CN205504882U - Led透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED透镜。该LED透镜包括透明本体，透明本体包括相对设置的顶壁和底壁，以及连接顶壁和底壁的侧壁，其中，侧壁由多个不同并背离透明本体向外弯曲的光滑自由曲面构成，各光滑自由曲面构造成能够将经过曲面射出顶壁的光形成在特定的矩形接收区域内。本实用新型的LED透镜搭配大功率红外光源使用，可形成在任一方向上都与摄像机视场范围相匹配的出光角度，从而提高红外光源的利用效率。

Description

LED透镜

技术领域

本实用新型涉及监控设备领域，特别涉及一种LED透镜。

背景技术

目前的红外摄像机主要是利用LED或者激光来对监控区域提供照明，一种是使用小功率红外灯不带二次透镜的方式，一种是使用大功率红外灯加二次透镜的方式，这两种补光器件的出光的特点大部分是轴对称旋转发光，照射出来的光斑都为圆形光斑或者椭圆光斑，而摄像机接收图像信息的区域一般是矩形(一般长宽比例为4:3或者16:9)，即在不同的监控方向上，视场角是不同的。

例如搭配1/3sensor的4mm的镜头，水平视场角是68°左右，竖直方向视场角是52°左右，对角线视场角是80°左右，当使用80°的红外灯进行补光时，水平方向上会有12°的光浪费，竖直方向会有28°的光浪费，形成红外LED出射的圆形光斑与摄像机监控区域匹配性不好，这样便造成了红外光利用效率降低，而且对周边环境也造成了红外光污染。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种LED透镜。其搭配大功率红外光源使用，可形成在任一方向上都与摄像机视场范围相匹配的出光角度，从而提高红外光源的利用效率。

根据本实用新型提供的一种LED透镜，包括透明本体，透明本体包括相对设置的顶壁和底壁，以及连接顶壁和底壁的侧壁，其中，侧壁由多个不同并背离透明本体向外弯曲的光滑自由曲面构成，各曲面构造成能够将经过曲面射出顶壁的光形成在特定的矩形接收区域内。

在本实用新型的LED透镜中，底壁作为LED透镜的入光面，顶壁作为LED透镜的出光面，当光源发出的光经过LED透镜时有两种出射方式，一种是光线经过底壁发生折射，再经过顶壁折射后出射，另一种是光线经过底壁发生折射，再经过侧壁折射(优选为全反射)后射出顶壁，通过这两种出射光的叠加，从而使经过LED透镜的光在远场形成特定的出光角度。本实用新型的LED透镜的侧壁由多个不同并背离透明本体向外弯曲的曲面构成，各曲面构造成能够将经过曲面射出顶壁的光形成在特定的矩形接收区域内，通过这种设置使光经过各个曲面后射出顶壁的光正好与特定的矩形接收区域相配合，这样便大大地提高了光源的光利用率。

在一些实施方案中，曲面的个数为12-24个。值得注意的是，曲面的个数应至少满足控制水平方向、竖直方向以及对角方向视场角的条件，因为仅仅控制水平和竖直方向的视场角，得到的光斑一般呈椭圆形，增加控制对角方向的曲面后才可以得到矩形区域；从理论上讲，曲面的个数越多，拟合出的透镜侧壁反射面越理想，所形成的光斑也越接近矩形。但是考虑到每一个曲面都要经过复杂计算，曲面越多运算量越大，软件拟合曲面时的难度也越高，常常出现拟合失败，透镜结构出现破损或异形。因此设计时一般考虑每偏转15度～30度增加一个曲面，拟合所需的全部曲面曲线数量控制在12-24条，当然，硬件条件允许的情况下也可以进一步增加。

优选地，对于搭配1/3sensor的4mm的镜头来说，其水平视场角是68°左右，竖直方向视场角是52°左右，对角线视场角是80°左右，各曲面的曲面弧度的范围在52度至80度之间可将光线在各个方向上的视角均包含在矩形接收区域内。

