本發(fā)明總體上涉及照明設(shè)備領(lǐng)域。更確切地說，本發(fā)明涉及具有準(zhǔn)直器以及被設(shè)置為接收準(zhǔn)直光的第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列的光學(xué)設(shè)備，并且涉及用于制造這種設(shè)備的方法。

背景技術(shù)：

在能量消耗、顏色混合、以及照明均勻性方面具有經(jīng)改善的效率的新式光學(xué)設(shè)備正受到越來越多的關(guān)注。已知在很多照明應(yīng)用中使用準(zhǔn)直器，以產(chǎn)生期望的照明模式光束角。然而，很多準(zhǔn)直器傾向于復(fù)制光源的至少一部分空間結(jié)構(gòu)。因此當(dāng)與準(zhǔn)直器組合時(shí)，非均勻光源(諸如例如發(fā)光二極管(led)陣列和不同顏色的led)可能使得偽影在所得到的光束和束斑中可見。

現(xiàn)有的光學(xué)設(shè)備因此可以包括諸如微透鏡設(shè)置之類的混合手段，該混合手段被添加到準(zhǔn)直器以便進(jìn)一步將光混合并且減少由光源造成的偽影。wo2012/107097示出了這種微透鏡設(shè)置的示例，其中兩個(gè)近似鏡像對(duì)稱的微透鏡結(jié)構(gòu)被提供用于改善從不同顏色的led發(fā)射的著色光的混合。微透鏡結(jié)構(gòu)在豎直方向上(即所發(fā)射的光的方向)被設(shè)置在彼此上方，并且在側(cè)向方向上彼此略微偏離以減少光束中的任何偽影不規(guī)則。

雖然這種微透鏡設(shè)置可以提供混合光，仍然需要具有增強(qiáng)的光強(qiáng)度并且允許具有更窄的光束角的發(fā)射光束的備選光學(xué)設(shè)備。

us2011/0188242公開了一種光學(xué)部件，其中，來自光源的光被準(zhǔn)直器準(zhǔn)直并且被傳輸?shù)骄哂械谝缓偷诙⑼哥R結(jié)構(gòu)的透鏡，光通過第一微透鏡結(jié)構(gòu)聚焦在第二微透鏡結(jié)構(gòu)上。

在o.dross等人的“integratorsembeddedintoilluminationopticsaddfunctionality”(proceedingsofspie,vol.7103,2008)中，給出了科勒照明概念及其在不同種類的光學(xué)元件中的應(yīng)用的綜述。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

將有利的是，實(shí)現(xiàn)一種克服或者至少緩解上述缺點(diǎn)的光學(xué)設(shè)備。具體而言，將期望的是，實(shí)現(xiàn)能夠發(fā)射形成更窄光束并且具有更高光強(qiáng)度的光的光學(xué)設(shè)備。

為了更好地處理這些問題中的一個(gè)或者多個(gè)問題，提供了具有在獨(dú)立權(quán)利要求中限定的特征的光學(xué)設(shè)備和用于制造光學(xué)設(shè)備的方法。在從屬權(quán)利要求中限定了優(yōu)選的實(shí)施例。

因此，根據(jù)第一方面，提供了光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備包括：適于準(zhǔn)直來自光源的光的準(zhǔn)直器；包括多個(gè)第一微透鏡的第一微透鏡陣列；以及包括多個(gè)第二微透鏡的第二微透鏡陣列。第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列被設(shè)置為使得：第一微透鏡陣列的棋盤式排布在圖案和微透鏡尺寸方面與第二微透鏡陣列的棋盤式排布一致。此外，第一微透鏡陣列的棋盤式排布圖案與第二微透鏡陣列的棋盤式排布圖案對(duì)準(zhǔn)。第一和第二微透鏡陣列被設(shè)置為使得：由準(zhǔn)直器準(zhǔn)直的光提供光源的投影，其中如至少沿著準(zhǔn)直器的子午方向所見的，投影的形狀變化；并且使得：光源的投影由第一微透鏡陣列聚焦在第二微透鏡陣列處。第二微透鏡中的至少一些(優(yōu)選地，大多數(shù))被形成為使得：它們的弧矢(sagittal)和子午(meridional)尺寸的比率至少沿著第二微透鏡陣列的子午方向變化，以適應(yīng)于光源的投影的形狀變化。

