[发明专利]光束形成器

说明书

用于从入射光束产生出射光束的光束成形器，其中该光束成形器包括具有多个聚光透镜的聚光透镜阵列(2)和平行于聚光透镜阵列布置并具有多个投射透镜的投射透镜阵列(6)。恰好将投射透镜中的一个分配给聚光透镜中的每一个，使得形成多个光通道，并且使得多个光通道中的每一个从入射的部分光束(ETLa‑e)产生出射角范围内的且具有相对于出射角的均匀强度分布的部分光束(ATLBa‑e)，其中在平行于聚光透镜的光轴延伸的平面中的光通道的可允许的入射角范围在绝对值方面相同，并且其中光学通道中的至少两个的出射角范围不同，使得在出射光束的远场中相对于出射角的强度分布具有带有均匀强度的多个区域。

背景技术

漫射盘(漫射器)用于生成光束的连续强度分布。基于准直或弱发散的照射，这些元件在最小的结构空间要求下生成输出锥体(散射波瓣)的定义角度分布。该功能基于单侧结构化微光学器件的光散射 (体积散射或表面散射)、光的折射(“设计的”漫射器)和/或光的衍射(全息漫射器)。

漫射盘保留锥体区域，然而，与照射相比，散射波瓣的孔径角增加了锥体发散角，从而导致输出处的亮度降低。在需要高亮度的应用中，这种行为是不利的。例如，这样的应用是微型成像仪的照明或高性能聚光灯的实现。

为了描述与该方面相关的照明系统的几何方面，引入了以下扩展量：

具有介质n的折射率、锥体A的表面积和孔径半角θ。理想情况下，成像光学器件保留扩展量，而有缺陷的成像和散射元件增加扩展量。如漫射器的典型特征那样，扩展量的增加会导致系统的输出端处的亮度降低，这对于上述应用尤其不利。在[1]中更详细地描述了扩展量(étendue)的意义。

漫射盘的另一个问题是输出锥体对照射方向的强烈依赖性，决定了输出处散射波瓣的取向。因此，如果未针对漫射盘精确地定义散射瓣的取向，则这不会导致可再现的输出侧强度分布。

由参考文献[2]已知的蜂窝状聚光器由以焦距的距离布置的两个相同的透镜阵列组成。输入侧透镜阵列上的透镜和输出侧透镜阵列上的透镜以相同的方式配置。在这种情况下，光通道分别由输入侧透镜和输出侧透镜形成。如果照射角小于或等于所谓的接受角，则这种蜂窝状聚光器与照射方向无关，并且如果照射角等于所谓的接受角，则这种蜂窝状聚光器附加地保持扩展量。这种蜂窝状聚光器产生出射的光束，其强度分布在出射角范围内是均匀的，并且在出射角范围外为零。这种强度分布也被称为礼帽状的强度分布。然而，利用这种蜂窝状聚光器不可能实现更复杂的强度分布。

从参考文献[3]中已知一种改进的蜂窝状聚光透镜，其中，每个光通道中的输入侧透镜和输出侧透镜以相同的方式配置。然而，不同光通道的透镜针对其尺寸而彼此不同。通过具有不同透镜的光通道的特殊布置，出射光束的大致钟形的强度分布是可能的。然而，在这种蜂窝状聚光器中的接受角明显小于经典的蜂窝状聚光器中的接受角。

为了增加接受角，参考文献[4]提出了另一种包括空间结构化的膜片阵列在内的改进的蜂窝状聚光器。然而，膜片阵列导致蜂窝状聚光器的输出处的平均亮度明显降低。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的光束形成器，特别是减轻上述缺点。

该目的通过一种用于从入射光束产生出射光束的光束形成器来解决，该光束形成器包括：

用于接收入射光束的聚光透镜阵列，所述聚光透镜阵列包括多个聚光透镜，其中，每个聚光透镜包括孔径和光轴，其中，聚光透镜的光轴彼此平行地延伸；以及

用于发射出射光束的投射透镜阵列，所述投射透镜阵列平行于聚光透镜阵列而布置并包括多个投射透镜，其中，每个投射透镜包括具有中心的孔径和光轴；