專利名稱：環(huán)形光照明器和用于環(huán)形光照明器的光束成形器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)形光照明器。本發(fā)明還涉及光束成形器。
背景技術(shù)：
在許多光學(xué)檢測或成像作業(yè)中需要對將要檢測或成像的區(qū)域進(jìn)行清晰的照明。對于許多這樣的照明目的使用環(huán)形光，例如在顯微鏡的使用中，這些環(huán)形光是提供暗場照明的公知手段。在這種應(yīng)用中，理想的是將照明的區(qū)域限制為感興趣的區(qū)域，并且在感興趣的區(qū)域內(nèi)具有均勻的光分布?？赡艿墓庠蠢鐬榛」鉄簟ED (發(fā)光二極管)、激光二極管和齒光燈泡。雖然弧光燈通常提供比LED更高的光強(qiáng)，但它們也比LED呈現(xiàn)更強(qiáng)的強(qiáng)度波動和更短的壽命；因此，通常LED是較佳的光源選擇。因為來自典型LED的光被發(fā)射到LED周圍的半球中，所以需要光學(xué)元件將盡可能多的來自一個或多個LED的發(fā)射光引導(dǎo)到感興趣的區(qū)域中，即，進(jìn)入將要照明的區(qū)域中。歐洲專利申請EP 191900IAl涉及用于產(chǎn)品檢測的點光設(shè)備，其中將LED用作光源。為了使光跨特定區(qū)域的分布變得均勻，使來自LED的光通過棒透鏡。通過聚光透鏡將來自LED的光引入棒透鏡。為了保證棒透鏡和聚光透鏡的適當(dāng)對準(zhǔn)，也為了減少在組裝光學(xué)系統(tǒng)期間將要處理的各個部件的數(shù)量，棒透鏡和聚光透鏡作為光學(xué)單元的部分提供，棒透鏡構(gòu)成透光部分，而聚光透鏡構(gòu)成聚光部分。為了將來自光源的光引導(dǎo)至透光部分，聚光部分將折射和反射進(jìn)行了組合。歐洲專利申請EP 2177816A2揭示了一種光源陣列，具體為LED光源陣列，該光源陣列的光被引導(dǎo)至成形為棒的光積分器。該光積分器基于在該積分器內(nèi)光的反射使光均勻并限制光。光積分器可以是具有反射內(nèi)表面的中空管或光學(xué)透明材料的實心棒，其中在該光積分器內(nèi)的光的反射歸因于全內(nèi)反射。光積分器的橫截面可以是圓形的、多邊形的或不規(guī)則的。還可在光積分器的下游設(shè)置其他的光學(xué)元件。對于每個光源可以對應(yīng)有光學(xué)元件，用于控制和引導(dǎo)來自該光源的光。為了影響從光積分器出射的光的發(fā)散，光積分器可以是錐形的。歐洲專利申請EP 1150154A1揭示了一種照明系統(tǒng)，具體為用于顯微鏡的照明系統(tǒng)，其中多個光源(優(yōu)選為LED)設(shè)置在環(huán)狀的載體中。這些LED可以單獨或成組地進(jìn)行控制，并呈現(xiàn)小的發(fā)射角。德國專利申請DE 2852203揭示了一種用于顯微鏡的照明設(shè)置，其中來自光源的光沿著光纖引導(dǎo)，且在光纖的各端從該光纖出射，其中這些端以環(huán)狀的方式排列。在德國專利申請DE 4016264中揭示了比如基于光纖的另一種環(huán)形照明系統(tǒng)。
基于光纖的環(huán)形照明系統(tǒng)的問題是從光纖出射的光的大散射。同樣地，LED的環(huán)狀排列趨于產(chǎn)生相當(dāng)不均勻的照明場，且即使這種LED與現(xiàn)有技術(shù)的聚光透鏡組合使用，某些應(yīng)用所需要的照明場的均勻程度也是無法實現(xiàn)的。對于環(huán)形光，最大光強(qiáng)是非常重要的設(shè)計參數(shù)，因為這些環(huán)形光本質(zhì)上是“暗場”照明，其中散射光經(jīng)常為觀測對象。與弧光燈(用于正常顯微鏡觀察的明亮照明的標(biāo)準(zhǔn))相t匕，LED的主要劣勢是，它們通常更暗。經(jīng)常是這樣的情況，基于LED的系統(tǒng)在所觀測對象處沒有提供足夠的光強(qiáng)，且應(yīng)該在設(shè)計中對于該情況給予極大的考慮以使在圖像處可能的光最大化。使光最大化在機(jī)器視覺/檢測中尤為重要，其中積分時間無法任意地延長以增加可用于產(chǎn)生良好曝光圖像的光能。在機(jī)器視覺系統(tǒng)中的積分時間的增加會降低圖像的頻率且增加總的檢測時間(圖像時間)。由于檢測機(jī)器的值取決于有多少半幀可在固定時間里被成像，因此在對象處使光最大化是非常重要的特征
