Устройство для формирования оптического пучка и использующий его источник точечного света

Устройство для формирования оптического пучка содержит коллиматор для приема света от оптического источника и оптическую пластинку, которая содержит двумерный массив линз на входной стороне и соответствующий двумерный массив линз на противоположной выходной стороне. Каждая из линз на входной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на выходной стороне, а каждая из линз на выходной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на входной стороне. По меньшей мере некоторые линзы на выходной стороне наклонены относительно общей плоскости оптической пластинки. Технический результат - улучшение характеристик формируемого пучка за счет равномерного смешивания. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к устройству для формирования оптического пучка, особенно, но не исключительно, предназначенному для использования в осветительных блоках с регулированием характеристик пучка точечного света.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Хорошо известно, что проектирование системы или оптики для точечного освещения в большинстве случаев является трудной задачей, особенно в случае источников света, выходной свет которых не является полностью однородным в пределах угла или на заданном месте.

Известно большое количество источников света, например, доступны светодиоды, которые можно распределить по группам на светодиоды большой мощности, светодиоды средней мощности, светодиоды небольшой мощности, объединенные в кластер светодиоды и бескорпусные кристаллы на печатной плате.

Светодиоды большой мощности могут быть небольшого размера, например, площадью около 1 мм2, а люминофор светодиода может быть хорошо согласован с площадью кристалла. Это приводит к относительно равномерному распределению цветного света в угле излучения.

Светодиоды средней мощности и небольшой мощности часто несколько крупнее, например, имеют площадь 2-6 мм2. Использование этих светодиодов средней или небольшой мощности часто приводит к эффектам распределения цвета, поскольку недостаток этих светодиодов заключается в том, что они излучают свет во всех направлениях и их цвет не является однородным на протяжении всего светодиода.

Формирование пучка положено в основу большей части осветительных блоков. Например, оптические элементы для формирования пучка включают в себя отражатели и коллиматоры и их используют в большей части светильников.

Проблема распределения цвета становится серьезной при использовании светодиодов (СД) средней мощности для генерации белого света или светодиодов красного, зеленого и синего (RGB) цветов для генерации света изменяемого цвета. Даже когда такие источники цвета объединяют с оптикой, обладающей свойствами коллимирования, результатом могут быть эффекты распределения цвета в угле излучения. Это является основной проблемой, которая хорошо известна и часто она затрудняет применение светодиодов средней мощности.

При использовании светодиодов в источниках точечного света требуется коллимированный пучок и цвет должен быть однородным в пределах всего пятна.

Хорошо известное решение для образования коллимированного и однородного цветного пучка из расходящегося света источника с неоднородностью цвета заключается прежде всего в коллимировании света коллиматором и затем смешении цветов с помощью конструкции линз Келера.

Конструкция Келера состоит из двух линзовых массивов, по одному массиву на каждой стороне подложки, при этом два массива совместно образуют оптическую пластинку. Оба линзовых массива расположены в фокальной плоскости друг друга и выровнены относительно друг друга. Функция каждой линзовой пары Келера заключается в перераспределении света, поступающего на первую сторону подложки, для удаления угловой информации из исходного пятна пучка.

Даже при использовании коллиматора и оптической пластинки форму выходного пучка трудно регулировать, чтобы иметь требуемую характеристику интенсивности.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение определяется формулой изобретения.

Согласно примерам, в соответствии с аспектом изобретения предложено устройство для формирования оптического пучка, содержащее:

коллиматор для приема света от оптического источника и образования более коллимированного выходного света; и

оптическую пластинку для приема более коллимированного выходного света, при этом оптическая пластинка содержит двумерный массив линз на входной стороне и соответствующий двумерный массив линз на противоположной, выходной стороне,

в котором каждая из линз на входной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на выходной стороне, а каждая из линз на выходной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на входной стороне, и в котором по меньшей мере некоторые линзы на выходной стороне наклонены относительно общей плоскости оптической пластинки.

Оптическая пластинка действует как массив линзовых пар Келера. Наклон линз на выходной стороне оптической пластинки используется как конструктивный параметр для регулирования характеристик оптической пластинки при формировании пучка. В частности, наклоном функция рассеяния добавляется к функции смешения цветов линзовой пары Келера. Двумерным массивом определяется решетка линз, каждая из которых расположена на своем месте на оптической пластинке.

Имеется наклон по меньшей мере некоторых линз, например, наклон к центру или отклонение от него.

