专利名称：透镜、发光装置和扫描仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于线性光源的透镜、一种具有该透镜的发光装置和一种包括该发光装置的扫描仪。
背景技术：
随着LED照明技术的发展，人们越来越多地将LED照明装置应用到各种环境中。在需要高亮度照明的环境中、例如扫描仪中，包括在扫描仪中的照明装置通常需要通过透镜将由光源发出的光束进行汇聚，并且在轴向方向上形成均匀狭长的带状光分布图案。现有技术中提出了一种方案，可以在线性的光源和待照射目标之间平行于该光源布置圆柱形的透镜，并且使线性光源平行于圆柱形透镜的纵向延伸方向布置。在此情况下，来自光源的和光轴夹角较小的部分光束可以通过透镜汇聚并且射向待照射目标，然而和光轴夹角较大的其它光束无法通过圆柱形透镜进行汇聚。因此对安装有这种透镜的照明装置的效率产生了负面影响。现有技术中进一步提出，为了实现汇聚光束，在光源和待照射目标之间布置导光板，来自光源的光束大部分射入导光板中，并且经过多次全内反射后到达待照射目标。安装有这种导光板的照明装置可以获得均匀的光分布图案，但其中存在的缺点是，为了提高照明效率，要将作为光出射面的导光板的端面非常接近待照射目标布置，因此这种照明装置在实际应用中的局限性非常大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种用于线性光源的透镜，光束通过该透镜被高效地汇聚射出并且在待照射目标上形成预期的带状光分布图案。此外，本发明还提出一种具有上述类型的透镜的照明装置。本发明的第一个目的通过一种用于线性光源的透镜来实现，该透镜包括光入射面、光出射面以及分别连接光入射面和光出射面的两个侧面，其特征在于，光入射面具有弧状的第一入射面和分别连接第一入射面和侧面的第二入射面，第一入射面和第二入射面限定出远离线性光源凹陷的腔体，其中来自线性光源的第一部分光线通过第一入射面汇聚之后通过光出射面射出，来自光源的第二部分光线通过第二入射面折射并由侧面反射之后经过光出射面射出。在根据本发明的设计方案中，透镜的光入射面限定出一个凹陷的腔体，线性光源安置在该凹陷的腔体中，利用该腔体可以将线性光源发出的光线尽可能多地收集并且使这些光线分别到达中央的第一入射面和第一入射面两侧的第二入射面上。在线性光源发出的光线中，和光轴夹角较小的第一部分光线射向设计为弧状的第一入射面，并且汇聚地直接由光出射面射出。和光轴的夹角较大的第二部分光线射向第二入射面，分别在透镜的彼此相对的两个侧面上进行反射，然后朝向光轴汇聚并由光出射面射出。根据应用情况不同，可以通过调整透镜和待照明物体之间的距离以及透镜的光入射面和侧面的曲线轮廓来改变出射光的汇聚程度，由此获得宽度和亮度不同的带状光分布图案。
根据本发明的一个优选的设计方案，第一入射面在横截面上为圆弧形。“横截面”在本文中是指同时垂直于光出射面以及线性光源的光轴所在平面的平面。第一入射面的横截面轮廓优选设计为圆弧，根据光学原理可以得知，这样有利于对光线进行汇聚。优选地，第一入射面可以用以下方程限定:
权利要求
1.一种用于线性光源(L)的透镜，包括光入射面(I)、光出射面(2)以及分别连接所述光入射面(I)和所述光出射面(2)的两个侧面(3)，其特征在于，所述光入射面(I)具有弧状的第一入射面(Ia)和分别连接所述第一入射面(Ia)和所述侧面(3)的第二入射面(Ib)，所述第一入射面(Ia)和所述第二入射面(Ib)限定出远离所述线性光源(L)凹陷的腔体(R)，其中来自所述线性光源(L)的第一部分光线(SI)通过所述第一入射面(Ia)汇聚之后通过所述光出射面(2)射出，来自所述线性光源(L)的第二部分光线(S2)通过第二入射面(Ib)折射并由所述侧面(3)反射之后经过所述光出射面(2)射出。
2.根据权利要求1所述的透镜(I)，其特征在于，所述第一入射面(Ia)在横截面上为圆弧形。
3.根据权利要求2所述的透镜(I)，其特征在于，所述第一入射面(Ia)可以用以下方程限定:
4.根据权利要求1所述的透镜(I)，其特征在于，所述第一入射面(Ia)在横截面上为样条曲线形。
5.根据权利要求1所述的透镜(I)，其特征在于，所述腔体(R)的宽度在8-12mm之间。
6.根据权利要求1所述的透镜(I)，其特征在于，所述侧面(3)在横截面上为抛物线曲线形。
7.根据权利要求1所述的透镜(I)，其特征在于，所述侧面(3)在横截面上为贝塞尔曲线形。
8.根据权利要求7所述的透镜(1)，其特征在于，所述贝塞尔曲线可以用以下方程限定:
9.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜关于所述光源(L)的光轴所在的平面(α )对称。
10.根据权利要求9所述的透镜，其特征在于，所述光出射面(2)为垂直于所述平面(α)的平坦表面。
11.根据权利要求ι- ο中任一项所述的透镜(I)，其特征在于，所述第二入射面(Ib)设计成平坦的表面。
12.根据权利要求11所述的透镜(I)，其特征在于，所述第二入射面(Ib)和所述光轴所在的平面(α )之间的夹角为2至5度。
13.根据权利要求12所述的透镜(I)，其特征在于，所述光源(L)的出光面(6)与所述第二入射面(Ib)和侧面(3)的连接边缘位于同一平面内。
14.一种发光装置，其特征在于，所述发光装置具有根据权利要求1至13中任一项所述的透镜。
15.根据权利要求14所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置的光源(L)是LED线性光源。
16.—种扫描仪,其特征在于,所述扫描仪包括根据权利要求14至15中任一项所述的发光装置。
17.根据权利要求16所述的扫描仪，其特征在于，所述发光装置的光源(L)包括交替排布的蓝色LED、 红色LED和绿色LED线性阵列。
全文摘要
本发明涉及一种用于线性光源(L)的透镜，包括光入射面(1)、光出射面(2)、分别连接光入射面(1)和光出射面(2)的两个侧面(3)，其中光入射面(1)具有弧状的第一入射面(1a)和分别连接第一入射面(1a)和侧面(3)的第二入射面(1b)，第一和第二入射面(1a，1b)限定出远离光源(L)凹陷的腔体，其中来自光源(L)的第一部分光线通过第一入射面(1a)汇聚后通过光出射面(2)射出，第二部分光线通过第二入射面(1b)折射并由侧面(3)反射后经过光出射面(2)射出。光束通过该透镜被高效地汇聚射出并在待照射目标上实现预期的带状光分布图案。此外本发明还涉及一种具有该透镜的发光装置和一种安装有该发光装置的扫描仪。
文档编号H04N1/04GK103163572SQ20111040804
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者张奇辉, 张宏伟, 梁玉华, 吴孔义 申请人:欧司朗股份有限公司