具有光源和帶有橢球形反射面的反射器的照明裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種照明裝置(1)，具有：光源(2)；帶有橢球形反射面(4)的反射器(10)，光源(2)布置在該反射器的第一焦點(3)中；非球面透鏡(9)和作為照明裝置(1)的輸出端的出射光闌(7)，其中，出射光闌(7)這樣地確定尺寸并且相對于反射器(10)這樣地布置，即在沒有非球面透鏡(9)時，反射光線的僅第一部分(41)穿射過出射光闌(7)，該第一部分(41)能夠在基本不改變相對于出射光闌(7)的張角的情況下經過非球面透鏡(9)，其中，非球面透鏡(9)附加地偏轉在光線的沒有非球面透鏡(9)的情況下處于出射光闌(7)之外的第二部分(42)并且因此引導其穿過出射光闌(7)。
【專利說明】
具有光源和帶有欄球形反射面的反射器的照明裝置
技術領域
[0001] 本發明設及一種照明裝置，具有用于發射光線的光源和帶有楠球形反射面的反射 器。
【背景技術】
[0002] 使用楠球形反射面用于對由近似點狀光源發射的光線進行集束是已知的。如果光 源布置在楠球形反射面的第一焦點中，那么光線隨著反射在后者處在第二焦點中集束。運 兩個焦點都位于楠球形反射面的光學軸線上。在由現有技術已知的具有相應的反射器的照 明裝置中，出射光闊此時布置在第二焦平面中。然而，照明強度分布在那里通常是不均勻 的，具有中間最大值(光斑)并明顯向著邊緣下降。為了進行均勻化，在現有技術中提出使楠 球形反射器棱面化(Facettierung);然而，發明人確定，即盡管運能夠改進均勻性，然而另 一方面也導致了效率的降低。僅僅能夠使用一部分由光源發射的光線。
[0003] 本發明基于該技術問題給出了一種特別有利的照明裝置。
【發明內容】
[0004] 根據本發明，該目的通過一種照明裝置實現，該照明裝置具有用于發射光線的光 源和帶有楠球形發射面的反射器，非球面透鏡和作為照明裝置的輸出端的出射光闊，其中， 光源布置在楠球形反射面的第一焦點處并且由光源發射的光線的至少一部分由楠球形反 射面在第二焦點的方向上反射，并且其中，出射光闊相對于第二焦點錯位地布置，并且其 中，非球面透鏡在具有反射光線的光路中還布置在楠球形反射面和出射光闊之間并且運樣 地成型，即
[000引-反射光線的第一部分在中間區域中W改變不超過5°的張角經過非球面透鏡并且 穿過出射光闊射出，并且附加地
[0006] -反射光線的第二部分在外部區域中穿過非球面透鏡并且由非球面透鏡偏轉并因 此穿引過出射光闊。
[0007] 如果為了闡述而設定反射光線的在沒有非球面透鏡的情況下且具有在第一焦點 處的光源的光路，那么出射光闊運樣地設定尺寸并且定位在該不（由非球面透鏡)偏轉的光 路中、即僅僅透射過光線的第一部分。未偏轉的光線的另外的、第二部分不通過出射光闊離 開照明裝置。未偏轉的光路可W布置在第二焦點的下游并且例如具有正錐形的形狀，其中， 僅僅(同樣錐形的）內部部分W較小的張角穿過出射光闊射出，而環繞的外部部分相反并不 射出。
[0008] 非球面透鏡僅僅允許光線的第一部分，其不管怎樣、即沒有非球面透鏡的情況下 穿過出射光闊射出，也就是進一步穿過出射光闊出射。具有光線的整個第一部分的射束的 張角應該緊接在非球面透鏡的下游W不超過5°、W如下順序逐漸地優選不超過4°、3°、2°或 者1°地變化，而且相對于非球面透鏡緊接著布置在上游。特別優選的是，第一部分不變化張 角地穿過非球面透鏡、即其張角不發生變化。該說明也被理解為對反射光線的"第一部分" 的定義。