Наклоном обеспечивается отклонение оптической оси линзы относительно направления нормали к общей плоскости оптической пластинки. Наклоном обеспечивается рассеяние и, следовательно, функция расширения пучка.

Индивидуальные линзы могут иметь различные формы, включая концентрическую конфигурацию.

При придании массиву линз формы решетки индивидуальные линзы размещаются на некруговой локальной поверхности оптической пластинки (поскольку круги не могут образовывать мозаику). Индивидуальные линзы могут иметь усеченные внешние формы, такие как гексагональная внешняя форма (в случае гексагональной решетки) или квадратная внешняя форма (в случае квадратной решетки). Рассеяние, создаваемое при наклоне линз, ограничивает это локальное усечение формы линз, преобразующееся в нежелательную форму пятна пучка. Таким образом, можно обеспечивать полное покрытие линзами на протяжении оптической пластинки без возникновения неблагоприятного фактора в виде некругового пятна пучка.

Массив линз может образовывать вращательно симметричную структуру, например, простую структуру роя пчел. Вращательно симметричная структура может иметь вращательную симметрию 4-го и более высокого порядка (например, может быть квадратной решеткой с вращательной симметрией 4-го порядка или гексагональной решеткой с вращательной симметрией 6-го порядка). Однако также возможны более сложные мозаики. Кроме того, нет необходимости в том, чтобы все линзы были одинаковой формы, так что возможны более сложные мозаики, например, с симметрией 8-го порядка или 12-го порядка.

Линзы могут не быть регулярными прямоугольниками или же они могут быть совокупностями различных многоугольников при образовании конструкций с вращательной симметрией высоких порядков.

В одном примере структура линзового массива может быть гексагональной решеткой, и в таком случае оптической пластинкой обеспечивается круговая форма пучка в дальнем поле несмотря на гексагональную решетчатую структуру. Кроме того, можно регулировать угловое распределение интенсивности.

Наклоненные линзы имеют, например, базовую плоскость (перпендикулярную к оптической оси), которая наклонена так, что линия пересечения между базовой плоскостью и общей плоскостью оптической пластинки является тангенциальной линией относительно центра. Это означает, что наклон линз происходит относительно центра пластинки, то есть, они наклонены к центру или отклонены от него.

Оптическая ось наклоненных линз имеет наклон, например, к нормали (общей плоскости оптической пластинки) в соответствии с углом наклона, при этом угол наклона является одинаковым для всех линз на одинаковом расстоянии от центра. Оптическая пластинка является по существу вращательно симметричной (но с вращательной симметрией конечного порядка), но с расстоянием от центра эта схема может изменяться.

Оптические оси всех наклоненных линз могут иметь наклон к нормали (общей плоскости оптической пластинки) в соответствии с одинаковым углом наклона. Это делает конструкцию оптической пластинки легкой для реализации. В качестве альтернативы угол наклона может изменяться по пластине, например, в зависимости от радиуса от центра.

Предпочтительно, чтобы угол наклона всех наклоненных линз был меньше 40°.

Центральная линза обычно не наклонена. Все остальные линзы могут быть наклонены, но равным образом возможны области оптической пластинки, имеющие линзы без наклона.

Коллиматор может содержать линзу Френеля.

Кроме того, согласно изобретению предложен осветительный блок, содержащий:

источник света; и

устройство, определенное выше, для формирования пучка света, выходящего из источника света.

Предпочтительно, чтобы источник света содержал светодиод или массив светодиодов, а осветительный блок в таком случае содержал светодиодный источник точечного света. В источнике точечного света используется устройство для формирования пучка, например отражатель, снабженный по меньшей мере несколькими светодиодами, который создает круговое распределение интенсивности света в дальнем поле.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь примеры изобретения будут подробно описаны с обращением к сопровождающим схематическим чертежам, на которых:

фиг. 1 - вид известного устройства для формирования пучка, в котором объединены коллиматор и оптическая пластинка;

фиг. 2 - вид модифицированной оптической пластинки;

фиг. 3 - вид, иллюстрирующий, каким образом оптическая пластинка может принимать коллимированный свет в направлении, отличном от нормали;

фиг. 4 - вид, иллюстрирующий максимальный угол приема для оптической пластинки из фиг. 3;

фиг. 5 - вид известной оптической пластинки и наложенной модифицированной оптической пластинки;

