CN110242929B - 一种由透镜及反射镜组成的组合透镜及其车灯模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，至少包括一个透镜及一个反射镜，从反向光路来看，平行光经过透镜的入射面及出射面的两次折射,再经反射镜的一次反射后汇聚于一点，即组合透镜的焦点；透镜与反射镜之间的距离小于透镜的焦距。透镜可以是凸透镜，也可以是凹透镜；反射镜可以是凸面镜、平面镜或凹面镜。并且，与传统透镜通过入射面及出射面两个光学面来控制焦点位置，相同焦距的情况下一般透镜厚度较厚，另外，光轴方向一般为透镜中心线。组合透镜至少通过透镜的入射面、出射面以及反射镜的反射面共同确定组合透镜的焦距，可以减小透镜厚度，焦点位置及光轴方向也可以灵活设置。

Description

一种由透镜及反射镜组成的组合透镜及其车灯模组
技术领域
本发明涉及一种车灯模组，具体来说，是一种由透镜及反射镜组成的组合透镜及其车灯模组。
背景技术
现有车灯系统采用的透镜一般为平凸透镜，平行光通过平凸透镜外表面及内表面两次折射后汇聚于一点，即焦点，如图1所示。
现有车灯系统如图2所示，光源1设置在反光杯2的类椭球面反射面的第一焦点处，并在第二焦点附近汇聚，类椭球面的第二焦点设置在平凸透镜4的焦点处。如果是需要明暗截止线的车灯系统，如近光照明系统，则在平凸透镜的焦点处设置挡光板3，用来形成照明的明暗分界线，如图3所示。
公开日为2008年11月5日，文献号为CN101298906A的中国专利文献公布了一种双凸透镜，其原理与传统平凸透镜类似，即平行光经过双凸透镜时经过两次折射汇聚于焦点处。
上述车灯系统的缺陷在于：类椭球面反射面的第一焦点、第二焦点及透镜呈一直线布置，导致前后尺寸较长，车灯空间结构受到限制。
此外，平凸透镜尺寸较厚，不利于产品成型，特别是越来越多的透镜采用塑料注塑成型，透镜越厚，其成型时间、冷却时间越长，透镜也容易受冷却变形导致焦距不稳定；但是，透镜的厚度如果减小，则会导致焦距变长，这也会导致车灯的前后长度加长，使车灯空间受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种由透镜及反射镜组成的组合透镜及其车灯模组，组合透镜能缩短车灯的前后方向的距离，有利于实现车灯结构上的紧凑，尤其适用于车灯前后方向间距限制严格的车灯设计。
本发明采取以下技术方案：
一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，至少包括一个透镜及一个反射镜，从反向光路来看，平行光经过透镜的入射面及出射面的两次折射,再经反射镜的一次反射后汇聚于一点，即组合透镜的焦点A；透镜与反射镜之间的距离小于透镜的焦距。
优选的，所述透镜是凸透镜或凹透镜；所述反射镜是凸面镜、平面镜或凹面镜；所述透镜及反射镜的反射面数量是1个或若干个。
优选的，所述反射镜的反射面为两个或多个曲面，结合透镜能够形成两个或多个焦点A。
优选的，所述反射镜的反射面为回转曲面，结合透镜形成连续的焦点，各个所述连续的焦点形成一条曲线。
优选的，所述组合透镜的光轴，分为反射面光轴及透镜光轴两种光轴。
进一步的，所述光轴分为一个透镜主光轴，以及1个或若干个反射面分光轴。
一种车灯模组，包括上述任意一项所述的组合透镜。
优选的，沿光路方向依次设置第一反射镜2、第二反射镜、透镜4；所述第二反射镜为平面反射镜5或者曲面反射镜6；当第二反射镜为平面反射镜5时：经平面反射镜反射而确定的透镜的焦点7位于第一反射镜2的一个焦点位置；当第二反射镜为曲面反射镜6时：所述曲面反射镜6接收来自第一反射镜2的反射光线向前方汇聚反射，经透镜4进一步汇聚后射向前方。
优选的，所述第一反射镜2采用椭球面结构，该椭球面结构的第一焦点与所述组合透镜的焦点相同，该椭球面结构的第二焦点处设置光源。
优选的，所述第一反射镜2位于平面反射镜5的下方，所述透镜4位于平面反射镜5的前方。
优选的，所述曲面反射镜6位于第一反射镜2的上方与后方，所述透镜4位于曲面反射镜6的前方。
进一步的，所述透镜4前端在前后方向上不超过第一反射镜2的前端。