[0009] 光線的第一部分"經過"非球面透鏡并且在此通常不必穿過透鏡本身、即透鏡材 料，而是例如也可W穿過在透鏡中的一個孔。非球面透鏡的中間區域也可W設計成在非球 面透鏡中的一個孔，該非球面透鏡因此某種程度上設置為環形透鏡或者環面形透鏡。（第二 部分)光線在外部區域中相反在任何情況下都穿過透鏡、也就是透鏡材料。
[0010] 光線的相應的"第二部分"在沒有非球面透鏡時不偏轉的光路的情況下不穿過出 射光闊射出，非球面透鏡使該第二部分偏轉并且其因此穿過出射光闊。運一方面提高了效 率，也就是能夠使用更多的由光源發射的光線。另一方面因此也可W在出射光闊的平面中 實現更均勻的照明分布，例如相對于具有已經被整個未偏轉的光路穿射過的出射光闊的運 樣的比較情況（出射光闊也就是在沒有非球面透鏡的情況下并且定位在第二焦點中并由第 二直線束穿過）。
[0011] 發明人確定，理想的楠球形發射面可W具有W下的特性，即例如相對于第一焦點 輕微錯位地發射的光線從外部的反射區域(相對于反射器的光學軸線有較大的角度)集中 在第二焦點的較小的周圍環境中（光斑），而來自內反射區域的光線(相對于光學軸線有較 小的角度)在那里被進一步分散。然而運僅僅是對于圍繞第二焦點的某種照明強度分布的 一個可行原因，而與理想的楠球形的偏差例如也能夠是重要的。通過將出射光闊根據本發 明地布置和設定尺寸，光斑被分散到出射光闊上，然而光線的一部分(第二部分)可能會處 于出射光闊的外部。
[0012] 非球面透鏡通過收集處于出射光闊外部的光線減小了損失，并且將該光線也優選 地引入到了出射光闊的邊緣區域中，該邊緣區域在之前是黑暗的。
[0013] 在優選的設計方案中，出射光闊如下地設定尺寸并且如下地相對于反射器(并且 相對于第二焦點錯位地)布置，即相應地穿過楠球形反射面和第二焦點的整個直線中，僅僅 第一束穿射過出射光闊，然而第二束位于出射光闊的外部。
[0014] 通過運樣地布置出射光闊，即僅僅第一直線束穿過出射光闊，然而沒有第二直線 束穿過出射光闊，首先僅僅捕捉了照明強度分布的一個部分。例如從高斯形分布中僅僅分 離出圍繞其最大值的區域(詳細參見W下），運減小了在最大值和最小值之間的差。然而，運 僅在效率方面也許是有缺陷的，因此利用非球面透鏡附加地使光線的第二部分偏轉穿過出 射光闊。
[0015] 光線的第二部分通常例如可W均勻地分散在出射光闊上，運允許了不改變通過第 一部分預設的在最小值和最大值之間的波動。另一方面，第二部分例如也可W首先指向到 出射光闊的邊緣區域上，運進一步降低了波動、例如中央與外邊沿（中間與邊緣）的照明強 度的比。
[0016] 光源例如能夠優選是氣體放電燈，尤其優選的是金屬面化物燈;在此，不僅可W是 直流運行(DC)也可W是交流運行(AC)。其也可W是OSRAM的短弧放電燈和中弧放電燈，例如 像歷I放電燈、HTI放電燈HSR放電燈或者SIRIUS放電燈。然而，也可W設置氣短弧放電燈作 為光源，例如OSRAM的XBO類型。另一方面，也可W考慮等離子光源，或者光源也可W是巧光 件，其利用優選地與其間隔布置的累浦福射源激發(激光激活遠程巧光粉，LARP)，例如LARP 球。在此，放電燈可W軸向地安裝到楠球形反射器中，從而使放電燈的光弧處于光學的反射 器軸線上。可替換的是，上述的放電燈、特別是具有短電極間距的放電燈也可W橫向于楠球 形反射器的光學軸線裝入，其中，光弧橫向于光學的反射器軸線指向。