фиг. 6 - диаграмма лучей, иллюстрирующая, каким образом известная оптическая пластинка обрабатывает падающий коллимированный свет;

фиг. 7 - диаграмма лучей, иллюстрирующая, каким образом модифицированная оптическая пластинка обрабатывает падающий коллимированный свет;

фиг. 8 - иллюстрация угловой функции интенсивности для освещенной известной оптической пластинки;

фиг. 9 - иллюстрация угловой функции интенсивности для освещенной модифицированной оптической пластинки; и

фиг. 10 - вид четырех возможных структур линзового массива.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению предложено устройство для формирования оптического пучка, предназначенное для использования, например, в качестве части источника точечного света. Коллиматор предусмотрен для приема света от оптического источника и создания более коллимированного выходного света. Оптическая пластинка расположена на выходе коллиматора и содержит массив линз на входной стороне и соответствующий массив линз на противоположной выходной стороне. Линзы образуют решетку. Линзы скомпонованы как линзовые пары Келера, и по меньшей мере некоторые линзы на выходной стороне наклонены относительно общей плоскости оптической пластинки. Этим наклоном обеспечивается проектное решение, улучшающее характеристики формирования пучка.

На фиг. 1 показана известная оптическая система, в которой коллиматор объединен с интегрирующей пластинкой, что позволяет использовать линзовые пары Келера.

Система содержит источник 10 света, например светодиод или светодиодный массив, коллимирующий оптический элемент 12, который в этом примере имеет вид коллимирующей оптической пластинки, и интегрирующий оптический элемент в виде второй оптической пластинки 14.

Источник света может содержать один или несколько осветительных элементов. Если используются многочисленные источники света, они могут быть, например, источниками света различных цветов. В ином случае источник света может быть единственным цветным осветительным элементом, распределенным по площади, или даже единственным осветительным элементом с выходным пучком, цвет и направление которого изменяются в зависимости от положения на поверхности выхода света.

Коллимирующая оптическая пластинка 12 представляет собой, например, линзу Френеля и она предварительно коллимирует свет и выводит его на интегрирующую оптическую пластинку 14. Это означает, что свет, выходящий из любой конкретной точки на поверхности коллимирующей оптической пластинки 12, имеет ограниченный диапазон углов формирования элементарного пучка, например, угловой разброс меньше чем 10°. Угловой разброс элементарных пучков определяется расстоянием до источника и размером источника.

Необходимая степень коллимации света, падающего на оптическую пластинку 14, определяется конструкцией Келера, например, оптическая пластинка имеет входной угол приема 20° по каждую сторону от нормали. Ориентация падающего пучка происходит в направлении нормали (перпендикулярно к оптической пластинке). Если оптическую пластинку располагают непосредственно после коллиматора, их диаметры должны быть почти одинаковыми. Если оптическая пластинка находится на большом расстоянии от коллиматора, как схематично показано на фиг. 1, она может быть больше, чем коллиматор, наряду с тем, что будет поддерживать свет, падающий на оптическую пластинку, в диапазоне углов приема.

Другие линзовые конструкции можно использовать для выполнения функции коллимирования. В качестве альтернативы коллиматор может представлять собой коллиматор полного внутреннего отражения (ПВО).

Интегрирующая оптическая пластинка с использованием линзовых пар Келера описывается дополнительно ниже.

Свет, выходящий из коллимирующей оптической пластинки 12, имеет диапазон выходных углов относительно нормали (показанных как α на фиг. 1), который находится в пределах угла приема второй оптической пластинки, например, α<β/2, где β представляет собой угол приема и также разброс выходных углов на выходе второй, интегрирующей оптической пластинки 14.

Интегрирующая оптическая пластинка 14 формирует световой пучок 16 из каждого элементарного пучка, принимаемого с коллимирующей оптической пластинки 12. Световой пучок центрирован относительно направления нормали. Кроме того, свет, исходящий из различных областей источника 10 света (поскольку он не является идеальным точечным источником), предпочтительно по существу равномерно смешивается интегрирующей оптической пластинкой 14.

Получающийся в результате пучок, выходящий из оптической системы, является суперпозицией пучков 16, формируемых интегрирующей оптической пластинкой 14. Все пучки 16 равномерно смешиваются. Интегрирующая оптическая пластинка 14 исключает цветовые артефакты, основанные на этом равномерном смешении.