根據(jù)第二方面，提供了用于制造光學(xué)設(shè)備的方法。該方法包括：提供適于準(zhǔn)直來自光源的光的光學(xué)準(zhǔn)直器；以及設(shè)置分別包括多個(gè)第一和第二微透鏡的第一和第二微透鏡陣列。第一和第二微透鏡陣列被設(shè)置為使得：第一微透鏡陣列的棋盤式排布在圖案和微透鏡形狀方面與第二微透鏡陣列的棋盤式排布一致，并且使得：第一微透鏡陣列的棋盤式排布圖案與第二微透鏡陣列的棋盤式排布圖案對(duì)準(zhǔn)。第一和第二微透鏡陣列還被設(shè)置為使得：由準(zhǔn)直器準(zhǔn)直的光提供光源的投影，其中如至少沿著準(zhǔn)直器的子午方向所見的，投影的形狀變化；并且使得：光源的投影由第一微透鏡陣列聚焦在第二微透鏡陣列處。第一微透鏡中的至少一些第一微透鏡中的每一個(gè)的弧矢和子午尺寸之間的比率變化，以適應(yīng)于投影的形狀變化。

根據(jù)第三方面，提供了包括光源和根據(jù)第一方面的光學(xué)設(shè)備的照明設(shè)備。

本方面利用了如下理解：光源的投影(或者由光源發(fā)射的光的錐角)可以在準(zhǔn)直器的出射開口上方或者準(zhǔn)直器的出射開口處的給定平面之上變化。這一變化可以例如依賴于準(zhǔn)直器的對(duì)稱性或者類型、以及光源的類型和位置。發(fā)明人意識(shí)到，第一微透鏡陣列可以被設(shè)置為使得：光源的投影撞擊在第一微透鏡陣列上，并且由第一微透鏡陣列聚焦在第二微透鏡陣列上。通過將第二微透鏡陣列(至少近似地)設(shè)置在第一微透鏡陣列的焦平面內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了科勒積分，這可以改善經(jīng)由第二微透鏡從光源發(fā)射的光的均一性和混合。此外，第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡的形狀可以基于所述第二微透鏡中的每個(gè)第二微透鏡所見的光源投影的形狀變化，在準(zhǔn)直器的出射開口之上變化。通過調(diào)節(jié)微透鏡的弧矢和子午尺寸之間的比率，微透鏡的形狀可以被采用或者裝配(在由棋盤式排布所設(shè)置的限制內(nèi))，以適應(yīng)光源的投影的輪廓。提供具有與投影的光源的形狀或者側(cè)向延伸或者范圍共形(優(yōu)選地盡可能地接近)的形狀的微透鏡，允許投影的光源的延伸內(nèi)的每個(gè)斑都對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)光束的相對(duì)大的部分產(chǎn)生貢獻(xiàn)。相似地，每個(gè)微透鏡的活躍區(qū)域(即與未參加照明任務(wù)的區(qū)域相比，實(shí)際參加照明任務(wù)的區(qū)域)可以相應(yīng)地增加。這是有利的，原因在于其可以降低光學(xué)擴(kuò)展量削弱(dilution)和光束寬度，從而增加光學(xué)設(shè)備的光強(qiáng)度并且改善光混合。得到的由光學(xué)設(shè)備生成的光束因此可以由來自至少一些第二微透鏡中的每個(gè)第二微透鏡的光的總和形成，其中來自那些第二微透鏡中的每個(gè)第二微透鏡的貢獻(xiàn)可以疊置或者重疊，以便在遠(yuǎn)場(chǎng)中形成所得到的相對(duì)均勻的光束。

理論上，第二微透鏡和由所述第二微透鏡成像的光源在形狀上的理想對(duì)應(yīng)關(guān)系將保存準(zhǔn)直器的光學(xué)擴(kuò)展量和光強(qiáng)度分布，即使其將被第一和第二微透鏡陣列完全混合。然而，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，這是理論推理，其由于棋盤式排布圖案的幾何限制而難以實(shí)現(xiàn)。然而，本方面允許具有與上述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備相比更接近理想情況的微透鏡配置的光學(xué)設(shè)備。然而，應(yīng)該注意的是，在一些實(shí)施例中，第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡可以具有比投影的光源更大的側(cè)向延伸，從而允許從照明設(shè)備發(fā)射相對(duì)寬的光束。

