具有光源的调制阵列的射束图案投影器制造技术

本发明专利技术提供用于包含光源(102)的调制阵列的射束图案投射装置(100)的系统、方法及设备。在一个方面中，所述射束图案投射装置(100)可包含透镜(120)。光源(102)的所述阵列可经定位而使得其输出平面在沿着光轴远离所述透镜实质上一个焦距处。光源(102)的所述阵列的所述输出可为可控制的以产生在多个可能射束图案(450)之外的可调整射束图案，每一射束图案与光源的所述阵列中的每一光源的功率级别相关联。所述装置(100)可将光源(102)的所述阵列所产生的所述可调整射束图案投射在一距离处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于定向照明应用中使用的包含(例如)紧凑光引擎的光投影器。
技术介绍
定向照明系统常常用于照射显示器中。所述系统还发现了在建筑、剧场及其它应用中的用途。举例来说，定向照明系统可用于商店中来照射产品展示，或用于博物馆及艺术馆中来为感兴趣的物体产生框架。所述系统还可用以在建筑物中提供重点照明或在剧场制造中提供空中聚光灯。通常，如果此类定向照明系统的目标、射束图案、光斑大小、亮度或一些其它性质将被重新配置，那么人工操作员必须物理接取所述照明系统来进行此类调整。此在其中(例如)定向照明系统位于人可够到的范围之外或以其它方式难以物理接取的情况下可为不便的。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，所述方面中没有单个一者单独地负责本文所揭示的所需要的属性。本专利技术中所述的标的物的创新方面可实施于射束图案投射装置中，其包括：透镜，所述透镜具有焦距及光轴；及光源的第一阵列，其具有定位于沿着所述光轴远离所述透镜实质上一个焦距的输出平面，光源的第一阵列的输出是可控制的以产生在第一多个可能射束图案之外的第一可调整射束图案，所述第一多个可能射束图案中的每一者与光源的所述第一阵列中的每一光源的功率级别相关联，其中所述装置经配置以将光源的第一阵列所产生的第一可调整射束图案投射在一距离处。光源的第一阵列可包含对应光展保留反射器的第一阵列。光源的第一阵列中的所述光源中的每一者可(例如)在ON状态与r>OFF状态之间独立地控制。在另一实施方案中，一种射束图案投射装置包括：用于以可控制方式产生光的多个射束以形成多个射束图案中的任一者之外的第一射束图案的光产生装置；及用于减少所述光产生装置产生的光的所述多个射束的发射的调焦装置，所述调焦装置与焦距相关联，及所述调焦装置经定位远离光产生装置一个焦距以实质上使光的所述多个射束中的每一者准直，其中所述装置经配置以将光产生装置所产生的所述多个射束图案中的无论哪一者投射到一距离处。在另一实施方案中，一种制造射束图案投射装置的方法，所述方法包括：提供具有焦距及光轴的透镜；提供具有输出平面的光源的阵列，光源的阵列的输出是可控制的以产生多个射束图案中的任一者；及将光源的阵列的输出平面安置在沿着所述光轴远离透镜实质上一个焦距处，使得所述装置能够将光源的阵列所产生的所述第一多个射束图案中的无论哪一者投射在一距离处。在附图及以下描述中陈述本说明书中所述的标的物的一或多个实施方案的细节。其它特征、方面及优点将从描述、图式及权利要求书变得显而易见。请注意以下图式的相对尺寸可未按比例绘制。附图说明图1是具有光源的调制阵列的射束图案投影器的实例的示意性说明；图2是包含多个光发射器与对应多个反射器的光源阵列的实例的透视图；图3是包含多个光发射器与对应多个反射器的光源阵列以及用于选择性及独立地变化每一光发射器的功率级别的控制器的实例的横截面示意性说明；图4为可通过(例如)图1的射束图案投影器产生的多个照射图案的实例的示意性说明；图5A是具有光源的多个调制阵列的多色射束图案投影器的实例的示意性说明；图5B是在图5A的多色射束图案投影器的分束器立方体内部的光射线的示意性说明；及图6是具有光源的调制阵列但没有反射器的射束图案投影器的实例的示意性说明。