專利名稱：用于投影光束的模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及投影光束的模塊。
背景技術(shù)：
例如，這類模塊已經(jīng)從日本專利申請JP 61-147585中獲知，該申請描述了一種模塊，它準直光束，并包括安裝在支架上的LED以及具有其中放置LED的凹槽的全內(nèi)反射透鏡。透鏡和LED都布置在圓柱形機架中。
該日本專利申請的裝置的主要優(yōu)點在于這樣的事實它們具有很高的發(fā)光效率，即，正是因為使用了全內(nèi)反射，所述裝置重新發(fā)射的光通量和光源發(fā)射的光通量之間的比率一般大于85％。另一個重要優(yōu)點在于這一事實不必使用金屬涂層來覆蓋裝置以使入射到側(cè)面的射線被反射。
一般地，可以在共享的支撐表面上布置若干這種類型的模塊，該支撐表面上放置了多個光源以制備發(fā)光裝置。準直方向與支撐表面垂直，且強度分布相對于準直方向呈放射狀對稱。
備選地，在準直儀的輸出面上實施的棱鏡成形可以引入棱鏡元件(專利申請WO 00/24062)，以使準直光束偏移到與原始準直方向不同的方向。
很多實際的情況中，光學裝置不僅必須能準直從光源發(fā)射的光束而且根據(jù)發(fā)光強度的所需分布對其進行整形。舉例來說，對于機動車燈的各種指示功能，系統(tǒng)輸出的光束必須符合某些發(fā)散需求，這些發(fā)散需求是強加到目標上的規(guī)范設(shè)置。
例如，對于停止功能，光束在水平平面(與路平行)中的發(fā)散很嚴格，因為需要發(fā)散半角大于20°，而垂直方向的半發(fā)散角明顯較小(10°)。使用(如專利申請JP 61-147585和WO 00/24062中描述的)放射狀對稱模塊，一般獲得在水平和垂直方向中具有基本相等發(fā)散的分布；因此，遵循水平方向的光度規(guī)范包括提供比所需值更大的垂直發(fā)散，導致光通量的浪費，以及損耗和/或光源數(shù)目的增加，因此，成本增加。
國際專利申請WO 00/24062提出了通過引入棱鏡元件解決該問題的可能方案，該棱鏡元件相對于構(gòu)成系統(tǒng)的各種準直儀來講不同，使得這些準直儀的組合可以產(chǎn)生預定的光分布。這種解決方案的限制主要在于，對于某一觀察方向，將照亮僅包括準直該觀察方向的光的準直儀的裝置部分。
一般地，為產(chǎn)生預定的光分布，準直儀可以與透鏡整形或微透鏡(能拓寬準直儀形成的光束并可能改變它的方向)相結(jié)合。
專利US 5841596和US 5884995中的申請人提出了制造在兩個主要方向具有不同發(fā)散的裝置的優(yōu)選解決方案。這些專利涉及卡塞格倫(Cassegrain)型顯微望遠鏡裝置。眾所周知，卡塞格倫望遠鏡由主反射器形成，該主反射器引導源于外部的光并將它收集到第二反射器；第二反射器進一步聚焦光束，在所需的平面上最終產(chǎn)生圖像。由于其特殊的幾何結(jié)構(gòu)，卡塞格倫望遠鏡具有對應于第二反射器的暗區(qū)域，其中不能獲得光。這兩個專利利用了逆原理，即，光束由例如放置在望遠鏡的成像平面中的LED型近點狀光源產(chǎn)生，且該光在它被第二反射器反射之后從主反射器提取。該裝置一般由塑料或透明樹脂制成。
該望遠鏡系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于這一事實它使得光學裝置的厚度極為有限；另一個優(yōu)點在于，各個模塊可以具有大的寬高比，這意味著使用有限個模塊可以覆蓋裝置的廣闊范圍。
主要缺點在于，必須使用反射金屬層選擇性地覆蓋頭燈的某些部分，這減小了效率并導致制造成本的顯著增加。
而且，純美學的缺點在于，不是從裝置的整個輸出表面提取光，而是僅從主反射器區(qū)域中的外圓環(huán)提取光，結(jié)果是較暗的中心區(qū)域很明顯。
歐洲專利申請No.04425775.6的申請人提出了一種解決方法，能改善上述裝置的問題。該專利申請涉及用于光束投影的光學元件，該元件相對于透明體的主軸是旋轉(zhuǎn)非對稱的。
