[發明專利]一種生成光環的迎賓燈光學系統及其設計方法

有效

• 申請號: 201710056103.3
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106838765B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 廖廷俤;黃啟祿
• 申請（專利權）人: 泉州師范學院
• 主分類號: F21S43/20
• 分類號: F21S43/20;F21V5/04;F21V14/02;F21V14/08;F21W103/60;F21W107/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;修斯文

1.一種生成光環的迎賓燈光學系統，能以類菲涅爾透鏡的光學聚焦折射在照射面上生成環形光斑，其特征在于：所述迎賓燈光學系統包括照射面和光學陣列，所述光學陣列由若干光學組件組成；所述光學組件包括光源和圓形的折射透鏡，折射透鏡與照射面平行，所述光源位于折射透鏡受光面旁側，各光學組件的折射透鏡受光面位于同一平面上；所述光源出射光為平行光；

所述折射透鏡的出光面上設有i個截面呈鋸齒形狀的同心齒環，齒環圓心與折射透鏡的圓心重合，所述鋸齒形狀的齒形傾角為α，齒高為h，各齒形的齒寬相同且均為p，第i環的齒形斜面中點到中心軸的徑向距離為r_i，鋸齒形狀的齒底位于同一平面；

當光源出射光垂直于折射透鏡受光面，折射透鏡的材料折射率為n，透鏡受光面與照射面之間的距離為WD，要求透鏡對光源出射光進行聚焦折射使之在照射面上形成半徑為R的正圓形的環形光斑時，

所述第i齒環的鋸齒形狀的齒形的r_i計算方程為；

公式1第i齒環的鋸齒形狀中，鋸齒一邊垂直于透鏡受光面；鋸齒另一邊為與透鏡受光面成角度設置的斜面邊，斜面邊與透鏡受光面的夾角為齒形傾角，所述第i齒環的齒形傾角α_i計算方程為；

公式2

第i齒環的齒高h_i計算方程為；

公式3 h_i＝p×tan(α_i)。

2.根據權利要求1所述的一種生成光環的迎賓燈光學系統，其特征在于：當要求光學陣列生成四個環形光斑，且環形光斑在同一直線上排列并疊加成形如奧迪商標的四環圖案時，所述光學陣列由緊密排列于同一直線或緊密排列為矩形的四個光學組件組成；各光學組件內光源出射光方向朝光學陣列的中心處小幅偏移，使各光學組件產生的環形光斑在照射面上發生偏移并疊加。

3.根據權利要求2所述的一種生成光環的迎賓燈光學系統，其特征在于：所述生成四環圖案的光學陣列的光學組件還內設遮光板以削減光斑疊加部分的光強；所述遮光板為以不透明吸光材料制作的扇形板；所述遮光板置于光源和折射透鏡受光面之間，扇形遮光板的頂點位于折射透鏡圓心處，扇形遮光板的弧位于兩光學組件相鄰位置的透鏡邊緣處。

4.根據權利要求3所述的一種生成光環的迎賓燈光學系統，其特征在于：所述扇形遮光板數量為兩個以上，各扇形遮光板彼此成角度地設于透鏡受光面上。

5.根據權利要求4所述的一種生成光環的迎賓燈光學系統，其特征在于：所述光源為半導體激光器或是LED光源。

6.根據權利要求5所述的一種生成光環的迎賓燈光學系統，其特征在于：所述折射透鏡的出光面的齒形坐標點集合的計算方法依次分為以下步驟；

A1、確認所需生成環形光斑的半徑R，按迎賓燈的尺寸，設定透鏡受光面與照射面之間的距離WD的數值；

A2、按光源出射光的波長，確定折射透鏡的材料折射率n的值；

A3、根據所需生成的環形光斑數量，確定組成光學陣列的光學組件數量，環形光斑數即為光學組件數量；

A4、根據迎賓燈的尺寸、光學組件數量來確定折射透鏡的直徑，再根據實際加工需要確定每個折射透鏡上的同心齒環數量i，按各同心齒環均勻布滿折射透鏡的出光面來進行設計并計算，從而確定各同心齒環的齒寬p；

A5、按公式1計算出各同心齒環截面上齒形斜面中點到透鏡中心軸的距離r_i；

A6、按公式2計算出各同心齒環截面上齒形的齒形傾角α_i；

A7、按公式3計算出各同心齒環截面上齒形的齒高h_i；

A8、以折射透鏡的受光面為X軸，折射透鏡的中心軸為Y軸，求出齒形坐標點集合。

7.根據權利要求6所述的一種生成光環的迎賓燈光學系統，其特征在于：所述生成四環圖案的光學陣列的光環圖案調整方法依次包括以下步驟；

B1、調整各光學組件內光源出射光方向，使之朝光學陣列的中心處小幅偏移，從而讓各光學組件產生的環形光斑在照射面上發生偏移并疊加；

B2、微調各光學組件內光源出射光方向，使各光學組件產生的環形光斑在照射面上的疊加范圍達到所需值；

B3、把扇形遮光板彼此成角度地放于透鏡受光面上，扇形遮光板的頂點位于折射透鏡圓心處，扇形遮光板的弧位于兩光學組件相鄰位置的透鏡邊緣處；

B4、調整扇形遮光板的數量和位置，使環形光斑疊加處的光強削減至與環形光斑其它部位相近或相同；

B5、把扇形遮光板固定于透鏡受光面。