本方面的優(yōu)勢(shì)還在于，第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列的科勒設(shè)置允許光源的圖像至少在與遠(yuǎn)場(chǎng)中的光束相交的平面內(nèi)散焦，或者換句話說，沿著光束散開。因此可以在得到的光束中減少光源的任何空間結(jié)構(gòu)或者非均一性。第一和第二微透鏡陣列可以分別由緊密裝配在一起(優(yōu)選地，沒有間隙或者重疊)的第一和第二微透鏡形成，以便減少否則可能由微透鏡陣列中的邊緣、邊界、以及空間間隙引入到強(qiáng)度圖案中的偽影。微透鏡可以例如包括多邊形形狀(諸如三角形、矩形、五邊形、六邊形等)、或者可以被棋盤式排布到一維或者二維微透鏡陣列中的任何其它形狀。

第一和第二微透鏡陣列可以被提供有相同的棋盤式排布，即具有相似地成形并且以相似圖案設(shè)置的微透鏡。第一和第二微透鏡陣列還可以與彼此側(cè)向?qū)?zhǔn)，即在光學(xué)路徑的方向上疊置，使得特定形狀的第一微透鏡的光軸與相同形狀的對(duì)應(yīng)第二微透鏡的光軸(至少基本上)重合。因此，第一和第二微透鏡陣列可以以鏡像配置來設(shè)置。將具有相同的棋盤式排布的兩個(gè)微透鏡陣列對(duì)準(zhǔn)(或者作為彼此的鏡像)的優(yōu)勢(shì)在于，這減少由第一微透鏡陣列的鄰近微透鏡之間的分界造成的光學(xué)損耗和偽影的風(fēng)險(xiǎn)。棋盤式排布的第一微透鏡的尺寸還可以與棋盤式排布的第二微透鏡一致。

第一和第二微透鏡陣列中的每個(gè)微透鏡陣列可以分別具有在從第一和第二微透鏡陣列的中心延伸遠(yuǎn)離的方向上的延伸。這一方向可以稱為子午方向。此外，第一和第二微透鏡陣列可以具有在垂直于子午方向的方向上的延伸。這一方向可以稱為弧矢方向。因此，微透鏡的形狀可以至少部分地由其弧矢尺寸和子午尺寸的比率來描述。

應(yīng)該注意的是，因?yàn)榈谝缓偷诙⑼哥R陣列可以被提供有相同的棋盤式排布，所以與第一微透鏡陣列相關(guān)的度量和特征也可應(yīng)用于第二微透鏡陣列，并且反之亦然。例如，通過調(diào)節(jié)，第一微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸的比率也遵循對(duì)應(yīng)第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸的比率的相似調(diào)節(jié)，并且反之亦然。

