CN103574502B - 透镜及使用该透镜的助航灯 - Google Patents

Abstract

一种透镜包括第一表面和第二表面，第二表面包括柱面部分及平面部分两个部分。第一表面可将射向其的光束收集，并将汇集后的光束导出到目标范围内。而由于第二表面还包括柱面部分，柱面部分可将射向透镜侧面的光束收集，并将光束汇集后由平面部分导出到目标范围内。因此，上述透镜只需要单个便可将将不同方向的光束进行汇集。此外，本发明还提供一种使用上述透镜的助航灯，由于只需要使用单个透镜就能达到汇集光束的效果，因此，上述透镜在助航灯中所占的纵向空间小，从而可有效减小上述助航灯的体积。

Description

透镜及使用该透镜的助航灯

技术领域

本发明涉及光学技术，特别是涉及一种透镜及使用该透镜的助航灯。

背景技术

机场使用助航灯中，较常见的一种是嵌入式助航灯，嵌入式助航灯要求出射椭圆状不对称的光束。一般采用的方式是用棱镜直接出光，但是，由于棱镜出光会造成光束出射角度范围过大，从而造成浪费，并形成光污染。因此，需要采取措施将光束进行集光后在由棱镜导出。

一般的做法是在光源和棱镜之间增设传统的透镜。但由于光源发出的光束是发散的，为了达到较好的集光效果，通常需采用多个传统的透镜。然而，多个传统透镜会在助航灯中占据较大纵向空间，从而使嵌入式助航灯的体积增加。

发明内容

基于此，有必要提供一种单个透镜便能将不同方向的光束进行汇集从而降低在助航灯中所占纵向空间的透镜及使用该透镜的助航灯。

一种透镜，包括：

第一表面，为柱面，所述透镜的光轴穿过所述第一表面的中心，且所述第一表面为凸面；及

第二表面，与所述第一表面相对设置，所述第二表面包括位于所述第二表面一端柱面部分及位于所述第二表面另一端的平面部分，且所述柱面部分为凹面。

在其中一个实施例中，所述第一表面的准线在直角坐标系中满足如下曲线方程：

(x+R₁)²+y²=R₁ ²(|y|≤35)，R₁为所述第一表面的准线的半径，R₁的值可根据实际需要优化确定，其中，所述直角坐标系的原点为所述第一表面的中心，X轴为光轴。

在其中一个实施例中，所述柱面部分的准线在所述直角坐标系中满足如下曲线方程：

(x-l-R₂)²+z²=R₂ ²（0≤z≤35），当-35≤z＜0时，x=l，其中，l为所述透镜的厚度，R₂为所述柱面部分的准线半径，l和R₂的值可根据实际需要优化确定。

在其中一个实施例中，所述第一表面的母线与所述柱面部分的母线相互垂直。

在其中一个实施例中，所述第一表面的母线与所述直角坐标系中的Z轴平行，所述柱面部分的母线与所述直角坐标系中的X-Y平面平行。

本发明还提供一种助航灯，包括：

壳体，具有收容腔；

灯罩，收容于所述壳体内，且所述灯罩底部安装有灯座；

光源，安装于所述灯座上；

上述实施例中任一项所述的透镜，所述第一表面相对于所述光源设置，作为光入射面，以使所述光源发出的光束进入所述透镜；及

棱镜，收容并固定于所述壳体内，所述棱镜的入光面与所述第二表面相对设置，以使从所述第二表面射出的光束进入到所述棱镜。

在其中一个实施例中，所述光源可为卤钨灯光源和/或LED光源。

在其中一个实施例中，所述光源与所述棱镜之间的距离小于11毫米。

上述透镜包括第一表面和第二表面，第二表面包括柱面部分及平面部分两个部分。第一表面可将射向其的光束收集，并将汇集后的光束导出到目标范围内。而由于第二表面还包括柱面部分，柱面部分可将射向透镜侧面的光束收集，并将光束汇集后由平面部分导出到目标范围内。因此，上述透镜只需要单个便可将不同方向的光束进行汇集。使用上述透镜的助航灯，由于只需要使用单个透镜就能达到汇集光束的效果，因此，上述透镜在助航灯中所占的纵向空间小，从而可有效减小上述助航灯的体积。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中的助航灯的结构示意图；

图2为图1所示助航灯中的透镜的结构示意图；

图3为图2所示透镜的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明较佳实施例中的助航灯100包括壳体110、灯罩120、光源130、透镜140及棱镜150。

壳体110具有收容腔（图未标）。内部元件均收容于收容腔内。助航灯100在安装时，壳体110埋于地面以下。且壳体110主要起保护其内部元件的作用。因此，壳体110由硬度和强度较高的材料制成。例如，金属。

灯罩120收容于壳体110的收容腔内。灯罩120呈杯状，其内壁涂有反光材料。灯罩120底部设有灯座121。光源130安装于灯座121上。灯罩120用于将光源130发出的光束进行汇集。在本实施例中，光源130可为卤钨灯光源也可为LED光源。卤钨灯光源具有较好的光色，符合助航的要求。LED光源具有能耗小、寿命长等优点。当使用LED光源作为光源130时，可在光源130前设置滤光片，以使射出的光束的光色满足要求。

透镜140用于汇集光源130发出的发散的光束。透镜140收容于壳体110的收容腔内并固定。

如图2及图3所示，透镜140包括第一表面141及第二表面143。第一表面141相对于光源130设置，作为光入射面，以使光源130发出的光束进入透镜140。

第一表面141为柱面。透镜140的光轴穿过第一表面141的中心。第一表面141为凸面。当光束射向第一表面141，第一表面141可将光束进行汇集。以第一表面141的中心作为坐标原点，光轴为X轴建立三维直角坐标系。

