光学透镜定位系统的制作方法

光学透镜定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种光学透镜定位系统和方法，其包括照明光源、光学透镜和保持机构，所述的保持机构具多个调整构件，调整构件在第一平面上是可移动的并抗拒被在正交于第一平面的第二平面上移动，其中，多个调整构件被连接至光学透镜以邻近照明光源保持光学透镜。本实用新型还提供了另一种光学透镜定位系统。通过本实用新型的技术方案，可使光学透镜邻近照明光源安置并被保持在多个位，如此可轻松地定位光学透镜以获得最佳的光学性能，这样在针对任何给定流明束提高效率和精度的同时，将公差积累最小化。
【专利说明】光学透镜定位系统

【技术领域】
[0001]本实用新型总的来说涉及照明系统，更具体地，涉及光学透镜相对于照明光源定位的照明系统。

【背景技术】
[0002]照明系统被用在各种各样的应用中。当前照明系统中出现的一个缺点包括:当光学透镜相对于照明光源放置以便收集和投射光时，产生的公差会累积。作为公差累积的结果，照明系统的效率和精度可能会受到不利影响，这通常表现为来自光学透镜的光输出不太理想。因此，需要一种具有最小限度公差积累和理想光输出能力的光学透镜定位系统。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种可调整的光学透镜定位系统。
[0004]根据本实用新型的一个方面，提供了一种光学透镜定位系统，其包括照明光源、光学透镜和保持机构，该保持机构具多个调整构件，多个调整构件在第一平面中是可移动的并抗拒被在正交于第一平面的第二平面中移动，其中，多个调整构件连接到光学透镜以邻近照明光源保持光学透镜。
[0005]根据本实用新型的一个实施例，照明光源为发光二极管(LED)阵列。
[0006]根据本实用新型的一个实施例，光学透镜为准直透镜。
[0007]根据本实用新型的一个实施例，光学透镜容纳在透镜架中。
[0008]根据本实用新型的一个实施例，保持机构还包括底座，且多个调整构件连接至底座并被配置成从底座伸出。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，底座包括连接至第一线性部分和第二线性部分以在第一线性部分和第二线性部分之间形成空隙的中间部分。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，照明光源被配置在底座的空隙中。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，多个调整构件各自均包括:悬臂式连接至底座的双支腿部分以及固定连接至光学透镜的外围的连接部分。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，多个调整构件在第一平面中通过挠曲运动移动并针对被在正交于第一平面的第二平面中移动时发挥刚性。
[0013]根据本实用新型的另一个方面，提供了一种光学透镜定位系统，其包括保持机构，保持机构可操作地连接至照明光源并具有在空间平面中可移动的第一调整构件和第二调整构件。光学透镜位于第一和第二调整构件之间，其中，第一调整构件和第二调整构件被配置用于将光学透镜邻近照明光源保持在固定位置。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，第一调整构件在第一平面中是可移动的并抗拒被在与第一平面正交的第二平面中移动。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，第二调整构件在第三平面中是可移动的并抗拒被在与第三平面正交的第四平面中移动。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，第一调整构件在第一平面中是可弯曲的并针对被在正交于第一平面的第二平面中弯曲时发挥刚性，并且第二调整构件在第三平面中是可弯曲的并针对被在正交于第三平面的第四平面中弯曲时发挥刚性。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，第一平面正交于第三平面。
[0018]根据本实用新型的一个实施例，保持机构还包括底座，且第一调整构件和第二调整构件连接至底座并被配置成从底座伸出。
[0019]根据本实用新型的一个实施例，第一调整构件和第二调整构件各自均包括:悬臂式连接至底座的双支腿部分以及固定连接至光学透镜的外围的弯曲连接部分。
