技术领域

本发明涉及 LED的聚光及成像， 尤其是平面多颗 LED灯珠的合光聚光和成像。 背景技术

光的聚焦主要需要两部分， 第一是光源， 第二是聚焦装置。 现有多颗 LED的合光 聚光方法一般是通过改变 LED光源的每个 LED灯珠的发光角度来达到目的的，如中国 专利公开号为 201575340U的一种 LED聚焦装置，包括底座、两个以上的 LED灯； LED 灯包括 LED光源、 配装透镜、 透镜架及散热柱， LED光源安装在散热柱的一端， 配装 透镜安装在 LED光源的前方并包裹 LED光源， 配装透镜通过透镜架安装在散热柱上； LED灯通过散热柱安装在底座上， 底座为弧形曲片， LED灯安装在弧形曲片上。 上述 成像装置中， LED光源是安装在弧形曲片上的， 依靠弧形曲片的角度将 LED灯发出来 的光进行聚合， 从而达到聚光的作用。该种成像装置存在以下 缺点： 作为光源一部分的 弧形曲片加工难度大， 进度要求高； 安装精度要求高； 曲片弧面一旦加工成型， LED 光源位置无法改变， 无法通过光源进行调焦， 只能通过像镜组进行调焦， 校对成像镜组 中的多个透镜工作量大， 耗时长； 并且该聚光方法所用镜头组较大， 合光距离长， 合光 不均匀， 造成成本过高。 发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种用 于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠 合光聚光系统， 平面光源的加工、 安装方便， 成本低； 调焦容易， 实现短距离合光， 且 合光均匀， 适合成像。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种用 于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠 合光聚光方法， 光源的加工、 安装方便， 成本低； 调焦容易， 实现短距离合光， 且合光 均匀。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种具 有对焦功能的多颗 LED灯珠合光成 像系统， 平面光源的加工、 安装方便， 成本低， 调焦容易。 本发明所要解决的技术问题之四是提供一种具 有变焦功能的多颗 LED灯珠合光成 像系统， 平面光源的加工、 安装方便， 成本低， 调焦容易。

为解决上述技术问题之一， 本发明的技术方案是： 一种多颗 LED灯珠合光聚光系 统， 包括光源， 所述光源包括平面基板， 所述平面基板上设有两颗以上 LED灯珠， 每 颗 LED灯珠前方均对应设有一个第一聚光镜， 所有第一聚光镜组成第一聚光镜组； 每 个第一聚光镜前方均对应设有一个第二聚光镜 ，所有第二聚光镜组成第二聚光镜组； 每 个第二聚光镜前方均对应设有一个第三聚光镜 ，所有第三聚光镜组成第三聚光镜组； 所 述第三聚光镜组前方设有一个第四聚光镜。能 做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的 发散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜将多束近 平行光聚焦到第四聚光镜的焦点附近，进而实 现多颗灯珠的光束合成。灯珠在同一平面， 安装方便， 工艺简单， 散热容易处理，成本低廉； 光学效率提高 80%; 短距离实现合光， 且合光均匀。

作为改进， 所述第一聚光镜为非球面镜， 圆锥系数为 -0.85— 0.6， 曲率半径为 4.5~10mm, 直径为 10~20mm。

作为改进， 所述第二聚光镜为普通球面镜， 其左侧凸面曲率半径为 20~60mm， 右 侧凸面曲率半径为 8~20mm， 直径为 10~20mm。

作为改进， 所述第三聚光镜为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 40~80mm， 直径为 20~30mm。

作为改进， 所述第四聚光镜的焦距为 80~120mm， 直径为 65~75mm。

作为改进， 所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为 0~3mm。

作为改进， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 8~15mm。

作为改进， 所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 2~50mm。

作为改进， 所述第一、 二、 三、 四聚光镜的边厚均为 l~5mm。

为解决上述技术问题之二， 本发明的技术方案是： 一种多颗 LED灯珠合光聚光方 法， 所述聚光方法中， 多颗 LED灯珠均处于同一平面， 每颗 LED灯珠前方均对应设有 一个第一聚光镜，所有第一聚光镜组成第一聚 光镜组； 每个第一聚光镜前方均对应设有 一个第二聚光镜，所有第二聚光镜组成第二聚 光镜组； 每个第二聚光镜前方均对应设有 一个第三聚光镜，所有第三聚光镜组成第三聚 光镜组； 所述第三聚光镜组前方设有一个 第四聚光镜； 每颗 LED灯珠发出来的光线经过其对应的第一聚光镜 、 第二聚光镜、 第 三聚光镜进行聚光后， 光线的发散角变得较小， 形成一束近平行光， 多束近平行光同时 经过第四聚光镜进行光的聚焦和混合， 聚焦混合后， 在第四聚光镜焦点附近， 60%以上 的光线集中在 20mm-60mm直径范围以内， 且 60%以上的光线发散角在 40度以内。 能 做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发散 光线 80%的光通量聚集为发散度较小的 近平行光线，然后再由第四聚光镜将多束近平 行光聚焦到第四聚光镜的焦点附近， 进而 实现多颗灯珠的光束合成。 灯珠在同一平面， 安装方便， 工艺简单， 散热容易处理， 成 本低廉； 光学效率提高 80%; 短距离实现合光， 且合光均匀。