在一些实施方案中，各曲面的内壁构造为平滑的自由曲面。优选地，相邻曲面的内壁的连接处构造为平滑的自由曲面。在实际生产和使用中，都要求所用透镜各曲面平滑、一致，所以在设计和计算曲面的过程中还需要注意保证相邻曲面的弧度尽量接近，且按照一定规律过渡。否则，在不考虑曲面顺序过渡的情况下或相邻曲面弧度变化过大，拟合后将出现曲面高低不平的情况。

在一些实施方案中，顶壁构造成蜂窝状。顶壁上也可阵列式设置有多个复眼透镜。通过这些设置可提高光源的光利用率，同时有利于光源的均匀照射。

在一些实施方案中，底壁上开设有用于固定光源的凹槽。该凹槽用于使光源发出的光尽可能地收敛到LED透镜内，从而进一步有效利用光源所发出的光。优选地，光源的大小与凹槽的大小相匹配。

在一些实施方案中，各曲面均为全反射面。该设置使光完全由LED透镜的顶壁射出，进一步提高了光源的光利用率。

优选地，侧壁的外壁上设置有固定部件。在LED透镜的非出光面设置固定部件，在不会影响光在LED透镜内的反射的同时还可方便LED透镜与其他部件的连接。

与现有技术相比，本实用新型的LED透镜使光源发出的光在LED透镜任一方向上，经过透镜折射和全反射之后，出射光在该出射方向上与摄像机监控范围相匹配从而提高光源的利用率，节约光源的光能，降低摄像机的功耗，从而降低成本。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1是根据本实用新型的LED透镜的结构示意图；

图2是根据本实用新型的LED透镜的结构的截面示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本实用新型的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本实用新型的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本实用新型的结构细节作超出于基本理解本实用新型所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本实用新型的几种形式。

图1显示了根据本实用新型提供的一种LED透镜100的结构示意图。该LED透镜100包括透明本体，透明本体包括相对设置的顶壁20和底壁10，以及连接顶壁20和底壁10的侧壁30。其中，侧壁30由多个不同并背离透明本体向外弯曲的光滑自由曲面31构成，各光滑自由曲面31构造成能够将经过光滑自由曲面31射出顶壁20的光形成在特定的矩形接收区域内。

在本实用新型的LED透镜100中，底壁10作为LED透镜100的入光面，顶壁20作为LED透镜100的出光面，结合图2所示，当光源O发出的光经过LED透镜100时有两种出射方式，一种是光线a经过底壁10发生折射，再经过顶壁20射出LED透镜100，另一种是光线b经过底壁10发生折射，再经过侧壁30射出顶壁20，通过这两种光线a和光线b的出射光的叠加，从而使经过LED透镜100的光在远场形成特定的出光角度。本实用新型的LED透镜100的侧壁30由多个不同并背离透明本体向外弯曲的光滑自由曲面31构成，各光滑自由曲面31构造成能够将经过曲面30射出顶壁20的光形成在特定的矩形接收区域内，通过这种设置使光经过各个光滑自由曲面31后射出顶壁20的光正好与特定的矩形接收区域相配合，这样便大大地提高了光源O的光利用率。

优选地，曲面31的个数为12至24个。值得注意的是，光滑自由曲面31的个数应至少满足控制水平方向、竖直方向以及对角方向视场角的条件，因为仅仅控制水平和竖直方向的视场角，得到的出射光斑一般呈椭圆形，增加控制对角方向的光滑自由曲面31后才可以得到矩形区域；从理论上讲，光滑自由曲面31的个数越多，拟合出的透镜100的侧壁30反射面越理想，所形成的光斑也越接近矩形。但是考虑到每一个光滑自由曲面31都要经过复杂计算，曲面31越多运算量越大，软件拟合光滑自由曲面31时的难度也越高，常常出现拟合失败，透镜结构出现破损或异形。因此设计时一般考虑每偏转15度～30度增加一个光滑自由曲面31，拟合所需的全部曲面曲线数量控制在12-24条，当然，硬件条件允许的情况下也可以进一步增加。