使用這種光學元件，可以制造一種模塊，操作該模塊以控制近點狀光源(例如SMD類型的或芯片形式的LED)發(fā)射的光。這樣可以構(gòu)建一個發(fā)光裝置，具體而言是機動車輛燈，其中每個獨立的指示功能由多個所述模塊并置和/或互連而組建。模塊的表面以與專利申請JP 61-147585和WO 00/24062提供的相同方式通過折射或通過全內(nèi)反射工作。
歐洲專利申請No.04425775.6的模塊產(chǎn)生的強度分布是旋轉(zhuǎn)非對稱的，使得獲得特定指示功能所需的光源/模塊的數(shù)量最小化。
該裝置的主要優(yōu)點在于，裝置表面亮度均勻性的改善，最大化的總效率允許每個光單元的裝置和成本的減少，尺寸減少，且因為不需要金屬涂層獲得有限的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學裝置，它利用上述解決方案的優(yōu)點，還改善了它們的某些方面，具體而言-進一步減小了光學系統(tǒng)的厚度，-使得各個裝置的效率最大化。
根據(jù)本發(fā)明，通過用于投影光束的光學模塊獲得所述目的，該光學模塊具有權(quán)利要求1中定義的特征。
使用這種光學模決，可以控制芯片形式的半導體光源發(fā)射的光。主透明體包含陷入它內(nèi)部的光源，優(yōu)選地是半導體光源。該主固體具有兩個不同的表面，它們都通過折射工作。本發(fā)明的一個實施例中，這些表面的第一個表面可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)非對稱的強度分布。第二表面面對第二光學單元，該第二光學單元包括至少一個反射表面并可以形成具有所需發(fā)散的光束。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中定義。


現(xiàn)在將參考附圖，描述本發(fā)明的一些優(yōu)選而非限制性的實施例，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明用于投影光束的光學模塊的示意性三維視圖；圖2a、b是分別沿著圖2c的IIA-IIA和IIB-IIB線穿過圖1光學模塊的示意性縱向部分。
圖2c是圖1的光學模塊的平面圖；圖3示出了圖1模塊內(nèi)的光束分布；
圖4示出了圖1模塊的變形，具有分段的中央表面，其視圖與圖2a類似。
圖5示出了射線經(jīng)過圖1光學模塊的表面時射線的偏移以及由此導致的虛源的產(chǎn)生；圖6a、b示出了圖1模塊的變形，具有通過全內(nèi)反射工作的表面，其視圖類似于圖2a、2b；圖7示出了當射線經(jīng)過圖6a、6b的光學模塊的表面時射線的偏移以及由此導致的兩個虛源的產(chǎn)生。
圖8示出了圖6a、b模塊內(nèi)的光束的分布；圖9示出了圖1模塊的另一個變形，具有分段的反射表面，其視圖類似于圖2a；圖10示出了圖6a、b模塊的另一個變形，具有分段的反射表面；圖11示出了圖1-2、4、6、9、10、16、17或18的實施例中光學模塊可以產(chǎn)生的發(fā)光強度的典型分布；圖12示出了圖1-2、4、6、9、10、16、17或18的實施例中光學模塊產(chǎn)生的發(fā)光強度的可能分布；圖13示出了圖1-2、4、6、9、10、16、17或18的實施例中光學模塊產(chǎn)生的發(fā)光強度的另一種可能分布；圖14示出了圖6a、b模塊的另一種變形，通過對稱旋轉(zhuǎn)獲得，其視圖類似于圖2a；圖15示出了圖14解決方案中的光學模塊產(chǎn)生的發(fā)光強度的典型分布；圖16示出了圖1模塊的另一種變形，中央固體的體積被分割成兩個分離的部分，其視圖類似于圖2a；圖17示出了圖16模塊的一種變形，具有通過全內(nèi)反射工作的表面，其視圖類似于圖2a；圖18示出了圖1模塊的另一種變形，其中側(cè)面反射體作為與基底相連的固體形成，并具有反射涂層，其視圖類似于圖2a；圖19示出了根據(jù)本發(fā)明模塊的中央固體的共注模的方法；圖20示出了多個本發(fā)明的模塊形成的裝置；圖21示出了圖20裝置的一部分，其中模塊通過全內(nèi)反射工作；以及圖22示出了圖20的裝置的一部分，其中模塊通過金屬涂層工作。