將要領(lǐng)會(huì)的是，光源的投影由第一微透鏡陣列聚焦在第二微透鏡陣列處，可以不一定表示投影必須由第一微透鏡陣列精確地聚焦在第二微透鏡陣列上，但是至少要靠近第二微透鏡陣列。例如，第一微透鏡陣列和第二微透鏡的彎曲(或者以任何其它方式光學(xué)配置的)表面之間的距離可以與第一微透鏡陣列的焦距相差小于10％。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸可以分別變化，使得它們分別對(duì)應(yīng)于在所述至少一些第二微透鏡中的每個(gè)第二微透鏡處所見的光源的投影的弧矢尺寸和子午尺寸。第二微透鏡因此可以被形成為使得：該微透鏡所見的光源的外輪廓被裝配在該微透鏡的輪廓內(nèi)。在一個(gè)示例中，第二微透鏡的最大弧矢尺寸和子午尺寸可以(至少幾近)等于對(duì)應(yīng)的光源投影的最大弧矢尺寸和子午尺寸。本實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于，其允許所述第二微透鏡的整個(gè)側(cè)向延伸參與照明，從而增加所發(fā)射的光的軸上強(qiáng)度。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一微透鏡和第二微透鏡中的至少一些微透鏡可以被設(shè)置為形成圍繞準(zhǔn)直器的光軸的同心圓。同心圓的優(yōu)勢(shì)在于，它們可以被設(shè)置為共享旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的準(zhǔn)直器的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。對(duì)稱性的這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以便于使第二微透鏡的形狀適于由準(zhǔn)直器生成的光源投影的形狀變化的任務(wù)。在一個(gè)示例中，相鄰圓的角定向可以移位或者調(diào)節(jié)，以便降低如下風(fēng)險(xiǎn)：鄰近的不同圓的微透鏡之間的分界旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)并且因此形成對(duì)準(zhǔn)圖像，該對(duì)準(zhǔn)圖像可能在強(qiáng)度圖案中造成偽影。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，形成同心圓中的第一同心圓的第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸可以在同心圓中的所述第一同心圓內(nèi)恒定，并且與同心圓中的另一同心圓中的第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸不同。換句話說，第二微透鏡的第一圓可以由具有相同形狀(或者至少具有相同的弧矢尺寸和子午尺寸)的微透鏡形成。然而，另一圓可以由具有與第一圓的微透鏡的形狀不同的形狀的第二微透鏡來形成。然而，本實(shí)施例的配置不限于兩個(gè)圓。相反地，本實(shí)施例的配置可以應(yīng)用于多個(gè)圓或者甚至整個(gè)第二微透鏡陣列。即，第二微透鏡可以在每個(gè)圓內(nèi)(至少幾近)等同地成形，并且可以在不同圓之間不同。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，形成同心圓中的第一同心圓的第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸的比率在同心圓中的所述第一同心圓內(nèi)可以是恒定的，并且可以低于同心圓中的另一同心圓中的第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸的比率，該另一同心圓被設(shè)置在同心圓中的第一同心圓之外。這一實(shí)施例可以相似于之前的實(shí)施例，除了微透鏡的弧矢尺寸或者微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸的比率可以隨著距準(zhǔn)直器的光軸的距離的增加而增加。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡可以被設(shè)置在具有相同數(shù)目的第二微透鏡的同心圓中，并且第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡可以具有相同的子午尺寸，并且可以具有在具有相同數(shù)目的第二微透鏡的所述同心圓之間變化的弧矢尺寸。第二陣列因此可以包括相同數(shù)目的第二微透鏡的兩個(gè)或者幾個(gè)同心圓，其中第二微透鏡的弧矢尺寸可以在第二微透鏡陣列的子午方向上增加，以便保持棋盤式排布。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡可以被成形為圓環(huán)扇區(qū)，這些圓環(huán)扇區(qū)共同形成同心圓。在一個(gè)示例中，豎直臺(tái)階(在準(zhǔn)直器的光軸的方向上)可以被形成在鄰近的第二微透鏡之間的分界處。本實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于，其允許四邊形第二微透鏡的數(shù)目以及第二微透鏡陣列的對(duì)稱性增加，從而增加適于光源的投影的形狀的微透鏡的數(shù)目。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡中的每個(gè)第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸的比率可以不為1。微透鏡可以例如在子午方向或者弧矢方向上是卵形或者長圓形的，以便允許光源的卵形或者橢圓形投影被裝配在微透鏡內(nèi)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一和第二微透鏡陣列可以被包括在單個(gè)光學(xué)體中。光學(xué)體可以例如包括至少部分透光的材料，諸如玻璃、塑料、陶瓷、或者聚合物。可以優(yōu)選地選擇材料以實(shí)現(xiàn)期望的折射率。相對(duì)高的折射率可以例如允許第一和第二微透鏡陣列之間的厚度或者距離減少，以便提供更小的光學(xué)設(shè)備。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一和第二微透鏡陣列可以被包括在分離的光學(xué)體中。第一微透鏡陣列可以例如被設(shè)置在第一基板上，并且第二微透鏡陣列可以被設(shè)置在第二基板上。分離的光學(xué)體可以例如通過空氣間隙分離，可以調(diào)節(jié)空氣間隙的寬度以便調(diào)節(jié)光源在第二微透鏡陣列上的聚焦和/或投影。使用空氣間隙可以有利地降低重量并且可能降低光學(xué)設(shè)備的材料成本。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)第一微透鏡中的至少一些第一微透鏡中的每個(gè)第一微透鏡和第二微透鏡陣列之間的距離可以至少沿著第二微透鏡陣列的子午方向變化。有利地，距離的變化基于由第一微透鏡陣列聚焦在第二微透鏡陣列上的光源的投影的變化的形狀。在一個(gè)示例中，該距離可以在不同微透鏡之間增加，以便補(bǔ)償投影的光源的減少的角度延伸，使得可以在子午方向和/或弧矢方向上保持微透鏡尺寸。微透鏡的焦距可以被調(diào)節(jié)以適應(yīng)第一和第二微透鏡陣列之間的距離。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一微透鏡陣列可以與準(zhǔn)直器一體形成。第一微透鏡陣列可以例如以與準(zhǔn)直器相同的制造過程來制造，這可以有利地減少所需要的處理步驟的數(shù)目。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一和第二微透鏡陣列可以通過如下方式來設(shè)置(諸如制造)：通過確定光源在第一微透鏡陣列上的投影的弧矢尺寸和子午尺寸，并且通過基于所確定的投影的弧矢尺寸和子午尺寸，來變化多個(gè)第二微透鏡中的至少一些第二微透鏡中的每個(gè)第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸。光源在準(zhǔn)直器的出射開口之上的光錐或者投影的弧矢尺寸和子午尺寸(或者換句話說，弧矢散布和子午散布)可以例如借助于幾何計(jì)算或者通過對(duì)準(zhǔn)直器的射線跟蹤來確定。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在操作期間，光可以由光源發(fā)射、在準(zhǔn)直器中被準(zhǔn)直、并且由第一和第二微透鏡陣列(被設(shè)置為形成科勒積分器)進(jìn)行混合。第一微透鏡陣列可以包括多個(gè)第一微透鏡，該多個(gè)第一微透鏡可以適于將光源的投影聚焦在第二微透鏡陣列處，第二微透鏡陣列可以包括多個(gè)第二微透鏡，該多個(gè)第二微透鏡的形狀基于光源的投影的形狀或者延伸。從光源發(fā)射的光可以通過第二微透鏡陣列透射，并且以光束的形式從光學(xué)設(shè)備發(fā)射。通過使第二微透鏡的形狀適于光源的投影的形狀(遵守由棋盤式排布設(shè)置的幾何規(guī)則)，并且通過根據(jù)相同的棋盤式排布來設(shè)置第一微透鏡，可以改善光混合并且可以降低光學(xué)擴(kuò)展量削弱和光學(xué)偽影。