На фиг. 2 более подробно показана интегрирующая оптическая пластинка 14, модифицированная в соответствии с изобретением. Показано известное устройство для обработки пучков, которое позволяет использовать линзовые пары Келера, модифицированные введением наклона для некоторых выходных линз.

Оптическая пластинка 14 содержит расположенную выше по ходу лучей поверхность 15, на которой распределена группа криволинейных линзовых элементов. Она является первой поверхностью оптической пластинки, которая обращена к источнику света. Криволинейные линзовые элементы имеют точки фокусировки на соответствующей противоположной, расположенной ниже по ходу лучей поверхности 16 оптической пластинки 14. Она является второй поверхностью оптической пластинки, которая обращена в сторону от источника света.

Расположенная ниже по ходу лучей поверхность 16 оптической пластинки 14 снабжена криволинейными линзами или линзовыми элементами, расположенными таким образом, что каждому из криволинейных линзовых элементов на первой поверхности 15 соответствует оптически выровненный криволинейный линзовый элемент на второй поверхности 16.

Аналогично, криволинейные линзы на второй поверхности 16 имеют точки фокусировки, расположенные на первой поверхности 15. Таким образом, криволинейные линзовые элементы на второй поверхности 16 выполнены с возможностью смешения света в пределах углового диапазона после фокусировки криволинейными линзами, расположенными на первой поверхности 15.

На фиг. 2 показано поперечное сечение трех линз оптической пластинки 14. Центральная линза расположена в центре 25, либо в центральной точке, либо на центральной оси общей плоскости Р оптической пластинки и не имеет наклона. В этом примере линзы на каждой стороне имеют наклон к центру. Это приводит к тому, что свет направляется в сторону от центра. Нормали к поверхности линз показаны позицией 17. Нормаль к поверхности является оптической осью соответствующей линзы и она перпендикулярна к базовой плоскости линзы. При наклоне линзы создается наклон нормали к поверхности, так что она становится непараллельной направлению нормали общей плоскости оптической пластинки 14.

Например, левая линзовая пара Келера содержит первую (входную) линзу 18, обращенную к свету, падающему от коллиматора, и вторую (выходную) линзу 19, обращенную к выходной области, в которую направляется выходной пучок.

Выходная линза 19 имеет базовую плоскость 23, которая наклонена относительно общей плоскости Р оптической пластинки в соответствии с углом γ наклона. В примере, показанном на фиг. 2, угол γ наклона составляет около 30°.

На фиг. 2 показаны лучи, падающие на оптическую пластинку, приходящие в направлении нормали. Однако это не является существенным. Например, если источник света содержит массив светодиодов, то вследствие различных положений этих светодиодов относительно коллиматора будут создаваться различные углы падения света для разных светодиодов. Это показано на фиг. 3, на которой три различных светодиода (СД), СД1, СД2, СД3, создают освещение светом от коллиматора, приходящим на интегрирующую оптическую пластинку под различными углами падения.

Линзы на первой и второй поверхностях могут иметь по существу постоянный радиус кривизны, то есть, они могут быть регулярными сферическими линзами (или частями линз), центрированными относительно оси симметрии, и, как пояснялось с обращением к фиг. 2, эта ось симметрии является нормалью к поверхности.

Обычная линзовая пара Келера рассчитывается для конкретного угла сходимости света, приходящего от коллиматора (который сам зависит от положения на коллиматоре). При известной толщине оптической пластинки радиус линз является фиксированным.

Мозаика линзовых пар, которые совместно образуют оптическую пластинку, является еще одним параметром, который можно выбирать. Она определяет распределение света в дальнем поле, такое как распределение с равномерной плотностью потока в круге, или гауссово распределение, или гексагональное распределение.

Для корректной работы конструкции Келера углом приема ограничивается степень коллимации выходного пучка. Для сохранения степени коллимации и в то же время равномерного смешения всех приходящих лучей в пределах поперечника углового выходного направления необходимо, чтобы максимальный угол пучка был меньше, чем угол приема линз Келера. Например, типичный угол приема Келера составляет 2×20°.

На фиг. 4 показаны лучи 20 падающего пучка при максимальном угле приема линзовой пары Келера. Как показано, коллимированный пучок 20 фокусируется на самый край противолежащей линзы. Например, пучок 20 смещен от нормали 22 на 20°.

При многих применениях для освещения желательно, чтобы максимальный угол пучка находился за пределами этого значения.