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在要照明區(qū)域中產(chǎn)生清晰且均勻的照明場的環(huán)形光照明器。附加地，來自環(huán)形照明器的光應(yīng)能有效地聚集并被引導(dǎo)至要照明區(qū)域。該目的通過具有多個光源的環(huán)形照明器實現(xiàn)，其中對于每個光源對應(yīng)有光束成形器，該光束成形器包括聚光器，用于聚集來自光源的光；來自光源的光的均勻化裝置；以及成像裝置，用于將均勻化裝置的輸出成像到要照明區(qū)域中。本發(fā)明的另一個目的是提供一種光束成形器，該光束成形器可容易地進(jìn)行安裝且不需要使其部件對準(zhǔn)。附加地，來自光源的光應(yīng)能有效地進(jìn)行聚集，且應(yīng)可使成像透鏡的截斷損失最小化。該目的通過制造為單體的光束成形器來實現(xiàn)，包括聚光器，用于聚集來自光源的光；均勻化棒，用于對來自光源的光進(jìn)行均勻化；以及透鏡，用于將均勻化棒的與聚光器相對的端成像到要照明區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形光照明器包括多個以環(huán)狀方式排列的光源。在較佳實施例中，每個光源是發(fā)光二極管(LED)或LED陣列。根據(jù)本發(fā)明，對于每個光源對應(yīng)有光束成形器。光束成形器接收來自光源的光并以在要照明區(qū)域中產(chǎn)生照明場的方式將該光引導(dǎo)至要照明區(qū)域中，其中照明場具有邊界明確的形狀，且跨該照明場的照明的均勻程度達(dá)到足以完成即將進(jìn)行的檢測或照明作業(yè)。光束成形器包括聚光器、均勻化裝置和成像裝置。聚光器的目的是接收來自光源的光并將其引導(dǎo)至均勻化裝置。聚光器優(yōu)選地以如下的方式進(jìn)行設(shè)計從光源發(fā)射的盡可能大比例的光通過聚光器聚集并被引導(dǎo)至均勻化裝置，從而最終可在要照明區(qū)域中實現(xiàn)足夠強(qiáng)度的照明場。均勻化裝置的目的是降低跨光束的光強(qiáng)的不均勻性，使得最終跨照明場的光的強(qiáng)度的均勻性達(dá)到足夠高的程度。成像裝置的目的是將均勻化裝置的輸出成像到要照明區(qū)域中。照明場的大小部分地取決于成像裝置的成像性質(zhì)。在一個較佳實施例中，均勻化裝置是具有圓形、橢圓形、矩形、正方形、六邊形、八邊形或其他橫截面的棒；本文中的橫截面垂直于光束成形器的光軸。棒具有第一端和第二端，通過該第一端從聚光器接收光，光通過該第二端從棒出射，第二端沿著光軸與第一端相對。棒的第二端通過成像裝置被成像到要照明區(qū)域中。以這種方式產(chǎn)生的照明場的形狀由棒的橫截面確定。棒的均勻化功能歸因于來自平行于光軸的棒的側(cè)邊的光的反射，通常為多次反射。優(yōu)選地，棒是實心物件，至少對于要用于照明的光的波長是透明的，且反射為全內(nèi)反射?；蛘?，棒的側(cè)邊可設(shè)置有反射涂層，或棒可以是具有反射內(nèi)壁的中空管。本發(fā)明的益處在于，其組合了 TIR透鏡的聚光效率，以及光束成形器的成像透鏡的最小截斷損失。有利的是，棒和聚光器形成了整體單元，且具體地棒和聚光器可制造為單件。這減少了在組裝或維修環(huán)形光照明器中需要處理的單個部件的數(shù)量，且還消除了在組裝或維修期間適當(dāng)對準(zhǔn)聚光器和棒的需要。更為有利的是，聚光器、棒和成像裝置形成了整體單元且可制造為單件。 在一些實施例中，成像裝置為透鏡。