在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“光源”指代可以由準(zhǔn)直器投影在第一微透鏡陣列上的任何發(fā)光區(qū)域、設(shè)備、或者元件。術(shù)語“光源”還可以指代在其內(nèi)發(fā)光的所關(guān)注的特定區(qū)域。這種區(qū)域還可以稱為“積分區(qū)域”，其應(yīng)該被理解為(如從第二微透鏡所見的)應(yīng)該能夠內(nèi)切在該特定微透鏡內(nèi)的區(qū)域。這種積分區(qū)域可以具有如下尺寸：該尺寸等于或者大于由包圍光源或者形成光源的所有發(fā)光元件的周界或者表面限定的區(qū)域。積分區(qū)域可以例如具有與盤或者柱體的形狀共形的形狀。

光源可以包括led。然而，將要理解的是，光源可以原則上包括能夠生成并且發(fā)射光的任何種類的元件。rgbled可以有利地用于實(shí)現(xiàn)自照明設(shè)備的動(dòng)態(tài)彩色光輸出。光源可以是相同類型或者不同類型的。

準(zhǔn)直器可以例如包括菲涅耳透鏡、全內(nèi)反射(tir)透鏡、菲涅耳tir透鏡、或者是rxi準(zhǔn)直器或者ufo、拋物面或者非球面準(zhǔn)直器。有利地，準(zhǔn)直器可以圍繞其光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。

第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列還可以稱為積分器或者科勒積分器。第一和第二微透鏡可以優(yōu)選地具有與圓盤共形的形狀，并且可以被設(shè)置為完全覆蓋準(zhǔn)直器的出射開口。特別地，這種圓形科勒積分器可以與圍繞光學(xué)設(shè)備的光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的準(zhǔn)直器組合。