作为改进， 所述多颗 LED灯珠设于同一平面基板上， 平面基板加工方便， 节约成 本； LED灯珠在平面上的安装精度要求相对较低。

作为改进， 所述第一聚光镜为非球面镜， 圆锥系数为 -0.85— 0.6， 曲率半径为 4.5~10mm, 直径为 10~20mm， 边厚为 l~5mm; 所有第一聚光镜处于同一平面上， 第一 聚光镜组对 LED发出来的光线进行第一次聚光。

作为改进， 所述第二聚光镜为球面镜， 其左侧凸面曲率半径为 20~60mm， 右侧凸 面曲率半径为 8~20mm， 直径为 10~20mm， 边厚为 l~5mm; 所有第二聚光镜处于同一平 面上， 第二聚光镜组对 LED发出来的光线进行第二次聚光。

作为改进， 所述第三聚光镜为球面镜， 其凸面曲率半径为 40~80mm， 直径为

20~30mm， 边厚为 l~5mm; 所有第三聚光镜处于同一平面上， 第三聚光镜组对 LED发 出来的光线进行第三次聚光。

作为改进， 所述第四聚光镜为正透镜， 可以使非涅尔透镜或普通球面聚光镜， 所 述第四聚光镜的焦距为 80~120mm， 直径为 65~75mm， 边厚为 l~5mm; 第四聚光镜将经 过三次聚光的多束近平行光聚焦到第四聚光镜 的焦点。第一聚光镜与第二聚光镜之间的 距离为 0~3mm， 第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 8~15mm， 第三聚光镜与第四聚 光镜之间的距离为 2~50mm。

为解决上述技术问题之三， 本发明的技术方案是： 一种具有对焦功能的多颗 LED 灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的成像镜组， 所述光源包括平面基板， 所 述平面基板上设有两颗以上 LED灯珠， 每颗 LED灯珠前方均对应设有一个第一聚光镜， 所有第一聚光镜组成第一聚光镜组； 每个第一聚光镜前方均对应设有一个第二聚光 镜， 所有第二聚光镜组成第二聚光镜组； 每个第二聚光镜前方均对应设有一个第三聚光 镜， 所有第三聚光镜组成第三聚光镜组； 所述第三聚光镜组前方设有一个第四聚光镜； 所述 成像镜组按光路方向依次包括第一平凸镜、第 二平凸镜、第三平凸镜。对于成像系统的 光源， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散光线 80%的光通量聚集为发散度 较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜将多束近平行光聚焦到第 四聚光镜的焦点附 近， 进而实现多颗灯珠的光束合成； 灯珠在同一平面， 安装方便， 工艺简单， 散热容易 处理， 成本低廉； 光学效率提高 80%; 短距离实现合光， 且合光均匀。 对于成像系统的 成像镜组，整个成像系统镜头结构简单，低成 本，成像清晰，成像物范围大，可达 60mm， 可放置较多成像物。 光源与成像镜组组合而成的成像系统效率高， 成像清晰， 对焦， 用 大功率 led作为光源， 成本低。

作为改进， 所述第一聚光镜为非球面镜， 圆锥系数为 -0.85— 0.6， 曲率半径为 4.5~10mm, 直径为 10~20mm; 所述第二聚光镜为普通球面镜， 其左侧凸面曲率半径为 20~60mm， 右侧凸面曲率半径为 8~20mm， 直径为 10~20mm; 所述第三聚光镜为简单 平凸镜， 其凸面曲率半径为 40~80mm， 直径为 20~30mm; 所述第四聚光镜的焦距为 80~120mm， 直径为 65~75mm。

作为改进， 所述第一聚光镜与第二聚光镜之间的距离为 0~3mm; 所述第二聚光镜 与第三聚光镜之间的距离为 8~15mm; 所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 2~50mm。

作为改进， 所述第一平凸镜右侧凸面曲率半径为 70~85mm， 直径为 63~74mm; 所 述第二平凸镜右侧凸面曲率半径为 120~140mm， 直径为 65~75mm; 所述第三平凸镜右 侧凸面曲率半径为 140~160mm， 直径为 75~85mm。