在替換實施例中，均勻化裝置為設(shè)置在聚光器上的構(gòu)造。因為光源的操作產(chǎn)生熱量，有利的是為環(huán)形光照明器提供冷卻機(jī)構(gòu)。在各個實施例中，該冷卻機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在環(huán)形光照明器的外表面上的冷卻片，以使該環(huán)形光照明器的用于與環(huán)境進(jìn)行熱交換的表面增加。根據(jù)本發(fā)明的光束成形器(其可用于根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形光照明器，但也可用于其他目的)制造為單件，從而消除了在光學(xué)系統(tǒng)的組裝期間對光束成形器的多個部件的適當(dāng)對準(zhǔn)的需要。而且，以該方式，需要處理的部件的數(shù)量也減少了。光束成形器由對于其將要用于的光波長而言為透明的材料制成。在各個實施例中，這種材料可以比如為塑料材料或玻璃。用于光束成形器的模制材料的一種可能性為丙烯酸，另一種可能性為聚碳酸酯。丙烯酸比聚碳酸酯具有更好的透射性，但較不能耐受升高的溫度。對于不會產(chǎn)生很多余熱的照明源的應(yīng)用場合，丙烯酸應(yīng)該是可行的。丙烯酸中的透射損失大約為每毫米O. 25%，這導(dǎo)致在光束成形器具有67_總長度的情況下有15%的損失。根據(jù)本發(fā)明的光束成形器包括聚光器，其被配置為聚集來自與該光束成形器一起使用的光源的光。該光束成形器還包括沿著光束成形器的光軸定向的均勻化棒。聚光器布置成將其聚集的光通過棒的第一端引導(dǎo)至棒中。通過來自棒側(cè)邊的光的反射，通常是多次反射，棒對通過其的光的均勻性起作用。該反射為全內(nèi)反射。光束成形器進(jìn)一步包括透鏡，其將與第一端相對的棒的第二端成像到要照明區(qū)域中。各個實施例中的垂直于光束成形器光軸的棒的橫截面可以是圓形、橢圓形、三角形、正方形、矩形、六邊形、八邊形或任何其他形狀。本發(fā)明可在顯微鏡中實現(xiàn)，該顯微鏡保證用顯微鏡檢測的區(qū)域(特別是暗場類型)的清晰照明。顯微鏡包括至少一個如上所述的根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形光照明器。用于該至少一個環(huán)形光照明器的光束成形器可以是如上所述的根據(jù)本發(fā)明的整體件類型，或者也可以包括以超過一個部件進(jìn)行設(shè)置的聚光器、均勻化裝置和成像裝置。


現(xiàn)在在以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)描述中，將更加全面地描述本發(fā)明的特性和操作模式，其中圖Ia示出具有環(huán)狀排列的光纖端的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形光照明器；圖Ib示出具有環(huán)狀排列的光源的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形光照明器；圖2示出用如圖Ib所示的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形光照明器可實現(xiàn)的強(qiáng)度分布；圖3示出TIR透鏡和光線以及由其在表面上產(chǎn)生的強(qiáng)度分布；圖4示出非球面聚光透鏡和光線以及由其在表面上產(chǎn)生的強(qiáng)度分布；
