CN216431598U - 透镜结构及照明装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于光学结构技术领域，提供了一种透镜结构及照明装置，包括内镜体和外镜体，所述外镜体包覆于所述内镜体的周向外侧；所述外镜体的轴向两侧分别为斜面，且两个斜面之间的距离由靠近所述内镜体的一侧向另一侧逐渐减小，所述外镜体用于使得光线发散射出，以形成具有黄色边缘的光斑；所述内镜体的轴向两侧分别为凸面，所述内镜体用于使得光线交叉射出，以形成具有蓝色边缘的光斑，所述黄色边缘和所述蓝色边缘具有重叠区。本申请提供的透镜结构使得穿过透镜结构的光线形成的光斑中，黄色边缘和蓝色边缘的重叠区形成白光，从而减小光斑的彩色边缘，提高应用有透镜结构的照明装置的照明效果。

Description

透镜结构及照明装置

技术领域

本申请涉及光学结构技术领域，更具体地说，是涉及一种透镜结构及照明装置。

背景技术

目前，在照明装置中，为了在目标平面上照射出指定大小的均匀圆形光斑，通常使用凸透镜机构实现，光线穿过凸透镜后在目标平面上形成圆形光斑。由于存在色散现象，因此会导致光斑边缘出现黄边，影响光斑的均匀度，导致照明效果不佳。

为了解决上述光斑边缘出现黄边的现象，在照明装置中使用正负组合透镜，即利用凸透镜和凹透镜组合，即可在一定程度上减弱黄边问题。但是，使用组合透镜，一方面增加了额外的成本，另一方面使得照明装置的尺寸相对较大，不利于照明装置的轻薄化发展。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种透镜结构，旨在解决现有技术中为解决黄边问题增加透镜使得照明装置尺寸较大、成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种透镜结构，包括：内镜体和外镜体，所述外镜体包覆于所述内镜体的周向外侧；

所述外镜体的轴向两侧分别为斜面，且两个斜面之间的距离由靠近所述内镜体的一侧向另一侧逐渐减小，所述外镜体用于使得光线发散射出，以形成具有黄色边缘的光斑；

所述内镜体的轴向两侧分别为凸面，所述内镜体用于使得光线交叉射出，以形成具有蓝色边缘的光斑，所述黄色边缘和所述蓝色边缘具有重叠区。

在一种可能的设计中，所述内镜体与所述外镜体同轴设置。

在一种可能的设计中，所述外镜体的最大厚度大于等于所述内镜体的最大厚度。

在一种可能的设计中，所述透镜结构还包括连接体，所述连接体为环形结构，所述连接体包覆于所述外镜体的周向外侧。

在一种可能的设计中，所述连接体的周向两侧均为平面，且两个所述平面相互平行。

在一种可能的设计中，所述连接体的厚度小于等于所述外镜体的最小厚度。

在一种可能的设计中，所述连接体与所述内镜体同轴设置。

在一种可能的设计中，所述外镜体的两个斜面相对称设置，所述内镜体的两个凸面相对称设置。

在一种可能的设计中，所述内镜体和所述外镜体为一体成型结构，所述内镜体与所述外镜体均由PMMA制成。

本申请还提供了一种照明装置，包括光源和上述实施方案提供的透镜结构，所述透镜结构和所述光源间隔设置，所述光源位于所述透镜结构轴向的一侧。

本申请提供的透镜结构的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的透镜结构，使得穿过透镜结构的光线形成的光斑中，黄色边缘和蓝色边缘的重叠区形成白光，从而减小光斑的彩色边缘，提高应用有透镜结构的照明装置的照明效果。而从透镜结构本身上来看，外镜体设置在内镜体的周向外围区域，因此不会增加透镜结构的整体厚度，从而相比使用凹透镜与凸透镜配合的结构而言，本申请提供的透镜结构的整体尺寸相对较小，有利于照明装置的轻薄化设计。同时，由于在同样的透光范围需求中，本申请提供的透镜结构更为轻薄，相对于凸透镜与凹透镜两个透镜的组合结构而言，本申请提供的透镜结构更为节约生产用料，所需成本相对更低。

综上，本申请提供的透镜结构通过内镜体和外镜体的配合，在相对较薄的厚度范围内，实现了淡化甚至消除光斑的黄色边缘的效果，提高应用有该透镜结构的照明装置的照明效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一个实施例提供的透镜结构的一视角结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的透镜结构的另一视角结构示意图；

图3是图2中的透镜结构沿A-A方向的剖面示意图；

图4是本申请的一个实施例提供的透镜结构的又一视角结构示意图；

图5是本申请的一个实施例提供的透镜结构的光学原理图；

图6是光斑示意图；

图7是本申请的另一个实施例提供的透镜结构的截面图；

图8是本申请的另一个实施例提供的透镜结构的一视角结构图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-内镜体；