更进一步的，所述透镜4的出射光线接近于平行光。
一种由透镜及反射镜组成的组合透镜的调节方法，采用上述组合透镜；当第二反射镜为平面反射镜5时，通过调整平面反射镜5的倾斜角度，调整透镜4的焦点；当第二反射镜为曲面反射镜6时，通过调整曲面反射镜6的曲率，调整曲面反射镜6对光线的汇聚程度，进而调整透镜4的厚度。
本发明的有益效果在于：
1)增加设置了第二反射镜，是光线的射出方向形成一定夹角，从而对于车灯内的部件设置可以不沿长度方向设置，缩短了车灯模组的前后距离，对于车灯空间的受制得到解除。
2)将第二反射镜设置为平面反射镜时，可以通过平面反射镜的倾斜角度的调节，实现对透镜的焦点位置的调节，从而方便对透镜以及车灯模组内其他部件的位置进行调节，可调节性大大加强。
3)将第二反射镜设置为曲面反射镜(较优的，设置为弧面反射镜)时，第二反射镜自身可对光线产生一定汇聚作用，从而可以减轻透镜的汇聚作用，进而可以采用厚度较薄的透镜，透镜减薄有利于透镜焦距的稳定性，同时也有利于缩短车灯模组前后长度，避免受到车灯空间的限制。
4)通过减薄透镜的厚度，可以减弱色散的程度，降低色散对于光线颜色变化所产生的不利影响。
附图说明
图1是现有技术中透镜自其焦点射出的光线产生两次折射后以平行光出射的示意图。
图2a是现有技术中由透镜和反射镜组成的车灯模组的主视图。
图2b是图2a的左视图。
图2c是图2b的中轴面剖视图。
图2d是透镜的剖视图。
图3是图2c中的车灯模组，展示了光线反射和折射方向的原理图。
图4是为阐述本发明实施例一的方案，解释说明采用一平面反射镜对于凸透镜焦点改变的示意图。
图5a是图5b的右视图。
图5b是实施例一中，采用本发明由透镜及反射镜组成的组合透镜的车灯模组的主视图。
图5c是图5b中的中轴面的剖视图。
图6是本发明实施例一中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的结原理示意图。
图7是对于厚度较薄的透镜，其焦距的长度较长的效果展示示意图，此图仅为展示原理。
图8a是图8b的右视图。
图8b是第二反射镜采用一曲面反射镜时的主视图。
图8c是图8b中轴面的剖视图；该附图为阐述本发明实施例二的方案，解释说明采用一曲面反射镜能够对射向透镜的光线产生一定汇聚作用的示意图，较优的，射向该曲面反射镜的光线经过它的焦点之一，该焦点已在该附图中展示。
图8d是图8b的仰视图。
图9a是图9b的右视图。
图9b是实施例二中，采用本发明由透镜及反射镜组成的组合透镜的车灯模组的主视图。
图9c是图9b的中轴面的剖视图。
图10是本发明实施例二中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的结原理示意图。
图11是本发明实施例三中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的结原理示意图。
图12是本发明实施例三中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的前视图。
图13是本发明实施例四中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的剖面示意图。
图14是本发明实施例四中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的主视图。
图15是本发明实施例四中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的立体展示图。
图中，1.光源，2.第一反射镜，3.挡光板，4.透镜，5.平面反射镜，6.曲面反射镜，A.组合透镜的焦点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，透镜自其焦点射出的光线产生两次折射后以平行光出射，这是现有技术。