В регулярной конструкции Келера степень коллимации падающего света сохраняется. Например, по практическим соображениям, связанным с проектированием (преимущественно относящимся к размеру элемента Келера), допускаемая степень коллимации ограничивается: ограничивается довольно узкими пучками применительно к освещению. При наклоне, используемом на фиг. 2, изменяется конструкция Келера, так что степень коллимации не сохраняется: выводимый пучок является расширенным по сравнению с падающим пучком вследствие изменения выводящего линзового массива.

Линзовый массив скомпонован в двумерную решетчатую структуру. Например, в решетчатой структуре используют линзы, имеющие внешнюю форму, которая является мозаичной, такие как прямоугольные линзы или гексагональные линзы. Решетчатая структура является вращательно-симметричной (с вращательной симметрией конечного n-го порядка) и содержит, например, гексагональную решетку с вращательной симметрией 6-го порядка. Для достижения полной мозаичности линзы могут иметь усеченную гексагональную внешнюю форму. Обычно непосредственным результатом применения массивов гексагональных линз является гексагональное пятно пучка в дальнем поле, тогда как желательной является круговая форма пучка.

Типичное решение этой проблемы заключается в создании специальной мозаичности линз, точно предназначенной для источников коллимированного света, которая отличается от гексагональной структуры.

В изобретении наклон линз на выходной поверхности оптической пластинки используется для изменения формы пятна пучка, для изменения отклонения пучка и/или для коррекции выбранной мозаики линз. Например, можно использовать гексагональную мозаику линз для получения кругового распределения света в дальнем поле.

На фиг. 5 показана окончательная конструкция оптической пластинки. Показаны обычная конструкция 60 и модифицированная конструкция 62 согласно примерам изобретения, при этом одна наложена поверх другой.

В одном примере индивидуальные линзы образуют гексагональную решетку (на виде в плане). В этом примере все линзы отклонены от центральной оси 64. Иначе говоря, линзы на выходной поверхности оптической пластинки наклонены так, что их базовая плоскость лежит в наклонной плоскости и их направления нормали к поверхности наклонены к общему направлению нормали.

Как и в двух примерах, показанных выше, эта плоскость может быть наклонена к центру оптической пластинки или отклонена от него. В любом случае нормаль 17 к поверхности может пересекать общую нормаль оптической пластинки (либо выше, либо ниже оптической пластинки, в зависимости от наклона). Криволинейная часть каждой линзы может иметь постоянный радиус кривизны и может быть вращательно симметричной относительно направления нормали к поверхности. Для превращения наклонных линз в непрерывный лист может иметься этап разделения на части между краями соседних линз.

Центральная линза не наклонена. Кроме того, линзы могут не быть наклонены в начальной внутренней радиальной части оптической пластинки (так что будет поднабор не отклоненных линз). Наклон может начинаться на конкретном радиусе на расстоянии от центра и, кроме того, угол наклона может не быть одинаковым для всех линз. Радиус кривизны может быть одинаковым для всех линз, но он также может не быть одинаковым для всех линз. Каждая линза имеет соответствующее одно значение угла наклона, но угол наклона может быть разным для различных расстояний от центра. При определенном расстоянии от центра угол наклона является одинаковым для всех линз для поддержания вращательной симметрии n-го порядка оптической пластинки.

Это приводит к устройству, которое предпочтительно является вращательно симметричным (с симметрией конечного порядка). Оно может быть образовано, например, как регулярный гексагональный массив.

На фиг. 6 и 7 показано, каким образом изменяется выходной пучок, когда добавочный наклон 30° добавляется для каждой из выходных линз линзовых пар Келера. Угол 30° и то, что одинаковый наклон для всех линз является произвольным выбором, представлены только в демонстрационных целях. Угол наклона может быть разным для различных линз, например, при угле наклона, который является функцией радиального расстояния от центра, когда происходит, например, приращение или убывание угла наклона при повышении радиального расстояния от центра, указанное изменение может быть постепенным или в ином случае может быть резким, скачкообразным.

На фиг. 6 траектории пучков показаны для случая, когда обычная оптическая пластинка освещается идеально коллимированным пучком.

На фиг. 7 траектории пучков показаны для случая, когда модифицированная оптическая пластинка освещается идеально коллимированным пучком.

Имеются различные паразитные пучки, обусловленные полными внутренними отражениями. При игнорировании этих паразитных пучков можно видеть общую оптическую функцию.

