本发明专利技术包含一种照明用途的光学装置，尤其是一种阶梯形透镜点光源，其包括具有光散射器件，尤其是漫射屏的阶梯形透镜，其中漫射屏设置在第一个区域内，阶梯形透镜设置在第二个区域内，并且其中随着照射到光学装置上的光的形状和大小的变化，其能够把光学装置出射光的孔径角设置在两个极值，在较小的α↓［Ｓｐ］和较大的α↓［Ｆ１］间。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种照明用途的光学装置，其带有至少一个阶梯形透镜，尤其涉及一种带有集成漫射屏的阶梯形透镜。阶梯形或菲涅尔透镜可以追溯到十九世纪的法国物质物理学家奥古斯丁·让·菲涅尔，他专利技术了这种光学元件，也称为环形透镜。与其它使用固体的光学透镜相比，阶梯形透镜或菲涅尔透镜具有同心的阶梯，这些阶梯基本上垂直于透镜的基面，其间设置了环形部分。环形部分的光学有效表面的形状大致相应于固体普通透镜的表面部分的形状，但所述表面更靠近各个透镜的相反表面。此外，阶梯的光学无效区域尽可能地设置成平行于光传输的主方向，使得反射最小或不期望的散射光较小。因此，大致上说，除了阶梯导致的光扰动，菲涅尔透镜的成像特性与普通透镜相同。但是，除了所述光扰动，菲涅尔透镜比起传统透镜具有显著的优点，使得该类型透镜显然成为许多应用中的优选或唯一选择。菲涅尔透镜的厚度较小，它需要的光学材料较少，相应也更轻，菲涅尔透镜吸收量较小，因而热升温也很小，尤其适用于发光强度很高的照明设备。菲涅尔透镜在用于剧院、舞台、演播室、电影院或其他建筑的照明的阶梯形点光源时是非常有利的。但是，菲涅尔透镜的较小厚度也意味着它们通常也很容易制造。对于压印、喷射模塑或高温成形法，比起相应的固体，能够更佳地控制较薄菲涅尔透镜的冷却和脱模。这些优点的重要性随着所述透镜的尺寸的增加而增大。由此，优选应用领域是照明技术，尤其是剧院、演播室内，尤其用于电影院、舞台上或建筑内，这些地方中高强度的照明光通常还伴有很高的热负荷，但成像特性的扰动具有较小的意义。轨枕(rail-borne)通信信号技术中已知一种具有中央设置的平行棱镜器件的阶梯形透镜，其更适宜地把光导到下半空间，这用于提供进入阶梯形透镜的用于附近范围的信号分辨的部分光。WO 01/86341 A1描述了一种具有阶梯形透镜的信号发射器，阶梯形透镜包括焦距相对较短的散射器件，在这种情况下短焦距散射器件延伸发射光的发光角。但是，覆盖了阶梯形透镜整个表面的散射器件不允许通过在阶梯形透镜位置处改变照亮阶梯形透镜的光强来使光通量发生变化，尤其是光的孔径角。EP 0 391 287具体描述了一种操作照明装置，其包括一个双曲线镜以及光出射侧的一个透镜装置，后者包括至少三个不同焦距的菲涅尔透镜。借助于阶梯形透镜的不同焦距可以实现在相对较大的景深获得均匀的光强，因此对于很深的外科创口可以得到均匀的照明。优选使用结构尺寸小于阶梯形透镜的六边多角形在照明范围内进一步均匀化。但是，该装置不能实现对出射光场的孔径角或照明范围的大小的变化，要借助其他附加手段来获得。但是为此则需要附加的器件。EP 1 242 399 A2中提及了一种作为阶梯形透镜点光源的光学系统，它是由本申请的专利技术人专利技术的，其中通过调整该系统的灯相对于反射器的位置来影响出射光的孔径角。但是，在这种情况下，使一个通常非常热的灯相对于反射器机械移动，为了调整，需要相当可观的机械开支。首先，必需确保对在较大范围内振动敏感的灯在高温状态下不会损坏，并且其次，调整器件必须同时具有很高的抗高温性和抗热循环性。JP 61 097 602 A涉及一种屏幕，例如反射式照相机的毛玻璃屏幕，其中边缘区域通常看起来比屏幕中心要暗，这是因为倾斜入射到边缘的像场光线在通过毛玻璃屏幕后也从屏幕中心倾斜地出射。为了增强屏幕边缘区域的亮度，同时不降低中心区域的亮度，该专利技术包括为屏幕的中心区域设置具有散射器件的菲涅尔透镜，由此屏幕的整个成像区域被均匀地照亮。但是，该装置不能实现对出射光场的孔径角或照明范围的大小的变化，该类型的系统也不是最佳手段。DE 38 06 879 C1公开了一种滤光透镜，其中为了在菲涅尔透镜的光场内对于传感器相关或度量目的实现尽可能均匀的强度分布，所述菲涅尔透镜具有径向延伸的结构，该结构旨在防止增加光场中心处的光强。