具體實施例方式
參考圖1和2a、b、c，用于投影光束的模塊M包括適于布置在支撐表面P(例如印刷電路)上的光源10，以及適于將光源10發(fā)射的光會聚到與支撐表面P基本垂直的方向中的光學系統(tǒng)。該光學系統(tǒng)包括透明材料制成的固體1和反射表面6。如有需要，討論中的模塊作為一個整體可以將光束成形為在彼此垂直且與支撐表面垂直的兩個方向中具有不同發(fā)散的發(fā)光強度分布，任何情況下最小化了模塊的總尺寸。
主固體1具有主伸展軸z，在圖2a和2b所示的布置條件中，該主伸展軸基本垂直于支撐表面P。
參考圖2a和2b，光源10(優(yōu)選是固態(tài)類型)置于主固體1的支撐表面P上并陷入固體1的基底表面2(該表面也置于支撐表面P上)內(nèi)。技術(shù)上，固態(tài)光源可以通過板上芯片封裝(COB)技術(shù)與模塊M集成。該技術(shù)不同于SMD(表面貼裝裝置)技術(shù)之處在于，使用直接位于印刷電路上的半導體，而不是塑料機架中的分離的元件，即，LED單純由通過滴落導電膠而粘附到支撐板P上的半導體元件(管芯)組成。COB技術(shù)的主要優(yōu)點在于，因為消除了以LED為代表的整個封裝，因此正好可以制造極薄的光學裝置。
眾所周知，LED源可以以“芯片”或“管芯”(當提供能量時，多層半導體元件發(fā)射光輻射)的形式直接集成在印刷電路上。一些可能的應用是發(fā)光指示裝置、機動車輛頭燈或燈，公共信息裝置等。
制造這些裝置的技術(shù)是COB(板上芯片封裝)技術(shù)，包括在合適的襯底上直接布置芯片LED矩陣。該技術(shù)首先包括術(shù)語為“管芯焊接(die-bonding)”的(熱連接或電熱連接管芯到襯底)的工藝，可選的“引線結(jié)合”操作(芯片與電路的電連接)與之相關(guān)。在“管芯焊接”技術(shù)中，“倒裝焊”方法提供了芯片的倒置以及它的焊盤與電路的電熱連接，而不使用用于電連接的引線，這樣，排除了另一個“引線結(jié)合”工藝。在“倒裝焊”工藝中，焊盤的連接一般通過金屬“隆起”(球)形成。作為最后的步驟，COB工藝提供“封裝”或使用合適的樹脂保護光源免受外部應力影響。
參考圖3，光學系統(tǒng)在發(fā)射的光通量的兩個部分上單獨操作，即，通過中央部分的發(fā)射以及通過外圍部分的發(fā)射和隨后反射。該反射可以通過反射金屬層或通過全內(nèi)反射(TIR)獲得。光學系統(tǒng)功能的清晰的分離涉及需要將光源10發(fā)射的光通量分割成兩個部分I和II。
在透明體1中發(fā)生LED光源10發(fā)射的光通量分離成兩個截然不同的外圍和中央光束I和II。主固體1包括中央表面4以及環(huán)形表面5，中央表面4收集源自光源10的光通量的中央部分II，環(huán)形表面5收集源自光源10的光通量的外圍部分I。兩個光束I和II保持分離這一事實防止了裝置的任何區(qū)域必須以近似的方式為兩個光束工作，這樣顯著減小了模塊的總效率。為確保光通量正確地分割，計算中央表面4和環(huán)形表面5之間的相遇點是很重要的；事實上，根據(jù)斯涅爾定律，兩個界面的相遇點確定了極值射線R1和R2，如圖3所示，兩個光束I和II不能超出這兩個極值射線。光束I和II這樣彼此獨立地呈現(xiàn)，傳輸部分的設(shè)計可以根據(jù)通過反射工作的部分單獨并明確地處理。
光源10發(fā)射的且被中央表面4收集的通量II被后者成形為相對于主軸z的發(fā)光強度II”的預定分布。
