CN110630985A - 一种用于倾斜投影的投影灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明系提供一种用于倾斜投影的投影灯系统，包括光源，光源的出光面一侧依次设有准直透镜、投影源和投影透镜组，投影源中设有投影图案，投影图案的两端分别为远投影点和近投影点，投影图案的中心与投影透镜组的光轴共线，光源光轴与远投影点的距离为d，光源光轴与近投影点的距离为D，d<D。本发明合理分配投影灯系统内的光能量分布，降低进入远投影点光线的入射角度，从而有效提高进入远投影点的光能量，倾斜投影时，远离投影灯系统地方的光斑亮度足够高，与靠近投影灯系统地方的光斑基本相等，投影灯系统形成的整个光斑清晰、明亮且各处亮度均匀。

Description

一种用于倾斜投影的投影灯系统

技术领域

本发明涉及投影灯系统，具体公开了一种用于倾斜投影的投影灯系统。

背景技术

投影技术被广泛应用于图像显示、迎宾照明、舞台照明等领域，传统的投影灯系统主要包括LED、准直透镜、菲林片等投影源和投影单元镜片组，传统的投影灯系统的成像光路如图1所示，通过光源照射光线经过投影源形成整形光线后再经过透镜组实现投影和照明的功能。

投影灯还能用于汽车的车身外，投影灯设置于车身侧面时可用作迎宾或Logo灯，还有部分投影灯设置于车身前后用作警示提醒。当投影灯倾斜于地面进行投影时，会存在投影光斑亮度不均匀的问题，远离投影灯地方的光斑亮度不足。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种用于倾斜投影的投影灯系统，倾斜投影时能够形成清晰、明亮的投影光斑。

为解决现有技术问题，本发明公开一种用于倾斜投影的投影灯系统，包括光源，光源的出光面一侧依次设有准直透镜、投影源和投影透镜组，投影源中设有投影图案，投影图案的两端分别为远投影点和近投影点，投影图案的中心与投影透镜组的光轴共线，光源光轴与远投影点的距离为d，光源光轴与近投影点的距离为D，d<D。

进一步的，准直透镜至少有一个平面为非旋转对称面。

进一步的，经准直透镜投射到远投影点的入射角为α，α<10°。

进一步的，投影源为菲林片。

进一步的，投影透镜组包括依次设置的第一凸透镜、凹透镜和第二凸透镜，第一凸透镜位于凹透镜靠近投影源的一侧。

进一步的，第一凸透镜、凹透镜和第二凸透镜的光轴共线。

本发明的有益效果为：本发明公开一种用于倾斜投影的投影灯系统，合理分配投影灯系统内的光能量分布，降低进入远投影点光线的入射角度，从而有效提高进入远投影点的光能量，倾斜投影时，远离投影灯系统地方的光斑亮度足够高，与靠近投影灯系统地方的光斑基本相等，投影灯系统形成的整个光斑清晰、明亮且各处亮度均匀。

附图说明

图1为传统投影灯系统的成像光路示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的能量收集示意图。

图4为本发明的成像光路示意图。

图5为倾斜投影的结构示意图。

图6为传统投影灯系统的投影光斑照度分布图。

图7为本发明的投影光斑照度分布图。

附图标记为：光源10、准直透镜20、投影源30、投影图案31、远投影点311、近投影点312、投影透镜组40、第一凸透镜41、凹透镜42、第二凸透镜43。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图7。

本发明实施例公开一种用于倾斜投影的投影灯系统，如图2所示，包括光源10，光源10的出光面一侧依次设有准直透镜20、投影源30和投影透镜组40，投影源30中设有投影图案31，投影图案31的两端分别为远投影点311和近投影点312，经远投影点311形成的投影光斑位于远离投影灯系统的一端，经近投影点312的投影光斑位于靠近投影灯系统的一端，投影图案31的中心与投影透镜组40的光轴共线，投影图案31的中心位于远投影点311和近投影点312的连线中心，准直透镜20两面顶点之间的连线与投影透镜组40不共轴，光源10光轴与远投影点311的距离为d，光源10光轴与近投影点312的距离为D，d<D，即光源10的光轴靠近远投影点311设置，从准直透镜20入射到远投影点311光线的入射角为α，从准直透镜20入射到近投影点312光线的入射角为β，α>β，一旦入射角大于孔径角，该部分的光线就不能进入成像系统即不能通过投影源30，因而更多的能量进入远投影点311、更少的能量进入近投影点312，即近投影点312处的光强更小、远投影点311处的光强更大，确保远离投影灯系统处的投影光斑照度足够大，能量收集示意图如图3所示，成像光路示意图如图4所示。