图2a-图2d是现有技术中由透镜和反射镜组成的车灯模组，其中，光源1设置在反光杯2的类椭球面反射面的第一焦点处，并在第二焦点附近汇聚，类椭球面的第二焦点设置在平凸透镜4的焦点处。如果是需要明暗截止线的车灯系统，如近光照明系统，则在平凸透镜的焦点处设置挡光板3，用来形成照明的明暗分界线，如图3所示。可以发现：类椭球面反射面的第一焦点、第二焦点及透镜呈一直线布置，导致前后尺寸较长，车灯空间结构受到限制。
图4是为阐述本发明实施例一的方案，解释说明采用一平面反射镜对于凸透镜焦点改变的示意图，由于通过平面反射镜5，可以改变透镜焦点的位置，该焦点位于图4中的标号A的位置。
第一种实施方式：
参见图4-8d，一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，至少包括一个透镜及一个反射镜，从反向光路来看，平行光经过透镜的入射面及出射面的两次折射,再经反射镜的一次反射后汇聚于一点，即组合透镜的焦点A；透镜与反射镜之间的距离小于透镜的焦距。
在此实施例中，所述透镜可以是凸透镜或凹透镜，附图中仅展示了凸透镜，实际凹透镜也可；所述反射镜可以是凸面镜、平面镜或凹面镜，图6为采用平面镜，图10为采用凹面镜；所述透镜及反射镜的反射面数量是1个或若干个，图6和图10均只采用了1个，而图11-14采用了多个反射面。
所述反射镜的反射面为两个或多个曲面，结合透镜能够形成两个或多个焦点A。如图11所示。
所述反射镜的反射面为回转曲面，结合透镜形成连续的焦点，各个所述连续的焦点形成一条曲线，如图13-14所示。
所述组合透镜的光轴，分为反射面光轴及透镜光轴两种光轴。所述光轴分为一个透镜主光轴，以及1个或若干个反射面分光轴，如图11-14所示。
参见图5a-5c，图6，一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，包括沿光路方向依次设置的第一反射镜2、第二反射镜、透镜4；所述第二反射镜为平面反射镜5；当第二反射镜为平面反射镜5时：经平面反射镜反射而确定的透镜的焦点A位于第一反射镜2的一个焦点位置。
优选的，继续参见图6，所述第一反射镜2位于平面反射镜5的下方，所述透镜4位于平面反射镜5的前方。
参见图6，所述透镜4的出射光线接近于平行光。
一种由透镜及反射镜组成的组合透镜的调节方法，采用上述的组合透镜；通过调整平面反射镜5的倾斜角度，调整透镜4的焦点。
第二种实施方式：
参见图8a-8d，附图8a-8d为阐述本发明实施例二的方案，解释说明采用一曲面反射镜能够对射向透镜的光线产生一定汇聚作用的示意图，较优的，射向该曲面反射镜的光线经过它的焦点之一，该焦点已在该附图8c中展示。
参见图9a-9c，及图10，一种透镜模组，包括沿光路方向依次设置的第一反射镜2、第二反射镜、透镜4；所述第二反射镜为曲面反射镜6；所述曲面反射镜6接收来自第一反射镜2的反射光线向前方汇聚反射，经透镜4进一步汇聚后射向前方。
较优的方案，所述第二反射镜2采用椭球面结构，该椭球面结构的第一焦点与组合透镜的焦点相同，该椭球面结构的第二焦点为光源位置，从而可以获得接近平行光的出射光。
继续参见图10，在部件的方位设置上，所述第一反射镜2位于平面反射镜5的下方，所述透镜4位于平面反射镜5的前方。
作为优选的方案，所述曲面反射镜6位于第一反射镜2的上方与后方，所述透镜4位于曲面反射镜6的前方。这一位置关系的设置有利于进一步缩短车灯的组合透镜在前后方向上的距离，节约空间。
作为进一步优选的方案，所述透镜4前端在前后方向上不超过第一反射镜2的前端。
参见图10，所述透镜4的出射光线接近于平行光。
一种由透镜及反射镜组成的组合透镜的调节方法，采用上述的组合透镜；通过调整曲面反射镜6的曲率，调整曲面反射镜6对光线的汇聚程度，进而调整透镜4的厚度。
第三种实施方式：
图11是本发明实施例三中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的结原理示意图。图12是本发明实施例三中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的前视图。
