用于极宽视场的模块化照明装置制造方法及图纸

模块化照明系统能够在保持高收集效率以及高度的光束均匀性的同时产生具有宽视场——例如，大于90度——的光束。照明系统包括具有线性光源阵列的基本单元。来自光源的光使用对应的折反射透镜阵列被准直，并且准直光使用彼此串联设置的两个柱透镜阵列在切向平面中被均匀化。然后，均匀光使用垂直于两个柱透镜阵列的透镜设置的柱透镜在径向平面中被准直，以产生宽的线性光束。为了产生面光束，可以使用二维阵列来替换线性光源阵列，并且可以使用球形透镜来替换柱透镜。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月25日提交的题为“MODULARILLUMINATORFOREXTREMELYWIDEFIELDOFVIEW”的美国临时申请62/209,708的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
技术介绍
本文中所公开的主题总体上涉及对光学成像系统的观察区域进行照明，并且更具体地，涉及能够产生超过90度的宽光束并且具有高度均匀性的照明系统。
技术实现思路
下文中给出了简要的概述，以便提供对本文中所描述的一些方面的基本理解。该概述既不是详细综述也不意在标识关键/重要元件或者描述本文中所描述的各个方面的范围。该概述的唯一目的是以简要的形式给出一些概念，以作为随后要给出的更详细的描述的序言。在一个或更多个实施方式中，提供有一种照明系统，该照明系统包括：光源阵列；一个或更多个折反射透镜，所述一个或更多个折反射透镜被布置成收集来自光源阵列的光；第一透镜阵列，该第一透镜阵列被布置在第一行中，第一行基本上垂直于来自一个或更多个折反射透镜的光的光路；第二透镜阵列，该第二透镜阵列被布置在第二行中，第二行基本上平行于第一行并且基本上垂直于光路；以及输出透镜，该输出透镜被布置成收集来自第二透镜阵列的光。另外，一个或更多个实施方式提供了一种用于产生光束的方法，该方法包括：通过线性的光源阵列来产生光；通过一个或更多个折反射透镜对光进行准直，以产生第一准直光；通过彼此串联设置的两个柱透镜阵列在切向平面中使第一准直光均匀化，以产生均匀光；以及通过垂直于两个柱透镜阵列设置的柱透镜在径向平面中对均匀光进行准直，以产生第二准直光。另外，一个或更多个实施方式提供了一种用于产生光束的方法，该方法包括：通过二维光源阵列来产生光；通过一个或更多个折反射透镜对光进行准直，以产生第一准直光；通过彼此串联设置的两个球形透镜阵列在切向平面中使第一准直光均匀化，以产生均匀光；以及通过球形透镜在切向平面和径向平面中对均匀光进行准直。为了实现前述及相关目的，本文中结合以下描述和附图描述了某些示例方面。这些方面指示可以实践的各种方式，所有这些方式意在被本文涵盖。根据以下当结合附图考虑时进行的详细描述，其他优点和新型特征可以变得明显。附图说明图1是示出通过示例非限制照明和成像系统捕获图像的图，该示例非限制照明和成像系统包括照明装置和成像系统。图2是示例照明系统的图。图3是用于将面发射LED用作光源的示例照明系统的基本单元的三维视图。图4是由包括照射95度的视场的模块化基本单元的照明系统投射的光束的顶视图和侧视图。图5是包括两个模块化基本单元的示例照明系统的三维视图。图6是示出由包括照射190度的视场的两个模块化基本单元的照明系统投射组合光束的图。图7是描绘包括两个模块化基本单元的照明系统在距该照明系统一米的距离处的所计算的辐照度的曲线图。图8是包括三个基本单元的示例照明系统的三维视图。图9是示出由包括照射280度的视场的三个基本单元的照明系统投射组合光束的图。图10A描绘了将VCSEL用作光源的示例照明系统的基本单元的两个三维视图。图10B是将VCSEL用作光源的示例照明系统的基本单元的顶视图。图10C是将VCSEL用作光源的示例照明系统的基本单元的侧视图。图11A是示例菲涅尔透镜的剖面图。图11B是示例柱菲涅尔透镜的视图。图11C是示例弯曲柱菲涅尔透镜的视图。图12A是使用VCSEL的示例照明系统在距照明系统五米的距离处的展开110度角的切向角空间中计算的辐射度的曲线图。图12B是使用VCSEL的示例照明系统在距照明系统五米的距离处的展开2.5度角的切向角空间中计算的辐射度的曲线图。图13是描绘被组合形成向大约2×180度的角空间辐射的照明系统的三个基本单元的三维视图。图14是用于在保持高收集效率的同时产生具有宽照明场的高度均匀的线性光束的示例方法的流程图。图15是用于通过将VCSEL用作照明光源以在保持高收集效率的同时产生具有宽照明场的高度均匀的线性光束的示例方法的流程图。图16是用于在保持高收集效率的同时产生具有宽照明场的高度均匀的面光束的示例方法的流程图。图17是用于制造模块化照明系统的示例方法的流程图，该模块化照明系统能够投射具有宽视场和跨光束的辐射剖面具有高度均匀性的线性光束。图18是用于制造模块化照明系统的示例方法的流程图，该模块化照明系统能够投射具有宽视场和跨光束的辐射剖面具有高度均匀性的面光束。具体实施方式现在，参照附图来描述主题公开内容。其中，贯穿全文，相同的附图标记用于指代相同的元件。在以下描述中，出于说明目的，阐述了许多具体细节，以提供对本主题公开内容的透彻理解。然而，可以明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下来实践本主题公开内容。在其他实例中，以框图的形式示出了公知的结构和装置，以有助于对本主题公开内容的描述。如本申请中所使用的，术语“或”意在是指包括“或”而非排除“或”。也就是说，除非具体指出或者根据上下文明确规定，否则短语“X采用A或B”意在是指自然包括的排列中的任一个。也就是说，以下实例中的任一实例均满足短语“X采用A或B”：X采用A；X采用B；或X采用A和B二者。