于光源陣列的散熱器和底架；2光源陣列；3獨(dú)立光源；4發(fā)散的單個(gè)光束；5和6用于獨(dú)立光束的側(cè)向放大與準(zhǔn)直的透鏡系統(tǒng)棱鏡陣列；8用于結(jié)構(gòu)化光照明的光束陣列。
[0047]對(duì)于棱鏡光學(xué)元件陣列的生產(chǎn)，能采用對(duì)于上述由平面平行板的陣列組成的光學(xué)元件相似的制造技術(shù)。能使用光學(xué)玻璃以及各種光學(xué)塑料材料。能采用像精確微加工、光刻與蝕刻技術(shù)或玻璃材料的熱凸凹?jí)河〕尚鸵粯拥奈⒐鈱W(xué)部件的標(biāo)準(zhǔn)精確制造方法以及注射成型、壓注成型或凸凹?jí)河〕尚头椒ǖ挠糜诠鈱W(xué)聚合材料的低成本系列生產(chǎn)技術(shù)。
[0048]對(duì)于能利用透鏡陣列準(zhǔn)直的光源陣列，光學(xué)設(shè)置能如圖6所示意性繪制地變得更緊湊。圖6的附圖標(biāo)記:1用于光源陣列的散熱器和底架；2光源陣列；3獨(dú)立光源；4發(fā)散的單個(gè)光束；5準(zhǔn)直透鏡陣列；6準(zhǔn)直的單個(gè)光束；7棱鏡表面的陣列；8用于結(jié)構(gòu)化光照明的光束的陣列。
[0049]還能夠?qū)?zhǔn)直透鏡陣列與單個(gè)光學(xué)元件中的棱鏡表面陣列組合。該實(shí)現(xiàn)方式在圖7中被示意性地表示。圖7的附圖標(biāo)記:1用于光源陣列的散熱器和底架；2光源陣列；3獨(dú)立光源；4發(fā)散的單個(gè)光束；5準(zhǔn)直的單個(gè)光束；6與棱鏡表面陣列組合的準(zhǔn)直透鏡陣列；7用于結(jié)構(gòu)化光照明的光束的陣列。除了允許緊湊的結(jié)構(gòu)之外，兩個(gè)光學(xué)元件的組合具有要求較少的對(duì)準(zhǔn)程序的優(yōu)點(diǎn)，并使得生產(chǎn)的成本減低成為可能。
[0050]還將光束的準(zhǔn)直集成在單個(gè)光學(xué)元件中的結(jié)構(gòu)化單元的另一可能實(shí)現(xiàn)方式由準(zhǔn)直透鏡陣列組成，其中，引入了陣列中的透鏡的側(cè)向位置的變化。每個(gè)透鏡的光軸相對(duì)于光源的位置的側(cè)向移位導(dǎo)致光軸與離開(kāi)透鏡的已準(zhǔn)直光束之間的角度。在圖8中示意性地示出了對(duì)應(yīng)的光學(xué)設(shè)置。圖8的附圖標(biāo)記:1用于光源陣列的散熱器和底架；2光源陣列；3獨(dú)立光源；4發(fā)散的單個(gè)光束；5具有側(cè)向設(shè)置的透鏡的準(zhǔn)直透鏡陣列；6用于結(jié)構(gòu)化光照明的光束的陣列。除每個(gè)透鏡元件的側(cè)向移位之外，能考慮其光軸的傾斜及透鏡表面形狀的調(diào)整，以減輕透鏡畸變效應(yīng)并改善光束的準(zhǔn)直。與上述其他實(shí)現(xiàn)方式相似，能應(yīng)用微光學(xué)部件的制造中常見(jiàn)的材料和生產(chǎn)技術(shù)來(lái)制造該光學(xué)元件。
[0051]與圖7和8所示結(jié)構(gòu)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)關(guān)于制造成本是非常優(yōu)選地，其將準(zhǔn)直與結(jié)構(gòu)化功能集成在能通過(guò)低成本程序和材料連續(xù)生產(chǎn)的單個(gè)光學(xué)元件中。對(duì)于需要在大的距離上工作的應(yīng)用，能添加與圖1中的編號(hào)(9)對(duì)應(yīng)的輔助光學(xué)元件，以改善獨(dú)立激光器束的準(zhǔn)直。
[0052]在圖9中示意性地繪制了基于反射表面的陣列的另一實(shí)現(xiàn)方式。圖9的附圖標(biāo)記用于光源陣列的散熱器和底架；2光源陣列；3獨(dú)立光源；4發(fā)散的單個(gè)光束；5和6用于獨(dú)立光束的側(cè)向放大與準(zhǔn)直的透鏡系統(tǒng)；7準(zhǔn)直的獨(dú)立光束；8具有不同傾斜的反射表面的陣列；9保持反射表面的陣列的整體結(jié)構(gòu)；10用于結(jié)構(gòu)化光照明的光束的陣列。
[0053]在穿過(guò)準(zhǔn)直陣列中的每個(gè)光源的光束的光學(xué)系統(tǒng)之后，光在由陣列中的反射表面的裝置組成的光學(xué)元件上變成完全分開(kāi)的光束的陣列，使得每個(gè)光束在單個(gè)表面處被反射。對(duì)于每個(gè)反射表面，能在由支撐表面陣列的整體結(jié)構(gòu)(9)必須具有實(shí)際形狀并且不阻礙反射束的路徑的要求所給予的可行限制內(nèi)任意選擇相對(duì)于入射束的方向的兩個(gè)傾斜角度。還能給予獨(dú)立的鏡面曲形形狀，以改善光束的準(zhǔn)直。整體結(jié)構(gòu)(9)能由適合精確微加工并適合被給予反射涂層的任何材料制成。此外，能使用聚合材料和像注射成型一樣的低成本生產(chǎn)技術(shù)。