CN217109411U - 一种对出射光进行矫正的光学镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种对出射光进行矫正的光学镜头，包括间隔设置的后镜组和前镜组；后镜组包括后组凹凸透镜，前镜组包括前组凸凹透镜、前组双凹透镜和前组凹凸透镜；后组凹凸透镜、前组凸凹透镜、前组双凹透镜和前组凹凸透镜均为球面透镜，且沿光轴从像源侧至成像侧依次排列；光穿过透镜依次进行第一次扩散、第一次聚拢、第二次聚拢、第二次扩散、第三次扩散、第四次扩散、第五次扩散和第三次聚拢；光进行了八次折射，进而对出射光进行矫正的。

Description

一种对出射光进行矫正的光学镜头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头领域，具体涉及一种对出射光进行矫正的光学镜头。

背景技术

成像灯是将目标面光斑投射成圆形、矩形、三角形等多种形状或者投射出各种所需的图案形状和花纹，配合的LED光源营造特定多样的舞台效果和氛围在舞台演艺布景、摄影棚及演播室等场合得到广泛应用。

目前市场上大功率LED成像灯使用的镜头一般分为两类：一类LED光源采用的是集成式COB LED光源，该类光源因为集中度高，热量处理困难，一般功率做不大。另一类光源采用的是分布式LED光源，该类光源芯片之间的有较大的距离，热量处理简单，因此可用于做大功率的LED成像灯方案。然而对于市场上大功率LED成像灯大多采用的是由国外公司生产的非球面镜头设计方案，因该方案对镜片非球面的加工精度依赖较高，造成生产成本高昂或者因加工精度不够导致镜头成像效果较差。

在中国申请号为201911221600.X；公布日为2021.06.04的专利文献公开了一种光学镜头、镜头模组及电子设备；包括第二镜群；第二镜群包括四个透镜；分别为沿着光轴从物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜；第一透镜具有负光焦度，第二透镜具有正光焦度，第三透镜具有负光焦度，第四透镜具有正光焦度。

但是第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜中均为非球面透镜，由于非球面镜片表面某些部分的曲线发生了变化，同一块非球面镜片不同位置的曲率不一致；非球面透镜对加工精度依赖较高，进而生产成本高昂，且容易因加工精度不够导致镜头成像效果较差。且不便于控制光的折射方向。

发明内容

本实用新型提供一种对出射光进行矫正的光学镜头；使用球面透镜，光穿过透镜依次进行第一次扩散、第一次聚拢、第二次聚拢、第二次扩散、第三次扩散、第四次扩散、第五次扩散和第三次聚拢；光进行了八次折射，进而对出射光进行矫正，清晰度高，光的出射角度小。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种对出射光进行矫正的光学镜头，包括间隔设置的后镜组和前镜组；后镜组包括后组凹凸透镜，前镜组包括前组凸凹透镜、前组双凹透镜和前组凹凸透镜；后组凹凸透镜、前组凸凹透镜、前组双凹透镜和前组凹凸透镜均为球面透镜，且沿光轴从物源侧至成像侧依次排列。

后组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为后组凹面，后组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为后组凸面。

前组凸凹透镜靠近物源侧的一侧为第一前组凸面，前组凸凹透镜靠近成像侧的一侧为第一前组凹面。

前组双凹透镜靠近物源侧的一侧为第二前组凹面，前组双凹透镜靠近成像侧的一侧为第三前组凹面。

前组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为第四前组凹面；前组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为第二前组凸面。

后组凸面的曲率半径小于后组凹面的的曲率半径；第一前组凸面的曲率半径小于后组凸面的曲率半径；第一前组凹面的曲率半径大于第一前组凸面的曲率半径；第二前组凹面的曲率半径小于第一前组凹面的曲率半径；第三前组凹面的曲率半径小于第二前组凹面的曲率半径；第四前组凹面的曲率半径大于第三前组凹面的曲率半径；第二前组凸面的曲率半径小于第四前组凹面的曲率半径；后组凸面的曲率半径大于前组凸面的曲率半径。