此外，除非具体指出或者根据上下文明确规定涉及单数形式，否则本申请和所附权利要求书中所使用的不定冠词“一个(a)”和“一个(an)”应当通常理解为是指“一个或更多个”。另外，如本文中所采用的术语“集合(set)”不包括空集；例如，其中没有要素的集合。因此，主题公开内容中的“集合”包括一个或更多个要素或实体。作为例示，控制器集合包括一个或更多个控制器；数据资源集合包括一个或更多个数据资源等。类似地，如本文中所利用的术语“组(group)”是指一个或更多个实体的集合；例如，节点组是指一个或更多个节点。另外，对于VCSEL阵列使用作为“垂直腔面发射激光器”的缩写的术语“VCSEL”。最先进的VCSEL阵列包括数十千计的单独的VCSEL。将给出与可以包括许多装置、部件、模块等的系统有关的各个方面和特征。要明白和理解的是，各种系统可以包括另外的装置、部件、模块等，并且/或者可以不包括结合附图所讨论的所有的装置、部件、模块等。也可以使用这些方法的组合。照明系统常常结合相机或其他类型的成像系统一起使用，以适当地照射其中环境光不足的区域，从而使得相机能够产生具有所期望的对比度和信噪比的图像。图1是示出通过示例非限制照明和成像系统100捕获图像的图，示例非限制照明和成像系统100包括照明装置102和成像系统118。照明装置102将光104发射至要成像的观察区域。发射光中入射在视场内的固体对象和表面——例如，固体108、110和112以及墙壁106——上的部分被受照射的对象和表面散射成散射光线114。散射光线的子集116被成像系统118以及成像系统118内的图像捕获部件(例如，光电二极管阵列、电荷耦合装置、互补金属氧化物半导体、胶片或感光乳剂等)接收和收集，成像系统118将从对象和表面反射的光线116记录为图像(或者在三维成像系统的情况下记录为点云数据的集合)。照明装置102和成像系统118可以是例如商业相机或更专用化的相机例如多光谱成像相机或高光谱成像相机的部件。成像系统100还可以是能够生成关于视场内的点的距离信息的飞行时间(TOF)相机(也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统，包括：光源阵列；一个或更多个折反射透镜，所述一个或更多个折反射透镜被布置成收集来自所述光源阵列的光；第一透镜阵列，所述第一透镜阵列被布置在第一行中，所述第一行基本上垂直于来自所述一个或更多个折反射透镜的光的光路；第二透镜阵列，所述第二透镜阵列被布置在第二行中，所述第二行基本上平行于所述第一行并且基本上垂直于所述光路；以及输出透镜，所述输出透镜被布置成收集和投射来自所述第二透镜阵列的光，以产生并输出光束。

【技术特征摘要】
2015.08.25 US 62/209,708;2016.01.12 US 14/993,6011.一种照明系统，包括：光源阵列；一个或更多个折反射透镜，所述一个或更多个折反射透镜被布置成收集来自所述光源阵列的光；第一透镜阵列，所述第一透镜阵列被布置在第一行中，所述第一行基本上垂直于来自所述一个或更多个折反射透镜的光的光路；第二透镜阵列，所述第二透镜阵列被布置在第二行中，所述第二行基本上平行于所述第一行并且基本上垂直于所述光路；以及输出透镜，所述输出透镜被布置成收集和投射来自所述第二透镜阵列的光，以产生并输出光束。2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述光源阵列包括下述中的至少之一：线性发光二极管阵列、激光器阵列或垂直腔面发射激光器阵列。3.根据权利要求2所述的照明系统，其中，所述第一阵列和所述第二阵列包括彼此基本上平行取向的柱透镜。4.根据权利要求3所述的照明系统，其中，所述输出透镜包括柱输出透镜。5.根据权利要求4所述的照明系统，其中，所述柱输出透镜的轴线基本上垂直于所述第一阵列的所述柱透镜的轴线和所述第二阵列的所述柱透镜的轴线。6.根据权利要求5所述的照明系统，其中，所述柱输出透镜被配置成在径向平面中对来自所述第二透镜阵列的光进行准直，以产生准直光束。7.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述第一阵列和所述第二阵列包括球形透镜，并且所述输出透镜包括球形透镜。8.根据权利要求1所述的照明系统，还包括调制部件，所述调制部件被配置成对来自所述光源阵列的光进行调制。9.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述光源阵列包括第一光源阵列，所述一个或更多个折反射透镜包括一个或更多个第一折反射透镜，所述输出透镜包括第一输出透镜，以及所述光路包括第一光路，并且所述照明系统还包括：第二光源阵列，所述第二光源阵列相对于所述第一光源阵列基本上为90度取向；一个或更多个第二折反射透镜，所述一个或更多个第二折反射透镜被布置成收集来自所述第二光源阵列的光；第三透镜阵列，所述第三透镜阵列被布置在第三行中，所述第三行基本上垂直于来自所述一个或更多个第二折反射透镜的光的第二光路；第四透镜阵列，所述第四透镜阵列被布置在第四行中，所述第四行基本上平行于所述第三行并且基本上垂直于所述第二光路；以及第二输出透镜，所述第二输出透镜被布置成收集来自所述第四透镜阵列的光。10.根据权利要求9所述的照明系统，其中，所述第一光源阵列和所述第二光源阵列被配置成发射分别不同波长的光或者发射相同波长的光。11.根据权利要求9所述的照明系统，其中，所述第一光源阵列被配置成发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·M·蒂勒曼，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US