CN109870782B - 透镜保持机构和发光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透镜保持机构和发光器。透镜保持机构包括：镜筒、第一抵靠构件和第二抵靠构件，其中：镜筒收纳透镜，透镜包括入射面、出射面和锥面，入射面和出射面在光轴方向上彼此分开，锥面的直径从入射面侧朝向出射面侧增大；第一抵靠构件从出射面侧抵靠收纳在镜筒中的透镜，第一抵靠构件具有沿着垂直于镜筒的基准轴线的平面形成的抵靠透镜的抵靠部；第二抵靠构件抵靠收纳在镜筒中的透镜的锥面，第二抵靠构件具有沿着中心点在镜筒的基准轴线上的圆形成的抵靠透镜的抵靠部，并且第二抵靠构件将透镜保持于第二抵靠构件与第一抵靠构件之间。

Description

透镜保持机构和发光器

相关申请的引用

本申请要求于2017年12月1日递交的日本特愿2017-231848的优先权，其全部内容明确地通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及透镜保持机构和发光器。

背景技术

发光器已知包括发光装置和配置于发光装置的发光面侧的准直透镜(collimatorlens)。近年来，存在使用具有透镜的LED装置作为发光装置的情况，并且已知LED透镜作为这种发光器中的准直透镜(参照美国专利No.8,075,165的说明书)。LED透镜能够例如通过注射成型大量生产，并且比普通的聚光透镜便宜。另外，LED透镜能够被直接安装到具有透镜的LED装置，因而能够有效准直。

用作LED透镜的各种部件的示例为如下部件，其例如包括：在光轴方向上彼此分开的入射面和出射面；锥面，锥面的直径从入射面侧朝向出射面侧增大；以及设置于锥面与出射面之间的外周面。

例如，当设置有如上所述的LED透镜的发光器在光学显微镜、图像测量设备等中用于照明时，为了便于测量，优选的是，LED透镜被有利地定心并且发光装置的光轴与LED透镜的光轴对准。为此，例如可以利用LED透镜的外周面作为基准进行定心。然而，在通过注射成型等生产的LED透镜的外周面上可能留下浇口痕迹(gate marks)等，从而可能难以使用外周面作为定心用的基准。

发明内容

鉴于以上情况，本发明提供能够有利地使透镜定心的透镜保持机构和发光器。

为了解决上述问题，根据本发明的一实施方式的透镜保持机构包括镜筒、第一抵靠构件和第二抵靠构件，其中：镜筒收纳透镜，透镜包括入射面、出射面和锥面，入射面和出射面在光轴方向上彼此分开，锥面的直径从入射面侧朝向出射面侧增大；第一抵靠构件从出射面侧抵靠收纳在镜筒中的透镜，第一抵靠构件具有沿着垂直于镜筒的基准轴线的平面形成的抵靠透镜的抵靠部；第二抵靠构件抵靠收纳在镜筒中的透镜的锥面，第二抵靠构件具有沿着中心点在镜筒的基准轴线上的圆形成的抵靠透镜的抵靠部，并且第二抵靠构件将透镜保持于第二抵靠构件与第一抵靠构件之间。

例如，第一抵靠构件能够被构造为镜筒的一部分。在这种情况下，第二抵靠构件能够设置有与镜筒的内周面同轴地接合的外周面。

另外，第二抵靠构件能够例如被构造为镜筒的一部分。在这种情况下，第一抵靠构件能够设置有与镜筒的内周面同轴地接合的外周面。

根据本发明的一实施方式的发光器包括：基部构件；发光装置，其安装到基部构件；透镜，其包括面向发光装置的发光面的入射面、在光轴方向上与入射面分开的出射面、以及锥面，锥面的直径从入射面侧朝向出射面侧增大；以及上述透镜保持机构，其保持透镜并且与基部构件的接合面同轴地接合。