微透鏡可以例如是球面微透鏡或者非球面微透鏡、柱形或者菲涅耳微透鏡、或者被提供有任何其它合適的彎曲。微透鏡陣列可以例如由可以例如被塑模的玻璃、塑料、陶瓷、或者聚合物材料形成。塑模技術(shù)的示例包括例如吹塑、壓縮塑模、注射塑模、以及基體塑模。塑模的優(yōu)勢(shì)在于，其可以適用于大規(guī)模生產(chǎn)。一旦提供了工具(諸如模具)，可以以相對(duì)大的量并且以相對(duì)低的成本批量生產(chǎn)微透鏡陣列。

要注意的是，本發(fā)明的實(shí)施例涉及在權(quán)利要求中記載的特征的所有可能組合。此外，將要領(lǐng)會(huì)的是，針對(duì)光學(xué)設(shè)備描述的各種實(shí)施例全都可與根據(jù)第二方面限定的方法的實(shí)施例組合。

附圖說明

現(xiàn)在將參照示出了實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述這一方面和其它方面。

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)設(shè)備的準(zhǔn)直器的透視圖。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的照明設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖3a至圖3d示出了根據(jù)一些實(shí)施例的棋盤式排布的微透鏡的不同示例。

圖4a至圖4c示出了根據(jù)一些實(shí)施例的第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的示意性圖示。

所有附圖都是示意性的，而不一定按比例，并且一般僅示出闡明實(shí)施例所必要的部分，其中其它部分可以被省略或者僅進(jìn)行建議。相同的附圖標(biāo)記貫穿說明書指代相同的元件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述本方面，在附圖中示出了當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以很多不同的形式體現(xiàn)并且不應(yīng)該被認(rèn)為限制于本文中陳述的實(shí)施例；更確切地說，這些實(shí)施例被提供用于透徹性和完整性，并且向技術(shù)人員充分傳達(dá)本方面的范圍。

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)設(shè)備的準(zhǔn)直器110的透視圖。準(zhǔn)直器110可以圍繞其光軸o旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，并且被設(shè)置為準(zhǔn)直來自光源122的光，光源122包括例如led122。光源122可以例如被設(shè)置在腔體120內(nèi)，腔體120例如可以包括光折射柱形側(cè)壁和折射式頂表面，折射式頂表面可以面向準(zhǔn)直器110的出射開口112并且被形成為凸透鏡，該凸透鏡被配置為將通過頂表面出射的光聚焦。被準(zhǔn)直的光通過準(zhǔn)直器的出射開口112出射，在出射開口112處，可以設(shè)置第一和第二微透鏡陣列(未在圖1中示出)，以接收光源122的投影150并且混合將從光學(xué)設(shè)備發(fā)射的光。光源122的圖像或者投影可以產(chǎn)生在平行于準(zhǔn)直器110的出射開口112的給定平面上。這種投影150的示例性輪廓(如在與準(zhǔn)直器110的出射開口112重合的平面內(nèi)所見那樣)被圖示在沿著準(zhǔn)直器110的子午方向m的幾個(gè)位置處。子午方向m應(yīng)該被理解為穿過光軸o并且在垂直于光軸o的平面內(nèi)延伸的任何線，而弧矢方向s應(yīng)該被理解為在垂直于光軸o的平面內(nèi)延伸并且與子午方向m正交的任何線。如圖1所示，光源122的投影150的輪廓或者形狀可以沿著準(zhǔn)直器110的子午方向m變化。在這一特定示例中，當(dāng)在向著準(zhǔn)直器110的光軸o的方向上前進(jìn)時(shí)，投影150的弧矢尺寸發(fā)生變化，使得光源122的投影150的弧矢尺寸與子午尺寸的比率隨著到光軸o的距離的減少而增加。

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的照明設(shè)備1的橫截面?zhèn)纫晥D，照明設(shè)備1包括光源122和光學(xué)設(shè)備100，光學(xué)設(shè)備100可以與參照?qǐng)D1描述的光學(xué)設(shè)備相似地配置。如圖2所示，光學(xué)設(shè)備100包括：準(zhǔn)直器或者反射器110；以及棋盤式排布的第一微透鏡132的第一微透鏡陣列130、和棋盤式排布的第二微透鏡142的第二微透鏡陣列140。在本示例中，第一微透鏡陣列130和第二微透鏡陣列140被包括在單個(gè)光學(xué)體135中，光學(xué)體135例如可以是塑料的盤形基板135。第一微透鏡陣列130和第二微透鏡陣列140可以被設(shè)置在基板135的相反側(cè)上。第一微透鏡陣列130可以包括棋盤式排布的(即并排設(shè)置，沒有側(cè)向間隙或者重疊)多個(gè)第一微透鏡132。這也適用于第二微透鏡陣列140，第二微透鏡陣列140具有在圖案和微透鏡形狀方面與第一微透鏡陣列130的棋盤式排布一致的棋盤式排布。第二微透鏡陣列140可以在光學(xué)路徑(和光軸o)的方向上豎直地設(shè)置在第一微透鏡陣列130上方，并且與第一微透鏡陣列130側(cè)向?qū)?zhǔn)，使得第一微透鏡132和第二微透鏡142中的每個(gè)都疊置。光學(xué)設(shè)備100的側(cè)向方向意指與光學(xué)設(shè)備100的光軸o正交的任何方向。

第一微透鏡132和第二微透鏡142可以被形成為允許光源122的投影150被第一微透鏡陣列130聚焦在第二微透鏡陣列140的外表面上。根據(jù)本實(shí)施例，微透鏡可以例如是球面的或者非球面的，并且具有基于光學(xué)體135的折射率和厚度的半徑。

第一微透鏡132和第二微透鏡142可以例如被形成為具有弧矢延伸和子午延伸的多邊形，如從第二微透鏡142中的每個(gè)第二微透鏡142所見的，弧矢延伸和子午延伸隨著光源122的投影或者圖像150的形狀變化而變化。通過根據(jù)其在準(zhǔn)直器110的出射開口112之上的子午和弧矢位置，來調(diào)節(jié)第二微透鏡142的弧矢尺寸和子午尺寸的比率，可以提供棋盤式排布，該棋盤式排布允許光學(xué)設(shè)備100的降低的(至少與基于漫射和/或單個(gè)微透鏡陣列的光混合相比)光學(xué)擴(kuò)展量削弱。

圖3a是第二微透鏡陣列340的示意性頂視圖，第二微透鏡陣列340具有以如下圖案棋盤式排布的第二微透鏡342：其中子午尺寸和弧矢尺寸可以根據(jù)錐角或者由第一微透鏡332聚焦在第二微透鏡342上的光源投影350變化。如圖3a所示，第二微透鏡342可以被設(shè)置在圍繞第二微透鏡陣列340的中心的同心圓中，該中心可以被設(shè)置為與準(zhǔn)直器310的光軸o重合。第二微透鏡342可以并排設(shè)置，而沒有側(cè)向間隙或者豎直臺(tái)階。第二微透鏡342的每個(gè)環(huán)可以由具有相同形狀的微透鏡形成。此外，一些相鄰環(huán)可以包括相同數(shù)目的第二微透鏡342并且具有相同的子午尺寸。因此，第二微透鏡342的弧矢尺寸可以在具有相同數(shù)目的微透鏡的鄰近環(huán)之間發(fā)生變化，以便補(bǔ)償環(huán)的周長變化并且保持棋盤式排布。

圖3b圖示了圖3a中的第二微透鏡陣列340的一部分，其中在兩個(gè)不同的第二微透鏡342中圖示了光源310的投影的輪廓，這兩個(gè)不同的第二微透鏡342的弧矢尺寸和子午尺寸被調(diào)節(jié)以適應(yīng)投影的光源310的形狀。

圖3c和圖3d示出了與參照?qǐng)D3a描述的相似的微透鏡陣列，其包括被成形為圓環(huán)扇區(qū)(未嚴(yán)格角對(duì)角設(shè)置)的四邊形第二微透鏡342的同心環(huán)，并且其中鄰近的微透鏡之間允許豎直臺(tái)階。鄰近的第二微透鏡342之間的豎直臺(tái)階被圖示在圖3d中的透視圖中。因此，可以增加被良好地調(diào)節(jié)以適應(yīng)投影的光源310的形狀的第二微透鏡342的數(shù)目。