存在多種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，以涂覆可以是例如銀或鋁的金屬涂層或多層介電涂層的反射涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，其用于生成結(jié)構(gòu)化光場(chǎng)以照明場(chǎng)景，所述光學(xué)系統(tǒng)包括光源陣列和布置在所述光源陣列前面的結(jié)構(gòu)化單元，所述結(jié)構(gòu)化單元包括各自具有獨(dú)立取向的第一光學(xué)表面的陣列，其中，所述結(jié)構(gòu)化單元的所述光學(xué)表面的獨(dú)立取向配置成使得源自所述光源的獨(dú)立光束通過(guò)在所述第一光學(xué)表面處的折射和/或反射以相應(yīng)的豎直和水平角度被獨(dú)立地引導(dǎo)到場(chǎng)景中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)化單元由透明光學(xué)材料制成，并包括面對(duì)所述光源陣列的后表面和面對(duì)要被照明的場(chǎng)景的前表面，并且其中，所述第一光學(xué)表面的陣列是所述結(jié)構(gòu)化單元的前表面的整體部分，并且其中，所述結(jié)構(gòu)化單元布置成使得來(lái)自所述光源的獨(dú)立光束穿過(guò)所述結(jié)構(gòu)化單元的所述光學(xué)材料，并且當(dāng)所述光束從所述透明光學(xué)材料出來(lái)時(shí)在所述前表面處被折射。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)化單元包括第二光學(xué)表面的陣列，所述第二光學(xué)表面的陣列是所述結(jié)構(gòu)化單元的所述后表面的整體部分，所述第二表面中的每個(gè)第二表面布置成與所述第一表面中的相應(yīng)一個(gè)平行。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)化單元的所述后表面是平面，并且其中，所述后表面取向成使得所述光源的所述獨(dú)立光束大致以直角通過(guò)所述后表面。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，還包括用于獨(dú)立地準(zhǔn)直所述光源陣列的光束的透鏡陣列。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述透鏡陣列中的各透鏡被集成在單獨(dú)的透鏡單元中，所述單獨(dú)的透鏡單元布置在所述光源陣列與所述結(jié)構(gòu)化單元之間。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述透鏡陣列中的各透鏡被集成到所述結(jié)構(gòu)化單元的所述后表面中。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述透鏡陣列中的各透鏡被集成到所述結(jié)構(gòu)化單元的所述第一光學(xué)表面中。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)表面的陣列是反射表面的陣列，所述反射表面的陣列布置成使得當(dāng)來(lái)自所述光源的獨(dú)立光束射到所述第一光學(xué)表面的陣列時(shí)所述光束在所述反射表面處被反射。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng)，還包括用于獨(dú)立地準(zhǔn)直所述光源陣列的光束的透鏡陣列。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述透鏡陣列中的各透鏡被集成到所述結(jié)構(gòu)化單元的所述第一光學(xué)表面中。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，還包括具有至少一個(gè)透鏡的準(zhǔn)直單元，其用于準(zhǔn)直所述光源陣列的多個(gè)所述光束。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，還包括附加的光學(xué)系統(tǒng)，所述附加的光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)折射或衍射透鏡元件和/或反射元件，所述附加的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造成用于使相對(duì)于被所述照明覆蓋的視野中的兩種角度生成的有關(guān)光束密度的照明方案適應(yīng)于特定應(yīng)用所要求的特殊選擇值。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)化單元由光學(xué)聚合材料制成，例如通過(guò)諸如注射成型和/或壓注成型和/或凸凹?jí)河〕尚头椒ǖ挠谐杀拘б娴纳a(chǎn)方法。15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的照明單元，其中，所述光源陣列是VCSEL陣列。
【專(zhuān)利摘要】一種用于生成結(jié)構(gòu)化光場(chǎng)的光學(xué)系統(tǒng)包括光源陣列和與所述光源陣列分開(kāi)的結(jié)構(gòu)化單元，所述結(jié)構(gòu)化單元是折射或反射的，并且通過(guò)準(zhǔn)直每個(gè)獨(dú)立的光源的光束并以能由折射或反射任意選擇的豎直和水平角度將每個(gè)光束引導(dǎo)到場(chǎng)景中來(lái)將光源陣列的輸出轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)化光照明。
【IPC分類(lèi)】G02B27/09, G01B11/25, G02B26/08
【公開(kāi)號(hào)】CN104956179
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380071845
【發(fā)明人】N·赫施巴赫
【申請(qǐng)人】Iee國(guó)際電子工程股份公司
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2013年12月27日
【公告號(hào)】DE112013006324T5, US20150355470, WO2014102341A1