后组凹凸透镜的口径大于前组凸凹透镜的口径，后组凹凸透镜的口径大于前组双凹透镜的口径；前组凹凸透镜的口径大于后组凹凸透镜的口径。

进一步的，后镜组与前镜组的中心相对距离为40-50mm；后组凹凸透镜和前组双凹透镜的折射率都为1.62；前组凸凹透镜和前组凹凸透镜的折射率都为1.517。

进一步的，后组凹凸透镜的口径为80-90mm；后组凸面的曲率半径为380-400mm，后组凹面的曲率半径为65-70mm。

进一步的，后组凹凸透镜的口径为80mm；后组凹面的曲率半径径为390mm；后组凸面的曲率半径为68mm。

进一步的，前组凸凹透镜和前组双凹透镜的口径都为40-50mm；前组凹凸透镜口径为50-60mm；第一前组凸面的曲率半径为40-50mm；第一前组凹面的曲率半径为300-320mm；第二前组凹面的曲率半径为90-100mm；第三前组凹面的曲率半径为50-60mm；第四前组凹面的曲率半径为600-700mm；第二前组凸面的曲率半径为50-60mm。

进一步的，前组凸凹透镜的口径为50mm；第一前组凸面的曲率半径45mm；第一前组凹面的曲率半径为316mm。

进一步的，前组双凹透镜的口径为46mm；第二前组凹面的曲率半径为99.5mm；第三前组凹面的曲率半径为58mm。

进一步的，前组凹凸透镜的口径为66mm；第四组凹面的曲率半径为628mm；第二前组凸面的曲率半径为55.5mm。

进一步的，后镜组与前镜组的中心相对距离为45mm。

以上设置，使用球面透镜，加工简单；通过多镜头组合；校正了出射光的成像效果。光依次穿过后组凹面、后组凸面、第一前组凸面、第一前组凹面、第二前组凹面、第三前组凹面、第四前组凹面和第二前组凸面；光穿过后组凹面相对于后组曲面的凸设光线来说发生第一次扩散；然后穿过后组凸面发生第一次聚拢；然后穿过第一前组凸面发生第二次聚拢；然后穿过第一前组凹面发生第二次扩散；然后穿过第二前组凹面发生第三次扩散；然后穿过第三前组凹面发生第四次扩散；然后穿过第四前组凹面发生第五次扩散；然后穿过第二前组凸面发生第三次聚拢；即光穿过透镜依次进行第一次扩散、第一次聚拢、第二次聚拢、第二次扩散、第三次扩散、第四次扩散、第五次扩散和第三次聚拢；光进行了八次折射。通过只设置后镜组和前镜组，这样无需考虑后镜组与中镜组之间、中镜组与前镜组之间的间距，结构简单。光在最后的第二前组凸面上进行聚拢；使得成像清晰，色差小。

由于第二前组凸面的曲率半径小于后组凹面和后组凸面的曲率半径，光在第二前组凸面的折射角度大。

光学透镜中发生折射过程中，光折射的角度变化大；光在射出前组凸面时折射大。由于后组凸面的曲率半径小于后组凹面的的曲率半径；光在第一次聚拢时的折射角度大于第一次扩散时的折射角度。由于第一前组凸面的曲率半径小于后组凸面的曲率半径；光在第二次聚拢时的折射角度大于第一次聚拢时的折射角度。由于第一前组凹面的曲率半径大于第一前组凸面的曲率半径；光在第二次扩散时的折射角度小于第二次聚拢时的折射角度。由于第二前组凹面的曲率半径小于第一前组凹面的曲率半径；光在第三次扩散时的折射角度大于光在第二次扩散时的折射角度。由于由于第三前组凹面的曲率半径小于第二前组凹面的曲率半径；光在第四次扩散时的折射角度大于光在第三次扩散时的折射角度。由于第四前组凹面的曲率半径大于第三前组凹面的曲率半径；光在第五次扩散时的折射角度小于光在第四次扩散时的折射角度。由于第二前组凸面的曲率半径小于第四前组凹面的曲率半径；光在第三次聚拢时的折射角度大于光在第五次扩散时的折射角度。

