[发明专利]一种光学透镜

权利要求书

1.一种光学透镜，包括入光面、出光面、四个转角面和四个侧面，所述入光面为凸形形状，其特征在于，所述四个侧面呈正方形排布在出光面的四侧，所述四个转角面分别位于所述正方形的四个转角，用于对光线进行折射或反射，所述正方形的中心设置有凹透镜，所述出光面、四个转角面和四个侧面之间平滑连接，形成罩子形的连续平滑曲面，所述罩子形连续平滑曲面由中心向外侧至少划分为第一部分、第二部分和第三部分，光线通过所述第一部分和第二部分入射到空气中的入射角k₁满足k₁＝15°～22°，通过所述第三部分入射到空气中的入射角k₂满足k₂＝12°～17°。

2.根据权利要求1所述的一种光学透镜，其特征在于，所述罩子形的连续平滑曲面整体呈外凸形或内凹形。

3.根据权利要求2所述的一种光学透镜，其特征在于，所述透镜使LED发出的光线形成正方形光斑。

4.根据权利要求3所述的一种光学透镜，其特征在于，所述入光面是由抛物线绕光学透镜的中轴线旋转形成的。

5.根据权利要求3所述的一种光学透镜，其特征在于，所述入光面是由折线绕光学透镜的中轴线旋转形成的。

6.根据权利要求5所述的一种光学透镜，其特征在于，所述折线由三条线段相连而成。

7.根据权利要求3所述的一种光学透镜，其特征在于，用于折射的转角面与所述正方形的夹角的取值范围为

8.根据权利要求3所述的一种光学透镜，其特征在于，用于反射的转角面与所述正方形的夹角的取值范围为

9.一种根据权利要求3至8任意一项所述的光学透镜形成正方形光斑的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定正方形目标照明区域的边长及LED光源离照明区域的距离；

S2、确定形成所需光斑的光线在水平方向和对角线方向与透镜中轴所成的角度，分别为γ和ε；

S3、确定透镜材料，并根据透镜材料确定透镜的折射率n_g；

S4、根据公式δ＝(θ_i2-θ_i1)+(θ_i4-θ_i3)、n_asinθ_i1＝n_gsinθ_i2和n_gsinθ_i3＝n_asinθ_i4确定光线经过透镜的最终折射角度δ，其中，θ_i1和θ_i2分别为光线入射到透镜时产生的入射角和折射角，θ_i3和θ_i4分别为光线从透镜入射空气中时产生的入射角和折射角，n_a是空气的光线折射率；

S5、沿透镜中心向外侧的方向，将罩子形连续曲面分为至少三部分，在满足k₁＝15°～22°和k₂＝12°～17°条件下，确定光线通过每一部分入射空气时的入射角大小；

S6、根据需要确定转角面的面积以及其与侧面围成的正方形所成角度。