圖4a至圖4c示出了與參照?qǐng)D2和圖3a至圖3d描述的微透鏡陣列相似的第一微透鏡陣列430和第二微透鏡陣列440的不同示例的橫截面。箭頭指示撞擊在第一微透鏡陣列130上并且被聚焦在第二微透鏡陣列440上的光的路徑。

圖4a示出了可以被設(shè)置在分離的光學(xué)體上的第一微透鏡陣列430和第二微透鏡陣列440。第一微透鏡陣列430可以例如被形成在第一基板433上，第一基板433與第二基板443分離，在第二基板443上形成第二微透鏡陣列440。第一基板433和第二基板443可以通過空氣間隙437分離。在這一實(shí)施例中，第一微透鏡陣列430背離第二微透鏡陣列440。

在圖4b中，公開了與圖4a相似的設(shè)置，但是第一微透鏡陣列430與準(zhǔn)直器410一體形成。此外，第一微透鏡陣列430和第二微透鏡陣列440被設(shè)置為面向彼此。

圖4c示出了被包括在單個(gè)光學(xué)體435中的第一微透鏡陣列430和第二微透鏡陣列440的另一示例。根據(jù)這一示例，光學(xué)體435在光學(xué)路徑(光軸)方向上的厚度可以變化，以便變化第一微透鏡432和第二微透鏡442中的至少一些(優(yōu)選地，大多數(shù))微透鏡之間的距離。該厚度可以例如沿著第二微透鏡陣列的子午方向m和/或在弧矢方向s上變化，以便變化投影的光源的子午尺寸m和弧矢尺寸s。

圖5是用于制造與參照之前的附圖描述的設(shè)備相似的光學(xué)設(shè)備的方法的示意性圖示。根據(jù)本實(shí)施例，提供10了光學(xué)準(zhǔn)直器，該光學(xué)準(zhǔn)直器適于準(zhǔn)直來自光源的光。經(jīng)準(zhǔn)直的光在準(zhǔn)直器的出射開口處提供光源的投影，其中投影的形狀至少沿著第一出射開口處的子午位置變化。此外，設(shè)置20第一和第二微透鏡陣列，其可以分別包括多個(gè)第一和第二微透鏡。設(shè)置20可以包括例如借助于幾何計(jì)算或者射線跟蹤，確定22光源的投影的弧矢尺寸和子午尺寸。形成24第一和第二微透鏡陣列，使得第二微透鏡中的每個(gè)第二微透鏡的弧矢尺寸和子午尺寸的比率基于所確定的光源的投影的弧矢尺寸和子午尺寸而變化。第一和第二微透鏡陣列被棋盤式排布，使得第一微透鏡陣列的棋盤式排布在圖案和微透鏡形狀方面與第二微透鏡陣列的棋盤式排布一致，并且使得第一微透鏡陣列的棋盤式排布圖案與第二微透鏡陣列的棋盤式排布圖案對(duì)準(zhǔn)。此外，第一微透鏡陣列被設(shè)置為將光源的投影聚焦在第二微透鏡陣列處。

再次參照?qǐng)D1，在操作期間，從光源122發(fā)射的光可以由準(zhǔn)直器110準(zhǔn)直、由第一微透鏡陣列130的第一微透鏡132接收、被聚焦在第二微透鏡陣列140的對(duì)應(yīng)微透鏡142處、被混合并且經(jīng)由第二微透鏡陣列140從光學(xué)設(shè)備100發(fā)射。

本領(lǐng)域技術(shù)人員要意識(shí)到，本發(fā)明決不限于上文描述的優(yōu)選實(shí)施例。相反地，很多修改和變化在所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)是可能的。例如，第一和第二微透鏡陣列可以被提供有不同的形狀、材料、以及微透鏡類型。附加的光學(xué)元件(諸如聚焦透鏡、濾波器等)也可以與本發(fā)明的實(shí)施例組合。

另外，對(duì)所公開的實(shí)施例的變化可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明中，從學(xué)習(xí)附圖、公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求中理解和實(shí)現(xiàn)。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它元素或者步驟，并且不定冠詞“一(a)”或者“一個(gè)(an)”不排除多個(gè)。僅憑在互相不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的事實(shí)，不表示這些措施的組合不能被有利地使用。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)該理解為對(duì)范圍進(jìn)行限制。