后组凹面、后组凸面、第一前组凸面、第一前组凹面、第二前组凹面、第三前组凹面、第四前组凹面和第二前组凸面的曲率半径都是不同的；且相邻曲面之间曲率半径的差值不相同；进而光在后组凸面、中组凸面、第一中组凹面、第二中组凹面、第三中组凹面、前组凹面和前组凸面上折射时，光的折射角度都不相同；光折射后的角度不会与光折射前的角度抵消。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

图2为使用本实用新型的光路的示意图。

图3为使用本实用新型的第二视场的光路示意图。

图4为使用本实用新型的第三视场的光路示意图。

图5为使用本实用新型的弥散圆半径图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

如图1-5所示；一种对出射光进行矫正的光学镜头，用于LED成像灯（图中未示出）中；LED成像灯的LED光源设置在光学镜头的一端；LED光源发出光线通过LED成像灯的通光孔1射出到光学镜头上，通光孔1的直径为70-80mm；在本实施中；LED成像灯的通光孔1的直径为77mm。

光学镜头包括从物源侧到成像侧依次间隔设置的后镜组2和前镜组3；通光孔的中心、后镜组2中心和前镜组4的中心处于同一直线即光轴Q上，后镜组2与前镜组3的中心相对距离为40-50mm。在本实施例中，后镜组2与前镜组3的中心相对距离L1为45mm。

后镜组2包括后组凹凸透镜，前镜组3包括前组凸凹透镜31、前组双凹透镜32和前组凹凸透镜；后组凹凸透镜、前组凸凹透镜31、前组双凹透镜32和前组凹凸透镜33均为球面透镜，且沿光轴Q从物源侧至成像侧依次排列。

后组凹凸透镜的口径为80-90mm；后组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为后组凹面21，后组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为后组凸面22；后组凸面22的曲率半径为380-400mm，后组凹面21的曲率半径为65-70mm。在本实施中，后组凹凸透镜的口径为80mm；后组凹面21的曲率半径径为390mm；后组凸面22的曲率半径为68mm。

前组凸凹透镜31和前组双凹透镜32的口径都为40-50mm；前组凹凸透镜33口径为50-60mm；前组凸凹透镜31靠近物源侧的一侧为第一前组凸面311，前组凸凹透镜31靠近成像侧的一侧为第一前组凹面312；第一前组凸面311的曲率半径为40-50mm；第一前组凹面312的曲率半径为300-320mm。在本实施中，前组凸凹透镜31的口径为50mm；第一前组凸面311的曲率半径45mm；第一前组凹面312的曲率半径为316mm。

前组双凹透镜32靠近物源侧的一侧为第二前组凹面321，前组双凹透镜32靠近成像侧的一侧为第三前组凹面322；第二前组凹面321的曲率半径为90-100mm；第三前组凹面322的曲率半径为50-60mm。在本实施中，前组双凹透镜32的口径为46mm；第二前组凹面321的曲率半径为99.5mm；第三前组凹面322的曲率半径为58mm。

前组凹凸透镜33靠近物源侧的一侧为第四前组凹面331；前组凹凸透镜33靠近成像侧的一侧为第二前组凸面332；第四前组凹面的曲率半径为600-700mm；第二前组凸面332的曲率半径为50-60mm。在本实施中，前组凹凸透镜33的口径为66mm；第四前组凹面的曲率半径为628mm；第二前组凸面332的曲率半径为55.5mm。

在本实施中，后组凹凸透镜为H-ZK9光学玻璃制成，折射率都为1.62，色散系数为60.4；前组凸凹透镜31为H-K9L光学玻璃制成，折射率为1.517，色散系数为64.2；前组双凹透镜32为H-F4光学玻璃制成，折射率为1.62，色散系数为36.3；前组凹凸透镜33为H-K9L光学玻璃制成，折射率为1.517，色散系数问64.2。

在另一实施例中，后组凹凸透镜的口径为90mm；后组凹面21的曲率半径径为400mm；后组凸面22的曲率半径为65mm；

前组双凹透镜32的口径为40mm；第一前组凸面311的曲率半径为50mm；第一前组凹面312的曲率半径为300mm。

前组双凹透镜32的口径为40mm；第二前组凹面321的曲率半径为90mm；第三前组凹面322的曲率半径为50mm。

前组凹凸透镜33的口径为60mm；第四组凹面的曲率半径为700mm；第二前组凸面332的曲率半径为50mm。

以上设置，使用球面透镜，加工简单；通过多镜头组合；校正了出射光的成像效果。光依次穿过后组凹面21、后组凸面22、第一前组凸面311、第一前组凹面312、第二前组凹面321、第三前组凹面322、第四前组凹面331和第二前组凸面332；光穿过后组凹面21相对于后组曲面的凸设光线来说发生第一次扩散；然后穿过后组凸面22发生第一次聚拢；然后穿过第一前组凸面311发生第二次聚拢；然后穿过第一前组凹面312发生第二次扩散；然后穿过第二前组凹面321发生第三次扩散；然后穿过第三前组凹面322发生第四次扩散；然后穿过第四前组凹面331发生第五次扩散；然后穿过第二前组凸面332发生第三次聚拢；即光穿过透镜依次进行第一次扩散、第一次聚拢、第二次聚拢、第二次扩散、第三次扩散、第四次扩散、第五次扩散和第三次聚拢；光进行了八次折射。通过只设置后镜组和前镜组，这样无需考虑后镜组与中镜组之间、中镜组与前镜组之间的间距，结构简单。光在最后的第二前组凸面上进行聚拢；使得成像清晰，色差小。

由于第二前组凸面的曲率半径小于后组凹面和后组凸面的曲率半径，光在第二前组凸面的折射角度大。

光学透镜中发生折射过程中，光折射的角度变化大；光在射出前组凸面时折射大。由于后组凸面22的曲率半径小于后组凹面21的曲率半径；光在第一次聚拢时的折射角度大于第一次扩散时的折射角度。由于第一前组凸面311的曲率半径小于后组凸面22的曲率半径；光在第二次聚拢时的折射角度大于第一次聚拢时的折射角度。由于第一前组凹面312的曲率半径大于第一前组凸面311的曲率半径；光在第二次扩散时的折射角度小于第二次聚拢时的折射角度。由于第二前组凹面321的曲率半径小于第一前组凹面312的曲率半径；光在第三次扩散时的折射角度大于光在第二次扩散时的折射角度。由于由于第三前组凹面322的曲率半径小于第二前组凹面321的曲率半径；光在第四次扩散时的折射角度大于光在第三次扩散时的折射角度。由于第四前组凹面331的曲率半径大于第三前组凹面322的曲率半径；光在第五次扩散时的折射角度小于光在第四次扩散时的折射角度。由于第二前组凸面332的曲率半径小于第四前组凹面331的曲率半径；光在第三次聚拢时的折射角度大于光在第五次扩散时的折射角度。

后组凹面21、后组凸面22、第一前组凸面311、第一前组凹面312、第二前组凹面321、第三前组凹面322、第四前组凹面331和第二前组凸面332的曲率半径都是不同的；且相邻曲面之间曲率半径的差值不相同；进而光在后组凸面22、中组凸面、第一中组凹面、第二中组凹面、第三中组凹面、前组凹面和前组凸面上折射时，光的折射角度都不相同；光折射后的角度不会与光折射前的角度抵消。

参照图2-5所示，第一弥散圆a1为第一视场a的投影；第二弥散圆b1为第二视场b的投影；第三弥散圆c1为第三视场c的投影；所述第一弥散圆a1、第二弥散圆b1、第三弥散圆c1、第四弥散圆d1、第五弥散圆e1和第六弥散圆f1都由蓝光、红光和绿光组成。