[0017] 在楠球形反射面的第一焦點處布置的光源優選恰好地布置在第一焦點中（其因此 例如包含擴展的光源）。運優選地設及光源的光發射區域，也就是例如光弧或者等離子弧； 視運行而定，光弧或等離子弧例如可W具有一個最大值(DC)或者兩個最大值(AC),其中，光 弧例如也磁性地改變、例如可W壓縮(磁弧縮窄Magnetic Arc Constriction)。楠球形反射 面的焦點是W反射面為基礎的楠球的焦點。
[0018] 該楠球是長的（延伸的），楠球的縱軸線相當于反射面的光學軸線;兩個焦點位于 其縱軸線/光學軸線上并且形成為W楠球形反射面為基礎的楠球的焦點。"楠球形反射面" 被理解為技術上的概念，也就是說并不強制性地意味著理想的楠球形形狀，盡管運樣的形 狀可W是優選的。反射面例如也可W是棱面化的，優選的其是平坦的。上述的不均勻的照明 強度分布例如也可W在理想的楠球中通過光源相對于反射面的非無窮小的消延展來決定， 而且與(反射面的)楠球形的形狀相關聯。
[0019] 如已經明確的那樣，第一和第二直線束代表沒有非球面透鏡時的理論光路并且用 于從第一焦點出發的光線。穿過楠球形反射面和第二焦點的所有直線可W對應于兩個束中 的一個，兩個束是不相交的。優選的是，反射光線的第一部分的一部分現在沿著第一直線束 擴散(布置在第一焦點中）并且其也在沒有非球面透鏡的情況下穿過出射光闊。第二部分相 反在沒有非球面透鏡的情況下不穿過出射光闊離開照明裝置。出射光闊與第二焦點錯位地 布置，而不是布置在第二焦點中。
[0020] 光線的第二部分在此不必強制性地包括所有沿著第二直線束反射的光線;第二部 分可W例如W如下順序逐漸增加地優選包括至少30% ,50% ,70% ,80% ,90%或者95%的 所有沿著第二直線束反射的光線。第一部分例如應該W如下順序逐漸增加地優選包括至少 70% ,80% ,90%或者95%的所有沿著第一直線束反射的光線。
[0021] -個優選的實施方式設及出射光闊的的尺寸確定和相對于反射器的布置，具體地 說設及第一直線束的優選的選擇。為此，考慮由反射光線在非球面透鏡的入射面上產生的 照明強度分布(第一和第二部分光線穿過非球面透鏡）。發明人確定，即其例如W粗略近似 是高斯型的，也就是在任何情況下在中間都具有最大值，從該最大值起向外，照明強度降低 (例如從內向外具有首先增加并且然后又遞減的梯度）。
[0022] 通常，照明強度分布的最大值位于W下位置，楠球形反射面的光學軸線在該處穿 過非球面透鏡。根據定義，入射面的現在包含該最大值的中間區域應該延伸至一個照明強 度值，該照明強度值是W最少20%，優選至少30 %，特別至少40%且最高80 %，優選最高 70%，特別優選最高60%地小于最大值的值。所述的照明強度確定了中間區域的邊緣，該中 間區域從最大值延伸至該邊緣(并且包括后者）。第一直線束然后在整體上穿過中間區域并 且第二直線束在整體上穿過入射面的位于中間區域之外的邊緣區域。
[0023] 只要在本公開的范疇中設及"入射面"的，其意味著非球面透鏡的入射面的全部由 光線透射的部分;非球面透鏡也可W是較大的，也就是不必在整體上被穿過。相應地，非球 面透鏡的"出射面"是非球面透鏡的由光線透射的出射面。
