一種采用短焦距透鏡的投影燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及投影燈，具體地，本實用新型涉及一種采用短焦距透鏡的投影燈， 所述采用短焦距透鏡的投影燈可較好得消除球差現(xiàn)象，可取代多片球面透鏡系統(tǒng)，用于如 激光水平儀、激光打點、激光投影儀、激光掃描器和激光跟蹤器等的激光儀器，且可大大節(jié) 約成本而不犧牲系統(tǒng)的光學(xué)性能。
【背景技術(shù)】
[0002] 在照明領(lǐng)域，比較常見的是，利用透鏡可以對放置于其焦點、焦平面或其附近的物 體進行成像的特性，實現(xiàn)近光、遠(yuǎn)光的照明圖案的光學(xué)方案。所述方法不僅多見于傳統(tǒng)鹵素 光源、高壓氣體放電光源的場合，近年來，隨著LED光源的興起也常被用于LED光源照明的 方案中。
[0003] 激光器械普遍應(yīng)用于高性能的激光儀器和測量系統(tǒng)，用于測量距離和物理表面輪 廓。這些激光儀器主要有激光水平儀、激光打點、激光投影儀、激光掃描器和激光跟蹤器等。
[0004] 以往上述激光儀器，如激光水平儀、激光打點、激光投影儀、激光掃描器和激光跟 蹤器等，常規(guī)應(yīng)用球面透鏡的光學(xué)系統(tǒng)。由此，導(dǎo)致不可避免的球差的現(xiàn)象發(fā)生。非球面 透鏡的應(yīng)用對球差現(xiàn)象的消除具有較好的作用。然而，由于非球面加工成本過高限制了非 球面透鏡的應(yīng)用。隨著目前在研發(fā)玻璃非球面透鏡模壓技術(shù)上所取得的突破性進展，使得 非球面透鏡的大量應(yīng)用變得可能，應(yīng)用球面透鏡對于光學(xué)系統(tǒng)而言應(yīng)該不是一種最佳的選 擇。
[0005] 例如，Lightpath已針對激光儀器市場設(shè)計了一系列的玻璃非球面透鏡。在目前 的工業(yè)環(huán)境下，相比多片球面透鏡系統(tǒng)，非球面透鏡可以大大節(jié)約成本而不犧牲系統(tǒng)的光 學(xué)性能。多片球面透鏡鏡頭在裝配中耗費工時且成本較高，目前單片非球面鏡頭便可代替 多片球面透鏡組成的鏡頭。由于非球面體系具有較少的光學(xué)材料且允許緊湊的設(shè)計，因而 相比多鏡片系統(tǒng)非球面系統(tǒng)具有很高的透過率。非球面鏡片它的表面弧度與普通球面鏡片 不同，為了追求鏡片薄度就需要改變鏡片的曲面，而以往采用球面設(shè)計，使的像差和變形增 大，結(jié)果出現(xiàn)明顯的影像不清，視界歪曲、視野狹小等不良現(xiàn)象?，F(xiàn)在非球面的設(shè)計，修正了 影像，解決視界歪曲等問題，同時，使鏡片更輕、更薄、更平。而且，仍然保持優(yōu)異的抗沖擊性 能，使配戴者安全使用。
[0006] 例如，LED光源應(yīng)用于前車燈照明后，帶來的一個好處就是，其相對于傳統(tǒng)的鹵素 和氣體光電光源，可以稱得上是冷光源，其對外的熱輻射遙遠(yuǎn)低于同功率的傳統(tǒng)光源。因此 耐溫比玻璃要差得多的塑料材質(zhì)透鏡就有了用武之地。
[0007] 在對透鏡的尺寸、體積要求較高的光學(xué)設(shè)計中，為達(dá)到消象差、色差等多方面形成 的缺陷，保證良好的成像質(zhì)量，需要采用雙非球面曲面透鏡，然而，以往，因雙非球面曲面透 鏡的光學(xué)加工問題，往往難達(dá)到質(zhì)量要求或者加工成本太高而望而莫及，通常采用雙球面。
[0008] 另外，如圖3所示，在用于投射儀的投射用透鏡場合，以往需使用有1-2片聚光鏡、 由6-7片雙凸鏡，雙凹鏡，凹凸鏡等組成的透鏡組，體積、尺寸較大，焦距較長，且制造成本 較高。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] 為了改進上述問題，本實用新型的目的是：提供一種采用短焦距透鏡的投影燈，所 述采用短焦距透鏡的投影燈采用雙非球面曲面短焦距透鏡，所述雙非球面曲面短焦距透鏡 采取兩面同時一次熱壓成形加工，同時保證兩非球面曲面的同心度達(dá)到在0. 05內(nèi)，所述采 用短焦距透鏡的投影燈可較好得消除球差現(xiàn)象，可取代多片球面透鏡系統(tǒng)，用于如激光水 平儀、激光打點、激光投影儀、激光掃描器和激光跟蹤器等的激光儀器，且可大大節(jié)約成本 而不犧牲系統(tǒng)的光學(xué)性能，確保設(shè)計新形、加工新形、加工成本又低、又能達(dá)到高質(zhì)量高效 率。