На фиг. 8 показана интенсивность пятна для случая обычной оптической пластинки и на фиг. 9 показана интенсивность пятна для случая модифицированной конструкции. На графиках интенсивность показана в зависимости от угла. На профилях интенсивности видна интенсивность в угловом пространстве при углах в горизонтальном и вертикальном направлениях от -90 до +90°. На графиках показано горизонтальное поперечное сечение интенсивности в зависимости от угла при вертикальном угле 0°.

Полная ширина на полувысоте (ПШПВ) пучка изменяется от 20 до 30°. Она свидетельствует о возможности получения пучка с требуемой шириной для согласования с требуемыми характеристиками источника точечного света.

Однородность цвета в дальнем поле является все еще приемлемой.

Расстояние между парными линзами на двух поверхностях должно быть согласовано с фокусным расстоянием линз. Оно является еще одним параметром проектирования, который можно использовать для оказания влияния на оптические характеристики.

Имеется однозначное соответствие между линзами на первой поверхности 15 и линзами на второй поверхности 16. Это позволяет точно регулировать выходные характеристики света из оптической пластинки.

Радиусы всех линз в массиве могут быть идентичными. Угол наклона может повышаться к краю оптической пластинки. Если максимум поверхностной модуляции должен быть фиксированным, шаг линз в таком случае можно уменьшать к краю оптической пластинки. В ином случае угол наклона может быть одинаковым для всех линз. Кроме того, использование постоянного радиуса линз не является существенным.

Как пояснялось выше, линзы могут быть некруговыми, так что они образуют мозаику для заполнения площади оптической пластинки, но это не является существенным. На фиг. 10 показаны четыре возможные мозаики. На фиг. 10(а) показана мозаика из круговых линз в гексагональной решетке. Поскольку круги не уложены идеально в мозаику, имеются зазоры между линзами. На фиг. 10(b) показана мозаика из круговых линз в квадратной решетке. На фиг. 10(с) показана мозаика из линз, усеченных до гексагональной формы, в гексагональной решетке. В этом случае линзы идеально уложены в мозаику. На фиг. 10(d) показана мозаика из линз, усеченных до квадратной формы, в квадратной решетке.

Если наклон линз повышается к краю линз, то наклон будет приводить к уменьшению горизонтальной площади (на виде в плане). При этом мозаика будет разрываться и могут возникать пробелы между линзами. Кроме того, для сокращения этих пробелов линзы можно перемещать друг к другу, располагая более близко. Когда верхние линзы перемещают ближе друг к другу, места линз на нижней стороне пластинки соответственно изменяют, чтобы верхние и нижние линзы были согласованы на площади поверхности.

Для наилучшей эффективности пробелы следует исключать, и этого можно достигать, используя линзы, имеющие форму нерегулярного многоугольника.

В изобретении имеется возможность использования наклона линз в качестве параметра проектирования, позволяющего реализовать требуемую оптическую функцию.

Оптические пластинки могут содержать полимерный материал, например, один или несколько материалов, выбираемых из группы, состоящей из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), полиэтиленнафталата (ПЭН), поликарбоната (ПК), полиметилакрилата (ПМА), полиметилметакрилата (ПММА) (плексигласа или перспекса), ацетобутирата целлюлозы (АБЦ), силикона, поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилентерефталата (ПЭТ), (ПЭТГ) (гликоля, модифицированного полиэтилентерефталатом), ПДМС (полидиметилсилоксана) и ЦОС (циклоолефинового сополимера). Однако также возможно применение других полимеров (сополимеров). Кроме того, оптические пластинки можно изготавливать из стекла.

При использовании в качестве источника точечного света устройство для формирования пучка придает заданную форму выходному свету от светодиода или светодиодного массива с образованием круговой диаграммы интенсивности света на выходе. Источник точечного света содержит, например, внешний корпус, в котором установлены светодиод или светодиодный массив и устройство для формирования пучка. Как должно быть известно специалистам в данной области техники, подходящая управляющая электроника также должна включаться в корпус, например, для преобразования напряжения сети в сигнал постоянного тока для возбуждения светодиодов.

На основании изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения другие изменения к раскрытым вариантам осуществления могут быть представлены и осуществлены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и употребление элементов в единственном числе не исключает их множества. То, что некоторые признаки перечисляются во взаимно зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих признаков не может использоваться с успехом. Любые позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем.