中央表面4一般是旋轉(zhuǎn)非對稱的，例如，可以設(shè)計成形成發(fā)光強度II’的基本均勻和矩形的分布。從圖2a、b和c可以看出，如果主固體1關(guān)于主軸z旋轉(zhuǎn)90°，中央表面4具有不同的橫截面。
圖4所示裝置M的一種變形中，中央表面4可以分割成多個部分4a、4b，以進一步減小主固體1的中央部分厚度。
如果光束的部分II不是旋轉(zhuǎn)對稱的，則透明體1可以具有連接表面3，它連接中央表面4到環(huán)形表面5。設(shè)計基本錐形的連接表面3使其不與中央表面4的大角度處出現(xiàn)的光發(fā)生干涉，因此沒有減小模塊的總效率，這是因為光到達它的程度幾乎為零。
環(huán)形表面5優(yōu)選地通過相對于一個軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，該軸與垂直于支撐表面P的軸z重合并經(jīng)過光源10的中心延伸。環(huán)形表面5的每個部分具有基本非球面的透鏡形狀，并且構(gòu)建成從光源10產(chǎn)生的并指向環(huán)形表面5部分的射線在圖5所示裝置的平整部分上產(chǎn)生單個虛點狀光源10’。這樣環(huán)形表面5作為整體產(chǎn)生具有基本環(huán)形形狀的光源10的虛像。
參考圖5，光學系統(tǒng)的支撐表面P與從光源10指向環(huán)形表面5上幾何點S的幾何射線R之間的角度定義成θ。而且，基底表面2(即支撐表面P)與源于虛源10’(由于在環(huán)形表面5的點S處折射的結(jié)果)的射線R’之間的角度是θ’。環(huán)形表面5以這樣的方式設(shè)計，使得源于10的任何射線R包含的每個角度θ大于或等于在環(huán)形表面5的點S處發(fā)生折射產(chǎn)生的相應射線R’包含的相應角度θ’。換句話說，如果分別將在環(huán)形表面5上折射之前和之后的極值射線R1，R1’對著的角度θ1和θ1’，定義成環(huán)形表面5上折射之前和之后的光束的外圍部分對著的角度，則在環(huán)形表面5上折射之后的光束的外圍部分I’對著的角度θ1’等于或小于在環(huán)形表面5上折射之前的光束的外圍部分I對著的角度θ1。該條件減小了模塊的垂直尺寸，同時維持相同的總發(fā)光效率。
反射表面6在水平視圖具有基本環(huán)形的形狀，并在透明體1周圍延伸。反射表面6可以具有例如拋物面、橢圓體或環(huán)繞主軸z旋轉(zhuǎn)的雙曲面的總體形狀。其它情況，反射表面6可能不具有任何旋轉(zhuǎn)對稱性。為了控制外圍光束并成功引導光束到所需的方向，橢圓體兩個焦點的其中之一或拋物面的焦點制成與虛源10’基本重合。
例如通過覆蓋一層反射材料，反射表面6可以在與透明體1不同的主固體(未示出)中形成。在圖6a和6b(它們示出了不是通過對稱旋轉(zhuǎn)形成的相同模塊的兩個橫截面)所示的優(yōu)選實施例中，它形成了具有基本環(huán)形形狀的輔助固體透明體20的一部分。特定實施例中，輔助體20具有放射狀內(nèi)環(huán)形表面7，它通過環(huán)形基底表面12與反射表面6相連，并被環(huán)形頂面8在頂部限制。環(huán)形頂面8通過具有基本圓柱形狀的放射狀外表面11與反射表面6相連，并通過具有基本圓柱形狀的放射狀內(nèi)表面9與放射狀內(nèi)環(huán)形表面7相連。如果決定將多個模塊M組合到一起以形成光學裝置D，如圖20所示，則放射狀外表面11具有彼此連接相鄰模塊的功能。
