[发明专利]聚焦透镜系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2009年10月2日提交的美国专利申请No.12/572,910的接续申请，并且要求该申请的优先权，该申请的整个说明书以引用方式并入本文中。

发明领域

本发明涉及一种用于从闪光灯或其它照明单元中的诸如发光二极管(LED)的光源产生光束的透镜。该透镜可以与用于改变光束的焦点的调节机构结合，并且可以容纳在支撑透镜、光源和调节机构的结构中。这样的结构也可包括电源、控制器、互联装置和电子器件。

发明背景

已经以多种形式提供用于闪光灯和其它照明单元的透镜，该透镜通常具有关于光沿其导向的轴线(即光学轴线)对称的共同的形状。几种这样的透镜包括了在邻近光源的透镜后端中的孔。在孔内，光源可以沿光学轴线调节位置。通常，调节光源相对于透镜的后孔的位置导致从透镜前表面发出的变化的光束。然而，现有技术透镜的能力局限于将点光束的最大强度与宽光束的大致均匀性结合。

现有技术透镜通常也设有在前表面的中央凸透镜表面，在光被接收到透镜中、在透镜内反射或从透镜发射的地方，该表面与至少一个附加的凸表面结合。在现有技术中，附加的凸表面可能已被视为对于将来自光源的光适当会聚成光束所必需的。现有技术透镜可替代地设有在横截面中观察时为平坦的光接收表面、光反射表面和光发射表面。这样的平坦表面也可能被视为对于聚光或制造目的所必需的。

发明概述

本申请中描述的透镜系统提供了一种可与光源和调节机构结合的透镜。透镜系统可结合到闪光灯或其它照明单元中，并且提供用于会聚来自光源的光。发光二极管或LED是合适的光源，但可以使用诸如白炽灯管或荧光灯管的其它光源。光束可以在点光束和宽光束之间可调。

透镜可包括透镜主体，该透镜主体具有前表面、后LED接纳腔或井、和在前表面与后井之间延伸的侧表面。前表面包括由环形凹表面包围的中央表面。后井包括由凹曲线侧壁和凹曲线底部限定的空间，用于在位置上调节LED。侧壁和底部的凹形弯曲可以是贝塞尔曲线。

透镜系统可包括壳体结构，该壳体结构制造成两部分并带有用于使一部分相对于另一部分移动的调节机构。通常，LED将联接到壳体的一部分，透镜联接到另一部分。

透镜主体的侧表面可在截面中限定椭圆形曲线。侧表面通常为光反射表面，反射从透镜主体内入射到其上的光。从透镜主体内部观察，作为反射器的侧表面通常在截面中限定凹曲线。从透镜主体外部观察，侧表面通常限定凸曲线。

透镜主体的中央表面通常为凸面，并且因而包括通常在表面的中心处的最前点。透镜主体的前表面的环形表面可向前延伸到前边沿，前边沿比中央表面的最前点更靠前。透镜主体还可包括限定在环形表面和侧表面之间的斜面的外前边沿。

井的侧壁和底部的凹曲线可以是贝塞尔曲线，或者使用其它曲线。边沿可以围绕后井延伸，并且与后边沿相邻的后井可具有锥度，以有利于从模具中取出。

采用透镜系统的闪光灯可包括具有两部分的壳体结构、调节机构、LED和透镜。透镜的主体可包括侧表面、具有底部和侧壁的后井、以及具有中央表面和环形表面的前表面。一般来讲，在该透镜主体中，底部和侧壁为光进入表面，并且前表面的中央表面和环形表面为光发射表面，而侧表面为光反射表面。除了中央表面通常为凸面之外，所有这些表面可以是凹面。

照明单元可包括电源，例如电池或交流直流变换器，该交流直流变换器带有调节电压波形以与LED相容的电子器件。例如，可使用脉冲宽度调制器来调节LED的有效亮度。

透镜主体通常由诸如PMMA的固体透明材料形成，该材料被模制或以其它方式成形为用于全内反射(TIR)的单件。

附图简介

图1是用于根据本说明书的实施例的透镜系统的透镜主体的剖视图。

图2是图1的透镜主体的剖视图，其采用了沿光学轴线可调节位置的光源。

图3A-3D示出了当光源在透镜主体的后井中移动时形成变化的光束(3A宽光束到3D点光束)的光折射和反射。

图4是透镜系统的分解剖视图，该透镜系统具有：两部分壳体结构，该壳体结构包括具有提供手指夹持部的外轮廓的头部和主体部分并具有调节机构，例如头部在主体部分上的可滑动安装座，以允许头部相对于主体部分的移动；和在一部分上的LED以及在另一部分上的透镜，并且显示为透镜在头部的帽的唇缘之间由内螺母保持位置。