[0020]根据本实用新型的一个实施例，底座包括连接至第一线性部分和第二线性部分以在第一线性部分和第二线性部分之间形成空隙的中间部分。
[0021]根据本实用新型的再一个方面，提供了一种光学透镜定位方法，其包括如下步骤:提供具有多个调整构件的保持机构；使多个调整构件邻接光学透镜的外围；调整光学透镜的位置以移动多个调整构件；以及使用多个调整构件将光学透镜邻近照明光源保持在固定位置。
[0022]根据本实用新型的一个实施例，调节光学透镜的位置的步骤还包括:使光学透镜的焦点与照明光源对齐。
[0023]根据本实用新型的一个实施例，调节光学透镜的位置的步骤还包括:使光学透镜在多达3个平面上移动并使光学透镜围绕至多2个轴旋转。
[0024]通过本实用新型的技术方案，可使光学透镜邻近照明光源安置并被保持在多个位，如此可轻松地定位光学透镜以获得最佳的光学性能，这样在针对任何给定流明束提高效率和精度的同时，将公差积累最小化。
[0025]本领域的技术人员在研宄以下说明书、权利要求和附图之后，将理解本实用新型的这些和其它方面、目标和特征。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]附图中:
[0027]图1是包括保持机构和光学透镜的光学透镜定位系统的一个实施例的俯视立体图；
[0028]图2是图1的光学透镜定位系统的俯视立体分解图；
[0029]图3是图1的光学透镜定位系统的一个实施例的俯视立体图，其中，所示的保持机构将光学透镜保持在靠近照明光源的固定位置；
[0030]图4是图3的光学透镜定位系统的仰视立体图；以及
[0031]图5是图3的光学透镜定位系统的俯视图。

【具体实施方式】
[0032]本实用新型的具体实施例按要求在此公开。然而，应当理解，在此公开的实施例仅为本实用新型的示例，其能够以各种替代方式实施。附图未必按比例绘制且可对一些特征放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应视为限定，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本实用新型的代表性基础。
[0033]正如本文所使用的，当术语“和/或”用于列举一个或多个物品时，其意味着所列举物品中的任意一个可单独使用，或者所列举物品中的两个或更多可并用。例如，如果一个构造描述为包含部件A、B和/或C，那么，该构造可仅包含A、仅包含B、仅包含C ;包含A和B的组合；包含A和C的组合；包含B和C的组合；或包含A、B和C的组合。
[0034]参照图1，参考数字10通常指代光学透镜定位系统，其具有邻近照明光源15保持光学透镜14的保持机构12。保持机构12包括底座16以及至少一个调整构件，在一个实施例中，所示保持机构12具有连接至底座16并从底座16延伸出的8个调整构件18a-18h。调整构件18a-18h被连接至光学透镜14的边缘，所述的光学透镜14可以是独立的或容纳在透镜架20中。尽管本文示出并描述了 8个调整构件18a-18h，但应该理解，根据其他的实施例，也可使用其他数量、形状和/或尺寸的调整构件。
[0035]参照图2，示出了光学透镜14和透镜架20的一个实施例。在所示实施例中，透镜架20包括第一部分22，其配置成叠置在第二部分24的顶部，以便将光学透镜14保持在第一部分22和第二部分24之间。第一部分22包括缝隙26a、一对相对设置的接片28a、28b以及一对相对设置的凸缘30a、30b。相似地，第二部分包括缝隙26b、一对相对设置的接片28c、28d以及一对相对设置的凸缘30c、30d。在所示实施例中，缝隙26a与缝隙26b对齐，接片28a、28b分别与接片28c、28d对齐且凸缘30a、30b分别与凸缘30c、30d对齐。
[0036]光学透镜14包括凸起32a_32d，其中，凸起32a形成在凸起32b的相对侧，且凸起32c形成在凸起32d的相对侧。为了将光学透镜14安装在透镜架20内，光学透镜14被夹在第一部分22和第二部分24之间，使得缝隙26a容纳凸起32a，且缝隙26b容纳凸起32b。在该布置中，接片28a和28c邻接凸起32c，且接片28b和28d邻接凸起32d。为了防止透镜架20分解，凸缘30a适用于通过机械紧固件34a、34b连接凸缘30c，且凸缘30b适用于通过机械紧固件34a、34b连接凸缘30d。另外，或可选地，粘合剂和/或其他适合的粘结方法可被用于将凸缘30a和30b分别连接到凸缘30c和30d。