[0024] 在優選的實施方式中，非球面透鏡運樣地成型和布置，即反射光線的第一部分基 本上方向不改變地穿過非球面透鏡。W "方向變化"對于光束觀察在入射之前的光線方向和 出射之后的其方向之間的角度。"基本上無方向變化"在此意味著，反射光線的第一部分的 整個光束W相應的不超過3°、優選不超過2°、進一步優選不超過1°地偏轉;對于光束特別優 選的是在非球面透鏡下游的方向與上游是相同的，即完全沒有方向變化。
[0025] 在優選的設計方案中，光線的第一部分穿過非球面透鏡（即其不具有孔，參見前 述)并且非球面透鏡在中間區域具有基本上恒定的厚度，優選的是恒定的W下厚度，其中該 厚度相應地在與非球面透鏡的光學軸線平行的方向上(從入射面至出射面)看。非球面透鏡 的"中間區域"就此是在所有由光線的第一部分穿過的區域。只要設及"非球面透鏡的光學 軸線"，該軸線優選地與楠球形反射面的光學軸線相同。在從楠球形反射面朝著出射光闊到 非球面透鏡上的方向上看，后者優選地至少是扭轉對稱的（例如正方形的），特別優選的是， 其是旋轉對稱的;非球面透鏡的光學軸線此時等于扭轉對稱或者旋轉對稱的軸線。
[0026] 通常，具有恒定厚度的中間區域例如也可W利用在入射面和出射面處補充的階梯 性或者波浪性成型。然而在優選的實施方式中，非球面透鏡的中間區域成型為平面平行的 板。也就是說，入射面在中間區域是平坦的并且相對的出射面在中間區域也是平坦的，其中 非球面透鏡的光學軸線相應地垂直于平坦的平面。入射面或者出射面的中間區域相應地是 入射面或者出射面的由反射光線的第一部分穿過的整個區域。
[0027] 在中間區域中作為平面平行的板的設計方案可W例如在W下程度上是有利的，即 非球面透鏡因此在該區域中簡單地保持幾何形狀，運能夠簡化生產。通常，非球面透鏡可W 優選地是擠壓件，特別優選的是由玻璃制成的擠壓件;透鏡此時通過擠壓W模具制造。非球 面透鏡也可W是硬化的，例如化學的和/或熱學的，從而改善熱學負載能力。通常，透鏡例如 也可W考慮由塑料材料制成、例如注塑件。
[0028] 通常，非球面透鏡也可W布置在第二焦點的上游(設及從反射面至出射光闊的光 傳播方向）。非球面透鏡的中間區域此時例如成型為平面平行的板，并且其外部區域可W作 為散射透鏡擴展反射光線的第二部分的在第二焦點上游的張角，從而使在第二焦點下游的 張角相應地減小。
[0029] 然而在優選的設計方案中，非球面透鏡布置在第二焦點和出射光闊之間，并且非 球面透鏡在外部區域中成型為凸透鏡，因此反射光線的第二部分的張角由非球面透鏡減 小，例如減小至少10°，15°或者20° (在列出的順序中優選是逐漸增加的）；可行的上限可W 例如為最高60°或者40°。一旦張角在垂直于非球面透鏡的光學軸線的不同方向上應該是不 同大時，通常在本公開的范疇中考慮圍繞光學軸線形成的平均值。
[0030] 非球面透鏡在第二焦點下游的定位可W例如是有利的，只要其因此與光源遠遠間 隔開并進而在運行中承受較少的熱負荷，運例如能夠有助于防止由于不同的熱膨脹系數導 致的非球面透鏡的由溫度波動限定的(接通/斷開)失調。此外，較大的間距也可W實現在其 之間布置濾光器。另一方面，非球面透鏡因此同樣也布置得靠近出射光闊，因此非球面透鏡 可W對出射光闊在一定程度上朝向照明裝置的內部地進行覆蓋并因此也承擔碎片保護的 功能，也就是說例如在光源爆裂的情況中防止碎片的噴出。