根据本发明，可以提供能够有利地使透镜定心的透镜保持机构和发光器。

附图说明

在下面的详细说明中，通过本发明的示例性实施方式的非限制性示例的方式参照多个附图进一步说明本发明，其中相同的附图标记在多个附图中表示相同的部件，其中：

图1是根据本发明的第一实施方式的发光器的截面图；

图2是示出根据一实施方式的透镜300的立体图；

图3是示出根据另一实施方式的透镜310的截面图；

图4是示出根据另一实施方式的透镜320的截面图；

图5是示出根据另一实施方式的透镜330的截面图；

图6是示出根据另一实施方式的透镜340的截面图；

图7是示出根据另一实施方式的透镜350的截面图；

图8是根据本发明的第二实施方式的发光器的截面图；

图9是根据本发明的第三实施方式的发光器的截面图；以及

图10是根据本发明的第四实施方式的发光器的截面图。

具体实施方式

本文示出的细节借助于示例并仅用于对于本发明的实施方式的说明性讨论的目的，并且本文示出的细节是为了提供被认为是最有用且易于理解本发明的原理和概念方面的说明而呈现。在这方面，不尝试比基本理解本发明所必须的更详细地示出本发明的结构细节，利用附图进行的说明使得本领域技术人员明白如何在实践中实施本发明的形式。

第一实施方式

以下，参照图1和图2说明根据本发明的第一实施方式的发光器。根据本实施方式的发光器能够例如安装于诸如光学显微镜或图像测量设备等的光学测量设备中，并且该发光器能够用于落射照明(epi-illumination)、透射照明等。发光器包括基部构件(基部)100、安装到基部构件100的发光装置(光发出器)200、配置于发光装置200的发光面侧的透镜300、以及保持透镜300并且能够安装到基部构件100的透镜保持机构(透镜保持架)400。

基部构件100包括大致盘状的基部101以及沿着基准轴线a1方向从基部101朝向透镜300突出的大致环状突出部102。突出部102的外周面包括沿着圆筒面形成的接合面103。接合面103与透镜保持机构400的镜筒500同轴地接合。接合面103还能够例如设置于突出部102的内周面。

发光装置200已知为例如具有透镜的LED，并且包括基板201、设置于基板201的发光元件202以及设置于发光元件202的发光面侧的透镜203。透镜203具有与发光装置200相同的光轴，并且透镜203的出射面是发光装置200的发光面。发光装置200经过定心处理，使得发光装置200的光轴与基部构件100的接合面103的中心轴线一致，并且在该状态下，发光装置200通过阳螺钉204固定到基部构件100。

如图2所示，透镜300是具有例如大致截头圆锥形状(truncated cone shape)的LED透镜，并且包括：入射面301，其呈面向发光装置200的发光面的凸面形状；出射面302，其呈平面形状并且在光轴方向上与入射面301分开；锥面303，其呈圆锥面形状，该锥面的直径从入射面301侧朝向出射面302侧增大；外周面304，其呈圆筒面形状，并且设置于锥面303与出射面302之间。从发光装置200发射的光中，在光轴附近发射的光通过入射面301准直(collimate)，从远离光轴的部分处发射的光通过锥面303准直。

如图1所示，透镜保持机构400包括收纳透镜300的镜筒500、从出射面302侧抵靠透镜300的出射面302的第一抵靠构件(第一抵靠架)600以及从入射面301侧抵靠透镜300的锥面303的第二抵靠构件(第二抵靠架)700。在基准轴线a1方向上，透镜300保持于第一抵靠构件600和第二抵靠构件700之间。

镜筒500被形成为与基准轴线a1同轴的大致圆筒状。镜筒500的内周面从第一端侧向第二端侧依次设置有第一抵靠构件600、阴螺纹501、第一接合面502和第二接合面503。阴螺纹501为与第二抵靠构件700的阳螺纹703螺纹接合的阴螺纹，并且阴螺纹501具有比透镜300的外径大的内径。第一接合面502为与第二抵靠构件700的接合面704同轴地接合的面。第一接合面502具有比阴螺纹501的内径大的内径，并且沿着与基准轴线a1同轴的圆筒面形成。第二接合面503为与基部构件100的接合面103同轴地接合的面。第二接合面503具有与第一接合面502的内径相同或比第一接合面502的内径大的内径，并且沿着与基准轴线a1同轴的圆筒面形成。第二接合面503还可以设置于镜筒500的外周面。

