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一种透镜及应用该透镜的发光组件

阅读：291发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种透镜及应用该透镜的发光组件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种透镜，包括相对设置的入射面和出射面，入射面包括多个围绕透镜的轴线同心设置的第一透镜区，出射面包括多个围绕透镜的轴线同心设置的第二透镜区，光线从入射面射入透镜，一部分光线直接由出射面射出，另一部分光线经第一透镜区的全反射后由第二透镜区射出，使获取同样效果的光线需要的焦距和口径更小，因此可缩小透镜的厚度和口径，即缩小透镜的尺寸，并减小透镜的重量，故使用该透镜的聚光组件的尺寸和重量都能得到减小，使其能够适应更多的应用场景。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种透镜及应用该透镜的发光组件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种透镜，其特征在于，包括：相对设置的入射面和出射面，所述入射面包括多个围绕所述透镜的轴线同心设置的第一透镜区，所述出射面包括多个围绕所述透镜的轴线同心设置的第二透镜区，光线从所述入射面射入所述透镜，一部分光线直接由所述出射面射出，另一部分光线经所述第一透镜区的全反射后由所述第二透镜区射出。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一透镜区为环形设置的凸形齿状结构，所述第二透镜区为环形设置的凹形齿状结构。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述凸形齿状结构包括靠近所述入射面的中心的第一表面和远离所述入射面的中心的第二表面，所述第一表面为透射面，所述第二表面为全反射面。
4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述凹形齿状结构包括远离所述出射面的中心的第三表面和靠近所述出射面的中心的第四表面，所述第三表面为透射面。
5.如权利要求4所述的透镜，其特征在于，所述凸形齿状结构的个数与所述凹形齿状结构的个数相同，且位置一一对应。
6.如权利要求5所述的透镜，其特征在于，光线依次经过所述凸形齿状结构的第一表面的折射、第二表面的反射以及与所述凸形齿状结构位置对应的凹形齿状结构的第三表面的折射射出所述透镜。
7.如权利要求4至6任一项所述的透镜，其特征在于，所述第一表面、第二表面和第三表面中至少一个表面为弧面或斜面。
8.如权利要求1至6任一项所述的透镜，其特征在于，所述入射面还包括设置在所述入射面的中心且向内凹陷的凹槽，所述出射面还包括设置在所述出射面的中心且向外凸出的凸起。
9.如权利要求1至6任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜还包括连接所述入射面和所述出射面的连接面。
10.一种发光组件，其特征在于，包括光源，以及设置于所述光源的光路上且如权利要求1至9任一项所述的透镜。

说明书全文

一种透镜及应用该透镜的发光组件

技术领域

[0001] 本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种透镜。

背景技术

[0002] 菲涅尔透镜(Fresnel lens)，又名螺纹透镜，多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。目前的聚光组件中使用的菲涅尔透镜大多为单面锯齿结构的透镜，即入射面为平面结构，出射面为有多条凹陷的齿槽结
构，该结构设计使得聚光组件的厚度比较厚。
实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的在于提供一种透镜，旨在解决现有的菲涅尔透镜的厚度较厚的技术问题。

[0004] 本实用新型是这样实现的，一种透镜，包括：相对设置的入射面和出射面，所述入射面包括多个围绕所述透镜的轴线同心设置的第一透镜区，所述出射面包括多个围绕所述透镜的轴线同心设置的第二透镜区，光线从所述入射面射入所述透镜，一部分光线直接由
所述出射面射出，另一部分光线经所述第一透镜区的全反射后由所述第二透镜区射出。

