[发明专利]提高近光路照均匀性的光学系统及灯具

权利要求书

1.一种提高近光路照均匀性的光学系统，其特征在于，包括出光模块(1)、近光截止线挡板(2)及透镜组(3)；

所述透镜组(3)包括透镜(301)，所述近光截止线挡板(2)位于所述出光模块(1)和所述透镜(301)之间，所述近光截止线挡板(2)相对于水平面旋转，所述近光截止线挡板(2)与水平面之间存在有夹角；

所述出光模块(1)用来发射光线，所述近光截止线挡板(2)用来反射所述出光模块(1)发射的光线；

所述出光模块(1)发射的光线汇聚到所述透镜(301)内表面的焦点处；

一部分光线通过所述近光截止线挡板(2)到达中心线下的所述透镜(301)内表面，光线在所述透镜(301)内部传播到所述透镜(301)的外表面，然后向上汇聚到所述透镜(301)外表面的焦点处；

另一部光反射光线被所述近光截止线挡板(2)挡住且被反射，光线到达中心线上的所述透镜(301)内表面处进入到所述透镜(301)内部，传播至所述透镜(301)外表面，在向下汇聚到所述透镜(301)外表面的焦点处。

2.根据权利要求1所述的提高近光路照均匀性的光学系统，其特征在于，中心光线通过所述透镜(301)，近光截止线挡板(2)旋转的角度计算方法如下：

定义所述透镜(301)内表面的焦点定义为P₁，定义所述透镜(301)外表面的焦点定义为P₂，定义反射点为O，定义出射光线为EO，定义法线为ON；

EO被水平近光截止线挡板(202)反射的光线定义为OH₂，OH₂经所述透镜(301)两次折射后的光线定义为H₂’T₂；

EO被带有角度的近光截止线挡板(201)反射的光线定义为OH₁，角度为α，OH₁经所述透镜(301)两次折射后的光线定义为H₁’T₁；

定义中心光线通过切面A，模拟所述近光截止线挡板(2)旋转角度α前后光线到达25m焦点处的角度差值并定义为β：

β＝∠T₁P₂T₂＝∠H′₂P₂O-∠H′₁P₂O；

根据透镜的角放大公式γ＝S/S'，S是所述透镜(301)内表面的焦距，S'是所述透镜(301)外表面的焦距，得出：

由于旋转角度较小，光线反射点O偏离焦点P₁可以忽略不计，P₁等效近似为O，计算过程如下：

其中∠H₂OH₁为所述近光截止线挡板(2)旋转α角度之前和之后两种情况光线通过所述透镜(301)前的角度差值，所述近光截止线挡板(2)旋转α角度之前和之后两种情况光线通过所述透镜(301)折射后的角度差值是∠H′₂P₂H′₁，由此计算出所述近光截止线挡板(2)旋转α角度之前和之后两种情况光线通过所述透镜(301)前的角度差值与通过所述透镜(301)折射后的差值对应关系；

根据反射定律入射角等于反射角，∠EON＝∠NOH₂，在入射光线不变的情况下，当反射面旋转α，法线也旋转α，旋转后的法线定义为ON′，入射角变为∠EON′，且等于∠EON+α，定义反射角为∠N′OH₁，且等于∠EON′；

反射角∠N′OH₁＝∠N′OH₂+∠H₂OH₁；

∠N′OH₁＝∠N′OH₂+∠H₂OH₁＝∠NOH₂-α+∠H₂OH₁；

代入上述得出的∠N′OH₁＝∠EON′，得到：

∠NOH₂-α+∠FH₂OH₁＝∠EON′＝∠EON+α

由∠EON＝∠NOH₂，得到：

∠H₂OH₁＝2α；

得出在入射光不变的情况下，反射角度的变化是反射面旋转角度的两倍；

整理上述对应关系：

∠H₂OH₁＝2α；

得出当最终光型相差β时，所述近光截止线遮挡板(2)需要旋转