[0031] 有利的是，非球面透鏡相對于出射光闊和/或第二焦點相應地W在出射光闊和第 二焦點之間的間距的至少1/10間隔開。該間隔相應地在非球面鏡的光學軸線上直至入射面 為止(對于至第二焦點的間距)或者直至出射面為止(對于至出射光闊的間距）。
[0032] 出射光闊例如由孔徑光闊或者應用的光學蒙片(Gra地ical Optical Blackout, GOBO)或者光學蒙片本身定義并且也被描述為柵(Gate)。直至出射光闊為止的間距此時直 至垂直于非球面透鏡的光學軸線的平面為止，在該平面中（相關于光的傳播)通過出射光闊 預定的直徑首次起作用。在那里也測定了出射光闊的直徑。
[0033] 非球面透鏡在外部區域中優選地成型為凸透鏡，其因此可W此時在外部區域中通 常為平凸的或者凹凸的，然而其優選的是雙凸的。
[0034] 在優選的設計方案中，非球面透鏡的入射面在邊緣區域中是凸起的。入射面的"邊 緣區域"是入射面的所有由反射光線的整個第二部分穿過的區域;同樣，出射面的邊緣區域 是出射面的所有由反射光線的整個第二部分穿過的區域。
[0035] 在優選的設計方案中，出射面在邊緣區域中是凸起的。特別優選的是，非球面透鏡 不僅在入射面邊緣區域中而且在出射面邊緣區域中都分別是凸起地彎曲的（也就是其就此 而旨是雙凸起的）。
[0036] 在優選的設計方案中，非球面透鏡與靠近第二焦點相比更靠近出射光闊地布置。 參照當前對于間距測量的說明，在第二焦點和非球面透鏡的入射面之間的間距與在非球面 透鏡的出射面和出射光闊之間的間距被比較。
[0037] 出射光闊具有出射光闊直徑，其中"直徑"在本公開的范疇中通常設及由最小延伸 和最大延伸得出的平均值并且在圓形的優選的情況中等于圓的直徑。入射面的所有由反射 光線的整個第二部分穿過的邊緣區域具有內直徑和外直徑，該直徑在入射面邊緣區域到垂 直于非球面透鏡的光學軸線的平面中的垂直投影處測定。
[0038] 在優選的實施方式中，入射面邊緣區域的外直徑大于出射光闊的直徑，例如W如 下順序逐漸增加地大出至少優選的5%，10%或者15% ;可行的上限例如為最高50% ,40% 或者30%。
[0039] 在優選的設計方案中，非球面透鏡如下地設置，即入射面的由反射光線的整個第 一部分穿過的所有中間區域具有相對于出射光闊而言的確定的最小尺寸。中間區域的外直 徑，其同樣在中間區域到垂直于非球面透鏡的光學軸線的平面中的垂直投影處測定，應該 W如下順序逐漸增加地優選為出射光闊直徑的至少2/3,5/6或者9/10,進一步優選的是至 少等于出射光闊的直徑，特別優選的是大于該直徑。
[0040] 在優選的實施方式中，除了具有楠球形反射面的反射器之外，還設置有具有球面 反射面的另外的反射器。其如下地布置，即光源布置在基礎球形的中屯、點處，優選的是中屯、 點中，并且由光源發射的光線的一部分在楠球形反射面上沒有反射地、即沒有事前反射地 投射到球面反射面上。優選的是，球中屯、點和第一焦點重合。
[0041] 在理想化的考慮中（光源在中屯、點中），球面反射面剛好將光線反射回中屯、點，事 實上，其可W給出一個確定的錯位。盡管在球面反射面處回反射的光線能夠部分地在光源 的組件處被吸收，然而一定部分到達了楠球形反射面，從而由其在第二焦點的方向上反射。 因此可W提局效率。
[0042] 當前描述的將楠球形透鏡布置在第二焦點和出射光闊之間可W在本文中提供特 別的優點，因為如此提供了用于布置另外的反射器的足夠空間。另外的反射器布置在楠球 形反射面和非球面透鏡之間（相關于從前者至出射光闊的光傳播方向），為此對于其在第二 焦點下游的放置而言提供了良好的位置。