仅针对组合透镜，与实施例一的不同之处在于：所述反射镜的反射面为两个或多个曲面，结合透镜能够形成两个或多个焦点A。如图11所示，图11找那个展示了2个焦点的情况，实际也可以在圆周方向上形成多个焦点。
所述组合透镜的光轴，分为反射面光轴及透镜光轴两种光轴。所述光轴分为一个透镜主光轴，以及1个或若干个反射面分光轴，如图11-12所示。
其余同实施例一。
第四种实施方式：
图13是本发明实施例四中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的剖面示意图。图14是本发明实施例四中，由透镜及反射镜组成的组合透镜的立体展示图。
仅针对组合透镜，与实施例三的不同之处是：所述反射镜的反射面为回转曲面，结合透镜形成连续的焦点，各个所述连续的焦点形成一条曲线，如图13-14所示。
其余同实施例三。
上是本发明的可选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，其特征在于：至少包括一个透镜及一个反射镜，从反向光路来看，平行光经过透镜的入射面及出射面的两次折射,再经反射镜的一次反射后汇聚于一点，即组合透镜的焦点；透镜与反射镜之间的距离小于透镜的焦距；所述反射镜的反射面为回转曲面，结合透镜形成连续的焦点，各个所述连续的焦点形成一条曲线；该曲线呈封闭的圆形或类圆形。
2.根据权利要求1的一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，其特征在于：所述透镜是凸透镜或凹透镜；所述反射镜是凸面镜、平面镜或凹面镜；
所述透镜及反射镜的反射面数量是1个或若干个。
3.根据权利要求1的一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，其特征在于：所述反射镜的反射面为两个或多个曲面，结合透镜能够形成两个或多个焦点。
4.根据权利要求1的一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，其特征在于：所述组合透镜的光轴，分为反射面光轴及透镜光轴两种光轴。
5.根据权利要求4所述的一种由透镜及反射镜组成的组合透镜，其特征在于：所述光轴分为一个透镜主光轴，以及1个或若干个反射面分光轴。
6.一种车灯模组，其特征在于：包括权利要求1-5中任意一项所述的组合透镜。
7.如权利要求6所述的车灯模组，其特征在于：
沿光路方向依次设置第一反射镜(2)、第二反射镜、透镜(4)；
所述第二反射镜为平面反射镜(5)或者曲面反射镜(6)；
当第二反射镜为平面反射镜(5)时：经平面反射镜反射而确定的透镜的焦点位于第一反射镜(2)的一个焦点位置；
当第二反射镜为曲面反射镜(6)时：所述曲面反射镜(6)接收来自第一反射镜(2)的反射光线向前方汇聚反射，经透镜(4)进一步汇聚后射向前方。
8.如权利要求7所述的车灯模组，其特征在于：所述第一反射镜(2)采用椭球面结构，该椭球面结构的第一焦点与所述组合透镜的焦点相同，该椭球面结构的第二焦点处设置光源。
9.如权利要求7所述的车灯模组，其特征在于：其特征在于：所述第一反射镜(2)位于平面反射镜(5)的下方，所述透镜(4)位于平面反射镜(5)的前方。
10.如权利要求7所述的车灯模组，其特征在于：所述曲面反射镜(6)位于第一反射镜(2)的上方与后方，所述透镜(4)位于曲面反射镜(6)的前方。
11.如权利要求10所述的车灯模组，其特征在于：所述透镜(4)前端在前后方向上不超过第一反射镜(2)的前端。
12.如权利要求11所述的车灯模组，其特征在于：所述透镜(4)的出射光线接近于平行光。
13.一种由透镜及反射镜组成的组合透镜的调节方法，其特征在于
采用权利要求1所述的组合透镜；
当第二反射镜为平面反射镜(5)时，通过调整平面反射镜(5)的倾斜角度，调整透镜(4)的焦点；
当第二反射镜为曲面反射镜(6)时，通过调整曲面反射镜(6)的曲率，调整曲面反射镜(6)对光线的汇聚程度，进而调整透镜(4)的厚度。
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