一入射面3为平面配光面或者弧面配光面。进一步的提高透镜的光线控制能力。

实施例2，如图1-4所示，

一种变焦光学系统，包括实施例1的变焦透镜和光源7，所述光源7滑动设置在变焦透镜的光源移动区间8上。

本实施例的变焦光学系统，由于采用了上述的变焦透镜，进而简化了变焦光学系统的内部结构，也保证了光通量的无损。

实施例3，

一种变焦灯具，其包括实施例1的变焦透镜或者实施例2的变焦光学系统。

本实施例的变焦灯具，由于采用了上述的变焦透镜或者变焦光学系统，进而简化了变焦灯的内部结构，也保证了光通量的无损。

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 (15)

1.一种变焦透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括有供光源光线折射进入透镜本体的入射面、供透镜本体内光线折射出透镜本体的出射面和用于将由所述入射面进入光线中的部分反射至所述出射面的反射面，其特征在于：所述入射面对应有至少一个光源移动区间，光源在该区间内移动时，由所述出射面折射出光束的光束角度相应的变大或者变小。

2.如权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于：所述入射面环绕于所述光源移动区间外，使光源在所述光源移动区间内移动时，光源发出的光线都全部由所述入射面折射进入到所述透镜本体内。

3.如权利要求2所述的变焦透镜，其特征在于：所述光源移动区间位于所述透镜本体的主光轴上。

4.如权利要求3所述的变焦透镜，其特征在于：所述入射面包括位于所述透镜本体主光轴上的中心入射面和环绕于所述中心入射面外的第一入射面，所述中心入射面与所述出射面相对应，所述中心入射面将照射在其上的光线直接折射至所述出射面，所述第一入射面与所述反射面相对应，所述第一入射面将照射在其上的光线折射至所述反射面，所述反射面再将光线折射至所述出射面。

5.如权利要求4所述的变焦透镜，其特征在于：所述第一入射面为至少两个，并在沿垂直于所述透镜本体主光轴的方向上同心排列，且，相邻第一入射面之间在沿垂直于所述透镜本体主光轴的方向上隔开设置。

6.如权利要求5所述的变焦透镜，其特征在于：所述反射面为若干个，每一个第一入射面对应一个反射面，各个所述反射面将各自对应第一入射面折射来的光线独立反射到所述出射面。

7.如权利要求5所述的变焦透镜，其特征在于：所述第一入射面在沿所述透镜本体主光轴方向上的高度与相邻第一入射面之间的间距、以及与所述光源移动区间的位置相对应，使光源在光源移动区间内移动时，所发出的光线全部由中心入射面和各个第一入射面折射进入到所述透镜本体。

8.如权利要求6所述的变焦透镜，其特征在于：所述出射面包括有第一出射区域和第二出射区域，所述第二出射区域与所述第一入射面中位于最外侧的第一入射面相对应，使由最外侧第一入射面进入的光线在被反射面反射后由第二出射区域折射出透镜，其余第一入射面所述第一出射区域相对应，使由除最外侧第一入射面以外的其他第一入射面进入的光线经各自对应的反射面反射后由所述第一出射区域折射出透镜，所述中心入射面与所述第一出射区域，使由中心入射面进入的光线由第一出射区域折射出透镜。

9.如权利要求4-8任意一项所述的变焦透镜，其特征在于：所述第一出射区为磨砂面配光面。

10.如权利要求4-8任意一项所述的变焦透镜，其特征在于：所述第二出射区域为复眼面。

11.如权利要求10所述的变焦透镜，其特征在于：所述第二出射区域的复眼面由若干五边形复眼或者菱形复眼依次拼接而成。

12.如权利要求1-8任意一项所述的变焦透镜，其特征在于：所述反射面为弧形配光面、或者为多个曲面反射单元组合形成的鳞片状配光面或者为多个平面反射单元组合形成的鳞片状配光面。

13.如权利要求1-8任意一项所述的变焦透镜，其特征在于：所述中心入射面和/或第一入射面为平面配光面或者弧面配光面。

14.一种变焦光学系统，其特征在于：包括权利要求1-13任意一项所述的变焦透镜，还包括有光源，所述光源滑动设置在变焦透镜的光源移动区间上。

15.一种变焦灯具，其特征在于：包括权利要求1-13任意一项所述的的变焦透镜或者包括权利要求14所述的变焦光学系统。