[0043] 在優選的設計方案中，球面反射面設置為完全地圍繞楠球形反射面的光學軸線， 然而其在由光學軸線穿過的區域中中斷。球面反射面到垂直于楠球形反射面的光學軸線的 平面中的垂直投影例如形成圓環形。在楠球形反射面處反射的光線穿過該中斷區域出射， 該光線因此穿過該中斷區域到達非球面透鏡。
[0044]在W楠球形反射面為基礎的楠球中，數值上的離屯、率(焦點到中屯、點的間距與長 半軸的比例)優選不大于0.9，進一步優選不大于0.85，特別優選不大于0.8。
[004引本發明還設及一種具有前述照明裝置的探照燈，尤其是舞臺探照燈。
[0046] 此外，本發明還設及一種當前描述的照明裝置或者用于照明，尤其是用于舞臺照 明的照明裝置的應用。
【附圖說明】
[0047] 接下來根據實施例對本發明進行詳細說明，其中各個特征也能夠根據本發明地構 成另外的組合并W該種形式公開。
[004引圖中示出：
[0049] 圖IW示意性剖面圖示出了根據本發明的照明裝置，具有示出了反射光線的第一 部分的光路；
[0050] 圖2是用于根據圖1的照明裝置的、在包含了楠球形反射面的平面中的兩個焦點之 一中的照明強度變化曲線；
[0051] 圖3是根據圖1的照明裝置，具有示出了反射光線的第二部分的光路；
[0052] 圖4是用于描述非球面透鏡的效果的原理圖；
[0053] 圖5是在根據圖1和3的照明裝置的出射光闊中的照明強度變化曲線；
[0054] 圖6是具有在圖1和3中示出的非球面透鏡的參數的表格。
【具體實施方式】
[0055] 圖IW剖面圖示出了根據本發明的照明裝置1。在此簡化地作為點光源示出的光源 2、即面素金屬放電燈布置在具有楠球形的、即實施為旋轉楠球體的反射面4的反射器10的 第一焦點3中。由光源2發射的光線在任何情況下都部分地直接，也就是沒有之前反射地投 射到楠球形反射面4上并且從那里在第二焦點5的方向上反射。
[0056] 第一焦點3和第二焦點5位于楠球形反射面的光學軸線6上。楠球形反射面圍繞該 光學軸線6旋轉對稱。光源2、當前為歐司朗的HTI 1200W的光弧，具有平行于楠球形反射面4 的光學軸線6的大約5mm的縱向延展，該發射也并不完美地實現為點狀。因此不是所有的光 束都交于第二焦點5中。相對于第一焦點3錯位地發射的射束是示意性的并在一定程度上簡 化地示出。
[0057] 圖2示出了在包含第二焦點5的、垂直于楠球形反射面4的光學軸線6的平面中的照 明強度變化。在此，在圖表繪出沿著在該平面中的、穿過第二焦點(其處于d = 0處)的直線的 照明強度。
[0058] 獲得W下曲線，其能夠近似地描述為高斯形。從中間的最大值21開始，照明強度 (當前歸一到最大值上）向外地下降。在邊緣側的最小值22和最大值21之間的差相當大，代 表了照明均勻性程度的邊緣/中央之比相應地小。
[0059] 為了改進均勻性，能夠如圖2中通過點劃線示出的例如僅引導照明的一個部分，也 就是分配的較小的值被分離。運減小了在最大值21和新的邊緣側的最小值23之間的差，然 而卻惡化了效率。較小的照明強度值保持不被使用。點劃線用于比較而示出了磨成棱面的 反射器；由此改進了均勻性，但是惡化了效率。