輔助體20的放射狀內(nèi)環(huán)形表面7的每個部分以這種方式構(gòu)建，使得從光源10’發(fā)射指向環(huán)形表面7的部分的射線產(chǎn)生單個虛點狀光源10’’，如圖7所示。放射狀內(nèi)環(huán)形表面7作為整體由此產(chǎn)生具有基本環(huán)形形狀的光源10’的虛像。參考圖7，主固體1的基底表面2(即支撐表面P)與從虛像10”產(chǎn)生并指向輔助體20的放射狀內(nèi)環(huán)形表面7上的幾何點S’的幾何射線R”之間的角度定義成θ”。放射狀內(nèi)環(huán)形表面7以這種方式設(shè)計，使得源自虛源10’的任何射線R’包含的每個角度θ’大于或等于相應射線R”包含的相應角度θ”(由于在環(huán)形表面7產(chǎn)生的折射)。換句話說，如果分別在放射狀內(nèi)環(huán)形表面7上折射之前和之后極值射線R1’，R1”對著的角度θ1’和θ1”，分別定義成放射狀內(nèi)環(huán)形表面7上折射之前和之后光束的外圍部分對著的角度，則在放射狀內(nèi)環(huán)形表面7上折射之后光束的外圍部分I對著的角度θ1”等于或小于在放射狀內(nèi)環(huán)形表面7上折射之前光束的外圍部分I’對著的角度θ1’。該條件使得模塊M的垂直尺寸減小到比圖1到5的解決方案更大的程度，其中圖1到圖5的解決方案中反射表面6直接接收主固體1的環(huán)形表面5折射的光束，即，沒有中間折射表面。
如果使用輔助透明體20，且反射表面6構(gòu)建成橢圓體或雙曲面形，或在合適的條件構(gòu)建成拋物面形，則可以通過全內(nèi)反射獲得光束的反射；因此不必使用金屬層來覆蓋反射表面6從而獲得入射光束I的反射。這使得結(jié)構(gòu)簡化并且大幅度降低成本，最重要的，這種覆蓋沒有造成效率損耗。
參考圖8，反射表面6收集源于放射狀內(nèi)環(huán)形表面7的光通量I，并將光通量I成形為關(guān)于主軸z的發(fā)光強度I’的預定分布。最后，環(huán)形頂面8收集源于反射表面6的通量I’并從輔助透明體20提取它，標記為I”，這樣發(fā)生進一步折射。
反射表面6可以是連續(xù)的或可以分割成段6a、6b、6c。這在圖9和圖10中示出，圖9和圖10分別示出了在沒有輔助透明體20的實施例和在使用輔助透明體20和全內(nèi)反射的實施例中形成的分段表面6。
反射表面6可以是相對于經(jīng)過光源10中心延伸的主軸z旋轉(zhuǎn)非對稱，且根據(jù)需要獲得的發(fā)光強度分布，反射表面6的幾何形狀可以在每個區(qū)域上都不同。
圖11、12和13示出了根據(jù)本發(fā)明的模塊M獲得的發(fā)光強度的各種可能分布。因為通量I和II一般成形為在彼此垂直且與支撐表面垂直的兩個方向中具有不同的發(fā)散，因此可以構(gòu)建發(fā)光強度的不同分布。通過交疊光通量I和II的貢獻，并布置這些通量的發(fā)散彼此同相，而獲得圖11和13。通過布置通量I和II的發(fā)散相差180°而獲得圖12。這些圖示以坎德拉(cd)的方式示出了發(fā)光強度的分布。
圖14示出了一種解決方案，其中發(fā)光強度的分布相對于主軸z基本準直。這種情況下，其中光學系統(tǒng)的所有表面通過關(guān)于主軸z對稱旋轉(zhuǎn)形成，反射表面6具有拋物面橫截面，其焦點在虛源10’的中心，或如果存在輔助固體20，則其焦點在虛源10”的中心，且中央表面4具有基本橢圓體的橫截面，它的焦點遠離中央表面4而與光源10重合。在圖15中示出了使用圖14的裝置獲得的發(fā)光強度分布。
可以通過各種模塑技術(shù)使用不同的塑性樹脂形成主固體1。舉例來說，可以使用熱固性或可光聚合的樹脂；這些樹脂可以是環(huán)氧樹脂、硅樹脂或丙烯酸樹脂?？梢酝ㄟ^模塑，例如通過注?；蜩T造形成該固體。
參考圖16和17，可以在兩個連續(xù)的步驟中形成主固體1，使其分別包括第一部分和第二部分1’和1”，可選地它們由不同材料形成。光源10可以包含在固體1的第一部分1’中，該第一部分1’由熱固性樹脂或環(huán)氧樹脂制成。然后通過模塑在第一部分上添加固體1的第二部分1”，并包含固體1的第一部分1’，外表采用固體1的形狀。圖19示出了使用具有中間孔F(用于注入塑性樹脂)的模具S和其上放置固體1的第一部分1’的相對模具(counter-mould)CS，將固體1的第二部分1”共模塑到主固體1的第一部分上的可能技術(shù)。
