一种齿状结构的准直透镜组件的制作方法

本实用新型涉及透镜技术领域，特别是涉及一种齿状结构的准直透镜组件。

背景技术：

在目前的led照明应用中，如何减小体积，减少产品的应用难度，对于产品应用有重要作用。基于v型棱镜技术的超薄透镜是其中一种重要的技术路径。

例如中国专利(cn205535602u)具体公开了一种透镜及照明灯具和机动车远光照明光学系统，所述透镜，包括：用于光线进入透镜内部的入射面、用于透镜内部光线射出的出射面、以及设置于入射面和出射面之间的反射区域，所述反射区域分为第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域靠近所述入射面，所述第二反射区域靠近所述出射面，所述第一反射区域与第二反射区域形成台阶结构。在本申请的透镜，照明区域可以更加均匀，而且还使得，在达到相同照明效果时，较传统结构的透镜而言，可以采用更小体积尺寸的透镜，节约透镜制作材料的同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。然而，该技术结构复杂，成本高，且对应不同的出光角度需要设计不同机构的透镜，特别是边缘齿面的加工成本高备货困难，大大增加了产品实现系列化的难度。

中国专利(cn209055679u)公开了一种改变光斑形状的光学透镜，包括：透镜主体和与所述透镜主体相配合的上盖片，所述上盖片的至少一面具有阵列式的条纹结构。本实用新型通过在透镜主体上装配具有阵列式条纹结构的上盖片，使得该光学透镜能够在被照物上照射出不同的光斑形状，满足不同的照明需求。然而，本技术透镜在小角度的时候光斑容易出现不均匀的情况，影响了实际的使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计一种齿状结构的准直透镜组件，实现光线的准直光斑出射和形成更加均匀柔和的光斑，改善颜色均匀性的同时不降低中心光强。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：一种齿状结构的准直透镜组件，包括一本体透镜和一匀光透镜；所述本体透镜和所述匀光透镜配合连接；其中本体透镜由顶部入光面、侧部入光面、顶部出光面、以及分布在侧面的侧面全反射面和v型的齿状反射面组成；其中，所述齿状反射面由构造线延伸的v型棱镜面构成；所述本体透镜底部开设有用于安装光源的安装槽；所述匀光透镜由薄片作为承载体，所述薄片上下两个表面的至少一个表面布有珠面微结构；

优选地，所述齿状反射面的构造线为一波浪起伏的曲线，曲线的函数可按照以下方式生成：

1)给定一平滑曲线c,该曲线c满足函数y＝c(x)，且其二阶导数为连续函数；

在曲线c上等间隔取n个点，这些点的坐标为：

yi＝c(xi)，(i＝1,2,…，n)，

其中x＝0时的点为第一个点，最后一个点为第n个点；

2)将第奇数个点向上移动一个偏移量du，这些奇数点的坐标为：

yi_1＝c(x)+du1；

将第偶数个点向下移动相同的偏移量du，这些偶数点的坐标为：

yi_2＝c(x)-du2

或者：

第奇数个点不动，将第偶数个点向上或者向下移动相同的偏移量du，这些偶数点的坐标为：

yi_2＝c(x)±du2

3)经过位移的这些点的新坐标函数为yi＝cj(x)，其中yi为第i个点的纵坐标；

4)用平滑连接方式逐段连接各点，形成新曲线y＝cj(x)，即c1或/和c2。

优选地，所述本体透镜的顶部出光面截线为直线或从中间向两侧逐渐向上延伸的内凹曲线。

优选地，所述珠面微结构分布在所述匀光透镜的上下表面，所述所述匀光透镜的上下表面的珠面微结构分别向上下两个方向凸出或凹陷，且微结构形状完全相同。

优选地，所述匀光透镜中部有局部区域为孔洞结构或上下曲面为磨砂面的平面区域；所述局部区域所占直径与所述匀光透镜微结构面所占口径的比例不大于0.4。

优选地，所述匀光透镜的珠面微结构从中心到边缘完全布满且至少覆盖所述齿状反射面所覆盖的范围。

优选地，所述珠面微结构按照螺旋形结构排布。

优选地，所述匀光透镜的珠面微结构按照矩形结构排布。

优选地，所述匀光透镜的珠面微结构按照条纹状结构排布。

优选地，所述匀光透镜的珠面微结构按照不规则的从中心向外扩展结构排布。

优选地，所述本体透镜的厚度与口径的比值不大于0.3。

优选地，所述的本体透镜设有凸起结构，所述匀光透镜设有凹陷结构，所述本体透镜和匀光透镜通过过盈配合安装固定在一起。

本实用新型的有益效果：

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果为：本实用新型的本体透镜的齿状反射面的构造线为一震荡的曲线，曲面构造线为连续平滑曲线时，光线经过该曲面的光线准直出射，从led发出的光线经过该曲线出射的光线不会形成交叠映射出射，因此光斑会保留光源成像的痕迹；使用的非平滑曲线构造线时，led光源发出的光线会形成光线的交叠，从而抹掉光源成像的痕迹，形成更加均匀柔和的光斑，本实用新型的齿状反射面得到的色差较原来降低，中心光强基本保持不变，具有更优异的颜色均匀性表现，且实现了改善颜色均匀性的同时不降低中心光强。本体透镜可以实现光斑汇聚，匀光透镜为一薄片加珠面的结构。本实施例的薄片上半部分的局部有珠面，珠面范围至少覆盖了齿状反射面的范围。光线经过匀光透镜后进一步进行匀光并将光束角均匀扩散，从而实现均匀照明。