如图5所示，倾斜投影时，倾斜角度为θ，投影灯系统的高度为h，照度为E，光强为I，光强I满足以下公式：

高度h一定时，需要投影各处的照度E相等，光强I与倾斜角度为θ成反比，倾斜角度为θ越大即投影距离越远，所需光强I越大。设置光源10的光轴靠近远投影点311设置，能够有效提高远投影点311处的光能，使最终投影的各位置的投影光斑照度分布均匀。

投影灯系统的倾斜角度θ为45°时、高度h为0.8m时，传统投影灯的照度分布图如图6所示，本发明投影灯系统的照度分布图如图7所示，可见本发明投影灯系统的照度分布均匀，不会存在远处的投影亮度不足的缺陷。

本发明合理分配投影灯系统内的光能量分布，降低进入远投影点光线的入射角度，从而有效提高进入远投影点的光能量，倾斜投影时，远离投影灯系统地方的光斑亮度足够高，与靠近投影灯系统地方的光斑基本相等，投影灯系统形成的整个光斑清晰、明亮且各处亮度均匀。

在本实施例中，准直透镜20至少有一个平面为非旋转对称面，设置非旋转对称面能够配合偏离投影透镜组40的光源10实现高效率的聚光效果，使绝大部分光线都能够通过投影源30中的投影图案31，准直透镜20的非旋转对称面可以由多阶xy多项式表达为：

其中z为面型的高度值，c顶点曲率，k为圆锥系数，C_j为后面子项的系数，z的一阶微分为0时，仅有唯一解，用来保证只有一个局部最大值，面型顺滑。

在本实施例中，经准直透镜20投射到远投影点311的入射角为α，α<10°。

在本实施例中，投影源30为菲林片，菲林片上的投影图案31为透光图案，经准直到达投影图案31上各视场的主光线角度为β，β≈0°。

在本实施例中，投影透镜组40包括依次设置的第一凸透镜41、凹透镜42和第二凸透镜43，第一凸透镜41位于凹透镜42靠近投影源30的一侧。

基于上述实施例，第一凸透镜41、凹透镜42和第二凸透镜43的光轴共线。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种用于倾斜投影的投影灯系统，其特征在于，包括光源(10)，所述光源(10)的出光面一侧依次设有准直透镜(20)、投影源(30)和投影透镜组(40)，所述投影源(30)中设有投影图案(31)，所述投影图案(31)的两端分别为远投影点(311)和近投影点(312)，所述投影图案(31)的中心与所述投影透镜组(40)的光轴共线，所述光源(10)光轴与所述远投影点(311)的距离为d，所述光源(10)光轴与所述近投影点(312)的距离为D，d<D。

2.根据权利要求1所述的一种用于倾斜投影的投影灯系统，其特征在于，所述准直透镜(20)至少有一个平面为非旋转对称面。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于倾斜投影的投影灯系统，其特征在于，经所述准直透镜(20)投射到所述远投影点(311)的入射角为α，α<10°。

4.根据权利要求1所述的一种用于倾斜投影的投影灯系统，其特征在于，所述投影源(30)为菲林片。

5.根据权利要求1所述的一种用于倾斜投影的投影灯系统，其特征在于，所述投影透镜组(40)包括依次设置的第一凸透镜(41)、凹透镜(42)和第二凸透镜(43)，所述第一凸透镜(41)位于所述凹透镜(42)靠近所述投影源(30)的一侧。

6.根据权利要求5所述的一种用于倾斜投影的投影灯系统，其特征在于，所述第一凸透镜(41)、所述凹透镜(42)和所述第二凸透镜(43)的光轴共线。

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