2-外镜体；

3-连接体；

4-光源；

5-第一光斑；51-黄色边缘；

6-第二光斑；61-蓝色边缘；

7-第三光斑。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的透镜结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

第一实施例

如图1至图6所示，本申请的一个实施例提供了透镜结构，包括内镜体1和外镜体2，外镜体2包覆于内镜体1的周向外侧，也即是说，内镜体1的轴线和外镜体2的轴线平行或重合，优选地，内镜体1的轴线与外镜体2的轴线重合，也即是说，内镜体1与外镜体2同轴设置，如此便于生产，且便于形成均匀度更高的光斑，提高照明效果。

为便于描述，将外镜体2与内镜体1中，沿轴向的长度称为厚度，沿轴向的切面称为横切面，沿垂直于轴向的平面形成的切面称为纵切面。可选地，透镜结构用于形成圆形光斑，对应地，外镜体2的横切面为圆环形，内镜体1的横切面为圆形。

外镜体2的轴向两侧分别为斜面，且两个斜面之间的距离由靠近内镜体1的一侧向另一侧逐渐减小，外镜体2用于使得光线发散射出，以形成具有黄色边缘51的光斑。或者说，外镜体2在纵切面中，沿轴向相对设置的两侧面分别为斜面。如图3所示，外镜体2沿轴向的两个相对的侧面的倾斜方向不同，外镜体2的两个相对的侧面的倾斜角度可相同也可不同，优选为两个侧面的倾斜角度相同，也即对称设置。

内镜体1的轴向两侧分别为凸面，也即是说，内镜体1为双凸透镜结构，内镜体1用于使得光线交叉射出，以形成具有蓝色边缘61的光斑，黄色边缘51和蓝色边缘61具有重叠区。如图3所示，内镜体1的两个凸面均为圆弧面。优选地，两个凸面对称设置。

图5示出了点光源发出的光线透过透镜结构的光路图，从图5可以看出，穿过内镜体1射出的光线，与穿过外镜体2射出的光线，存在交叉重合区。

图6示出了内镜体1单独发出的光斑(称为第一光斑5)，第一光斑5的边缘具有蓝色区域，称为蓝色边缘61；外镜体2发出的光斑(称为第二光斑6)，第二光斑6的边缘具有黄色区域，称为黄色边缘51。由于附图不能通过颜色展示，因此通过不同的填充图案区分不用的颜色。第一光斑5和第二光斑6重合后，蓝色边缘61和黄色边缘51的重叠区形成白光，若第一光斑5的蓝色边缘61和第二光斑6的黄色边缘51完全重合，则可形成图6中右侧的第三光斑7，第三光斑7没有黄色边缘51或蓝色边缘61，照明效果更好。

值得说明的是，第一光斑5的蓝色边缘61与第二光斑6的黄色边缘51形成的重叠区的大小，与内镜体1的半径与外镜体2的半径的比值、光源是点光源或面光源、光源与透镜结构的相对位置(包括光源是否在内镜体1的轴线的延长线上、以及光线与内镜体1之间的距离)均相关。

在进行应用有透镜结构的照明装置的设计过程中，首先确定光源、光源的安装位置、透镜结构的安装位置，此时光源与透镜结构的相对位置以及光源的种类均确定，则可以进行模拟实验，观测光源点亮时透过透镜结构形成的光斑是否有黄色边缘51，若仍存在黄色边缘51，则调整内径体的半径与外镜体2的半径的比值后再次进行模拟实验，直至穿过透镜形成的光斑中不存在或几乎不存在黄色边缘51、照明效果较好时，则可得出该照明装置适配的透镜结构中内镜体1的半径与外镜体2的半径的比值。

不同的照明装置中，透镜结构中内镜体1和外镜体2的半径的比值不同。

如图3和图4所示，在本实施例中，外镜体2的最大厚度与内镜体1的最大厚度相等。由于外镜体2的相对两个侧面为斜面，且两个斜面之间的距离由外向内逐渐增加，因此外镜体2的最大厚度为其内环处的厚度。由于内镜体1的相对两侧为凸面，当凸面为圆弧凸面时，内镜体1的最大厚度为其轴线所处位置。

