[发明专利]用于产生均匀照明的光学系统

权利要求书

1.一种用于对目标产生均匀照明的光学系统，所述光学系统包括：

主体(204)；

形成在所述主体(204)的底部侧上在所述底部侧的中心区域处的凹部(202)，用以容纳布置在积分区(206)中的光源，所述凹部(202)具有侧进入表面(208)和中心进入表面(210)；

提供在所述主体(204)的侧表面处的全内反射表面(212)，其中所述全内反射表面(212)包括多个第一小透镜(216)；以及

提供在所述主体(204)的顶部侧处的出射表面(214)，所述出射表面(214)包括多个第二小透镜(218)，

其中所述第一小透镜(216)中的每一个与所述第二小透镜(218)中的每一个形成配对(220)，

其中所述配对(220)中的所述第一小透镜(216)将来自所述积分区(206)的光聚焦在所述配对(220)中的所述第二小透镜(218)上，

其中所述配对(220)中的所述第二小透镜(218)将所述目标聚焦在所述配对(220)中的所述第一小透镜(216)上，使得所述光学系统(200)对所述目标产生均匀照明，以及

其中每个第一小透镜(216)具有广义的笛卡尔卵圆的自由形态的形状，其被布置为将起源于所述积分区(206)的中心并且在所述侧进入表面(208)处折射的波前和起源于相对应的所述第二小透镜(218)的中心的波前进行耦合。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述全内反射表面(212)包括非球旋转表面。

3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中所述出射表面(214)从包括平坦表面、倾斜表面和非球旋转表面的几何形状群组中选择。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的光学系统，进一步包括中心透镜(222)，所述中心透镜(222)包括：

布置在所述凹部(202)的所述中心进入表面(210)处的中心透镜进入表面(224)，其中所述中心透镜进入表面(224)包括多个第三小透镜(228)；

以及布置在所述光学系统(200)的所述出射表面(214)上中心处的中心透镜出射表面(226)，其中所述中心透镜出射表面(226)包括多个第四小透镜(230)，

其中所述第三小透镜(228)中的每一个与所述第四小透镜(230)中的每一个形成配对，

其中所述配对中的所述第三小透镜(228)将来自所述积分区(206)的光聚焦在所述配对中的所述第四小透镜(230)上，并且

其中所述配对中的所述第四小透镜(230)将所述目标聚焦在所述配对中的所述第三小透镜(228)上，

使得所述光学系统(200)对所述目标产生均匀照明。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述多个第三小透镜(228)中的每一个为具有非球面轮廓的旋转对称形状的表面的离轴区段。

6.根据权利要求4所述的光学系统，其中所述第二小透镜(218)和所述第四小透镜(230)中的每一个在将光投射到无穷远时具有旋转对称性，所述旋转对称性具有椭圆形轮廓以聚焦光学介质内的点来成为平行光束。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述自由形态的形状由球面、椭球表面或由两个交叉球面部分所描述的圆环表面来逼近。

8.根据权利要求1、2、5、6和7中任一项所述的光学系统，其中所述积分区(206)被布置在所述光学系统(200)的所述凹部(202)中。

9.根据权利要求1、2、5、6和7中任一项所述的光学系统，其中所述积分区(206)为平坦的、碟状或者球状体。

10.一种照明设备，包括根据权利要求1到9中任一项的光学系统(200)以及光源。

11.根据权利要求10所述的照明设备，其中所述光源为固态光源。

12.根据权利要求11所述的照明设备，其中所述固态光源是具有红色、绿色、蓝色、白色中的一个或多个颜色的单芯片或多芯片封装，或者单独包装的LED阵列。