[0005] 进一步地，所述第一透镜区为环形设置的凸形齿状结构，所述第二透镜区为环形设置的凹形齿状结构。

[0006] 进一步地，所述凸形齿状结构包括靠近所述入射面的中心的第一表面和远离所述入射面的中心的第二表面，所述第一表面为透射面，所述第二表面为全反射面。

[0007] 进一步地，所述凹形齿状结构包括远离所述出射面的中心的第三表面和靠近所述出射面的中心的第四表面，所述第三表面为透射面。

[0008] 进一步地，所述凸形齿状结构的个数与所述凹形齿状结构的个数相同，且位置一一对应。

[0009] 进一步地，光线依次经过所述凸形齿状结构的第一表面的折射、第二表面的反射以及与所述凸形齿状结构位置对应的凹形齿状结构的第三表面的折射射出所述透镜。

[0010] 进一步地，所述第一表面、第二表面和第三表面中至少一个表面为弧面或斜面。

[0011] 进一步地，所述入射面还包括设置在所述入射面的中心且向内凹陷的凹槽，所述出射面还包括设置在所述出射面的中心且向外凸出的凸起。

[0012] 进一步地，所述透镜还包括连接所述入射面和所述出射面的连接面。

[0013] 本实用新型还提供了一种发光组件，包括光源，以及设置于所述光源的光路上且如上所述的透镜。

[0014] 实施本实用新型的一种透镜，具有以下有益效果：包括相对设置的入射面和出射面，入射面包括多个围绕透镜的轴线同心设置的第一透镜区，出射面包括多个围绕透镜的
轴线同心设置的第二透镜区，入射该透镜的部分光线经过全反射后再射出，使获取同样效
果的光线需要的焦距和口径更小，因此可缩小透镜的厚度和口径，即缩小透镜的尺寸，并减小透镜的重量，故使用该透镜的聚光组件的尺寸和重量都能得到减小，使其能够适应更多
的应用场景。
附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。

[0016] 图1是本实用新型实施例提供的透镜一个角度的结构示意图；

[0017] 图2是本实用新型实施例提供的透镜另一角度的结构示意图；

[0018] 图3是本实用新型实施例提供的透镜的剖视图；

[0019] 图4是图3中A区域的局部放大图；

[0020] 图5是图3中B区域的局部放大图；

[0021] 图6是光线照射在本实用新型实施例提供的透镜的光路图。

[0022] 上述附图所涉及的标号明细如下：1、入射面；11、第一透镜区；111、第一表面；112、第二表面；12、凹槽；2、出射面；21、第二透镜区；211、第三表面；212、第四表面；22、凸起；3、连接面；10、第一角度；20、第二角度；30、第三角度；100、光线；200、光源。

具体实施方式

[0023] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0024] 需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0025] 为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

[0026] 请参阅图1至图3，为本实用新型实施例听的一种透镜，包括：相对设置的入射面1和出射面2，以及连接入射面1和出射面2的连接面3，入射面1包括多个围绕透镜的轴线同心设置的第一透镜区11，出射面2包括多个围绕透镜的轴线同心设置的第二透镜区21，光线
100从入射面1射入该透镜，一部分光线100直接由出射面2射出，另一部分光线100经第一透镜区11的全反射后由第二透镜区21射出(如图6)。需要说明的是，本实用新型实施例选用的透镜可以但不限于包括菲涅尔透镜。

[0027] 射入该透镜的部分光线100经过全反射后再射出，使获取同样效果的出射光线需要的焦距和口径更小，因此可缩小透镜的厚度和口径，即缩小透镜的尺寸，并减小透镜的重量，故使用该透镜的聚光组件的尺寸和重量都能得到减小，使其能够适应更多的应用场景。

[0028] 请参阅图3，第一透镜区11为环形设置的凸形齿状结构，其包括靠近入射面1中心的第一表面111和远离入射面1中心的第二表面112，其中，第一表面111为透射面，第二表面
112为全反射面。第二透镜区21为环形设置的凹形齿状结构，其包括远离出射面2中心的第
三表面211和靠近出射面2中心的第四表面212，其中，第三表面211为透射面。具体地，凸形齿状结构的个数与凹形齿状结构的个数相同，且凸形齿状结构与凹形齿状结构的位置一一
对应。