各图式中的相同参考标号及名称指示相同元件。具体实施方式以下详细描述是针对用于描述各种创新方面的某些实施方案。然而，可以大量不同方式来应用本文的教示。本文描述射束图案投影器的各种实施方案。射束图案投影器可包含(例如)光源的调制阵列及场透镜。光源的调制阵列及场透镜可经布置而使得光源的阵列的输出平面在沿着其光轴远离所述场透镜实质上一个焦距处。光源阵列的输出可为可控制的以产生在多个可能射束图案之外的可调整射束图案，所述多个可能射束图案各自与光源的阵列中的每一光源的功率级别相关联。所述装置可将光源的阵列所产生的射束图案投射在一距离处。本文所述的射束图案投影器可为(例如)通过例如光阵列的电子切换而非通过移动或替换实体光学器件来产生各种各样的远场射束图案的紧凑发光二极管(LED)光引擎。此类照射系统在(例如)其中投影器或实体配件的替换或调整不方便的定向照明应用中是有价值的。另外，本文所述的射束图案投影器不需要针对不同应用来重新调焦。作为实例，针对位于远离地面的导轨安装式电灯器具(例如用于各种定向照明应用中的那些器具)来重新调焦或改变射束图案产生光学器件通常是不方便的。然而，通过使用本文所述的射束图案投影器，射束图案可被远程控制且射束图案的焦点相对恒定，不管投影器与待照射物体之间的距离如何。图1是具有光源102的调制阵列的射束图案投影器100的实例的示意性说明。光源102的阵列可具有(例如)二维晶格结构。每一光源可包含光发射器104及对应反射器106。每一光发射器104可为例如LED，但还可使用其它光发射器。举例来说，其它表面发射装置，包含(例如)有机LED(OLED)、微腔等离子发射器、远程启动(pumped)磷光体与磷光体膜、光导上光提取特征等，也可充当光发射器。在一些实施方案中，光发射器104为在大体半球形角度范围内输出光的表面发射LED。每一对应反射器106可用以收集来自从光发射器104发射光的角度范围的光，且将所述光引导朝向场透镜120。如本文进一步论述，可控制光源阵列102以产生待通过场透镜120投射在一距离处的多种射束图案140。举例来说，阵列102中的个别光发射器104可打开或关闭或变暗可变的量，从而产生可通过图案投影器100投射的广泛多种射束图案。射束图案投影器100中的场透镜120可为(例如)包含一或多个折射或衍射光学元件的正功率透镜。光学元件可包含(例如)双凸透镜元件、平凸透镜元件、弯月透镜元件、菲涅耳透镜元件、非球面透镜元件等。如图1中所说明，场透镜120具有焦距FL。用于参考目的，可将光轴界定为穿过场透镜120的光学中心的纵轴。在一些实施方案中，场透镜120经定位在沿着光轴远离光源102的阵列的输出平面实质上一个焦距FL处。举例来说，场透镜120可定位在沿着光轴远离每一反射器106的发射孔径所位于的平面的实质上一个焦距处。光源102的阵列与场透镜120之间的此关系建立了投射条件，所述投射条件示意性地展示于图1中。在一些实施方案中，场透镜120的放置将靠近(但未必恰好在)远离光源102的阵列的输出平面一个焦距处，使得射束图案焦点对准处不比场透镜120的100倍焦距更近，或不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射束图案投射装置，其包括：透镜，所述透镜具有焦距及光轴；及光源的第一阵列，其具有定位于沿着所述光轴远离所述透镜实质上一个焦距的输出平面，光源的所述第一阵列的所述输出是可控制的以产生在第一多个可能射束图案之外的第一可调整射束图案，所述第一多个可能射束图案中的每一者与光源的所述第一阵列中的每一光源的功率级别相关联，其中所述装置经配置以将光源的所述第一阵列所产生的所述第一可调整射束图案投射在一距离处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.21 US 13/529,9911.一种射束图案投射装置，其包括：