圖5示出復(fù)合透鏡和光線以及由其在表面上產(chǎn)生的強(qiáng)度分布；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的光束成形器和光線；圖7示出由圖6的光束成形器在表面上產(chǎn)生的強(qiáng)度分布；圖8示出用根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形光照明器可實現(xiàn)的強(qiáng)度分布；圖9是根據(jù)本發(fā)明的光束成形器的透視圖。圖IOa是聚光器和均勻化棒的透視圖；圖IOb是圖IOa的聚光器和均勻化棒的另一透視圖；圖11示出被引入具有均勻化棒的聚光器中的腔內(nèi)的光源；圖12是聚光器中的腔的俯視圖；以及圖13是多個光束成形器排列成環(huán)形以構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形照明器的可能實現(xiàn)的實施例。
具體實施例方式貫穿各附圖，相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。此外，在附圖中只示出對于描述各個附圖為必需的附圖標(biāo)記。所示出的實施例僅表示如何實現(xiàn)本發(fā)明的例子。這不應(yīng)被視為對本發(fā)明的限制。圖Ia示出現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形光照明器10的設(shè)置?；」鉄?2被用作光源；來自弧光燈12的光通過合適的光學(xué)元件13 (在附圖中只示出一個這樣的元件)耦合進(jìn)多個光纖11。光纖11的端部14環(huán)狀地排列在環(huán)形光照明器10的環(huán)形載體17中，其排列的方式使得光纖11的端部14將來自弧光燈12的光發(fā)射至被載體17包圍的要照明區(qū)域15。如錐體16所指示地，從端部14發(fā)射具有相當(dāng)大發(fā)散的光，該相當(dāng)大發(fā)散意味著對于許多精密應(yīng)用場合來說都太大的發(fā)散。圖Ib示出現(xiàn)有技術(shù)環(huán)形照明器20的另一種設(shè)置。在環(huán)狀載體27中，多個光源22以環(huán)狀方式排列。光源22向要照明區(qū)域15發(fā)射光。光源是LED，其通常設(shè)置有成形光學(xué)器件(未示出)，以將從LED發(fā)射的光聚集到預(yù)定方向的周圍。如錐體26所指示地，盡管有成形光學(xué)器件，但來自單個光源的光仍然呈現(xiàn)對于許多精密應(yīng)用場合來說都太大的發(fā)散。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形光照明器與所示出的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形光照明器具有相同的總體設(shè)置；但是，現(xiàn)有技術(shù)的成形光學(xué)器件用具有以下所述配置的根據(jù)本發(fā)明的光束成形器替代。圖2示出可用在圖Ib所示背景中描述的環(huán)形照明器20實現(xiàn)的強(qiáng)度分布1，該環(huán)形照明器20包括具有TIR透鏡(見圖3)作為成形光學(xué)器件的八個光源。照明圖案相當(dāng)發(fā)散。所示圖像的中央?yún)^(qū)域僅僅比錐體26之一所照明的區(qū)域稍微亮一些，這表示，相當(dāng)大量的強(qiáng)度被引導(dǎo)至圖像中所示區(qū)域的中央?yún)^(qū)域外的區(qū)域，而不是引導(dǎo)至要照明的中央?yún)^(qū)域15?？捎萌鐖DIa所示背景中描述的環(huán)形照明器10實現(xiàn)的強(qiáng)度分布是類似的。圖3示出TIR (全內(nèi)反射)透鏡23。來自光源22 (此處為LED)的由光線100指示的光被TIR透鏡23捕獲并被引導(dǎo)至斑點110。引導(dǎo)光根據(jù)兩個原理實現(xiàn)占據(jù)TIR透鏡23的中央部分的折射透鏡部分24通過折射將光線100引導(dǎo)至斑點110。未碰撞折射透鏡部分24但被TIR透鏡23捕獲的光線100通過全內(nèi)反射從TIR透鏡23的側(cè)表面被引導(dǎo)至斑點110。圖3中還示出的是在垂直于 TIR透鏡23的光軸19的表面上斑點110的強(qiáng)度分布2。