还优选地，各光滑自由曲面31的内壁构造为平滑的自由曲面。进一步优选地，相邻光滑自由曲面31的内壁的连接处构造为平滑的自由曲面。在实际生产和使用中，都要求所用透镜各曲面平滑、一致，所以在设计和计算曲面的过程中还需要注意保证相邻光滑自由曲面31的弧度尽量接近，且按照一定规律过渡。否则，在不考虑光滑自由曲面31顺序过渡的情况下或相邻曲面31弧度变化过大，拟合后将出现光滑自由曲面31高低不平的情况。

另外，对于搭配1/3sensor的4mm的镜头来说，其水平视场角是68°左右，竖直方向视场角是52°左右，对角线视场角是80°左右，各光滑自由曲面31的曲面弧度的范围在52度至80度之间可将光线在各个方向上的视角均包含在矩形接收区域内。

在一个优选地实施方案中，顶壁20构造成蜂窝状。顶壁20上也可阵列式设置有多个复眼透镜。通过这些设置可提高光源O的光利用率，同时有利于光源O的均匀照射。

如图2所示的实施例中，底壁10上开设有用于固定光源O的凹槽11。该凹槽11用于使光源O发出的光尽可能地收敛到LED透镜100内，从而进一步有效利用光源O所发出的光。优选地，光源O的大小与凹槽11的大小相匹配。

如图2所示，各光滑自由曲面31均为全反射面。该设置使光完全由LED透镜100的顶壁20射出，进一步提高了光源O的光利用率。

优选地，侧壁30的外壁上设置有固定部件(图中未示出)。在LED透镜100的非出光面设置固定部件，在不会影响光在LED透镜100内的反射的同时还可方便LED透镜100与其他部件的连接。

与现有技术相比，本实用新型的LED透镜100使光源O发出的光在LED透镜100的任一方向上，经过透镜100折射和全反射之后，出射光在该出射方向上与摄像机监控范围相匹配从而提高光源O的利用率，节约光源O的光能，降低摄像机的功耗，从而降低成本。

应注意的是，前面的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本实用新型。虽然已经根据示例性实施例对本实用新型进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本实用新型的范围和精神的范围中，可以对本实用新型进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不仅限于这里公开的细节；相反，本实用新型可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

Claims (9)

1.一种LED透镜，包括透明本体，所述透明本体包括相对设置的顶壁和底壁，以及连接所述顶壁和所述底壁的侧壁，其中，所述侧壁由多个不同并背离所述透明本体向外弯曲的光滑自由曲面构成，各所述光滑自由曲面构造成能够将经过所述光滑自由曲面射出所述顶壁的光形成在特定的矩形接收区域内。

2.根据权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述光滑自由曲面的个数为12至24个。

3.根据权利要求1或2所述的LED透镜，其特征在于，各所述光滑自由曲面的曲面弧度的范围为52度至80度。

4.根据权利要求1或2所述的LED透镜，其特征在于，相邻所述光滑自由曲面的内壁的连接处构造为平滑的自由曲面。

5.根据权利要求1或2所述的LED透镜，其特征在于，所述顶壁构造成蜂窝状。

6.根据权利要求1或2所述的LED透镜，其特征在于，所述顶壁上阵列式设置有多个复眼透镜。

7.根据权利要求1或2所述的LED透镜，其特征在于，所述底壁上开设有用于固定光源的凹槽。

8.根据权利要求1或2所述的LED透镜，其特征在于，各所述光滑自由曲面均为全反射面。

9.根据权利要求8所述的LED透镜，其特征在于，所述侧壁的外壁上设置有固定部件。