附图说明

图1为本实用新型的准直透镜组件的截面结构图；

图2为根据连续平滑曲线生成本实用新型的间断曲线的过程图：

图3为齿状反射面的构造线为连续平滑的曲线图；

图4为齿状反射面的构造线为非平滑的曲线图；

图5为齿状反射面的构造线为连续平滑曲线的真彩图；

图6为齿状反射面的构造线为连续平滑曲线的光强分布图

图7为齿状反射面的构造线为非平滑曲线的真彩图；

图8为齿状反射面的构造线为非平滑曲线的光强分布图；

图9为本实用新型本体透镜和匀光透镜的组合应用图。

附图中的标记所对应的技术特征为：1-本体透镜，11-顶部入光面，12-顶部出光面，13-侧部入光面，14-齿状反射面，15-侧面全反射面，16-光源，17-安装槽，2-匀光透镜。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

实施例

如图1所示：一种齿状结构的准直透镜组件，该透镜组件为由透镜本体和匀光透镜组成的齿状结构，包括一本体透镜1和一匀光透镜2；所述的本体透镜1设有凸起结构，所述匀光透镜2设有凹陷结构，所述本体透镜1和匀光透镜2通过过盈配合安装固定。其中本体透镜1由顶部入光面11、侧部入光面13、顶部出光面12、以及分布在侧面的侧面全反射面15和v型的齿状反射面14组成；所述本体透镜1底部开设有用于安装光源16的安装槽2；

如图1所示，其中本体透镜1由三套光路组成：第一套光路是由光源16经过顶部入光面11和顶部出光面12，光线通过顶部入光面11和顶部出光面12折射后出射；第二套光路是由侧部入光面13，进入透镜本体，经过顶部出光面12全反射后，经过齿状反射面14反射，又通过顶部出光面12出射；第三套光路是由侧部入光面13进入本体透镜1后，经过侧面全反射面15全反射，通过顶部出光面12出射。

光线经过本体透镜1后，会经过均光透镜2的作用，从而将光束角均匀扩散。当使用要求光束角小的时候，不需要均光透镜2直接使用；通过均光透镜2，可以得到不同角度的光斑，包括但不限于24度、36度和12×30度、15×50度。

如图2所示，在本实施例中，所述的本体透镜的顶部出光面的截线为中间向两侧逐渐向上延伸的内凹曲线，即所述顶部出光面12为连续曲面且略微凹陷的光学面，所述本体透镜1的厚度与口径的比值小于0.3，结构紧凑。所述顶部入光面11的的截线为向下凸出的曲线。

其中，所述齿状反射面14由构造线延伸的v型棱镜面构成；如图9所示，所述齿状反射面的构造线为一波浪起伏的曲线，该曲线的函数按照以下方式生成：

(1)在曲线c上等间隔取n个点，这些点的坐标为：

yi＝c(xi)，(i＝1,2,…，n)，

其中x＝0时的点为第一个点，最后一个点为第n个点；

(2)将第奇数个点向上移动一个偏移量du，这些奇数点的坐标为：

yi_1＝c(x)+du1；

将第偶数个点向下移动相同的偏移量du，这些偶数点的坐标为：

yi_2＝c(x)-du2

或者：

第奇数个点不动，将第偶数个点向上或者向下移动相同的偏移量du，这些偶数点的坐标为：

yi_2＝c(x)±du2

(3)经过位移的这些点的新坐标函数为yi＝cj(x)，其中yi为第i个点的纵坐标；

(4)用平滑连接方式逐段连接各点，形成新曲线y＝cj(x)，即c1或/和c2。

如图3所示，本实用新型的本体透镜的齿状反射面14的构造线为一震荡的曲线，光线经过齿状反射面14的光线准直出射，从led光源16发出的光线经过该曲线出射的光线不会形成交叠映射出射，因此光斑会保留光源成像的痕迹；

另外，本体透镜的齿状反射面14所示曲面的构造线还可以为非平滑曲线，如图4所示，led光源16发出的光线会形成光线的交叠，从而抹掉光源成像的痕迹，形成更加均匀柔和的光斑。

如图5至图8所示，可以看到使用本实用新型的齿状反射面14得到的色差较原来降低，中心光强基本保持不变，具有更优异的颜色均匀性表现，且实现了改善颜色均匀性的同时不降低中心光强。

如图9所示，所述匀光透镜2为一薄片加珠面的结构，所述匀光透镜2由薄片作为承载体，所述薄片上下两个表面至少一个面布有珠面微结构。在本实施例中，所述珠面微结构分布在所述匀光透镜2的上下表面，所述匀光透镜2的上下表面的珠面微结构分别向上下两个方向凸出或凹陷，且微结构形状完全相同。所述匀光透镜中部有局部区域为孔洞结构或上下曲面为磨砂面的平面区域；所述局部区域所占直径与所述匀光透镜微结构面所占口径的比例不大于0.4。本在本实施例中，所述匀光透镜的珠面微结构从中心到边缘完全布满且至少覆盖所述齿状反射面所覆盖的范围，并按照螺旋形结构排布。为了方便本体透镜1中部的光线透过，提高整体的透过率，匀光透镜2中间可以有局部区域是没有珠面的。光线经过匀光透镜2后进一步进行匀光并将光束角均匀扩散，从而实现均匀照明。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。