第一抵靠构件600被形成为镜筒500的一部分。第一抵靠构件600被形成为与基准轴线a1同轴的大致环状，并且具有设置于第一抵靠构件600的中心部的开口601。开口601的内径小于透镜300的外径。漫射板602与开口601装配到一起。另外，第一抵靠构件600包括从出射面302侧抵靠透镜300的出射面302的抵靠面603。抵靠面603沿着垂直于基准轴线a1的平面形成，并且抵靠面603是允许透镜300沿着该平面滑动的面。抵靠面603能够例如被形成为平面。然而，抵靠面603并非必须是平面，并且能够被简单地形成为跟随透镜300的滑动范围中的平面。例如，抵靠面603可以设置有孔、槽等。抵靠面603的直径大于透镜300的外径。

第二抵靠构件700被形成为独立于镜筒500的构件。第二抵靠构件700被形成为大致环状，并且具有设置于第二抵靠构件700的中心部的开口701。开口701的内径小于透镜300的外径。另外，在第二抵靠构件700的面向第一抵靠构件600的面与开口701的内周面之间设置有抵靠透镜300的锥面303的抵靠部(抵靠面)702。如图2所示，抵靠部702沿着圆形成/延伸。如图1所示，该圆垂直于基准轴线a1并且包括位于基准轴线a1的中心点P。抵靠部702能够例如被形成为连续的圆。然而，抵靠部702并非必须是连续的圆，而是还可以在允许透镜300定心的范围内沿着诸如如上所述的圆形成。例如，抵靠部702还能够被形成为沿着诸如如上所述的圆设置的离散的点的集合。另外，能够在抵靠部702上进行倒圆角处理等，从而抵靠部702能够被形成为曲面，或者能够在抵靠部702上进行倒角处理等，从而抵靠部702能够被形成为倾斜面(圆锥面或锥面)。另外，第二抵靠构件700的外周面从第一端侧向第二端侧依次设置有阳螺纹703和接合面704。阳螺纹703为与镜筒500的阴螺纹501螺纹接合的阳螺纹。接合面704为与镜筒500的第一接合面502同轴地接合的面，并且接合面704沿着具有比阳螺纹703的外径大的外径的圆筒面形成/延伸。

以下，说明根据本实施方式的发光器的组装方法。例如，首先，以使得透镜300的出射面302面向第一抵靠构件600的抵靠面603的方式将透镜300收纳在镜筒500的内部。接着，以使得透镜300的锥面303面向抵靠部702的方式将镜筒500的第一接合面502和第二抵靠构件700的接合面704装配到一起。接着，将镜筒500的阴螺纹501与第二抵靠构件700的阳螺纹703螺合到一起，并且将透镜300保持于第一抵靠构件600与第二抵靠构件700之间。在此期间，第二抵靠构件700在使透镜300的光轴与基准轴线a1一致的方向上压靠透镜300的锥面303，并且透镜300在第一抵靠构件600的抵靠面603上滑动。结果，与第二抵靠构件700的螺纹接合结束，使得透镜300的光轴与基准轴线a1自动一致。接着，安装有发光装置200的基部构件100与镜筒500装配到一起。相应地，发光装置200的光轴也与基准轴线a1一致。

在具有该构造的透镜保持机构400中，透镜300利用透镜300的出射面302和锥面303为基准定心，而不使用透镜300的外周面304作为基准。在该示例中，与外周面304不同，出射面302和锥面303是对透镜300的光学特性做出直接贡献的部分，因而不太可能留下浇口痕迹等。因此，通过使用这些部分作为基准，能够有利地使透镜300定心。

另外，在具有该构造的透镜保持机构400中，各结构均通过沿着圆筒面形成的接合面同轴地装配到一起。能够例如通过车床加工以高精度制造这种构造。因此，通过使用这种构造，透镜300能够被高精度地定心。

