[实用新型]一种新型的高聚焦度的自由曲面菲涅尔照明系统

说明书

本实用新型提供一种新型的高聚焦度的自由曲面菲涅尔照明系统，涉及光学设备技术领域，按光线传播方向依次设置有一点光源、一包含自由曲面的菲涅尔透镜以及一接收面，所述菲涅尔透镜与所述接收面平行设置，所述点光源设置在所述菲涅尔透镜和所述接收面的中垂线上，所述菲涅尔透镜包括入光平面以及与所述入光平面相对设置的多段混合曲面，所述多段混合曲面上设置有N干个自由曲面锯齿，所述点光源设置在所述入光平面的一侧，所述接收面设置在所述多段混合曲面的一侧；所述点光源具有出射角度所述出射角度划分成N份与所述自由曲面锯齿一一对应。本实用新型的有益之处是，均匀度高、结构简单且光能损失少，以适应实际照明需要。

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，尤其是一种新型的高聚焦度的自由曲面菲涅尔照明系统。

背景技术

菲涅尔透镜具有价格低、面积大、重量轻和轻便等优点，是一种应用广泛的光学元件，其设计和制造涉及多个领域。菲涅尔透镜主要用途有：一是聚焦照明作用，这种透镜被广泛应用于太阳能、投影仪照明、单反相机、裸眼3D显示等领域；二是将结合被动式红外探测器(Passive Infrared Detection，简称：PIR探测器)来探测热释红外信号。

菲涅尔透镜通常是由许多个小锯齿构成，通过控制这些锯齿的工作面角度，从而达到对指定光谱范围的光能实现反射或者折射的作用。常规的菲涅尔透镜的锯齿工作面通常是平面，或者在径向上呈一直线(圆环形菲涅尔透镜)，这类透镜的聚焦效率取决于锯齿密度，锯齿密度越大，菲涅尔透镜的聚焦效率越好，反之亦然。实际中，锯齿的齿宽或齿深越小，相应的模具加工精度要求越高，从而导致成本越高。另外，每个锯齿为平面的菲涅尔透镜无法较好的修正球差等参数，影响光源照明的均匀性。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供一种新型的高聚焦度的自由曲面菲涅尔照明系统，均匀度高、结构简单且光能损失少，以适应实际照明需要。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种新型的高聚焦度的自由曲面菲涅尔照明系统，按光线传播方向依次设置有一点光源、一包含自由曲面的菲涅尔透镜以及一接收面，所述菲涅尔透镜与所述接收面平行设置，所述点光源设置在所述菲涅尔透镜和所述接收面的中垂线上，所述菲涅尔透镜包括入光平面以及与所述入光平面相对设置的多段混合曲面，所述多段混合曲面上设置有N干个自由曲面锯齿，所述点光源设置在所述入光平面的一侧，所述接收面设置在所述多段混合曲面的一侧；所述点光源具有出射角度所述出射角度划分成N份与所述自由曲面锯齿一一对应，所述照射区域所发出的光线经过其对应的所述自由曲面锯齿后，在所述接收面上形成线形光斑。

进一步地，所述菲涅尔透镜的半径为30mm。

进一步地，所述点光源离所述菲涅尔透镜的入光平面的距离是50mm，所述接收面离所述菲涅尔的多段混合曲面的距离为500mm。

进一步地，所述点光源是LED点光源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本发明提出了环状菲涅尔自由曲面混合锯齿结构及多对一的映射方式，通过对LED点光源不同发光角度区域进行划分，使每一发光区域与菲涅尔的每一自由曲面锯齿一一对应，令不同范围角度的光线经过所述相应的锯齿区域独立形成无缝连接的线形光斑，既能实现在接收面上的均匀照明，又能实现让接收面上所有的点接收到相应光线的光能，从而提高了照明均匀性。另外，本发明提供的自由曲面菲涅尔透镜还能做出相应的变式，应用于太阳能聚焦上，提高光能的聚焦效率。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1是本实用新型的工作原理图；