1. Устройство для формирования оптического пучка, содержащее:

коллиматор (12) для приема света от оптического источника и образования более коллимированного выходного пучка; и

оптическую пластинку (14) для приема более коллимированного выходного пучка, при этом оптическая пластинка содержит двумерный массив линз (18) на входной стороне (15) и соответствующий двумерный массив линз (19) на противоположной выходной стороне (16),

при этом каждая из линз на входной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на выходной стороне, а каждая из линз на выходной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на входной стороне, причем по меньшей мере некоторые линзы на выходной стороне наклонены относительно общей плоскости оптической пластинки.

2. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере некоторые линзы наклонены к центру пластинки или отклонены от него.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором массив линз на входной стороне и массив линз на выходной стороне имеют вращательную симметрию конечного, по меньшей мере, 4-го порядка вокруг центра вращения.

4. Устройство по п. 3, в котором массив линз имеет решетчатую структуру, которая содержит гексагональную решетку.

5. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором наклоненные линзы имеют оптическую ось, которая наклонена к нормали общей плоскости оптической пластинки в соответствии с углом наклона, при этом угол наклона является одинаковым для всех линз на одинаковом расстоянии от центра.

6. Устройство по п. 5, в котором угол наклона является одинаковым для всех наклоненных линз.

7. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором угол наклона всех наклоненных линз составляет меньше 40°.

8. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором коллиматор (12) содержит линзу Френеля.

9. Осветительный блок, содержащий:

источник (10) света; и

устройство (12, 14) по любому предшествующему пункту для формирования пучка света, выходящего из источника света.

10. Осветительный блок по п. 9, в котором источник (10) света содержит светодиод или массив светодиодов.

11. Осветительный блок по п. 10, содержащий светодиодный источник точечного света, в котором устройство образует круговое распределение интенсивности света в дальнем поле.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии получения менисков, оболочек и заготовок линз оптических систем современных оптических, оптоэлектронных и лазерных приборов, работающих в ультрафиолетовой, видимой и ИК-областях спектров, и может быть использовано для получения выпукло-вогнутых линз из кристаллов фтористого лития.

Группа изобретений относится к офтальмологии. Офтальмологическая линза может содержать асферическую первую поверхность и аторическую вторую поверхность, расположенную противоположно первой поверхности и выполненную с возможностью размещения смежно с глазом пользователя.

Изобретение относится к оптическим материалам, способным создавать ряд визуальных эффектов. Однослойная система проецирования изображений для проецирования одного или более изображений включает структуру отражающих дугообразных элементов, имеющих верхнюю дугообразную поверхность, нижнюю поверхность и ограниченную верхней дугообразной и нижней поверхностями дугообразную зону, а также отражающий узор из рельефных микроструктур изображений, расположенных по крайней мере на некоторых из верхних дугообразных поверхностей дугообразных элементов или внутри них.

Использование: для рентгеновской микроскопии, микротомографии, спектроскопии, флуоресцентной спектрометрии. Сущность изобретения заключается в том, что линза для рентгеновского излучения, выполненная из полимерного материала, включает по меньшей мере одну рабочую поверхность, выполненную в виде параболоида вращения с радиусом кривизны в вершине параболоида до 0,4 мкм.

Изобретение относится к подложке для защищенных документов, таких как банкноты, и способу ее изготовления. Указанная подложка (S) содержит один или более бумажных слоев (11, 12) и полимерный слой (20), выполненный с возможностью приклеивания к стороне по меньшей мере одного из бумажных слоев (11, 12).

Изобретение относится к интегральной оптике, а именно к способам обработки стекла, что позволит при применении таких стёкол улучшить качество датчиков волнового фронта и получить объемное изображение в трехмерных стереоскопических системах.

Оптический элемент содержит светопрозрачную рабочую и периферическую светопоглощающую части, изготовленные из оптического стекла, имеющего в составе соединения металлов.

Изобретение может быть использовано как в приборах видимого диапазона спектра, так и в ИК-системах. Двухлинзовый объектив состоит из расположенных по ходу лучей склеенных отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы.

Изобретение относится к конструкционным изделиям ИК-оптики, обеспечивающим, наряду с основной функцией пропускания излучения в требуемом спектральном диапазоне, защитные функции приборов и устройств от воздействий внешней среды.