由TIR透鏡23產(chǎn)生的強(qiáng)度分布2大致是高斯分布，從而在斑點110的中央有最大的強(qiáng)度，但在強(qiáng)度變小的中央周圍同樣有寬的區(qū)域，即，斑點110沒有清晰界定的邊緣。此處所描述的TIR透鏡23可被用作如在圖Ib所示背景中描述的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形照明器20的成形光學(xué)器件。無清晰界定邊緣的斑點110的強(qiáng)度分布2是由八個這樣的光源22和TIR透鏡23的組合的協(xié)作產(chǎn)生的強(qiáng)度分布I相當(dāng)發(fā)散的原因，如圖2所明顯示出的。圖4示出非球面聚光透鏡33和光線100。作為光源，在本附圖中示意性地示出了LED的發(fā)射器32。非球面聚光透鏡33捕獲來自光源的光并將其引導(dǎo)至斑點110上。圖4中還示出的是在垂直于聚光透鏡33的光軸19的表面上斑點110的強(qiáng)度分布3，其為LED光發(fā)射器32的圖像。如這種情況般地直接成像LED發(fā)射器32帶來了斑點110照明的高不均勻性的風(fēng)險。因此，在要由圖Ib中所示類型的環(huán)形光照明器20(具有LED作為光源且具有非球面聚光透鏡33作為成形光學(xué)器件)照明的區(qū)域中產(chǎn)生的強(qiáng)度分布的均勻性無法保證對精密應(yīng)用而言是足夠的。此外，通常如圖4中所示的非球面聚光透鏡33的聚光效率低于如圖3中所示的TIR透鏡23的聚光效率。圖5示出復(fù)合透鏡40，其包含半球透鏡41和中繼透鏡43，半球透鏡41用以聚集來自光源42的由光線100指示的光，中繼透鏡43將光引導(dǎo)至斑點110上。圖5中還示出的是在垂直于復(fù)合透鏡40的光軸19的表面上斑點110的強(qiáng)度分布4，其為面對光源42的半球透鏡41的平坦后表面的圖像。這種設(shè)置具有比圖3中所述的TIR透鏡23低的聚光效率，且不與封裝的LED兼容，這在組裝像圖Ib的環(huán)形光照明器20那樣的光學(xué)系統(tǒng)中是一劣勢。圖6示出光束成形器50，其包括聚光器60、均勻化棒70、錐體部分52和透鏡80。在聚光器60中插入光源(未示出)，且該光源發(fā)射如光線100所指示的光。聚光器60聚集來自光源的光并將其通過均勻化棒70的第一端71引導(dǎo)入均勻化棒70。在均勻化棒70中，通過來自均勻化棒側(cè)表面73的反射，通常是多次反射，對光進(jìn)行均勻化。光束成形器50用對于該光束成形器將要被一起使用的光的波長為透明的材料(像比如塑料材料或玻璃)制造為單體，且來自側(cè)表面73的反射為全內(nèi)反射。光通過均勻化棒70的第二端72從均勻化棒70出射，并進(jìn)入錐體部分52。從那里，光到達(dá)透鏡80，透鏡80將光引導(dǎo)到斑點110上。斑點110的強(qiáng)度分布為均勻化棒70的第二端72的圖像。錐體部分52的目的是在均勻化棒70的第二端72和透鏡80之間建立固定的距離。因為光束成形器50被制造為單體，所以在光學(xué)系統(tǒng)的組裝期間不需要對各個部件(即，聚光器60、均勻化棒70和透鏡80)進(jìn)行對準(zhǔn)。這簡化了光束成形器50的處理以及像例如圖Ib中所示類型的環(huán)形光照明器20的光學(xué)系統(tǒng)的組裝。然而，與現(xiàn)有技術(shù)相反，將剛剛討論的光束成形器50而不是TIR透鏡用作根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形光照明器實施例中的成形光學(xué)器件。光束成形器50當(dāng)然還可以用于其他的照明作業(yè)，而并不局限于環(huán)形光照明。 圖7示出了在垂直于光束成形器50的光軸19的表面上的由圖6的光束成形器50產(chǎn)生的斑點Iio的強(qiáng)度分布5。斑點110的形狀由均勻化棒70的橫截面確定，更精確地由在第二端72處的均勻化棒70的橫截面確定。