參考圖18，反射表面6可以在輔助固體120(該輔助固體120與表面P相連)上形成，并接著被金屬涂層覆蓋。這種結(jié)構(gòu)中，例如通過注射模塑法，輔助體120和主固體1”可以同時模塑；這種情況下，輔助體120也是透明的，并接著被反射金屬涂層覆蓋。
參考圖20到22，可以使用多個本發(fā)明的光學模塊M制造光學裝置D。這種情況下，每個模塊M的輔助透明體20或120彼此相連以形成單個、組合的透明體220，其中形成多個洞穴C。各個模塊M的主固體1放置在每個洞穴C中。具體而言，圖21示出了使用全內(nèi)反射的裝置D，其中在每個洞穴C的側(cè)面上形成相應的放射狀內(nèi)環(huán)形表面7(反射表面6在圖20中不可見)，而圖22示出了一種裝置，所述裝置在洞穴C的側(cè)面上需要金屬涂層以形成反射表面6。
可以通過各種模塑技術(shù)和使用不同的塑性樹脂制造組合的透明體220。舉例來說，可以使用熱固性或可光聚合的樹脂；所述樹脂可以是環(huán)氧樹脂、硅樹脂或丙烯酸樹脂?？梢酝ㄟ^模塑，例如通過注射模塑法或鑄造，形成組合的固體220。具體而言，圖21裝置的組合固體220可以與多個主固體1同時模塑。
權(quán)利要求
1.一種用于投影光束的光學模塊，包括-光源(10)；-具有主延伸軸(z)的透明材料的主固體(1)，該主固體具有基底表面(2)以及在主延伸軸(z)的相對側(cè)上的中央表面(4)和中央表面周圍延伸的環(huán)形表面(5)，該基底表面是平整的并與主延伸軸垂直，且光源(10)包括在其中，該中央和環(huán)形表面(4，5)分別適于接收光源(10)發(fā)射的光通量的中央部分(II)和外圍部分(I)，以及-反射表面(6)，具有環(huán)形形狀且布置在主固體(1)的周圍；其特征在于-中央表面(4)設(shè)計成使得光通量的中央部分(II)成形為關(guān)于主軸(z)的發(fā)光強度(II”)的預定分布；-環(huán)形表面(5)設(shè)計成產(chǎn)生具有基本環(huán)形形狀的光源(10)的虛像(10’)，并以這種方式傳輸光束的外圍部分(I’)，使得在環(huán)形表面(5)上折射之后光束的外圍部分(I’)對著的角度θ1’等于或小于在環(huán)形表面(5)上折射之前光束的外圍部分(I’)對著的角度θ1，以及-反射表面(6)以這種方式設(shè)計，以反射環(huán)形表面(5)發(fā)射的光通量的外圍部分(I’)，并將其成形為關(guān)于主軸(z)的光強(I”；I””)的預定分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中環(huán)形表面(5)屬于基本非球面的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中中央、環(huán)形和反射表面(4、5、6)通過關(guān)于主軸(z)的對稱旋轉(zhuǎn)而獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中中央表面(4)具有與主延伸軸(z)重合的光軸，且關(guān)于主軸(z)旋轉(zhuǎn)非對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學模塊，其中中央表面(4)與環(huán)形表面(5)通過基本錐形的連接表面(3)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的光學模塊，其中中央表面(4)可以在垂直于主軸(z)的平面內(nèi)產(chǎn)生基本矩形形狀的發(fā)光強度的均勻分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的光學模塊，其中中央表面(4)是分段的(4a、4b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的光學模塊，其中反射表面關(guān)于主軸(z)是旋轉(zhuǎn)非對稱的