[0037]光学透镜14可为各种类型的透镜，且可具有各种各样的结构。由此，透镜架20可以各种各样的形状来构造，以适应不同的光学透镜结构。例如，透镜架20的轮廓可与光学透镜14的轮廓贴合，或者，其形状可与光学透镜14不同。在所示实施例中，透镜架20具有锥形结构，而且光学透镜14包括准直透镜，该准直透镜将所聚集的光线集中为光束并且可被用于不同的车辆照明组件中，例如但不限于:照明灯、雾灯、倒车灯、辅助灯(即，拖车挂钩灯)、日间行车灯和/或转向灯。因此，本文所公开的光学透镜定位系统10的一种预计用途包括车辆照明应用。然而，应该理解，在不背离本实用新型教导的情况下，光学透镜定位系统10也可轻易地适应其他的照明应用。
[0038]再次参照图2，示出了保持机构12的一个实施例。在所示实施例中，保持机构12的底座16是平坦的并包括中间部分36，所述的中间部分36连接第一和第二线性部分38、40以在它们之间形成空隙42。调整构件18a-18h被连接至底座16的边缘并被配置为可移动的，以便能够使光学透镜14保持在多种位置。当未保持光学透镜14时，可以想到，调整构件18a-18b可相对于底座16被正交地或成角度地设置。调整构件18a_18h各自包括在调整构件18a上示出的末端连接部分44和双支腿部分46。所述的双支腿部分46被连接至底座16并随着其从连接部分44朝向底座16延伸而逐渐变宽。另外，可以想到，连接部分44和双支腿部分46可分别具有线性和/或非线性结构并且彼此间可为共面和/或非共面的。
[0039]在所示实施例中，调整构件18a_18h以悬臂式连接至底座16并由柔性材料(即，金属或塑料)构造，以使得调整构件18a、18b、18e和18f各自在相应的第一平面内是可移动的，而调整构件18c、18d、18g和18h各自在相应的第二平面内是可移动的，其中，调整构件18a-18h的移动通过弯曲运动而发生。就图2所示实施例的方向而言，第一平面包括相应的调整构件18a、18b、18e和18f相对于底座16的水平(S卩，侧向)挠曲，且第二平面包括相应的调整构件18c、18d、18g和18h相对于底座16的垂直(即，向上/向下)挠曲。在该结构中，对应于调整构件18a、18b、18e和/或18f的第一平面与对应于调整构件18c、18d、18g和/或18h的第二平面之间是非平面的。更具体地且相对于所示的实施例而言，对应于调整构件18a、18b、18e和/或18f的第一平面与对应于调整构件18c、18d、18g和/或18h的第二平面之间正交的。此外，由于调整构件18a-18h与底座16的连接，调整构件18a_18h将倾向于抗拒被移动到与其相应平面正交的平面中。就如图2中定向的所示实施例而言，调整构件18a、18b、18e和18f将针对其被沿着相对于底座16的垂直方向弯曲发挥刚性，而调整构件18c、18d、18g和18h将针对其被沿着相对于底座16的水平方向弯曲发挥刚性。尽管调整构件18a-18h在本文中已经被描述为通过挠曲运动实现移动，但所属领域的普通技术人员可想到用于对调整构件18a-18h的位置进行调整的其它手段。例如，可以想到，调整构件18a-18h可铰接至底座16，以使得调整构件的移动可通过除上述的挠曲运动外的摆动发生或不依赖于上述挠曲运动的摆动发生。
[0040]如图2进一步所示，保持机构12可被连接至载体48，其包括与上述任何一种车辆照明系统相结合的载体。在所示实施例中，保持机构12通过机械紧固件50固定到载体48。另外或可选地，保持机构12可通过粘合剂、焊接或其他合适的连接方法固定到载体48。此夕卜，保持机构12可操作地连接至照明光源15，其设置在保持机构12的空隙42中。照明光源15可包括一个或多个发光二极管(LEDs)或其他种类的照明设备。在所示实施例中，照明光源15被示例性地示出为发光二极管(LEDs)阵列，其可直接连接至载体48或连接到中间基座52，基座52诸如为印刷电路板(PCB)、散热器或其他具有散热性能的表面。可选地，保持机构12的底座16可由金属构造且不含空隙42，从而提供散热并可使得照明光源15能够直接安装到底座上。
[0041]参照图3至图5，示出了先前实施例的保持机构12和光学透镜14，其中，保持机构12被连接至载体48并邻近照明光源15保持光学透镜14。然而，光学透镜14可被保持在各种各样的位置，通常期望将光学透镜14保持在优化从其而来的光输出的位置，这种优化通常发生在光学透镜14的焦点与照明光源15对齐时。在先前的系统中，相对于照明光源定位光学透镜的尝试通常导致公差的累积，因此会影响由光学透镜所发出的波束图型的精度和效率。通过采用本文所述的光学透镜定位系统10，可大大减小这些顾虑。由此，下文将描述适合光学透镜定位系统10使用的光学透镜定位方法。