作为改进， 所述第一平凸镜与第二平凸镜之间的距离为 0~3mm; 所述第一平凸镜 与第二平凸镜组成对焦镜组， 所述对焦镜组在系统中的成像物后 25~60mm; 所述第三 平凸镜在系统中成像物后 150~170mm。

作为改进， 所述第一聚光镜、 第二聚光镜、 第三聚光镜、 第四聚光镜、 第一平凸 镜、 第二平凸镜、 第三平凸镜边厚为 l~5mm。

为解决上述技术问题之四， 本发明的技术方案是： 一种具有变焦功能的多颗 LED 灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的成像镜组， 所述光源包括平面基板， 所 述平面基板上设有两颗以上 LED灯珠， 每颗 LED灯珠前方均对应设有一个第一聚光镜， 所有第一聚光镜组成第一聚光镜组； 每个第一聚光镜前方均对应设有一个第二聚光 镜， 所有第二聚光镜组成第二聚光镜组； 每个第二聚光镜前方均对应设有一个第三聚光 镜， 所有第三聚光镜组成第三聚光镜组； 所述第三聚光镜组前方设有一个第四聚光镜； 所述 成像镜组按光路方向依次包括第一平凸镜、第 二平凸镜、第三平凸镜。对于成像系统的 光源， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散光线 80%的光通量聚集为发散度 较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜将多束近平行光聚焦到第 四聚光镜的焦点附 近， 进而实现多颗灯珠的光束合成； 灯珠在同一平面， 安装方便， 工艺简单， 散热容易 处理， 成本低廉； 光学效率提高 80%; 短距离实现合光， 且合光均匀。 对于成像系统的 成像镜组， 系统成像物范围较大， 可达 70mm， 可放置较多成像物； 光源与成像镜组组合 而成的成像系统具有较大范围的变焦功能， 并能在镜头后 1米以外任何距离对成像物成 像清晰， 且成本低廉。 效率高， 成像清晰， 可变焦， 对焦， 用大功率 led作为光源， 成 本低。

作为改进， 所述第一聚光镜为非球面镜， 圆锥系数为 -0.85—0.6， 曲率半径为 4.5~10mm, 直径为 10~20mm; 所述第二聚光镜为普通球面镜， 其左侧凸面曲率半径为 20~60mm, 右侧凸面曲率半径为 8~20mm， 直径为 10~20mm; 所述第三聚光镜为简单平 凸镜， 其凸面曲率半径为 40~80mm， 直径为 20~30mm; 所述第四聚光镜的焦距为 80~120mm, 直径为 65~75mm。

作为改进，所述第一聚光镜与第二聚光镜之间 的距离为 0~3mm;所述第二聚光镜与 第三聚光镜之间的距离为 8~15mm; 所述第三聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 2~50mm。

作为改进， 所述第一平凸镜右侧凸面曲率半径为 60~70mm， 直径为 65~75mm; 所 述胶合镜左侧凸面曲率半径为 400~420mm， 中间凸面曲率半径为 57~60mm， 右侧凸面 曲率半径为 200~240mm， 直径为 65~75mm; 所述双凸镜左侧凸面曲率半径为 85~95mm， 右侧凸面曲率半径为 550~580mm， 直径为 65~75mm; 所述双凹镜左侧凹面曲率半径为 110~130mm, 右侧凸面曲率半径为 300~330mm， 直径为 65~75mm， 中心厚度为 2~5mm; 所述第二平凸镜右侧凸面曲率半径为 100~130mm， 直径为 115~125mm。

作为改进， 所述第一平凸镜与胶合镜之间的距离为 0~3mm， 胶合镜与双凸镜之间 的距离为 0~3mm; 所述第一平凸镜、 胶合镜、 双凸镜组成对焦镜组， 所述对焦镜组在 成像物后 30~100mm， 双凹镜在成像物后 120~190mm， 第二平凸镜在成像物后 210~230mm。

作为改进， 所述第一聚光镜、 第二聚光镜、 第三聚光镜、 第四聚光镜、 第一平凸 镜、 双凸镜、 第二平凸镜的边厚均为 l~5mm。

作为改进， 所述 LED灯珠呈均匀分布， 形成多点的发光的平面光源。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

1、 平面 LED灯组加工更方便， 加工以及安装所要求的精度不高； 2、 可通过第四聚光镜进行调焦， 调焦更方便快捷；

3、 平面 LED光源散热容易处理， 成本低廉；

4、 光源经过四次聚光， 光学效率提高 80% ;

5、 短距离实现合光， 且合光均匀。

6、 第一平凸镜与第二平凸镜组成对焦镜组， 在成像系统中用于系统对焦， 使镜 头后 2米以外成像清晰；

7、 整个成像系统镜头结构简单，低成本，成像清 晰，成像物范围大，可达 60mm， 可放置较多成像物。

8、 系统成像物范围较大， 可达 70mm， 可放置较多成像物；

9、 系统具有较大范围的变焦功能， 并能在镜头后 1米以外任何距离对成像物成 像清晰， 且成本低廉。 附图说明

图 1为本发明实施例 1至 6的聚光系统的俯视图。

图 2为图 1的 A-A剖视图。

图 3为实施例 7至 9成像系统结构示意图。

图 4为实施例 7至 9成像系统光源灯珠的分布视图。

图 5为实施例 10至 12成像系统结构示意图。

图 6为实施例 10至 12成像系统光源灯珠的分布视图。 具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例 1

如图 1、 2所示， 一种用于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠合光聚光系统， 所述 合光聚光系统包括平面光源，所述平面光源包 括平面基板， 所述平面基板上均匀分布有 多颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯 珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚 光镜 11为非球面镜，圆锥系数为 -0.85，曲率半径为 4.5mm，直径为 10mm，边厚为 lmm， 四个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 20mm， 右曲率半径为 8mm， 直径为 10mm， 边厚 为 lmm， 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 40mm， 直径为 20mm， 边厚为 lmm， 四个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 80mm， 直径为 65mm， 边厚为 lmm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 0mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 8mm， 所述第三聚 光镜与第四聚光镜之间的距离为 2mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束近 平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

实施例 2

如图 1、 2所示， 一种用于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠合光聚光系统， 所述合 光聚光系统包括平面光源，所述平面光源包括 平面基板， 所述平面基板上均匀分布有多 颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚光 镜 11为非球面镜， 圆锥系数为 -0.7， 曲率半径为 7.0mm， 直径为 15mm， 边厚为 3mm， 四个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 40mm， 右曲率半径为 14mm， 直径为 15mm， 边厚 为 3mm， 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 60mm， 直径为 25mm， 边厚为 3mm， 四个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 100mm, 直径为 70mm， 边厚为 3mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 1.5mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 12mm， 所述第三 聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 25mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的 发散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束 近平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

实施例 3

如图 1、 2所示， 一种用于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠合光聚光系统， 所述合 光聚光系统包括平面光源，所述平面光源包括 平面基板， 所述平面基板上均匀分布有多 颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚光 镜 11为非球面镜， 圆锥系数为 -0.6， 曲率半径为 10mm， 直径为 20mm， 边厚为 5mm， 四个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 60mm， 右曲率半径为 20mm， 直径为 20mm， 边厚 为 5mm， 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 80mm， 直径为 30mm， 边厚为 5mm， 四个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 120mm， 直径为 75mm， 边厚为 5mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 3mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 15mm， 所述第三 聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 50mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的 发散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束 近平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

综上实施例 1~3所述， 平面 LED灯光源加工更方便， 加工以及安装所要求的精度 不高； 可通过第四聚光镜 4进行调焦， 调焦更方便快捷； 平面 LED光源散热容易处理， 成本低廉； 光学效率提高 80%; 短距离实现合光， 且合光均匀。 三次均匀递减地聚光， 从 LED灯珠发出 120度的光束角通过第一聚光镜组 1第一次聚到 70-80度， 通过第二 聚光镜组 2第二次聚到 30-40度， 通过第三聚光镜组 3第三次聚到 20度以内， 最后在 第四聚光镜 4焦点附近， 60%以上的光线集中在 20mm-60mm直径范围以内， 且 60%以 上的光线发散角在 40度以内， 适合放置成像物。

实施例 4 如图 1、 2所示， 一种用于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠合光聚光方法， 由平面 的光源进行合光聚光，平面的光源包括平面基 板，所述平面基板上均匀分布有多颗 LED 灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯珠 5形成 平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚光镜 11 为非球面镜， 圆锥系数为 -0.85， 曲率半径为 4.5mm， 直径为 10mm， 边厚为 lmm， 四 个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行第 一次聚光。每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21 为普通球面镜， 其左曲率半径为 20mm， 右曲率半径为 8mm， 直径为 10mm， 边厚为 lmm, 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2， 对 LED发出来的光 线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第三 聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 40mm， 直径为 20mm， 边厚为 lmm， 四 个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行第 三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔透 镜， 所述第四聚光镜的焦距为 80mm， 直径为 65mm， 边厚为 lmm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光镜之 间的距离为 0mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 8mm， 所述第三聚光镜 与第四聚光镜之间的距离为 2mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散光 线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束近平行 光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

实施例 5

如图 1、 2所示， 一种用于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠合光聚光方法， 由平面 的光源进行合光聚光，平面的光源包括平面基 板，所述平面基板上均匀分布有多颗 LED 灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯珠 5形成 平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚光镜 11 为非球面镜， 圆锥系数为 -0.7， 曲率半径为 7.0mm， 直径为 15mm， 边厚为 3mm， 四个 第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行第一 次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21 为普通球面镜， 其左曲率半径为 40mm， 右曲率半径为 14mm， 直径为 15mm， 边厚为 3mm, 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2， 对 LED发出来的光 线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第三 聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 60mm， 直径为 25mm， 边厚为 3mm， 四 个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行第 三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔透 镜， 所述第四聚光镜的焦距为 100mm, 直径为 70mm， 边厚为 3mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光镜之 间的距离为 1.5mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 12mm， 所述第三聚光 镜与第四聚光镜之间的距离为 25mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散 光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束近平 行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

实施例 6

如图 1、 2所示， 一种用于能够成像的灯具的多颗 LED灯珠合光聚光方法， 由平面 的光源进行合光聚光，平面的光源包括平面基 板，所述平面基板上均匀分布有多颗 LED 灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯珠 5形成 平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚光镜 11 为非球面镜， 圆锥系数为 -0.6， 曲率半径为 10mm， 直径为 20mm， 边厚为 5mm， 四个 第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行第一 次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21 为普通球面镜， 其左曲率半径为 60mm， 右曲率半径为 20mm， 直径为 20mm， 边厚为 5mm, 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2， 对 LED发出来的光 线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第三 聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 80mm， 直径为 30mm， 边厚为 5mm， 四 个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行第 三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔透 镜， 所述第四聚光镜的焦距为 120mm， 直径为 75mm， 边厚为 5mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光镜之 间的距离为 3mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 15mm， 所述第三聚光 镜与第四聚光镜之间的距离为 50mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散 光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束近平 行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

综上实施例 4~6所述， 三次均匀递减地聚光， 从 LED灯珠发出 120度的光束角通 过第一聚光镜组 1第一次聚到 70-80度， 通过第二聚光镜组 2第二次聚到 30-40度， 通 过第三聚光镜组 3第三次聚到 20度以内， 最后在第四聚光镜 4焦点附近， 60%以上的 光线集中在 20mm-60mm直径范围以内， 且 60%以上的光线发散角在 40度以内， 适合 放置成像物。

平面 LED灯光源加工更方便， 加工以及安装所要求的精度不高； 可通过第四聚光 镜 4进行调焦， 调焦更方便快捷； 平面 LED光源散热容易处理， 成本低廉； 光学效率 提高 80% ; 短距离实现合光， 且合光均匀。 以四颗 60W的 led灯珠为例， 聚焦合成后 可用于变焦成像系统， 出射光束角由 12 度变焦到 40 度， 1 米光斑的平均照度可达 4500Lx, 而传统 HID光源的同类灯具， 575W的 1米光斑平均照度 6500Lx左右。 实施例 7

一种具有对焦功能的多颗 LED灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的成 像镜组。

光源

如图 1、 2所示， 所述光源为平面光源包括平面基板， 所述平面基板上均匀分布有 多颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有三颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四三颗 LED 灯珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一 聚光镜 11为非球面镜， 圆锥系数为 -0.85， 曲率半径为 4.5mm， 直径为 10mm， 边厚为 lmm, 三个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光 线进行第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二 聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 20mm， 右曲率半径为 8mm， 直径为 10mm， 边厚为 lmm，三个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出 来的光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所 述第三聚光镜 31为简单平凸镜，其凸面曲率半径为 40mm，直径为 20mm，边厚为 lmm， 三个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 80mm， 直径为 65mm， 边厚为 lmm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 0mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 8mm， 所述第三聚 光镜与第四聚光镜之间的距离为 2mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束近 平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

成像镜组

如图 1所示， 按光路方向依次设有第一平凸镜 7、 第二平凸镜 8、 第三平凸镜 9。 所述第一平凸镜 7右侧凸面曲率半径为 70mm， 边厚为 lmm， 直径为 63mm; 所述第二 平凸镜 8右侧凸面曲率半径为 120mm， 边厚为 lmm， 直径为 65mm; 所述第三平凸镜 9右侧凸面曲率半径为 140mm， 边厚为 lmm， 直径为 75mm。 所述第一平凸镜 7与第 二平凸镜 8之间的距离为 0mm; 所述第一平凸镜 7与第二平凸镜 8组成对焦镜组， 所 述对焦镜组在系统中的成像物 4后 25mm; 所述第三平凸镜 9 在系统中成像物 4后 150mm。第一平凸镜 7与第二平凸镜 8组成对焦镜组， 在成像系统中用于系统对焦， 使 镜头后 2米以外成像清晰； 整个成像系统镜头结构简单， 低成本， 成像清晰， 成像物 4 范围大， 可达 60mm， 可放置较多成像物。

实施例 8

一种具有对焦功能的多颗 LED灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的成 像镜组。

光源

如图 1、 2所示， 所述光源为平面光源包括平面基板， 所述平面基板上均匀分布有 多颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有三颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的三颗 LED灯 珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚 光镜 11为非球面镜， 圆锥系数为 -0.7， 曲率半径为 7.0mm，直径为 15mm，边厚为 3mm， 三个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 40mm， 右曲率半径为 14mm， 直径为 15mm， 边厚 为 3mm，三个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 60mm， 直径为 25mm， 边厚为 3mm， 三个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 100mm, 直径为 70mm， 边厚为 3mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 1.5mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 12mm， 所述第三 聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 25mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的 发散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束 近平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

成像镜组

如图 1所示， 按光路方向依次设有第一平凸镜 7、 第二平凸镜 8、 第三平凸镜 9。 所述第一平凸镜 7右侧凸面曲率半径为 80mm， 边厚为 3mm， 直径为 68mm; 所述第二 平凸镜 8右侧凸面曲率半径为 130mm， 边厚为 3mm， 直径为 70mm; 所述第三平凸镜 9右侧凸面曲率半径为 150mm， 边厚为 3mm， 直径为 80mm。 所述第一平凸镜 7与第 二平凸镜 8之间的距离为 1.5mm;所述第一平凸镜 7与第二平凸镜 8组成对焦镜组，所 述对焦镜组在系统中的成像物 4后 45mm; 所述第三平凸镜 9 在系统中成像物 4后 160mm。第一平凸镜 7与第二平凸镜 8组成对焦镜组， 在成像系统中用于系统对焦， 使 镜头后 2米以外成像清晰； 整个成像系统镜头结构简单， 低成本， 成像清晰， 成像物 4 范围大， 可达 60mm， 可放置较多成像物。

实施例 9

一种具有对焦功能的多颗 LED灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的成 像镜组。

光源

如图 1、 2所示， 所述光源为平面光源包括平面基板， 所述平面基板上均匀分布有 多颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有三颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的三颗 LED灯 珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚 光镜 11为非球面镜， 圆锥系数为 -0.6， 曲率半径为 10mm， 直径为 20mm，边厚为 5mm， 三个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 60mm， 右曲率半径为 20mm， 直径为 20mm， 边厚 为 5mm，三个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 80mm， 直径为 30mm， 边厚为 5mm， 三个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 120mm， 直径为 75mm， 边厚为 5mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 3mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 15mm， 所述第三 聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 50mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的 发散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束 近平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

成像镜组

如图 1所示， 按光路方向依次设有第一平凸镜 7、 第二平凸镜 8、 第三平凸镜 9。 所述第一平凸镜 7右侧凸面曲率半径为 85mm， 边厚为 5mm， 直径为 74mm; 所述第二 平凸镜 8右侧凸面曲率半径为 140mm， 边厚为 5mm， 直径为 75mm; 所述第三平凸镜 9右侧凸面曲率半径为 160mm， 边厚为 5mm， 直径为 85mm。 所述第一平凸镜 7与第 二平凸镜 8之间的距离为 3mm; 所述第一平凸镜 7与第二平凸镜 8组成对焦镜组， 所 述对焦镜组在系统中的成像物 4后 60mm; 所述第三平凸镜 9 在系统中成像物 4后 170mm。第一平凸镜 7与第二平凸镜 8组成对焦镜组， 在成像系统中用于系统对焦， 使 镜头后 2米以外成像清晰； 整个成像系统镜头结构简单， 低成本， 成像清晰， 成像物 4 范围大， 可达 60mm， 可放置较多成像物。

综上实施例 7~9所述， 三次均匀递减地聚光， 从 LED灯珠发出 120度的光束角通 过第一聚光镜组 1第一次聚到 70-80度， 通过第二聚光镜组 2第二次聚到 30-40度， 通 过第三聚光镜组 3第三次聚到 20度以内， 最后在第四聚光镜 4焦点附近， 60%以上的 光线集中在 20mm-60mm直径范围以内， 且 60%以上的光线发散角在 40度以内， 适合 放置成像物。 光源与成像镜组组合而成的成像系统效率高， 成像清晰， 对焦， 用大功率 led作为光源， 成本低。

实施例 10

一种具有变焦功能的多颗 LED灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的成 像镜组。

光源

如图 1、 2所示， 所述光源为平面光源包括平面基板， 所述平面基板上均匀分布有 多颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯 珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚 光镜 11为非球面镜，圆锥系数为 -0.85，曲率半径为 4.5mm，直径为 10mm，边厚为 lmm， 四个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 20mm， 右曲率半径为 8mm， 直径为 10mm， 边厚 为 lmm， 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 40mm， 直径为 20mm， 边厚为 lmm， 四个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 80mm， 直径为 65mm， 边厚为 lmm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 0mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 8mm， 所述第三聚 光镜与第四聚光镜之间的距离为 2mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的发 散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束近 平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

成像镜组

如图 1所示， 按光学路径依次设有第一平凸镜 12、 胶合镜 13、 双凸镜 14、 双凹镜

15、 第二平凸镜 16。 所述第一平凸镜 12右侧凸面曲率半径为 60mm， 直径为 65mm， 边厚 lmm。 所述胶合镜 13左侧凸面曲率半径为 400mm， 中间凸面曲率半径为 57mm， 右侧凸面曲率半径为 200mm，直径为 65mm。所述双凸镜 14左侧凸面曲率半径为 85mm， 右侧凸面曲率半径为 550mm， 直径为 65mm， 边厚 lmm。所述双凹镜 15左侧凹面曲率 半径为 llOmm, 右侧凸面曲率半径为 300mm， 直径为 65mm， 中心厚度为 2mm。 所述 第二平凸镜 16右侧凸面曲率半径为 100mm, 直径为 115mm， 边厚为 lmm。 所述第一 平凸镜 12与胶合镜 13之间的距离为 Omm，胶合镜 13与双凸镜 14之间的距离为 Omm; 所述第一平凸镜 12、 胶合镜 13、 双凸镜 14组成对焦镜组， 所述对焦镜组在成像物 6 后 30mm， 双凹镜 15在成像物 6后 120mm， 第二平凸镜 16在成像物 6后 210mm。 胶 合镜 13用于减少系统的象差，对焦镜组在成像系统� ��用于系统对焦， 双凹镜 15用于消 除系统象差并实现变焦。 系统成像物 6范围较大， 可达 70mm， 可放置较多成像物 6; 系 统具有较大范围的变焦功能， 并能在镜头后 1米以外任何距离对成像物 6成像清晰， 且 成本低廉。

实施例 11

一种具有变焦功能呢的多颗 LED灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的 成像镜组。

光源

如图 1、 2所示， 所述光源为平面光源包括平面基板， 所述平面基板上均匀分布有 多颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯 珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚 光镜 11为非球面镜， 圆锥系数为 -0.7， 曲率半径为 7.0mm，直径为 15mm，边厚为 3mm， 四个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 40mm， 右曲率半径为 14mm， 直径为 15mm， 边厚 为 3mm， 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 60mm， 直径为 25mm， 边厚为 3mm， 四个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 100mm, 直径为 70mm， 边厚为 3mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 1.5mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 12mm， 所述第三 聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 25mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的 发散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束 近平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

成像镜组

如图 1所示， 按光学路径依次设有第一平凸镜 12、 胶合镜 13、 双凸镜 14、 双凹 镜 15、第二平凸镜 16。所述第一平凸镜 12右侧凸面曲率半径为 65mm， 直径为 70mm， 边厚 3mm。所述胶合镜 13左侧凸面曲率半径为 410mm，中间凸面曲率半径为 58.5mm， 右侧凸面曲率半径为 220mm，直径为 70mm。所述双凸镜 14左侧凸面曲率半径为 90mm， 右侧凸面曲率半径为 565mm， 直径为 70mm， 边厚 3mm。所述双凹镜 15左侧凹面曲率 半径为 120mm， 右侧凸面曲率半径为 315mm， 直径为 70mm， 中心厚度为 3.5mm。 所 述第二平凸镜 16右侧凸面曲率半径为 115mm， 直径为 120mm， 边厚为 3mm。 所述第 一平凸镜 12与胶合镜 13之间的距离为 1.5mm， 胶合镜 13与双凸镜 14之间的距离为 1.5mm; 所述第一平凸镜 12、 胶合镜 13、 双凸镜 14组成对焦镜组， 所述对焦镜组在成 像物 6后 65mm，双凹镜 15在成像物 6后 155mm，第二平凸镜 16在成像物 6后 220mm。 胶合镜 13用于减少系统的象差，对焦镜组在成像系统� ��用于系统对焦， 双凹镜 15用于 消除系统象差并实现变焦。 系统成像物 6范围较大， 可达 70mm， 可放置较多成像物 6; 系统具有较大范围的变焦功能， 并能在镜头后 1米以外任何距离对成像物 6成像清晰， 且成本低廉。

实施例 12

一种具有变焦功能的多颗 LED灯珠合光成像系统， 包括光源、 设于光源前方的成 像镜组。

光源

如图 1、 2所示， 所述光源为平面光源包括平面基板， 所述平面基板上均匀分布有 多颗 LED灯珠 5， 本实施例中一共设有四颗 LED灯珠 5， 处于同一平面的四颗 LED灯 珠 5形成平面光源。 每颗 LED灯珠 5前方均对应设有一个第一聚光镜 11， 所述第一聚 光镜 11为非球面镜， 圆锥系数为 -0.6， 曲率半径为 10mm， 直径为 20mm，边厚为 5mm， 四个第一聚光镜 11处于同一平面上并组成第一聚光镜组 1， 对 LED发出来的光线进行 第一次聚光。 每个第一聚光镜 11前方均对应设有一个第二聚光镜 21， 所述第二聚光镜 21为普通球面镜， 其左曲率半径为 60mm， 右曲率半径为 20mm， 直径为 20mm， 边厚 为 5mm， 四个第二聚光镜 21处于同一平面上并组成第二聚光镜组 2，对 LED发出来的 光线进行第二次聚光。 每个第二聚光镜 21前方均对应设有一个第三聚光镜 31， 所述第 三聚光镜 31为简单平凸镜， 其凸面曲率半径为 80mm， 直径为 30mm， 边厚为 5mm， 四个第三聚光镜 31处于同一平面上并组成第三聚光镜组 3， 对 LED发出来的光线进行 第三次聚光。 第三聚光镜组 3前方设有一个第四聚光镜 4， 所述第四聚光镜 4为非涅尔 透镜， 所述第四聚光镜的焦距为 120mm， 直径为 75mm， 边厚为 5mm。 由第一聚光镜 11、 第二聚光镜 21、 第三聚光镜 31组合起来的聚光系统， 所述第一聚光镜与第二聚光 镜之间的距离为 3mm， 所述第二聚光镜与第三聚光镜之间的距离为 15mm， 所述第三 聚光镜与第四聚光镜之间的距离为 50mm， 能做到用直径较小的镜头组合将单颗灯珠的 发散光线 80%的光通量聚集为发散度较小的近平行光线， 然后再由第四聚光镜 4将多束 近平行光聚焦到第四聚光镜 4的焦点附近， 进而实现多颗灯珠的光束合成。

成像镜组

如图 1所示， 按光学路径依次设有第一平凸镜 12、 胶合镜 13、 双凸镜 14、 双凹镜 15、 第二平凸镜 16。 所述第一平凸镜 12右侧凸面曲率半径为 70mm， 直径为 75mm， 边厚 5mm。 所述胶合镜 13左侧凸面曲率半径为 420mm， 中间凸面曲率半径为 60mm， 右侧凸面曲率半径为 240mm，直径为 75mm。所述双凸镜 14左侧凸面曲率半径为 95mm， 右侧凸面曲率半径为 580mm， 直径为 75mm， 边厚 5mm。所述双凹镜 15左侧凹面曲率 半径为 130mm， 右侧凸面曲率半径为 330mm， 直径为 75mm， 中心厚度为 5mm。 所述 第二平凸镜 16右侧凸面曲率半径为 130mm， 直径为 125mm， 边厚为 5mm。 所述第一 平凸镜 12与胶合镜 13之间的距离为 3mm，胶合镜 13与双凸镜 14之间的距离为 3mm。 所述第一平凸镜 12、 胶合镜 13、 双凸镜 14组成对焦镜组， 所述对焦镜组在成像物 6 后 100mm, 双凹镜 15在成像物 6后 190mm， 第二平凸镜 16在成像物 6后 230mm。 胶 合镜 13用于减少系统的象差，对焦镜组在成像系统� ��用于系统对焦， 双凹镜 15用于消 除系统象差并实现变焦。 系统成像物 6范围较大， 可达 70mm， 可放置较多成像物 6; 系 统具有较大范围的变焦功能， 并能在镜头后 1米以外任何距离对成像物 6成像清晰， 且 成本低廉。

综上实施例 10~12所述，三次均匀递减地聚光， 从 LED灯珠发出 120度的光束角通过第 一聚光镜组 1第一次聚到 70-80度，通过第二聚光镜组 2第二次聚到 30-40度， 通过第 三聚光镜组 3第三次聚到 20度以内，最后在第四聚光镜 4焦点附近， 60%以上的光线集 中在 20隱 -60隱直径范围以内， 且 60%以上的光线发散角在 40度以内， 适合放置成像 物。 光源与成像镜组组合而成的成像系统具有较大 范围的变焦功能， 并能在镜头后 1 米以外任何距离对成像物成像清晰， 且成本低廉， 效率高， 成像清晰， 可变焦， 对焦， 用大功率 led作为光源， 成本低。