在所示的實施例中，該橫截面具有八邊形的形狀。如已經(jīng)提到的，橫截面的不同形狀也是可能的。應(yīng)該注意的是，斑點110呈現(xiàn)清晰界定的邊緣，且由于均勻化棒70的作用，跨斑點110的照明強(qiáng)度即使對于精密應(yīng)用也足夠均勻了。圖8示出了可用根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形照明器實現(xiàn)的強(qiáng)度分布6，其在該附圖所涉及的實施例中包括八個在圖6所示背景中描述類型的光束成形器50作為成形光學(xué)器件。該附圖應(yīng)該與附圖2作比較。由于由光束成形器50產(chǎn)生的光束有清晰界定的邊緣，這導(dǎo)致圖7中所示的斑點110有清晰界定的邊緣，所以在圖8中，要照明區(qū)域15明顯比其周圍更亮。圖9示出如已在圖6中示出的根據(jù)本發(fā)明的光束成形器50的透視圖。此處，示出 從透鏡80出射的光線100。這種光束成形器50的配置已在圖6所示背景中進(jìn)行了討論。聚光器60呈現(xiàn)腔61，光源(未示出)將被引入該腔61。聚光器60的總體配置對應(yīng)于如圖3中所示的TIR透鏡23的配置。用于成像的透鏡80的直徑82調(diào)節(jié)排列在環(huán)形照明器20中的光束成形器50的數(shù)量。透鏡80具有出射表面84，該出射表面84將通過均勻化棒70的第二端72從均勻化棒70出射的光成像到斑點110上。推薦透鏡80的出射表面84為非球面的。圖IOa和IOb是聚光器60以及用于根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形光照明器的成形光學(xué)器件(其可由幾個部件組成)的透視圖，聚光器60作為用于如圖6和9中所示的根據(jù)本發(fā)明的光束成形器50。只示出附連于聚光器60的均勻化棒70的一部分。此處的棒70具有六邊形的橫截面，且聚光器60的形狀適合于棒70的橫截面，還在與棒70的第一端71相鄰的截面呈現(xiàn)出六邊形的橫截面。圖IOb清楚地示出了聚光器60的腔61，光源(未示出)(通常為LED)將被插入該腔61。圖11不出了聚光器60以及均勻化棒70的一部分的截面圖。LED 62被引入聚光器60的腔61中。與圖3的TIR透鏡23類似，聚光器60呈現(xiàn)折射透鏡部分64，其將發(fā)射的光聚集到光軸66周圍的中央?yún)^(qū)域中。該區(qū)域的橫截面由折射透鏡部分64的形狀和大小確定。由LED發(fā)射到中央?yún)^(qū)域外側(cè)區(qū)域中的光通過來自聚光器60的側(cè)表面65的全內(nèi)反射被引導(dǎo)至均勻化棒70中。圖12是聚光器60中的腔61的俯視圖，像LED 62那樣的光源將被插入該腔61。腔61和折射透鏡部分64具有六邊形的橫截面。圖13是多個光束成形器50排列成環(huán)形以形成根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形照明器20的可能實現(xiàn)的實施例。排列在環(huán)形照明器20中的多個光束成形器50為要照明區(qū)域15提供了均勻的照明。透鏡80的直徑82 (見圖9)調(diào)節(jié)排列在環(huán)形照明器20中的光束成形器50的數(shù)量。在本文所示的實施例中，透鏡80的直徑82是30mm，這導(dǎo)致有大約24個光束成形器50排列在環(huán)形照明器20中。已經(jīng)參考了具體實施例描述了本發(fā)明。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯而易見地，可以在不背離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下作出替換和修改。附圖標(biāo)記