在本实施中，第一视场a的光的中轴与光轴重合；第二视场b位于第一视场a的上方，第二视场b的光的中轴与光轴之间的角度为17.68°，第二视场b的光的中轴与光轴之间的距离为27.455mm。

在本实施中，第三视场c位于第二视场b的上方，第三视场c的光的中轴与光轴之间的角度为25°，第三视场c的光的中轴与光轴之间的距离为38.404mm。

第一弥散圆a1、第二弥散圆b1和第三弥散圆c1中；该三组弥散圆的半径能做到足够小，从而成像效果好。

光通过本镜头后的出射角度为45°-55°；在本实施中；光通过本镜头后的出射角度为50°。

Claims (9)

1.一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：包括间隔设置的后镜组和前镜组；后镜组包括后组凹凸透镜，前镜组包括前组凸凹透镜、前组双凹透镜和前组凹凸透镜；后组凹凸透镜、前组凸凹透镜、前组双凹透镜和前组凹凸透镜均为球面透镜，且沿光轴从物源侧至成像侧依次排列；

后组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为后组凹面，后组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为后组凸面；

前组凸凹透镜靠近物源侧的一侧为第一前组凸面，前组凸凹透镜靠近成像侧的一侧为第一前组凹面；

前组双凹透镜靠近物源侧的一侧为第二前组凹面，前组双凹透镜靠近成像侧的一侧为第三前组凹面；

前组凹凸透镜靠近物源侧的一侧为第四前组凹面；前组凹凸透镜靠近成像侧的一侧为第二前组凸面；

后组凸面的曲率半径小于后组凹面的曲率半径；第一前组凸面的曲率半径小于后组凸面的曲率半径；第一前组凹面的曲率半径大于第一前组凸面的曲率半径；第二前组凹面的曲率半径小于第一前组凹面的曲率半径；第三前组凹面的曲率半径小于第二前组凹面的曲率半径；第四前组凹面的曲率半径大于第三前组凹面的曲率半径；第二前组凸面的曲率半径小于第四前组凹面的曲率半径；后组凸面的曲率半径大于前组凸面的曲率半径；

后组凹凸透镜的口径大于前组凸凹透镜的口径，后组凹凸透镜的口径大于前组双凹透镜的口径；前组凹凸透镜的口径大于后组凹凸透镜的口径。

2.根据权利要求1所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：后镜组与前镜组的中心相对距离为40-50mm；后组凹凸透镜和前组双凹透镜的折射率都为1.62；前组凸凹透镜和前组凹凸透镜的折射率都为1.517。

3.根据权利要求1所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：后组凹凸透镜的口径为80-90mm；后组凸面的曲率半径为380-400mm，后组凹面的曲率半径为65-70mm。

4.根据权利要求3所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：后组凹凸透镜的口径为80mm；后组凹面的曲率半径径为390mm；后组凸面的曲率半径为68mm。

5.根据权利要求1所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：前组凸凹透镜和前组双凹透镜的口径都为40-50mm；前组凹凸透镜口径为50-60mm；第一前组凸面的曲率半径为40-50mm；第一前组凹面的曲率半径为300-320mm；第二前组凹面的曲率半径为90-100mm；第三前组凹面的曲率半径为50-60mm；第四前组凹面的曲率半径为600-700mm；第二前组凸面的曲率半径为50-60mm。

6.根据权利要求5所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：前组凸凹透镜的口径为50mm；第一前组凸面的曲率半径45mm；第一前组凹面的曲率半径为316mm。

7.根据权利要求5所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：前组双凹透镜的口径为46mm；第二前组凹面的曲率半径为99.5mm；第三前组凹面的曲率半径为58mm。

8.根据权利要求5所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：前组凹凸透镜的口径为66mm；第四组凹面的曲率半径为628mm；第二前组凸面的曲率半径为55.5mm。

9.根据权利要求2所述的一种对出射光进行矫正的光学镜头，其特征在于：后镜组与前镜组的中心相对距离为45mm。

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