[发明专利]具有准直器和微透镜阵列的光学设备

说明书

公开了光学设备(100)，其包括准直器(110)以及第一微透镜阵列(130、430)和第二微透镜阵列(140、440)。第一微透镜阵列和第二微透镜阵列被提供有相同的棋盘式排布图案、彼此对准、并且被设置为使得光源(122)的投影(150)被聚焦在第二微透镜阵列上，第二微透镜阵列被配置为发射非聚焦光。第二阵列中的微透镜中的至少一些微透镜被形成为使得其弧矢尺寸和子午尺寸的比率基于所述微透镜所见的光源的投影的变化的形状，至少沿着第二微透镜阵列的子午方向(M)变化，以便实现从光学设备发射的光的经改善的混合、强度和均匀性。

技术领域

本发明总体上涉及照明设备领域。更确切地说，本发明涉及具有准直器以及被设置为接收准直光的第一微透镜阵列和第二微透镜阵列的光学设备，并且涉及用于制造这种设备的方法。

背景技术

在能量消耗、颜色混合、以及照明均匀性方面具有经改善的效率的新式光学设备正受到越来越多的关注。已知在很多照明应用中使用准直器，以产生期望的照明模式光束角。然而，很多准直器倾向于复制光源的至少一部分空间结构。因此当与准直器组合时，非均匀光源(诸如例如发光二极管(LED)阵列和不同颜色的LED)可能使得伪影在所得到的光束和束斑中可见。

现有的光学设备因此可以包括诸如微透镜设置之类的混合手段，该混合手段被添加到准直器以便进一步将光混合并且减少由光源造成的伪影。WO2012/107097示出了这种微透镜设置的示例，其中两个近似镜像对称的微透镜结构被提供用于改善从不同颜色的LED发射的着色光的混合。微透镜结构在竖直方向上(即所发射的光的方向)被设置在彼此上方，并且在侧向方向上彼此略微偏离以减少光束中的任何伪影不规则。

虽然这种微透镜设置可以提供混合光，仍然需要具有增强的光强度并且允许具有更窄的光束角的发射光束的备选光学设备。

US2011/0188242公开了一种光学部件，其中，来自光源的光被准直器准直并且被传输到具有第一和第二微透镜结构的透镜，光通过第一微透镜结构聚焦在第二微透镜结构上。

在O.Dross等人的“integrators embedded into illumination opticsadd functionality”(Proceedings of SPIE,Vol.7103,2008)中，给出了科勒照明概念及其在不同种类的光学元件中的应用的综述。

发明内容

将有利的是，实现一种克服或者至少缓解上述缺点的光学设备。具体而言，将期望的是，实现能够发射形成更窄光束并且具有更高光强度的光的光学设备。

为了更好地处理这些问题中的一个或者多个问题，提供了具有在独立权利要求中限定的特征的光学设备和用于制造光学设备的方法。在从属权利要求中限定了优选的实施例。

因此，根据第一方面，提供了光学设备，该光学设备包括：适于准直来自光源的光的准直器；包括多个第一微透镜的第一微透镜阵列；以及包括多个第二微透镜的第二微透镜阵列。第一微透镜阵列和第二微透镜阵列被设置为使得：第一微透镜阵列的棋盘式排布在图案和微透镜尺寸方面与第二微透镜阵列的棋盘式排布一致。此外，第一微透镜阵列的棋盘式排布图案与第二微透镜阵列的棋盘式排布图案对准。第一和第二微透镜阵列被设置为使得：由准直器准直的光提供光源的投影，其中如至少沿着准直器的子午方向所见的，投影的形状变化；并且使得：光源的投影由第一微透镜阵列聚焦在第二微透镜阵列处。第二微透镜中的至少一些(优选地，大多数)被形成为使得：它们的弧矢(sagittal)和子午(meridional)尺寸的比率至少沿着第二微透镜阵列的子午方向变化，以适应于光源的投影的形状变化。