[0042]光学透镜定位方法包括将光学透镜14放置在保持机构12中，使得光学透镜14定位在调整构件18a-18h之间。在所示实施例中，透镜架20的外围尺寸被配置为大于调整构件18a-18h之间的插入口。因此，当透镜架20穿过插入口时，每个调整构件18a_18h的连接部分44邻接透镜架20，且调整构件18a-18h依据它们各自的移动平面沿相对于底座16向外的方向弯曲以便容纳透镜架20。当调整构件18a-18h在它们各自的移动平面中弯曲后，由于调整构件18a-18h具有恢复到它们的初始位置的禀性，这会引起调整构件18a-18h紧靠着紧透镜架20施加作用力。
[0043]当被放置到保持机构12中后，光学透镜14的位置可通过朝向或远离保持机构12的底座16移动光学透镜14进行调整。由于透镜架20的锥形结构，当光学透镜14朝向底座16移动时，位置的变换引起调整构件18a-18h各自的连接部分44邻接透镜架20的较大外围部分。因此，调整构件18a-18h将依据它们各自的移动平面经历更大的向外弯曲以容纳透镜架20。相反，当光学透镜14远离底座16移动时，位置的变换引起调整构件18a-18h各自的连接部分44邻接透镜架20的较小外围部分。因此，调整构件18a-18h将朝向它们的初始位置相对于底座16自然地向内弯曲。
[0044]按照图3中的定向，除了使光学透镜14朝向或远离底座16移动之外，光学透镜14在保持机构12内的位置也可通过侧向移动、向上或向下移动、水平旋转和/或垂直旋转来调整。在这些情况的每一种中，响应于光学透镜14的位置性和/或旋转性移位，调整构件18a-18h将依据它们的移动平面相对于底座16向内或向外弯曲。通过这种方式，在执行上述调节中的一个或多个的同时，通过简单地观察来自光学透镜14的光输出，能够轻易地定位光学透镜14以获得最佳的光输出或其他水平的光输出。因此，鉴于上面所提到的调节光学透镜14的位置的方法，显而易见，所示实施例的保持机构12能够支持光学透镜14在多达3个平面中的运动以及围绕最多2个轴的转动。因此，光学透镜14可相对于照明光源15以多种距离定位，这样会从光学透镜14产生不同水平的光输出。另外，光学透镜14可相对于底座16正交地或成角度地放置，以使正从光学透镜14输出的光能够指向多个方向。
[0045]一旦光学透镜14被安置在期望的位置，则每个调整构件18a_18h的连接部分44均被固定连接到透镜架20，以便将光学透镜14保持在固定位置并防止其进一步移动或旋转。在所示实施例中，连接部分44是弯曲的以便增加表面面积，并在焊接点54处被焊接到透镜架20。根据光学透镜14的位置和/或旋转角度，焊接点54可定位在连接部分44上的其他位置处。尽管连接部分44被示出焊接至透镜架20，但可选地或另外地，其他连接方法也可被使用并包括粘合剂和/或机械紧固件(例如，螺栓、螺钉等等)的使用。此外，尽管本文已经关于光学透镜14和透镜架20描述了光学透镜定位方法，该方法同样适用于光学透镜14作为独立单元的情况。例如，在并未使用透镜架20的情况下，光学透镜14可被配置成与透镜架20相类似，使得调整构件18a-18h通过它们各自的连接部分44直接邻接光学透镜14并相应地弯曲，从而可在缺少透镜架20的情况下，使光学透镜14能够按照前面所描述的方式进行定位和转动。
[0046]因此，本文有利地提供了一种光学透镜定位系统和方法，其可使光学透镜邻近照明光源安置并被保持在多个位置。通过使用所述的光学透镜定位系统和方法，可轻松地定位光学透镜以获得最佳的光学性能，这样在针对任何给定流明束(lumen budget)提高效率和精度的同时，将公差积累最小化。
[0047]出于公开的目的，术语“连接”通常表示两个部件直接或间接相互接合(电气的或机械的)。这种接合本质上是固定的或者本质上是活动的。这种接合可以由这两个部件(电气的或机械的)和任何中间部件来实现，这些中间部件彼此集成为单一整体或者中间部件可以与上述两个部件集成为单一整体。这种接合本质上是永久性的或者本质上是可拆卸的或可释放的，除非另有规定。