在图3中，外镜体2的最大厚度以L1表示，内镜体1的最大厚度以L2表示。

由于L1≥L2，因此内镜体1在厚度方向不会凸出到外镜体2的外侧，如图4所示，在厚度方向看，内镜体1被外镜体2完全遮挡。

在一种可能的设计中，透镜结构还包括连接体3，连接体3为环形结构，连接体3包覆于外镜体2的周向外侧。

如图1-图3所示，连接体3可为圆环形结构。连接体3用于将透镜结构与外界部件连接，例如在将透镜结构安装到照明装置时，通过固定连接体3，以固定透镜结构。

在照明装置中可以设置有定位结构，定位结构可为卡槽，以将连接体3卡入卡槽中。定位结构可为卡夹，卡夹夹持住连接体3。定位结构可为螺栓，则在连接体3上可设置沿厚度方向贯穿连接体3的通孔，以供螺栓穿过。定位结构可为胶体。

在一种可能的设计中，连接体3的周向两侧均为平面，且两个平面相互平行。

当然，连接体3还可为其他结构，例如若在照明装置中的安装位设置有卡槽时，在连接体3的侧面可设置有卡凸，通过卡凸伸入卡槽，以将透镜结构固定在安装位。

在一种可能的设计中，连接体3的厚度与外镜体2的最小厚度相等。如此设置，便于生产制造。

在一种可能的设计中，连接体3与内镜体1同轴设置。如此设置，当通过连接体3固定透镜结构时，可使得透镜结构的各处受力相对一致。

在一种可能的设计中，内镜体1和外镜体2为一体成型结构，也即在生产制造过程中由一体成型工艺制造而成。内镜体1与外镜体2均由PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)制成。该种材料为低色散材料，可以进一步改善色散现象。

进一步地，连接体3、内镜体1和外镜体2为一体成型结构，均由PMMA制成。

第二实施例

如图7和图8所示，本实施例提供的照明装置是第一实施例中照明装置的结构变化版本，其与第一实施例提供的照明装置的区别在于，外镜体2的最大厚度小于内镜体1的最大厚度。也即从侧面看，内镜体1的部分区域凸出到外镜体2的外侧。该种结构也能够实现减少甚至消除光斑的黄色边缘，提高照明效果的目的。

本实施例提供的照明装置的其他结构特征与第一实施例中照明装置对应的结构特征相同，再次不再赘述。

第三实施例

本实施例提供了一种照明装置，包括光源和透镜结构，透镜结构和光源间隔设置，光源位于透镜结构轴向的一侧。透镜结构具体采用如第一实施例提供的透镜结构，或采用第二实施例提供的透镜结构。

具体地，光源可为点光源或面光源，优选为面光源。面光源可包括阵列排布的灯珠。灯珠可选用LED灯珠。

进一步地，照明装置还包括外壳，光源和透镜结构均固定在外壳内侧。

为便于固定透镜结构，照明装置还包括定位结构，定位结构可为卡槽，以将连接体3卡入卡槽中，卡槽可设置在外壳内侧，或在外壳内侧固定支架，卡槽设置在支架上。定位结构可为卡夹，卡夹夹持住连接体3。定位结构可为螺栓，则在连接体3上可设置沿厚度方向贯穿连接体3的通孔，以供螺栓穿过。定位结构可为胶体。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透镜结构，其特征在于，包括：内镜体和外镜体，所述外镜体包覆于所述内镜体的周向外侧；

所述外镜体的轴向两侧分别为斜面，且两个斜面之间的距离由靠近所述内镜体的一侧向另一侧逐渐减小，所述外镜体用于使得光线发散射出，以形成具有黄色边缘的光斑；

所述内镜体的轴向两侧分别为凸面，所述内镜体用于使得光线交叉射出，以形成具有蓝色边缘的光斑，所述黄色边缘和所述蓝色边缘具有重叠区。

2.如权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，所述内镜体与所述外镜体同轴设置。

3.如权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，所述外镜体的最大厚度大于等于所述内镜体的最大厚度。

4.如权利要求3所述的透镜结构，其特征在于，还包括连接体，所述连接体为环形结构，所述连接体包覆于所述外镜体的周向外侧。

5.如权利要求4所述的透镜结构，其特征在于，所述连接体的周向两侧均为平面，且两个所述平面相互平行。

6.如权利要求5所述的透镜结构，其特征在于，所述连接体的厚度小于等于所述外镜体的最小厚度。

7.如权利要求6所述的透镜结构，其特征在于，所述连接体与所述内镜体同轴设置。

8.如权利要求7所述的透镜结构，其特征在于，所述外镜体的两个斜面相对称设置，所述内镜体的两个凸面相对称设置。

9.如权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，所述内镜体和所述外镜体为一体成型结构，所述内镜体与所述外镜体均由PMMA制成。

10.一种照明装置，其特征在于，包括光源和如权利要求1-9任一项所述的透镜结构，所述透镜结构和所述光源间隔设置，所述光源位于所述透镜结构轴向的一侧。

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