[发明专利]用于产生均匀准直光的紧凑光学系统和透镜

权利要求书

1. 一种用于产生在正向上的基本上准直光的光学系统，其中该光学系统具有相互正交的长轴和短轴，并且该正向垂直于该长轴和该短轴，该光学系统包含：

至少一个光源；

柱形侧面发射透镜，其光学耦合到该至少一个光源，该柱形侧面发射透镜构造成将从该至少一个光源发射的光的一部分重定向为侧面发射光，该侧面发射光垂直于该正向且平行于该长轴；

至少一个反射器，其定位为接收来自该柱形侧面发射透镜的该侧面发射光并将所述光基本上重定向到该正向，该反射器构造成使得在该光学系统的出射面上产生基本上均匀的照射，并且相对于由该正向和该短轴限定的平面，所述光被基本上准直到该正向；以及

柱形菲涅尔透镜，其耦合成接收来自该至少一个反射器的所述正向光，相对于由该正向和该长轴限定的平面，该柱形菲涅尔透镜基本上准直所述正向光。

2. 权利要求1的光学系统，其中具有两个反射器，该柱形侧面发射透镜布置在所述两个反射器之间。

3. 权利要求1的光学系统，其中该至少一个光源为布置在与该短轴平行的直线中的多个光源。

4. 权利要求3的光学系统，其中该光源为发光二极管。

5. 权利要求1的光学系统，其中该柱形侧面发射透镜具有沿着由该正向和该长轴限定的平面的侧面发射透镜的截面形状，以及其中该柱形侧面发射透镜在沿着该短轴的每一点具有相同的截面形状。

6. 权利要求1的光学系统，其中该柱形侧面发射透镜的截面形状包含顶部和底部，该顶部具有V形，该V形的每个臂包含位于该V形的内侧上的反射表面以及位于该V形的外侧上的折射表面，该底部具有作为平滑曲线从该V形的折射表面延伸到底表面的折射表面，该柱形侧面发射透镜的截面形状还包含腔体，该光源布置在该腔体内。

7. 权利要求1的光学系统，其中该柱形菲涅尔透镜具有沿着由该正向和该短轴限定的平面的菲涅尔透镜的截面形状，以及其中该柱形菲涅尔透镜在沿着该长轴的每一点具有相同的截面形状。

8. 权利要求1的光学系统，其中该至少一个反射器为至少一个阶梯状多焦点反射器，该阶梯状多焦点反射器具有定位在距该柱形侧面发射透镜不同距离处且定位在相对于该正向的不同高度的多个反射器表面，该多个反射器表面具有基于每个反射器表面的距离和高度而变化的不同焦距，其中每个反射器表面的焦距、距该柱形侧面发射透镜的距离以及高度的构造在该光学系统的出射面上产生基本上均匀的照射且将所述光基本上准直到正向。

9. 权利要求8的光学系统，其中所述多个反射器表面耦合在一起。

10. 权利要求1的光学系统，其中由该反射器基本上准直的光具有±15度或更小的角度扩展，以及其中基本上准直光的该柱形菲涅尔透镜产生具有±15度或更小的角度扩展的光。

11. 一种柱形侧面发射透镜，其具有光轴、与该光轴正交的水平轴以及与该光轴和水平轴正交的中心轴，该柱形侧面发射透镜包含：

底表面，该光轴与该底表面平行；

腔体，一个或多个光源可以定位在该腔体内；以及

反射表面，该反射表面为平面；

第一折射表面，该第一折射表面为平面且相对于该透镜的中心轴倾斜成一角度；以及

第二折射表面，该第二折射表面从该底表面延伸到该第一折射表面；

其中从该腔体进入该透镜且直接入射在该反射表面上的光从该反射表面反射到该第一折射表面并且被该第一折射表面折射，从而在与该光轴基本上平行的方向上离开该透镜；以及其中从该腔体进入该透镜且直接入射在该第二折射表面上的光被该第二折射表面折射，从而在与该光轴基本上平行的方向上离开该透镜；

其中该柱形侧面发射透镜具有沿着由该中心轴和该光轴限定的平面的截面形状且在沿着该水平轴的每一点具有相同的截面形状。

12. 权利要求11的柱形侧面发射透镜，其中该第二折射表面作为平滑曲线从该底表面延伸到该第一折射表面。

13. 权利要求11的柱形侧面发射透镜，其中该腔体构造成具有定位在内部的发光二极管。

14. 权利要求11的柱形侧面发射透镜，其中该反射表面通过全内反射进行反射。

15. 权利要求11的柱形侧面发射透镜，其中该反射表面为第一反射表面，该柱形侧面发射透镜还包含：

第二反射表面，该第二反射表面为平面且与该第一反射表面形成V形；

第三折射表面，该第三折射表面为平面且相对于该透镜的中心轴倾斜成一角度；以及

第四折射表面，该第四折射表面从该底表面延伸到该第三折射表面；

其中从该腔体进入该透镜且直接入射在该第二反射表面上的光从该第二反射表面反射到该第三折射表面且被该第三折射表面折射，从而在与该光轴基本上反平行的方向上离开该透镜；以及其中从该腔体进入该透镜且直接入射在该第四折射表面上的光被该第四折射表面折射，从而在与该光轴基本上反平行的方向上离开该透镜。