[0048]还应当注意，示例性实施例中所示的本实用新型部件的结构和设置仅是示例性的。尽管本公开中仅详细描述了一些本实用新型的实施例，但是本领域技术人员阅读过本公开后可以很容易地意识到，在不实质性偏离所述主题的教导和优势的情形下，可以有多种变形(例如，改变多种部件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数值，安装方式，材料的使用，颜色，定向等)。例如，示出为整体形成的构件可以由多个部件构成，或者示出为多个部件的构件可以整体形成；接触面的操作可以颠倒或做出其它改变；结构件和/或构件的长度或宽度、或者系统中的连接器或其它构件均可以改变；构件之间的调整位置的种类或数量也可以改变。应当注意，系统的部件和/或组件可以由可提供足够的强度或耐用性的多种材料中的任一种构成，该材料可以具有多种颜色、质地和组合。因此，所有的这些变形均包括在本实用新型的范围之内。可以对优选的以及其它示例性实施例在设计、操作条件、布置方式作出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本实用新型的精神。
[0049]应该理解，所述工艺中任何所述工序或步骤可以与其它公开的工序或步骤相结合以形成本实用新型范围内结构。本文公开的示例性结构和工序均是出于示例性的目的并且不应视为限定。
[0050]还应该理解，在不背离本实用新型构思的情况下，可以对上述结构和方法进行变化和修改，并且可以进一步理解，除非另外指定，否则这些构思被权利要求所覆盖。
【权利要求】
1.一种光学透镜定位系统，其特征在于，包括： 照明光源； 光学透镜；以及 保持机构，具有多个调整构件，所述多个调整构件在第一平面中是可移动的并抗拒被在正交于所述第一平面的第二平面中移动，其中，所述多个调整构件连接至所述光学透镜以邻近所述照明光源保持所述光学透镜。
2.根据权利要求I所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述照明光源为发光二极管阵列。
3.根据权利要求I所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述光学透镜为准直透镜。
4.根据权利要求I所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述光学透镜容纳在透镜架中。
5.根据权利要求I所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述保持机构还包括底座，且所述多个调整构件连接至所述底座并被配置成从所述底座伸出。
6.根据权利要求5所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述底座包括连接至第一线性部分和第二线性部分以在所述第一线性部分和所述第二线性部分之间形成空隙的中间部分，所述照明光源被配置在所述底座的所述空隙中。
7.根据权利要求5所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述多个调整构件各自均包括：悬臂式连接至所述底座的双支腿部分以及固定连接至所述光学透镜的外围的连接部分，所述多个调整构件在所述第一平面中通过挠曲运动可移动并针对被在正交于所述第一平面的所述第二平面中移动时发挥刚性。
8.一种光学透镜定位系统，其特征在于，包括： 保持机构，可操作地连接至照明光源并具有在空间平面中可移动的第一调整构件和第二调整构件；以及 光学透镜，位于所述第一调整构件和所述第二调整构件之间，其中，所述第一调整构件和所述第二调整构件配置成将所述光学透镜邻近所述照明光源保持在固定位置。
9.根据权利要求8所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述第一调整构件在第一平面中是可移动的并抗拒被在与所述第一平面正交的第二平面中移动，所述第二调整构件在第三平面中是可移动的并抗拒被在与所述第三平面正交的第四平面中移动。
10.根据权利要求9所述的光学透镜定位系统，其特征在于，所述第一调整构件在所述第一平面中是可弯曲的并针对被在正交于所述第一平面的所述第二平面中弯曲时发挥刚性，并且所述第二调整构件在所述第三平面中是可弯曲的并针对被在正交于所述第三平面的所述第四平面中弯曲时发挥刚性，所述第一平面正交于所述第三平面。
【文档编号】F21V14/06GK204254517SQ201420502423
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】约翰·泰奥代科, 加里·爱德华·赫尼格, 斯蒂芬·肯尼思·赫尔维格, 斯莱曼·N.·阿卜杜勒-努尔, 凯文·威廉·凯德斯 申请人:福特环球技术公司