一种采用短焦距透镜的投影灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及投影灯，具体地，本实用新型涉及一种采用短焦距透镜的投影灯， 所述采用短焦距透镜的投影灯可较好得消除球差现象，可取代多片球面透镜系统，用于如 激光水平仪、激光打点、激光投影仪、激光扫描器和激光跟踪器等的激光仪器，且可大大节 约成本而不牺牲系统的光学性能。
【背景技术】
[0002] 在照明领域，比较常见的是，利用透镜可以对放置于其焦点、焦平面或其附近的物 体进行成像的特性，实现近光、远光的照明图案的光学方案。所述方法不仅多见于传统卤素 光源、高压气体放电光源的场合，近年来，随着LED光源的兴起也常被用于LED光源照明的 方案中。
[0003] 激光器械普遍应用于高性能的激光仪器和测量系统，用于测量距离和物理表面轮 廓。这些激光仪器主要有激光水平仪、激光打点、激光投影仪、激光扫描器和激光跟踪器等。
[0004] 以往上述激光仪器，如激光水平仪、激光打点、激光投影仪、激光扫描器和激光跟 踪器等，常规应用球面透镜的光学系统。由此，导致不可避免的球差的现象发生。非球面 透镜的应用对球差现象的消除具有较好的作用。然而，由于非球面加工成本过高限制了非 球面透镜的应用。随着目前在研发玻璃非球面透镜模压技术上所取得的突破性进展，使得 非球面透镜的大量应用变得可能，应用球面透镜对于光学系统而言应该不是一种最佳的选 择。
[0005] 例如，Lightpath已针对激光仪器市场设计了一系列的玻璃非球面透镜。在目前 的工业环境下，相比多片球面透镜系统，非球面透镜可以大大节约成本而不牺牲系统的光 学性能。多片球面透镜镜头在装配中耗费工时且成本较高，目前单片非球面镜头便可代替 多片球面透镜组成的镜头。由于非球面体系具有较少的光学材料且允许紧凑的设计，因而 相比多镜片系统非球面系统具有很高的透过率。非球面镜片它的表面弧度与普通球面镜片 不同，为了追求镜片薄度就需要改变镜片的曲面，而以往采用球面设计，使的像差和变形增 大，结果出现明显的影像不清，视界歪曲、视野狭小等不良现象。现在非球面的设计，修正了 影像，解决视界歪曲等问题，同时，使镜片更轻、更薄、更平。而且，仍然保持优异的抗冲击性 能，使配戴者安全使用。
[0006] 例如，LED光源应用于前车灯照明后，带来的一个好处就是，其相对于传统的卤素 和气体光电光源，可以称得上是冷光源，其对外的热辐射遥远低于同功率的传统光源。因此 耐温比玻璃要差得多的塑料材质透镜就有了用武之地。
[0007] 在对透镜的尺寸、体积要求较高的光学设计中，为达到消象差、色差等多方面形成 的缺陷，保证良好的成像质量，需要采用双非球面曲面透镜，然而，以往，因双非球面曲面透 镜的光学加工问题，往往难达到质量要求或者加工成本太高而望而莫及，通常采用双球面。
[0008] 另外，如图3所示，在用于投射仪的投射用透镜场合，以往需使用有1-2片聚光镜、 由6-7片双凸镜，双凹镜，凹凸镜等组成的透镜组，体积、尺寸较大，焦距较长，且制造成本 较高。 【实用新型内容】
[0009] 为了改进上述问题，本实用新型的目的是：提供一种采用短焦距透镜的投影灯，所 述采用短焦距透镜的投影灯采用双非球面曲面短焦距透镜，所述双非球面曲面短焦距透镜 采取两面同时一次热压成形加工，同时保证两非球面曲面的同心度达到在0. 05内，所述采 用短焦距透镜的投影灯可较好得消除球差现象，可取代多片球面透镜系统，用于如激光水 平仪、激光打点、激光投影仪、激光扫描器和激光跟踪器等的激光仪器，且可大大节约成本 而不牺牲系统的光学性能，确保设计新形、加工新形、加工成本又低、又能达到高质量高效 率。
[0010] 本实用新型技术方案如下：
[0011] 一种采用短焦距透镜的投影灯，所述采用短焦距透镜的投影灯依次包括LED光 源、双非球面曲面短焦距透镜及成像主物镜，所述双非球面曲面短焦距透镜采取两面同时 一次热压成形加工，其特征在于，
[0012] 构成所述双非球面曲面短焦距透镜的二透镜面皆为非球面曲面，
[0013] 所述双非球面曲面短焦距透镜直径为20-50mm，
[0014] 所述双非球面曲面短焦距透镜焦距为3-15mm。
[0015] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述非球面曲 面方程如下：
[0016]
[0017]其中：2=cr2/ (:1+4-(1 +幻Λ2)为二次曲面，
[0018] c是曲率常数，取值0· 10-0. 1228，
[0019] r为曲率半径，包括透镜入光面曲率半径r '，及透镜出射面曲率半径r "，
[0020] K为二次曲面系数，包括透镜入光面二次曲面系数K'，及透镜出射面二次曲面系 数K"，
[0021] 所述透镜入光面二次曲面系数Γ大于所述透镜出射面二次曲面系数K"，
[0022] 所述透镜入光面二次曲面系数Γ为-0. 50~-0. 60,所述透镜出射面二次曲面系 数 K" 为-L 20 ~-L 30。
[0023] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述透镜入光 面曲率半径r'小于所述透镜出射面曲率半径r"，所述透镜入光面曲率半径r' = 8-12. 5_， 所述透镜出射面曲率半径r" = 9-15mm〇
[0024] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述双非球面 曲面短焦距透镜焦距为5-10mm。
[0025] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述双非球面 曲面短焦距透镜的非球面曲面的同心度在0. 02-0. 10mm。
[0026] 根据本实用新型所述一种双非球面曲面短焦距透镜，其特征在于，所述双非球面 曲面短焦距透镜的非球面曲面的同心度在0. 02-0. 05mm。
[0027] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述曲率常数c 包括透镜入光面曲率常数c '，及透镜出射面曲率常数c "，
[0028] 入光面曲率常数c'取值0. 1223-0. 1228,出射面曲率常数c"取值0. 10-0. 1010。
[0029] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述透镜入光 面曲率半径r' = 8. 1921mm，所述透镜出射面曲率半径r" = 9. 9806mm。
[0030] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述透镜入光 面二次曲面系数K'为-1. 284,所述透镜出射面二次曲面系数K"为-5. 5489。
[0031] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，其特征在于，所述LED光源 至所述成像主物镜之间距离为30-40mm。
[0032] 根据本实用新型所述一种采用短焦距透镜的投影灯，所述双非球面曲面短焦距透 镜米取两面同时一次热压成形加工，同时