[0029] 请参阅图3至图6，设与透镜的轴线所垂直的平面为目标面，第一表面111与目标面所成夹角为第一角度10，第二表面112与目标面所成夹角为第二角度20(如图4)，第三表面
211与目标面所成夹角为第三角度30(如图5)。可以理解的，根据计算精确调整每一对位置
对应的凸形齿状结构与凹形齿状结构中第一角度10、第二角度20以及第三角度30的值，使
设置于透镜的入射面1一侧并位于透镜的轴线上的光源200发出的光线100从透镜的入射面
1入射后，能够首先经过凸形齿状结构的第一表面111进行折射，然后经过该凸形齿状结构
的第二表面112进行全反射，最后经过与该凸形齿状结构对应的凹形齿状结构的第三表面
211进行折射，并从出射面2射出透镜。相较于现有的单面菲涅尔透镜只能对光线进行一次
折射，通过本实施例的透镜的光线经过折射、全反射再折射，然后射出，由于全反射的过程光线100的光路发生了向出射面2中心方向的偏折，原来需要从出射面更外侧射出的光，现
在通过该全反射能够从更靠近出射面2中心的位置射出，使出射面的口径能够做的更小，进而使获取同样效果的光线需要的焦距和口径更小，因此可缩小透镜的厚度和口径，即缩小
透镜的尺寸，并减小透镜的重量，故使用该透镜的聚光组件的尺寸和重量都能得到减小，同时由于透镜的厚度缩小，光线在透镜中直线传播的距离缩短，光线能量的损失将降低，从而出射光线的质量更好，使本实施例的透镜能够适应更多的应用场景。

[0030] 具体地，在透镜中，各凸形齿状结构的第一表面111与目标面所成的第一角度10可设置为相同也可设置为不同，各凸形齿状结构的第二表面112与目标面所成的第二角度20
可设置为相同也可设置为不同，各凹形齿状结构的第三表面211与目标面所成的第三角度
30可设置为相同也可设置为不同，可根据具体需要进行调整，需要保证光线从对应的凸形
齿状结构射入，凹形齿状结构射出的过程中，光线能依次经过第一表面111的折射、第二表面112的全反射及第三表面211的折射即可。进一步地，由于菲涅耳透镜中照明光束的不均
匀亮度的原因在于菲涅耳透镜区的直立面。在具有从凸透镜切割出来的形状的菲涅耳透镜
中，在菲涅耳透镜区之间形成了阶梯，不可避免地会具有直立面。直立面导致光线被反射或者折射到照明区的外部，并且直立面部分地阻挡了照明光束，在照明光束中会出现暗线，该暗线比其它光线要暗，使该暗线照射的区域比周围区域要暗，从而导致亮度的不均匀，因此在设计时，第一角度10、第二角度20及第三角度30均不设计为90°。

[0031] 请参阅图3，第一表面111可以是斜面，也可以是弧面；第二表面112可以是斜面，也可以是弧面；第三表面211可以是斜面，也可以是弧面。将第一表面111、第二表面112及第三表面211设计为弧形，能够更好地折射或反射光线，使透镜射出的光线更加均匀。在本实施例中，以第三平面211为例，第三平面211在靠近入射面1的底角处第三角度30有较低值，在远离入射面1的顶角处第三角度30有较高值，即第三平面211与目标面所成的第三角度30沿远离入射面1的方向逐渐增大，使第三平面211具有弯曲，形成弧面。

[0032] 请参阅图1和图2，入射面1还包括设置在入射面1中心的凹槽12，即入射面1由位于中心的且向内凹陷的凹槽12和围绕凹槽12同心设置的多个第一透镜区11组成。出射面2还
包括设置在出射面2中心且向外凸出的凸起22，即出射面2由位于中心的凸起22和围绕凸起
22同心设置的多个第二透镜区21组成。

[0033] 本实施例的透镜可选用合适的聚合物片材制成，合适的聚合物可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环状的烯烃聚合物(COP)或其它丙烯酸类聚合物。

[0034] 本实施例还提供了一种发光组件，该发光组件包括光源200以及设置在该光源200的光路上的透镜。可选地，该光源200为设置在透镜入射面1一侧，且位于透镜的轴线上的点光源。

[0035] 以上所述仅为本实用新型的可选实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型
的保护范围之内。

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