Изобретение относится к приемникам фасеточного зрения и может быть использовано для создания омматидиев - базовых структурных единиц фасеточного зрения, например искусственных фасеточных глаз, которые можно использовать в миниатюрных системах видеонаблюдения и контроля.

Группа изобретений относится к оптической технике. Заявленный способ реализуется устройством сведения лазерных пучков различных длин волн, состояния поляризации которых ортогональны, в один выходной пучок.

Изобретение относится к области эпикировки и может быть использовано для изготовления наголовных креплений различных устройств. Устройство включает в себя первую и вторую петли, поддерживающие наголовное крепление на голове носящего, и регулировочный механизм для затягивания первой и второй петель.

Изобретение относится к системам стереоскопических проекций. Система стереоскопической 3D-проекции с мультиплексированием по времени включает в себя элемент деления пучка для деления произвольно поляризованного пучка формирования изображения, сгенерированного проектором с одним объективом, на один первичный пучок формирования изображения, обладающий первым состоянием линейной поляризации, и два вторичных пучка формирования изображения, оба обладающие вторым состоянием линейной поляризации.

Изобретение относится к системам отображения на лобовом стекле. Система содержит блок формирования изображений для создания изображения на плоскости проекции, где плоскость проекции предусмотрена для отражения по меньшей мере части изображения (23), причем в плоскости проекции содержится прозрачный стеклянный лист, который включает прозрачную подложку (1) и по меньшей мере одно электропроводящее покрытие (2) с по меньшей мере четырьмя функциональными слоями (3) на по меньшей мере одной поверхности прозрачной подложки (1).

Настоящее изобретение относится к узлу или системе, которая позволяет оптическому устройству, такому как электрооптический датчик, фотоэлектрический датчик, датчик изображений, светочувствительный датчик, камера, оптический излучатель, оптический детектор и т.д., самоочищаться в условиях загрязненной среды.

Изобретение относится к автостереоскопическим видеосистемам. Стереоскопическая видеосистема отличается использованием в дистанционном бинокулярном фильтре сегнетоэлектрической жидкокристаллической структуры с компенсированным геликоидом и поверхностной стабилизацией, оптические характеристики которой описываются одноосным эллипсоидом показателя преломления, ориентация оптической оси которого для двух возможных энергетических состояний сегнетоэлектрической структуры выбрана с учетом ориентации поляризатора жидкокристаллического экрана стереоскопического дисплея, являющегося источником световых потоков ракурсных изображений.

Изобретение относится к компактной, невидимой, высокоскоростной системе слежения за поворотом глаза, которую можно использовать как в качестве отдельного устройства, так и встроенной в любой тип устройств виртуальной реальности.

Изобретение относится к технике электрической связи, а именно к области управления лазерными световыми пучками, и может быть использовано в системах квантовой криптографии через свободное пространство и для связи между несколькими летательными аппаратами (ЛА) и/или ЛА и наземными станциями.

Изобретение относится к автостереоскопическому дисплейному устройству. Дисплей содержит пиксельную дисплейную панель, содержащую массив одноцветных пикселей или массив субпикселей различных цветов, и средство формирования видов, содержащее массив линзовых элементов.

Изобретение относится к дифракционным решеткам, используемым в устройствах дополненной реальности. Согласно способу изготовления жидкокристаллической структуры для дифракционной решетки фотоориентант, расположенный на подложках, облучают поляризованными когерентными волнами, которые интерферируют между собой, где одна из указанных волн имеет сферический волновой фронт, а другая – плоский.

Изобретение относится к лазерной обрабатывающей головке (1) и может быть использовано для обработки материалов с помощью лазерного излучения. Головка содержит коллиматорную оптику (21) для коллимации расходящегося рабочего лазерного луча (121) и фокусирующую оптику для фокусирования рабочего лазерного луча (12) на подлежащей обработке детали (14).

Устройство для формирования оптического пучка содержит коллиматор для приема света от оптического источника и оптическую пластинку, которая содержит двумерный массив линз на входной стороне и соответствующий двумерный массив линз на противоположной выходной стороне. Каждая из линз на входной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на выходной стороне, а каждая из линз на выходной стороне имеет точку фокусировки на соответствующей линзе на входной стороне. По меньшей мере некоторые линзы на выходной стороне наклонены относительно общей плоскости оптической пластинки. Технический результат - улучшение характеристик формируемого пучка за счет равномерного смешивания. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх