[發明專利]用于產生均勻照明的光學系統

有效

• 申請號: 201480046307.3
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN105556374B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: O·德洛斯
• 申請（專利權）人: 飛利浦照明控股有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B19/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;鄭振

一種用于對目標產生均勻照明的光學系統，包括透鏡主體(204)，形成在所述透鏡主體(204)的底部側上的其中心區域處的凹部(202)，用以容納布置在積分區(206)中的光源，該凹部(202)具有側進入表面(208)和中心進入表面(210)，提供在所述透鏡主體(204)的側表面處的全內反射表面(212)，其中所述全內反射表面(212)包括多個第一小透鏡(216)；并且在所述透鏡主體(204)的頂部側提供出射表面(214)，所述出射表面(214)包括多個第二小透鏡(218)，其中所述第一小透鏡(216)中的每一個與所述第二小透鏡(218)中的每一個形成配對(220)，其中所述配對(220)中的第一小透鏡(216)將來自所述積分區(206)的光聚焦在所述配對(220)中的第二小透鏡(218)上，并且其中所述配對(220)中的第二小透鏡(218)將目標聚焦在所述配對(220)中的所述第一小透鏡(216)上，使得所述透鏡(200)對目標產生了均勻的照明。

技術領域

本發明涉及一種光學系統并且特別地涉及一種用于在對目標產生均勻照明的光學透鏡。

背景技術

為了提供有效的照明，控制光的聚焦和分布的能力很關鍵。許多光學系統采用一個或多個光學元件來達到希望的光分布和/或希望的照明均勻度。取決于情形和要求，采用了各種光源，包括白熾燈、熒光燈和基于固態的光源。光學系統的設計典型地依賴于所使用的光源而變化。然而，在針對所使用的光源的強度和/或顏色的空間和/或強度變化進行補償時存在問題，當產生均勻照明時這是很關鍵的。當例如使用形式為標準全內反射(TIR)準直器的光學系統時所遇到的典型的問題有1)光源顏色隨角度的變化，導致了在遠場中不同離軸角度上的顏色；2)光源顏色隨位置的變化，其同樣導致了顏色假像；以及3)當使用在其間具有黑暗區域(即，不產生光的區域)的光源的陣列時在準直器強度上的強烈的不均勻度。

消減這些問題的一個方法是利用在全內反射(TIR)準直器的出射表面上使用了漫射元件或切面(facet)的用以分散并且再分布或者混合光的技術。例如US 2013/0058103公開了一種準直器(或者如在US 2013/0058103中被稱為透鏡)，其包括：透鏡體；提供在透鏡體的外側上的全反射表面，該反射表面的形式為鱗片狀的多面體；形成在透鏡體的底部側上的其中心區域處的用于容納LED的凹部，該凹部具有側表面以及中心表面；在凹部的中心表面處形成的微透鏡陣列；以及提供在透鏡體的頂部側處的發光表面；其中由透鏡形成了基本上均勻的圓形光斑。

然而，采用US 2013/0058103的準直鏡來緩解上面所提及的所有問題是具有挑戰的，尤其是當光源在亮度隨位置變化強烈時。切面和漫射元件必須相應地被凸顯出來以對光進行混合從而使得與光源的不勻質性有關的效應得以被抹掉。結果是可以提供一種均勻的照明，但是同時離開光學系統的光的光束角度增加，其阻礙了光的準直并且降低了光分布的控制。

因此存在對于尋找到提供更佳的照明均勻度和光分布控制的光學系統的需要。

發明內容

本發明的目的在于解決或至少部分減少上面所討論的問題。

特別地，根據本發明的第一方面提供一種用于對目標產生均勻照明的光學系統，所述光學系統包括主體，形成在主體的底部側上的其中心區域處的凹部，用以容納布置在積分區中的光源，該凹部具有側進入表面和中心進入表面，提供在主體的側表面處的全內反射表面，其中全內反射表面包括多個第一小透鏡，并且在主體的頂部側提供出射表面，該出射表面包括多個第二小透鏡，其中第一小透鏡中的每一個與第二小透鏡中的每一個形成配對，其中配對中的第一小透鏡將來自積分區的光聚焦在配對中的第二小透鏡上，并且其中配對中的第二小透鏡將目標聚焦在配對中的第一小透鏡上，因此光學系統對目標產生了均勻的照明。

用語“積分區”(integration zone)應當被解釋為一個區域或者容積，其相對于光學系統而布置，這樣來自于積分區內部的基本上每個點的光照亮整個目標。應當注意到如果積分區比光源大，光源可以在積分區內部移動而基本上不會影響到系統的性能，其將有助于緩解光學組件的放置容差。