I, 6強(qiáng)度分布2，3，4，5 強(qiáng)度分布10, 20環(huán)形光照明器11光纖12弧光燈13光學(xué)元件14光纖的端部15要照明區(qū)域 16，26光錐17，27載體19，66光軸22,42光源23TIR 透鏡24，64折射透鏡部分25，65側(cè)表面32LED 發(fā)射器33非球面聚光透鏡40復(fù)合透鏡41半球透鏡43中繼透鏡50光束成形器52錐體部分60聚光器61腔62LED70均勻化棒71均勻化棒的第一端72均勻化棒的第二端73均勻化棒的側(cè)表面80透鏡82透鏡的直徑84出射表面100光線110斑點
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形光照明器，包括 多個環(huán)狀排列的光源； 指派給每個光源的光束成形器； 聚光器，用于聚集來自每個光源的光； 所述聚光器之后的來自每個光源的光的均勻化裝置；以及 成像裝置，用于將所述均勻化裝置的輸出成像到要照明區(qū)域中。
2.如權(quán)利要求I所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述均勻化裝置為棒。
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述棒和所述聚光器一起形成一單體單元。
4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述棒、所述聚光器和所述成像裝置一起形成一單體單元。
5.如權(quán)利要求2所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述棒的均勻化功能基于該棒內(nèi)光的全內(nèi)反射。
6.如權(quán)利要求I所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述成像裝置為成像透鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述成像裝置具有非球面出射表面。
8.如權(quán)利要求I所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述均勻化裝置為設(shè)置在所述聚光器上的構(gòu)造。
9.如權(quán)利要求I所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，每個光源包括至少一個發(fā)光二極管(LED)。
10.如權(quán)利要求I所述的環(huán)形光照明器，其特征在于，所述環(huán)形光照明器呈現(xiàn)多個冷卻片。
11.一種光束成形器，包括 聚光器，用于聚集來自光源的光； 均勻化棒，用于對來自所述光源的光進(jìn)行均勻化；以及 透鏡，用于將所述均勻化棒的與所述聚光器相對的端成像到要照明區(qū)域中，其中所述聚光器、所述均勻化棒和所述用于成像的透鏡制造為單體。
12.如權(quán)利要求11所述的光束成形器，其特征在于，所述光束成形器用塑料材料鑄模。
13.如權(quán)利要求11所述的光束成形器，其特征在于，所述光束成形器由玻璃制成。
14.如權(quán)利要求11所述的光束成形器，其特征在于，所述用于成像的透鏡具有非球面出射表面，用于將所述均勻化棒成像到要照明區(qū)域上。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種具有環(huán)狀排列光源的環(huán)形光照明器。對于每個光源對應(yīng)有光束成形器，該光束成形器包括聚光器、來自光源的光的均勻化裝置以及用于將均勻化裝置的輸出成像到要照明區(qū)域上的成像裝置。各個實施例中的均勻化裝置為將來自聚光器的光引導(dǎo)至其中的棒。與聚光器相對的棒的端部通過成像裝置被成像到要照明區(qū)域中。
文檔編號F21V5/00GK102859265SQ201180021092
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者A·希爾 申請人:克拉-坦科股份有限公司