透镜，所述透镜具有焦距及光轴；及
光源的第一阵列，其具有定位于沿着所述光轴远离所述透镜实质上一个焦距的输
出平面，光源的所述第一阵列的所述输出是可控制的以产生在第一多个可能射束图
案之外的第一可调整射束图案，所述第一多个可能射束图案中的每一者与光源的所
述第一阵列中的每一光源的功率级别相关联，
其中所述装置经配置以将光源的所述第一阵列所产生的所述第一可调整射束图
案投射在一距离处。
2.根据权利要求1所述的射束图案投射装置，其中光源的所述第一阵列包含对应反射
器的第一阵列。
3.根据权利要求2所述的射束图案投射装置，其中在光源的所述第一阵列中的所述光
源中的每一者与反射器的所述第一阵列中的所述反射器中的每一者之间存在一一
对应关系。
4.根据权利要求2所述的射束图案投射装置，其中反射器的所述第一阵列中的所述反
射器中的一或多者包含光展保留反射器。
5.根据权利要求4所述的射束图案投射装置，其中光源的所述第一阵列的所述输出平
面对应于光展保留反射器的所述第一阵列的输出平面。
6.根据权利要求2所述的射束图案投射装置，其中反射器的所述第一阵列中的每一反
射器经配置以将来自对应光源的光的射束实质上引导到所述透镜的通光孔径大小
中。
7.根据权利要求2所述的射束图案投射装置，其中反射器的所述第一阵列中的每一反
射器经配置以将来自对应光源的光的射束实质上引导到所述透镜的接受锥体中。
8.根据权利要求1所述的射束图案投射装置，其中所述装置不包含用于调整所述装置
的焦点的机制。
9.根据权利要求1所述的射束图案投射装置，其中光源的所述第一阵列中的所述光源
中的每一者的所述输出可独立地控制。
10.根据权利要求9所述的射束图案投射装置，其中光源的所述第一阵列中的所述光源
中的每一者可在ON状态与OFF状态之间独立地控制。
11.根据权利要求10所述的射束图案投射装置，其中光源的所述第一阵列中的所述光
源中的每一者可独立地控制以具有在所述ON状态与所述OFF状态之间的功率级
别范围。
12.根据权利要求1所述的射束图案投射装置，其进一步包括用于控制光源的所述第一
阵列的所述输出以选择所述第一多个可能射束图案之外的所述第一射束图案的控
制器。
13.根据权利要求1所述的射束图案投射装置，其进一步包括：
至少光源的第二阵列，其远离所述透镜实质上一个焦距，光源的所述第二阵列的
输出是可控制的以产生在第二多个可能射束图案之外的第二射束图案；及
组合光学元件，其用以组合来自光源的所述第一阵列的所述光与来自光源的所述
第二阵列的光。
14.根据权利要求13所述的射束图案投射装置，其中所述组合光学元件包含分束器。
15.根据权利要求13所述的射束图案投射装置，其中光源的所述第一阵列中的所述光
源经配置以输出第一色彩的光，及光源的所述第二阵列中的所述光源经配置以输出
与所述第一色彩不同的第二色彩的光。
16.根据权利要求13所述的射束图案投射装置，其中光源的所述第二阵列包含对应反
射器的第二阵列。
17.根据权利要求13所述的射束图案投射装置，其进一步包括控制器，所述控制器用
于控制光源的所述第一阵列的所述输出以选择所述第一多个可能射束图案之外的
所述第一射束图案，及用于控制光源的所述第二阵列的所述输出以选择所述第二多
个可能射束图案之外的所述第二射束图案。
18.一种射束图案投射装置，其包括：
射束图案产生装置，其用于以可控制方式产生光的多个射束中的任一者以形成近
场射束图案；...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·L·霍尔曼，马修·B·桑普塞尔，
申请(专利权)人：高通MEMS科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US