根据本实施方式的发光器能够采用各种类型的透镜。例如，图1中作为示例示出的透镜300的出射面302为平坦面，但是还能够使用如图3所示的在出射面312上具有用于散射等的凹凸的透镜310，或者还能够使用如图4所示的出射面321的中心部分凹陷的透镜320。在这种情况下，第一抵靠构件600的抵靠面603抵靠出射面312的突出部分或出射面321的外缘部分等。并且，图1所示的透镜300的锥面303在截面中被形成为直线，但是还能够使用诸如图5所示的具有在截面中被形成为曲线的锥面333的透镜330。另外，图1中作为示例示出的透镜300的外周面304为与光轴同轴的周面，但是还能够使用诸如图6所示的在外周面344上具有突起的透镜340，或者还能够使用如图7所示的外周面354的一部分缺失的透镜350。此外，还能够使用具有截头锥状之外的诸如四棱锥状等的多边形锥状。

第二实施方式

接着，参照图8说明根据本发明的第二实施方式的发光器。在以下说明中，与第一实施方式相同的部分被分配相同的附图标记，并且省略其说明。

根据本实施方式的发光器以与根据第一实施方式的发光器基本相同的方式构造。然而，在根据第一实施方式的透镜保持机构400中，第一抵靠构件600被形成为镜筒500的一部分，而第二抵靠构件700被形成为独立于镜筒500的构件。相比之下，在根据本实施方式的透镜保持机构410中，第二抵靠构件710被形成为镜筒510的一部分，并且第一抵靠构件610被形成为独立于镜筒510的构件。

与根据第一实施方式的镜筒500相同，镜筒510被形成为与基准轴线a1同轴的大致圆筒状。并且，镜筒510的内周面从第一端侧向第二端侧依次设置有第三接合面511、阴螺纹512、第二抵靠构件710以及第二接合面503。第三接合面511为与第一抵靠构件610的接合面614同轴地接合的面。第三接合面511具有比阴螺纹512的内径大的内径，并且第三接合面511沿着与基准轴线a1同轴的圆筒面形成。阴螺纹512为与第一抵靠构件610的阳螺纹613螺纹接合的阴螺纹，并且阴螺纹512具有比透镜300的外径大的内径。

与根据第一实施方式的第一抵靠构件600相同，第一抵靠构件610被形成为大致环状，第一抵靠构件610的中心部处设置有开口601，并且包括从出射面302侧抵靠透镜300的出射面302的抵靠面603。并且，第一抵靠构件610的外周面从第一端侧向第二端侧依次设置有接合面614和阳螺纹613。接合面614为与镜筒510的第三接合面511同轴地接合的面，并且接合面614沿着具有比阳螺纹613大的外径的圆筒面形成。阳螺纹613为与镜筒510的阴螺纹512螺纹接合的阳螺纹。

第二抵靠构件710被形成为与基准轴线a1同轴的大致环状。另外，与根据第一实施方式的第二抵靠构件700相同，第二抵靠构件710的中心部处设置有开口701，并且在第二抵靠构件710的面向第一抵靠构件610的面与开口701的内周面之间设置有抵靠部702。

利用以该方式构造的透镜保持机构410也能够实现与根据第一实施方式的透镜保持机构400相同的效果。

第三实施方式

接着，参照图9说明根据本发明的第三实施方式的发光器。在以下说明中，与第一实施方式和第二实施方式相同的部分被分配相同的附图标记，并且省略其说明。

根据本实施方式的发光器以与根据第一实施方式和第二实施方式的发光器基本相同的方式构造。然而，在根据第一实施方式的透镜保持机构400和根据第二实施方式的透镜保持机构410中，第一抵靠构件和第二抵靠构件中的一者(分别为600和710)被形成为镜筒(500或510)的一部分，并且另一者(610或700)被形成为独立于镜筒(500或510)的构件。相比之下，在根据本实施方式的透镜保持机构420中，第一抵靠构件610和第二抵靠构件700两者均被形成为独立于镜筒520的构件。