[0010] 本實用新型技術(shù)方案如下：
[0011] 一種采用短焦距透鏡的投影燈，所述采用短焦距透鏡的投影燈依次包括LED光 源、雙非球面曲面短焦距透鏡及成像主物鏡，所述雙非球面曲面短焦距透鏡采取兩面同時 一次熱壓成形加工，其特征在于，
[0012] 構(gòu)成所述雙非球面曲面短焦距透鏡的二透鏡面皆為非球面曲面，
[0013] 所述雙非球面曲面短焦距透鏡直徑為20-50mm，
[0014] 所述雙非球面曲面短焦距透鏡焦距為3-15mm。
[0015] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述非球面曲 面方程如下：
[0016]
[0017]其中：2=cr2/ (:1+4-(1 +幻Λ2)為二次曲面，
[0018] c是曲率常數(shù)，取值0· 10-0. 1228，
[0019] r為曲率半徑，包括透鏡入光面曲率半徑r '，及透鏡出射面曲率半徑r "，
[0020] K為二次曲面系數(shù)，包括透鏡入光面二次曲面系數(shù)K'，及透鏡出射面二次曲面系 數(shù)K"，
[0021] 所述透鏡入光面二次曲面系數(shù)Γ大于所述透鏡出射面二次曲面系數(shù)K"，
[0022] 所述透鏡入光面二次曲面系數(shù)Γ為-0. 50~-0. 60,所述透鏡出射面二次曲面系 數(shù) K" 為-L 20 ~-L 30。
[0023] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述透鏡入光 面曲率半徑r'小于所述透鏡出射面曲率半徑r"，所述透鏡入光面曲率半徑r' = 8-12. 5_， 所述透鏡出射面曲率半徑r" = 9-15mm〇
[0024] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述雙非球面 曲面短焦距透鏡焦距為5-10mm。
[0025] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述雙非球面 曲面短焦距透鏡的非球面曲面的同心度在0. 02-0. 10mm。
[0026] 根據(jù)本實用新型所述一種雙非球面曲面短焦距透鏡，其特征在于，所述雙非球面 曲面短焦距透鏡的非球面曲面的同心度在0. 02-0. 05mm。
[0027] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述曲率常數(shù)c 包括透鏡入光面曲率常數(shù)c '，及透鏡出射面曲率常數(shù)c "，
[0028] 入光面曲率常數(shù)c'取值0. 1223-0. 1228,出射面曲率常數(shù)c"取值0. 10-0. 1010。
[0029] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述透鏡入光 面曲率半徑r' = 8. 1921mm，所述透鏡出射面曲率半徑r" = 9. 9806mm。
[0030] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述透鏡入光 面二次曲面系數(shù)K'為-1. 284,所述透鏡出射面二次曲面系數(shù)K"為-5. 5489。
[0031] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，其特征在于，所述LED光源 至所述成像主物鏡之間距離為30-40mm。
[0032] 根據(jù)本實用新型所述一種采用短焦距透鏡的投影燈，所述雙非球面曲面短焦距透 鏡米取兩面同時一次熱壓成形加工，同時