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光學模塊，其中反射表面(6)與環(huán)形表面(5)相協(xié)作，可以在垂直于主軸(z)的平面內(nèi)產(chǎn)生基本矩形形狀的發(fā)光強度的均勻分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中反射表面(6)在輔助透明體(20、120)上形成，該輔助透明體具有與主軸(z)重合的主軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的光學模塊，其中輔助透明體具有放射狀內(nèi)環(huán)形表面(7)，該放射狀內(nèi)環(huán)形表面面對主透明體的環(huán)形表面，且通過與主軸(z)垂直的基本平整的環(huán)形基底表面(12)與反射表面(6)相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光學模塊，其中放射狀內(nèi)環(huán)形表面(7)設(shè)計成產(chǎn)生具有基本環(huán)形形狀的光源(10)的第二虛像(10”)，并以這種方式傳輸光束的外圍部分(I)，使得在放射狀內(nèi)環(huán)形表面(7)上折射之后光束的外圍部分(I)對著的角度θ1”等于或小于在放射狀內(nèi)環(huán)形表面(7)上折射之前光束的外圍部分(I’)對著的角度θ1’。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光學模塊，其中放射狀內(nèi)環(huán)形表面(7)是基本非球面的，光通量的原點固定在第二虛源(10”)。
14.根據(jù)權(quán)利要求3和11的光學模塊，其中輔助透明體(20)還具有與主軸(z)垂直的基本平整環(huán)形頂面(8)以及基本圓柱形的放射狀內(nèi)連接表面(9)，該連接表面連接環(huán)形頂面(8)到放射狀內(nèi)環(huán)形表面(7)，其中通過關(guān)于主軸(z)的對稱旋轉(zhuǎn)獲得該環(huán)形頂面、放射狀內(nèi)連接表面以及環(huán)形基底表面(8、9、12)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的光學模塊，其中輔助透明體(20)具有垂直于軸(z)的基本平整環(huán)形頂面(8)，環(huán)形表面(8)與反射表面(6)協(xié)作，能夠在垂直于主軸(z)的平面內(nèi)產(chǎn)生基本矩形形狀的發(fā)光強度(I”)的均勻分布。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中反射表面(6)分段成多個反射部分(6a、6b、6c)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的光學模塊，其中反射部分(6a、6b、6c)成形為基本橢圓體或拋物面表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，所述光學模塊設(shè)計成投影這樣的光束，所述光束強度的總分布相對于主軸(z)發(fā)散基本為零。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中反射表面(6)具有反射涂層。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中反射表面(6)可以通過全內(nèi)反射反射光。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的光學模塊，其中光源是固態(tài)光源。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的光學模塊，其中光源是這樣一種LED，所述LED具有矩形或方形的發(fā)射器以及與基底表面(2)垂直取向的發(fā)射軸。