分别与根据第一实施方式的镜筒500和根据第二实施方式的镜筒510相同地，镜筒520被形成为与基准轴线a1同轴的大致圆筒状。并且，镜筒520的内周面从第一端侧向第二端侧依次设置有第三接合面511、阴螺纹512、阴螺纹501、第一接合面502以及第二接合面502。

利用以该方式构造的透镜保持机构420也能够实现分别与根据第一实施方式的透镜保持机构400和根据第二实施方式的透镜保持机构410相同的效果。另外，利用以该方式构造的透镜保持机构420，第一抵靠构件610和第二抵靠构件700两者均被构造为独立于镜筒520的构件，因而还能够通过调整第一抵靠构件610和第二抵靠构件700的基准轴线a1方向上的位置来调整发光装置200与透镜300之间的距离。

第四实施方式

接着，参照图10说明根据本发明的第四实施方式的发光器。在以下说明中，与第一实施方式相同的部分被分配相同的附图标记，并且省略其说明。

根据本实施方式的发光器以与根据第一实施方式的发光器基本相同的方式构造。然而，在根据第一实施方式的透镜保持机构400中，设置于第二抵靠构件700的外周面的接合面704的外径大于阳螺纹703的外径。相比之下，在根据本实施方式的透镜保持机构430中，设置于第二抵靠构件730的外周面的接合面734的外径小于阳螺纹733的外径。

与根据第一实施方式的镜筒500相同，镜筒530被形成为与基准轴线a1同轴的大致圆筒状。并且，镜筒530的内周面从第一端侧向第二端侧依次设置有第一抵靠构件600、第一接合面532、阴螺纹531以及第二接合面503。第一接合面532为与第二抵靠构件730的接合面734同轴地接合的面。第一接合面532具有比透镜300的外径大的内径，并且沿着与基准轴线a1同轴的圆筒面形成。阴螺纹531为与第二抵靠构件730的阳螺纹733螺纹接合的阴螺纹，并且阴螺纹531具有比第一接合面532的内径大的内径。

与根据第一实施方式的第二抵靠构件700相同，第二抵靠构件730被形成为大致环状，第二抵靠构件730的中心部处设置有开口701，并且第二抵靠构件730具有设置于第二抵靠构件730的面向第一抵靠构件610的面与开口701的内周面之间的抵靠部702。并且，第二抵靠构件730的外周面从第一端侧向第二端侧依次设置有接合面734和阳螺纹733。接合面734为与镜筒530的第一接合面532同轴地接合的面。阳螺纹733为与镜筒530的阴螺纹531螺纹接合的阳螺纹。

利用以该方式构造的透镜保持机构430也能够实现与根据第一实施方式的透镜保持机构400相同的效果。

与第一实施方式相同地，在根据本实施方式的透镜保持机构430中，第一抵靠构件600被形成为镜筒530的一部分，第二抵靠构件730被形成为独立于镜筒530的构件。然而，与第二实施方式和第三实施方式相同，第一抵靠构件还能够例如被形成为独立于镜筒的构件。在这种情况下，设置于第二抵靠构件的外周面的接合面的外径能够被构造为小于阳螺纹的外径。

其它实施方式

在前面的说明中，说明了根据本发明的第一实施方式到第四实施方式的透镜保持机构。然而，第一实施方式到第四实施方式仅以示例的方式提供，并且可以适当地改变各构造所采用的形式。例如，在第一实施方式到第四实施方式中，说明了使用所谓的LED透镜作为准直透镜的示例。然而，例如还能够使用具有至少一个表面平坦或凹陷的大致盘状的透镜。在这种情况下，第一抵靠构件抵靠被形成为平坦或凹陷的第一面，第二抵靠构件抵靠第二面，并且通过将透镜保持于第一抵靠构件和第二抵靠构件之间，能够使透镜定心。此外，在第二抵靠构件的抵靠部为曲面或倾斜面的情况下，上述第二面的外缘部分也能够用于使透镜定心。

