[发明专利]一种光学透镜

权利要求书

1.一种光学透镜，所述光学透镜包括凹形面和凸形面，其特征在于：

所述凹形面为半球形曲面；

所述凸形面的形状通过如下方法获得，包括：

预设照射面，所述照射面平行于第一平面，所述第一平面为由所述透镜凹形面边缘线所确定的发光面，在所述照射面上预设照射范围；

建立以所述凹形面所确定的半球形的球心为坐标原点O的坐标系，其中将第一平面所在的平面设为xoy平面，其中x轴和y轴相互正交，过原点O且与xoy平面相垂直的轴为z轴，沿O点向透镜射出的方向设为z轴的正方向；照射面与z轴相交于O’，预设照射范围在x’轴上的中点为O’，将照射面设为x’O’y’，其中x’轴平行于x轴，y’轴平行于y轴；

在原点O设置点光源；

α是y-z轴形成的平面与O’A和O’y’形成的平面之间的夹角，β是x-z轴形成的平面与O’A和O’x’形成的平面之间的夹角，所述凹形面所确定的球体半径为R，所述凹形面上的光线入射点A(x,y,z)满足公式(1)：

确定照射面上目标位置点C(x_t,y_t,H)，H表示从第一平面到所述照射面的垂直距离，(x_t,y_t)采用公式(2)和公式(3)获得：

X_max表示照射范围在x轴上一半的尺寸，Y_max表示照射范围在y轴上正方向的尺寸，Y_min表示照射范围在y轴负方向的尺寸，α_max表示沿着α方向光线的最大的照射角度，β_max表示光线沿着β的方向的最大照射角度，β_min表示光线沿着β的方向的最小照射角度，I(α,β)为光源发射位置的光强度分布；

确定相应光线与透镜的凸形面相交的点B的参数，包括：光线射入凸形面以及射出凸形面满足如下公式：

N＝(O-n·T)/|O-n·T| (4)

O表示光线在凸形面点B的归一化输出向量，T表示光线在凸形面点B的归一化输入向量，N表示点B的归一化法向量，n表示折射率，根据公式(4)获得法向量N；

采用迭代算法公式(9)计算出每一个凸形面上的点Bi,j参数，

(Bi,j+1-Bi,j)●N＝0 (9)，

进而重复计算公式(4)和(9)，获得凸形面上离散的点B；

根据所得到的离散的凸形面上的点B确定透镜凸形面形状；在确定透镜的凸形面上点B的参数的步骤中，所述透镜的凹形面满足

表示凹形面上点处的入射光线的径向矢量；

T₁是凹形面上点处的入射光的归一化输入向量；

通过公式(5)-公式(6)，获得从凹形面上点A到凸形面上点B的归一化输出向量O，进而获得B点的坐标信息；

在确定透镜的凸形面上点B的参数的步骤中，所述透镜的凹形面满足

光线在凸形面点B的归一化输入向量T₂和归一化输出向量O₂通过下面的公式获得：

根据公式(7)和(8)获得凸形面上B点的法向量N。

2.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述光学透镜由光学玻璃制成。

3.根据权利要求2所述的光学透镜，其中，所述光学玻璃是PC或者PMMA光学玻璃。

4.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述光源是LED光源。

5.根据权利要求4所述的光学透镜，其中，所述LED光源为集中光源，其尺寸为4mm×4mm至8mm×8mm。

6.根据权利要求5所述的光学透镜，其中，所述LED光源为COB芯片。

7.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述光学透镜为正八边形边缘形状的透镜。

8.根据权利要求7所述的光学透镜，其中，所述正八边形边缘形状的透镜对边距离50mm-60mm，透镜的凹形面最高位置距离底面的距离为2.5-4.5mm。