[发明专利]一种准直透镜

权利要求书

1.一种准直透镜，包括一围绕中心轴旋转对称的本体，本体底面的中心处设有一光腔，光腔朝向本体内部凹陷成型，光腔的内壁面形成为光的入射面；

本体的侧面自底面向上呈向外扩张的形状，形成为光的第二反射面；

本体的顶面形成为光的第一反射面和出射面，在本体内从入射面射至顶面的光被反射，而从第二反射面射至顶面的光被射出本体外；

其特征在于，

所述侧面被经过中心轴的平面所截取的任一截线为直线，即侧面直线；

所述入射面被经过中心轴的平面所截取的曲线为驼峰状曲线，具体为，该曲线沿径向向外延伸的过程中，其曲线变化如下：

上升段，上升段的起始点斜率大于零，然后其斜率逐渐减小到零，

下降段，下降段的起点斜率等于零，与上升段末端平滑连接，然后其斜率逐渐变为负数值并在负数值范围内变化直至其曲线终点；

所述出射面被经过中心轴的平面所截取的曲线为马鞍形曲线，具体为，该曲线沿径向向外延伸的过程中，其曲线变化如下：

提升段，提升段的起始点斜率大于零，然后其斜率逐渐减小到零，

回落段，回落段的起点斜率等于零，与提升段末端平滑连接，然后其斜率减小为负数并在负数范围内继续减小直至其曲线终点；

马鞍形曲线覆盖于驼峰状曲线和侧面直线的上方，马鞍形曲线的最高点在径向距离上大于驼峰状曲线的最高点。

2.根据权利要求1所述的准直透镜，其特征在于，所述驼峰状曲线的下降段斜率变化，具体为，下降段的斜率在负值范围内先逐渐变小然后再逐渐变大直至曲线终点；

驼峰状曲线的起始点斜率为0.4至0.6；

中心轴与底面的交点为原点，驼峰状曲线最高点与原点的连线与中心轴的夹角大于20度，驼峰状曲线的最小斜率为-5.5至-6，斜率最小位置与原点的连线与光轴的夹角为55度至60度；

所有驼峰状曲线终点构成的圆形的直径与透镜本体高度的比值大于0.5。

3.根据权利要求1所述的准直透镜，其特征在于，所述马鞍形曲线的起始点的径向坐标与驼峰状曲线起始点相同；

马鞍形曲线起始点的斜率为0.4至0.5，之后其斜率单调递减，且递减速度越来越慢；

马鞍形曲线斜率大于0部分的长度小于斜率小于0部分的长度；

马鞍形曲线最高点与底面的垂直高度比马鞍形曲线最低点与底面的垂直高度大10％-20％；

马鞍形曲线终点的斜率为-0.15到-0.2；

透镜本体高度与出光面外径比值为0.15到0.25。

4.根据权利要求1所述的准直透镜，其特征在于，所述侧面直线与底面的夹角为20度至35度；

侧面直线起始点与中心轴的径向距离与透镜本体的高度的比值大于1；

侧面直线终点与中心轴的径向距离与透镜本体的高度的比值为大于4；

侧面直线终点与马鞍形曲线终点的垂直距离大于0.1mm。

5.根据权利要求1所述的准直透镜，其特征在于，所述侧面上设有多个呈放射状均匀排列的齿。

6.根据权利要求5所述的准直透镜，其特征在于，所述侧面上的齿通过以下方法设计而成：

(1)选一条侧面直线作为基线，选定基线的中点；

(2)在基线和中心轴所在的平面内，做基线中点的法向矢量和切向矢量；

(3)将法向矢量围绕切向矢量旋转角度α和-α，形成两条射线；

(4)将基线分别沿两条射线移动，其移动轨迹构成一个V形槽；

(5)将V形槽围绕中心轴旋转角度β和-β，生成交叉的3个V形槽结构；

(6)去掉中间V形槽与另外2个V形槽交叉的部分，再去掉另外2个V形槽，留下的部分即为所述齿的结构。

7.根据权利要求6所述的准直透镜，其特征在于，所述齿的个数为m＝360°/β，且m为整数，β不大于6度；

α为40度到50度之间。

8.根据权利要求1所述的准直透镜，其特征在于，所述驼峰状曲线和马鞍形曲线起始点均不在中心轴上，驼峰状曲线的终点和侧面直线的起始点均在底面上。