在本实施例中，第一表面141的准线在上述直角坐标系中满足如下曲线方程：

(x+R₁)²+y²=R₁ ²(|y|≤35)。其中，R₁为第一表面141的准线的半径，R₁的值可根据实际需要优化确定。需要指出的是，在其他实施例中，第一表面141的准线方程不限于为上述曲线方程。准线方程变化时，对应第一表面141的形状也会发生改变。第一表面141的形状只要能满足能将射向其的光束进行汇集的要求即可。此外，在其他坐标系中，第一表面141的准线方程会相应地发生变化。

第二表面143与第一表面141相对设置。第二表面143包括柱面部分1432及平面部分1434。柱面部分1432位于第二表面143的一端，平面部分1434位于第二表面143的另一端。柱面部分1432为凹面。柱面部分1432可将射向透镜140两侧的光束汇集。经过第一表面141和柱面部分1432汇集的光束，由平面部分1434直接射出。

在本实施例中，柱面部分1432的准线在上述直角坐标系中满足如下曲线方程：

(x-l-R₂)²+z²=R₂ ²（0≤z≤35）。当-35≤z＜0时，x=l，表示在X轴以下时，柱面部分1432的准线为一条直线。l为透镜140的厚度，具体是指第一表面141的中心与第二表面143的中心之间的距离。R₂为柱面部分1432的准线半径，l和R₂的值可根据实际需要优化确定。需要指出的是，在其他实施例中，柱面部分1432的准线方程不限于为上述曲线方程。准线方程变化时，对应柱面部分1432的形状也会发生改变。柱面部分1432的形状只要能满足能将射向透镜140两侧的光束进行汇集的要求即可。此外，在其他坐标系中，柱面部分1432的准线方程会相应地发生变化。

在本实施例中，第一表面141的母线与柱面部分1432的母线相互垂直。具体到上述直角坐标系中，第一表面141的母线与直角坐标系中的Z轴平行，柱面部分1432的母线与直角坐标系中的X-Y平面平行。由于第一表面141的母线与柱面部分1432的母线垂直，不同方向的光束可分别通过第一表面141和柱面部分1432进入透镜140，从而可将光源130从不同方向发出的光束收集。具体在本实施例中，第一表面141可收集与X轴平行的光束，而柱面部分1432可收集与Z轴平行的光束。第一表面141与柱面部分1432构成的整体所汇集光束的范围为180度，从而可使透镜140能汇集更广范围内的光束。

棱镜150收容于壳体110内，并与壳体110固定。棱镜150用于将光束进行折射，形成不对称光束。棱镜150的入光面与第二表面143相对设置，以使从第二表面143射出的光束进入到棱镜150。在本实施例中，光源130与棱镜150之间的距离小于11毫米。因为助航灯100需要嵌入到地面，为了使飞机在降落时不至于太颠簸，因此，助航灯100突出于底面的高度不能过大。通过减小光源130与棱镜150之间的距离，可以进一步减小助航灯100的纵向尺寸，从而使助航灯100突出于底面的高度减小。

上述透镜140包括第一表面141和第二表面143，第二表面143包括柱面部分1432及平面部分1434两个部分。第一表面1432可将射向其的光束收集，并将汇集后的光束导出到目标范围内。而由于第二表面143还包括柱面部分1432，柱面部分1432可将射向透镜140侧面的光束收集，并将光束汇集后由平面部分导出到目标范围内。因此，透镜140只需要单个便可将不同方向的光束进行汇集。使用透镜140的助航灯100，由于只需要使用单个透镜140就能达到汇集光束的效果，因此，透镜140在助航灯100中所占的纵向空间小，从而可有效减小助航灯100的体积。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种透镜，其特征在于，包括：

第一表面，为柱面，所述透镜的光轴穿过所述第一表面的中心，且所述第一表面为凸面；及

第二表面，与所述第一表面相对设置，所述第二表面包括位于所述第二表面一端柱面部分及位于所述第二表面另一端的平面部分，且所述柱面部分为凹面；

所述第一表面的准线在直角坐标系中满足如下曲线方程：

(x+R₁)²+y²＝R₁ ²(|y|≤35)，R₁为所述第一表面的准线的半径，R₁的值可根据实际需要优化确定，其中，所述直角坐标系的原点为所述第一表面的中心，X轴为光轴；

所述柱面部分的准线在所述直角坐标系中满足如下曲线方程：

(x-l-R₂)²+z²＝R₂ ²(0≤z≤35)，当-35≤z＜0时，x＝l，其中，l为所述透镜的厚度，R₂为所述柱面部分的准线半径，l和R₂的值可根据实际需要优化确定。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一表面的母线与所述柱面部分的母线相互垂直。

3.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述第一表面的母线与所述直角坐标系中的Z轴平行，所述柱面部分的母线与所述直角坐标系中的X-Y平面平行。

4.一种助航灯，其特征在于，包括：

壳体，具有收容腔；

灯罩，收容于所述壳体内，且所述灯罩底部安装有灯座；

光源，安装于所述灯座上；

如权利要求1～3任一项所述的透镜，所述第一表面相对于所述光源设置，作为光入射面，以使所述光源发出的光束进入所述透镜；及

棱镜，收容并固定于所述壳体内，所述棱镜的入光面与所述第二表面相对设置，以使从所述第二表面射出的光束进入到所述棱镜。

5.根据权利要求4所述的助航灯，其特征在于，所述光源可为卤钨灯光源和/或LED光源。

6.根据权利要求4所述的助航灯，其特征在于，所述光源与所述棱镜之间的距离小于11毫米。