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的光學模塊，其中光源通過板上芯片封裝技術(shù)集成在基底表面(2)上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的光學模塊，其中主固體(1)由熱固性或可光聚合的樹脂制成。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的光學模塊，其中主固體(1)由環(huán)氧樹脂、硅樹脂或丙烯酸樹脂制成。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的光學模塊，其中固體(1)通過鑄造類型的模塑制成。
27.根據(jù)權(quán)利要求23的光學模塊，其中主固體(1)以兩個分離的部分形成，包括-第一部分(1’)，與光源(10)接觸，并由熱固性或可光聚合的樹脂制成，以及-第二部分(1”)，共模塑到第一部分，并由熱塑性材料制成。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的光學模塊，其中第二部分(1”)通過注射模塑法形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求10和27的光學模塊，其中與主固體(1)的第二部分(1”)同時，通過熱塑性材料的注射模塑法形成輔助固體(120)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的光學模塊，其中，輔助固體(120)的反射表面(6)具有反射涂層。
31.根據(jù)權(quán)利要求10的光學模塊，其中輔助固體(20、120)通過熱塑性材料的注射模塑法形成，并與主固體(1)相連。
32.具有發(fā)光指示功能的光學裝置，包括多個權(quán)利要求1的模塊(M)，所述模塊布置在共享的支撐表面(P)上，并通過支撐表面上形成的導軌電連接。
33.根據(jù)權(quán)利要求10和32的光學裝置，其中組成多個模塊(M)的各個輔助體(20、120)彼此相連以形成單個、組合的透明體(220)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的光學裝置，其中組合的透明體(220)通過熱塑性材料的注射模塑法形成，并與屬于多個模塊(M)的主固體(1)相耦合。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34的光學裝置，其中組合的透明體(220)的一部分覆蓋有反射層。
全文摘要
用于投影光束的光學模塊，包括透明材料的固體以及固體周圍布置的基本環(huán)形反射表面，光源陷入到該固體中，且該固體被環(huán)形表面和中央表面所限制。中央和環(huán)形表面適于接收光源產(chǎn)生的光通量的各個分離部分。反射表面可以具有反射涂層或可以形成部分透明體，這種情況，它通過全內(nèi)反射工作。反射表面反射環(huán)形表面折射的光通量的部分，并將通量成形為關(guān)于主軸的發(fā)光強度的預定分布。環(huán)形表面設(shè)計成通過遠離主軸移動折射線而減小模塊的總厚度。中央表面將光源發(fā)射的光通量的其它部分成形為關(guān)于主軸的發(fā)光強度的預定分布。表面相協(xié)作以將光通量作為從光源發(fā)射的整體成形為具有發(fā)散的發(fā)光強度分布，該發(fā)散可能在彼此垂直且垂直于主軸的兩個方向中互不相同。
文檔編號F21Y101/02GK1971131SQ20061015368
公開日2007年5月30日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者P·雷佩托, D·博利亞, S·伯納德, D·卡佩洛 申請人:C.R.F.阿西安尼顧問公司