在这种情况下，径向延伸结构发出的光不再在传感器上成像。但是，该类型的装置对于照明应用存在缺陷，因为存在不能成像的区域，就会产生所不期望的光损耗。此外，对于照明设备，例如演播室、剧院、电影院和类似建筑内，通常非常期望借助于较亮的中心区域对照明物体的特定区域进行所需的着重。本专利技术所基于的目的是进一步增强阶梯形透镜的可用性，尤其对于照明应用，以及尤其通过使用该类阶梯形透镜来简化照明设备的结构。该目标借助于权利要求1的特征非常容易地达到。在根据本专利技术的照明用途的光学装置的情况下，尤其是阶梯形透镜点光源，如果在第一个区域上设置了一个漫射屏，在第二个区域上设置了一个阶梯形透镜，则能够以非常简单并且极端可行的方式来改变投射到光学装置上的光的形状和/或照亮光学装置的光的大小。这能够改变光学装置的出射光的孔径角α，尤其把所述角度设置在两个极值之间，较小的αSP和较大的αF1。从而能够减少机械元件的数量并且显著增加了照明效率，尤其当此光学装置用于阶梯形透镜点光源时。通过阶梯形透镜的在几何光学上导向的光相对于通过漫射屏的光的光混合比也可以用简单的方法来改变。一个主要优点是当照明光锥通过光学装置时，能够只通过改变光锥相对于光学装置的位置来改变发光角度，例如从8°到60°，从8°到70°或者甚至从4°或8°到80°，使光分布均匀变化。此时，孔径角定义成从系统光轴上测量时，光强度下降到光轴方向上光强的十分之一时的角度。在这种情况下能够以非常简便的方式来连续改变孔径角，并且在改变过程中始终保持照明角范围内的均匀照明。适当选择光装置的散射结构和几何尺寸，阶梯形透镜的几何光学成像和漫射屏上散射光的散射瓣叠加的组合还使得此时的光照明分布不仅能够抑制光源或发光体的成像，而且甚至能够大大降低或避免照射光路的缺陷。在这样的情况下发现另一种特别感兴趣的应用反射装置具有相对于其支持物较小的光源，例如出射光范围大约为几个微米数量级的高压放电灯，并且有明显大的支持物直径。这种类型的光源，中央光场会变暗，这是因为通过反射器的支持物需要在反射器内的一个明显大于光源的开孔，因此光束不会被开孔内光轴附近反射。借助于适当选择光漫射设备的前向散射瓣，优选是圆形的中央漫射屏，它能够令人惊讶地基本上保持阶梯形透镜的几何光学特性，然而避免中央光强的降低。此时，光学装置有利地构成在一个零件，以便从制造工艺上来说，阶梯形透镜和漫射屏被方便地在单个压印操作中完成。在最优选实施例中，在每个情况下和阶梯形透镜和漫射屏一致的第一和第二区域占据了光学装置的实际表面，优选的是具有不同直径(2RSt1，2RstrA)的同心设置的表面。此时，阶梯形透镜和漫射屏的表面大小比率可以确定在很宽的范围内的-具体情况具体考虑-用于照明用途的出射光的部分比，优选地大于2比1(阶梯形透镜表面比漫射屏表面)，阶梯形透镜和漫射屏的表面大小比率优选地大于10比1，阶梯形透镜和漫射屏的表面大小比率更优选大于100比1。本说明书中，阶梯形透镜或漫射屏的表面并不是具有全部微观和宏观升降的实际表面，而是在平行于一个平面内的光轴的照明下，此平面垂直于光轴延伸并直接位于光学装置之后，对应于阶梯形透镜或漫射屏的投影面积的区域。在一种极其有利的方式中，漫射屏的出射光在垂直方向上的孔径角与水平方向的孔径角不同，从而漫射屏可选地给出非圆形、椭圆形、多边形以及尤其矩形和/或正方形状的照明本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种照明用途的光学装置，尤用于一种阶梯形透镜点光源，其包括具有光散射器件的阶梯形透镜，尤其是漫射屏，其中漫射屏设置在第一个区域内，阶梯形透镜设置在第二个区域内，并且随着照射到光学装置上的光的形状和／或大小的变化，能够把光学装置出射光的孔径角设置在两个极值，较小的α↓［Ｓｐ］和较大的α↓［Ｆ１］之间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁迪格基特尔曼，哈里瓦格纳，
申请(专利权)人：AUER照明有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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