注意，前述示例仅仅是为了解释的目的而提供的，并且不能以任何方式被解释为对本发明的限制。虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，这里使用的词语是描述和说明的词语，而不是限制的词语。在所附技术方案的范围内，在不脱离本发明的方面的范围和精神的情况下，可以在现有说明的和修改的范围内进行变型。虽然本文已经参照特定的结构、材料和实施方式说明了本发明，但本发明不限于本文所公开的细节；相反，本发明延伸至诸如在所附技术方案的范围内的所有功能相同的结构、方法和用途。

本发明不限于上述实施方式，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种变型和修改。

Claims (6)

1.一种透镜保持机构，其包括：

镜筒，其收纳透镜，所述透镜包括：

入射面和出射面，所述入射面和所述出射面在光轴方向上彼此分开；以及

锥面，其直径从所述入射面侧朝向所述出射面侧增大；

第一抵靠架，其具有第一接合面和从所述出射面侧抵靠所述透镜的第一抵靠面，所述第一抵靠面沿着垂直于所述镜筒的基准轴线的平面延伸，所述第一接合面沿着平行于所述镜筒的基准轴线的方向延伸；以及

第二抵靠架，其具有抵靠所述透镜的所述锥面的第二抵靠面和在超过所述第一抵靠架和所述第二抵靠架之间的螺纹接合的延伸部上的接合面，所述第二抵靠面沿着中心点在所述镜筒的基准轴线上的圆延伸，所述接合面抵靠所述第一接合面以使所述第一抵靠架和所述第二抵靠架对齐，并且所述第二抵靠面将所述透镜保持于所述第二抵靠架与所述第一抵靠架之间。

2.根据权利要求1所述的透镜保持机构，其特征在于，

所述第一抵靠架是所述镜筒的一部分，并且

所述第二抵靠架包括所述接合面，所述接合面包括与所述第一接合面同轴地接合的外周面，并且所述第一接合面是所述镜筒的内周面的一部分。

3.根据权利要求1所述的透镜保持机构，其特征在于，

所述第二抵靠架是所述镜筒的一部分，并且

所述第一抵靠架包括与所述接合面同轴地接合的外周面，并且所述接合面是所述镜筒的内周面的一部分。

4.一种发光器，其包括：

基部；

光发出器，其安装到所述基部；

透镜，其包括面向所述光发出器的发光面的入射面、在光轴方向上与所述入射面分开的出射面、以及锥面，所述锥面的直径从所述入射面侧朝向所述出射面侧增大；以及

透镜保持器，其包括：

镜筒，其收纳所述透镜；

第一抵靠架，其具有第一接合面和从所述出射面侧抵靠所述透镜的第一抵靠面，所述第一抵靠面沿着垂直于所述镜筒的基准轴线的平面延伸，所述第一接合面沿着平行于所述镜筒的基准轴线的方向延伸；以及

第二抵靠架，其具有抵靠所述透镜的所述锥面的第二抵靠面和在超过所述第一抵靠架和所述第二抵靠架之间的螺纹接合的延伸部上的接合面，所述第二抵靠面沿着中心点在所述镜筒的基准轴线上的圆延伸，所述接合面抵靠所述第一接合面以所述第一抵靠架和所述第二抵靠架对齐，并且所述第二抵靠面将所述透镜保持于所述第二抵靠架与所述第一抵靠架之间，

其中：所述透镜保持器保持所述透镜，所述镜筒的第二接合面与所述基部同轴地接合。

5.根据权利要求4所述的发光器，其特征在于，

所述第一抵靠架是所述镜筒的一部分，并且

所述第二抵靠架包括所述接合面，所述接合面包括与所述第一接合面同轴地接合的外周面，并且所述第一接合面是所述镜筒的内周面的一部分。

6.根据权利要求4所述的发光器，其特征在于，

所述第二抵靠架是所述镜筒的一部分，并且

所述第一抵靠架包括与所述接合面同轴地接合的外周面，并且所述接合面是所述镜筒的内周面的一部分。

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