[发明专利]一种环形匀光透镜、透镜组件及光电编码器

权利要求书

1.一种环形匀光透镜，包括透镜本体，所述透镜本体沿中心轴中心对称设置，所述透镜本体包括入射面、黑色吸光面、全反射面、出射面和透镜支撑面，其特征在于，所述透镜本体的入射面和黑色吸光面向内凹陷形成入射槽，所述入射槽的侧面为所述入射面，所述入射槽的顶面为黑色吸光面，所述透镜本体的外侧面包括所述透镜支撑面和全反射面，所述透镜本体的顶面至少包括所述出射面，所述透镜支撑面竖向设置并连接所述出射面和全反射面，所述全反射面的底部和顶部分别连接所述入射面和透镜支撑面，经光源不同角度发出的光经过所述入射面折射后到达所述全反射面，被所述全反射面反射之后传播至所述出射面，经所述出射面发生光线折射后竖向平行出射至照明目标面；所述全反射面和出射面均为自由曲面，通过控制所述反射面和出射面的曲率实现出射光竖向平行出射至照明目标面，所述全反射面和出射面的自由曲面均沿所述透镜本体的中心轴中心对称设置，根据光线的入射角度与光线达到目标面上的位置关系以及透镜本体的折射率，由等光程原理经过曲面拟合的方法得到所述全反射面和出射面的母线，实现所述全反射面和出射面的自由曲面的构建；光线的入射角度与光线达到目标面上的位置关系如下式所示：

其中，r为光线到达目标面上距离光轴的距离，θ为入射光线与光轴的夹角，θ_min为从入射面与黑色吸光面的连接处入射的入射光线与光轴的夹角，θ_max为从入射面与全反射面的连接处入射的入射光线与光轴的夹角，R_min为从入射面与全反射面的连接处入射的光线到达目标面上距离光轴的距离，R_max为从入射面与黑色吸光面的连接处入射的光线到达目标面上距离光轴的距离，所述透镜本体的中心轴与光轴一致。

2.根据权利要求1所述的环形匀光透镜，其特征在于，所述透镜本体的顶面还包括中心平面，所述中心平面设置在所述透镜本体的顶面的中部，所述出射面圆环设置在所述透镜本体的顶面的外侧，所述中心平面和黑色吸光面水平设置，从入射面与全反射面的连接处入射的光线传播至所述出射面与所述中心平面的连接处。

3.根据权利要求2所述的环形匀光透镜，其特征在于，所述入射面与光轴的夹角为3～7°。

4.一种透镜组件，其特征在于，包括支撑件以及权利要求1～3任意一项所述的环形匀光透镜，所述支撑件与所述透镜支撑面相连。

5.一种光电编码器，其特征在于，包括PCB、LED光源以及权利要求4所述的透镜组件，所述环形匀光透镜通过所述支撑件设置在所述PCB上，所述LED光源设置在所述PCB上并与其电连接，所述LED光源设置在所述入射槽内，所述LED光源的光轴与所述环形匀光透镜的中心轴一致。