[发明专利]聚焦透镜及照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚焦透镜及使用该聚焦透镜进行聚光整形的照明装置，该照明装置可应用于投影系统中。

背景技术

LED在液晶投影机中做为照明光源的应用目前非常广泛，将LED作为照明光源还必须配合使用聚焦元件以提高光效，用于LED光源的聚焦元件主要为含抛物面的反光碗或者反射式聚光透镜，该反光碗或者反射式聚光透镜的光出射端面一般为圆形，即从它们出射的光斑为圆形光斑，而液晶投影机中的成像液晶面板为方形(包括矩形)，显示图像的屏幕也为方形，显然光源组件发出的圆形光斑不能全部运用于照明液晶面板，圆形光斑的边缘光将会损失掉，即照明光源的光利用率较低，而且圆形光斑照明方形液晶面板容易产生的缺陷是：屏幕上显示的图像的边角有暗区，这影响了投影显示质量。

解决上述问题的现有方法是将反射式聚光透镜的光出射端面也设计成方形，但这相比于传统的曲面反射式聚光透镜，其形状将变得非常不规则，这种设计方案显然增大了光学设计难度，且生气其的模具也变得复杂，提高了成本。

发明内容

本发明的目的即是为了克服上述所有缺陷，提供一种聚焦透镜和采用该聚焦透镜的照明装置，该聚焦透镜是在现有反射式聚光透镜的结构基础上增加使用数个棱镜，结构较简单，该照明装置输出准直性好的方形光斑，且能满足成像液晶面板对照明光小角度入射的要求，采用该照明装置的液晶投影系统的光利用率很高，有效改善了投影显示质量。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种聚焦透镜，包括反射式聚光透镜，该反射式聚光透镜的光出射端周边分布有将从反射式聚光透镜出射的光斑压缩成矩形光斑的数个棱镜。

在上述结构基础上，其中：

所述棱镜数目至少为四个。

所述棱镜数目为四个，且两个一组对称分布在反射式聚光透镜的光出射端两侧。

所述棱镜的横截面为平行四边形，每一组中的两个棱镜相邻且组合成“V”型。

所述反射式聚光透镜的光出射端面为圆形，或者所述反射式聚光透镜的光出射端面为由弧线和直线构成、或全部由弧线构成的封闭式四边形。

所述矩形光斑的长宽比为4∶3或16∶9。

所述反射式聚光透镜为二次曲面反射式聚光透镜。

所述反射式聚光透镜的光出射端中心部位有凸起形成局部聚焦镜。

所述棱镜的光出射端端面为斜面或曲面。

所述棱镜胶合在反射式聚光透镜的光出射端面上，或者通过使用一个外包壳体将所述反射式聚光透镜和棱镜包裹在一起，以使所述棱镜固定在反射式聚光透镜的光出射端面上。

本发明同时提供的照明装置采用的技术方案为：

一种照明装置，包括LED光源，还包括用来对该LED光源进行聚光整形的以上所述聚焦透镜。

其中，在聚焦透镜的底部开设有凹孔，所述LED光源安装在该凹孔内。

所述凹孔的位于聚焦透镜内部的一端的端面为曲面。

采用本发明的技术方案，产生的有益效果为：

该聚焦透镜对光源聚光效果好，照明装置输出准直性很好的矩形光斑，用来匹配照明投影系统中的矩形液晶面板，聚焦透镜对光束的压缩效果满足液晶面板对照明光束小角度入射的要求。

最主要的，该照明装置用于液晶投影系统中时，其输出的矩形光束可基本上被液晶面板全部利用，最大程度地减少了照明光束边缘部分的损失，该液晶投影系统的图像显示亮度显著提高。

另外，本发明提供的聚焦透镜仅仅是在现有反射式聚光透镜的光出射端面设置数个棱镜，便获得了较高的光利用率，改进成本很低。

附图说明

图1为本发明所述聚焦透镜优选实施例一的立体结构示意图。

图2为本发明所述聚焦透镜优选实施例二的立体结构示意图。

图3为所述聚焦透镜一种实施方式的正面示意图(通过旋转聚焦透镜实体达到与此图相对应的视角)。

图4为所述聚焦透镜另一种实施方式的正面示意图(通过旋转聚焦透镜实体达到与此图相对应的视角)。

图5为采用图4中所述聚焦透镜的照明装置的示意图及该照明装置用于液晶投影系统的光路示意图。

图6为将图5中的照明装置旋转90°后的正面示意图及此视角下该照明装置在液晶投影系统中的光路示意图。

图7为另一种实施方式的聚焦透镜及照明装置的结构示意图及光路示意图。

图8为本发明所述照明装置输出的光斑效果示意图之一。

图9为本发明所述照明装置输出的光斑效果示意图之二。

图10为本发明所述照明装置输出的光斑效果示意图之三。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。