[0060] 因此，在根據本發明的照明裝置1中，首先通過使出射光闊7(參見圖1)相應地相對 于楠球形反射面4定位，為了在圖像上維持圖2,僅僅切掉了分配的中間部分。出射光闊7因 此運樣的定位，即在理論上僅由光源2、楠球形反射面4和出射光闊7構成的照明裝置1的情 況中僅僅在反射面4處反射的光線的第一部分透射過出射光闊7,然而第二部分處于其外 部、即射到孔徑光闊8上。
[0061] 然而，根據本發明的照明裝置1附加地具有非球面透鏡9,其現在一方面允許光線 的第一部分方向不改變地朝向出射光闊7行進，然而偏轉第二(實際上處于出射光闊7之外 的)部分，而且穿過出射光闊7。為此，非球面透鏡9在中間的、由反射光線的第一部分穿過的 區域中成型為平面平行的板;非球面透鏡9的外部的、由反射光線的第二部分穿過的區域相 反成型為凸透鏡，W便使得反射光線的第二部分集束到出射光闊7中。
[0062] 圖3示出了如圖1 一樣的結構，但是具有另外的（同樣相對于第一焦點3錯位地發射 的）光束，其也就是示出了反射光線的第二部分，因此其在沒有非球面透鏡9的情況中處于 出射光闊7的外部。然而，在其外部區域中成型為凸透鏡的非球面透鏡9使光線的第二部分 集束，從而該第二部分穿射過出射光闊（見根據圖4的原理圖）。非球面透鏡9的入射面31在 由光線的第二部分穿過的邊緣區域中是凸起的并且相反的出射面32在由反射光線的第二 部分穿過的邊緣區域中同樣是凸起的。
[0063] 此外，在圖1和圖3中可W看到具有球面反射面36的另外的反射器35。W球面反射 面36為基礎的球形的中屯、點與光源2和第一焦點3重合。從光源2向前、即在圖中在右側傾斜 地向上和向下輸出的光線在球面反射面36處回反射、穿過光源2并且然后射到楠球形反射 面4上。另外的反射器35提高了效率，其中將非球面透鏡9布置在第二焦點5和出射光闊7之 間有利地提供了用于布置另外的反射器35的足夠的空間。
[0064] 圖4中再一次利用了示意原理圖示出了第一部分的未受阻止的通過和利用非球面 透鏡對第二部分的集束。由楠球形反射面4(在圖4中出于簡明原因并未示出）反射的光線的 第一部分41無論如何都經過出射光闊7并因此不由非球面透鏡9的中間區域9a有角度傾斜 (沒有方向變化）。該中間區域9a成型為平面平行的板。然而在楠球形反射面4處反射的光線 的第二部分42處于出射光闊7的外部，運當前利用點狀標畫的光路示出。然而在外部區域9b 中成型為凸透鏡的非球面透鏡將該第二部分42引入到出射光闊7中。也就是說，反射光線的 第二部分42被集束并且因此與反射光線的第一部分41共同穿引過出射光闊7。
[0065] 當前，非球面透鏡9布置在第二焦點的下游。替代地至少在原理上也可W考慮，在 第二焦點5的上游布置非球面透鏡，其在由反射光線的第一部分41穿過的中間區域中同樣 形成為平面平行的板，然而在外部的、由第二部分42穿過的區域形成為散射透鏡。反射光線 的第二部分42的張角在第二焦點5的上游被放大并且相應地在其下游被縮小，從而使光線 的第二部分42被再次引入到出射光闊7中、即穿引過出射光闊。
[0066] 圖5示出了對于根據圖1和3的照明裝置1在出射光闊的平面中的照明強度變化，而 且其沿著穿過在該平面和非球面透鏡9的光學軸線33(參見圖3)之間的交點延伸的直線。沿 著該直線的照明強度再次在圖表中給出，并且示出了均勻的變化。邊緣/中央比近似為1。均 勻性甚至比在參考情況中更好，在該參考情況中僅使用反射光線的第一部分41;此外，與該 參考情況相比提高了效率，因為甚至附加地也使用了反射光線的第二部分42。
[0067]圖6W表格形式示出了在圖1和圖3中示出的非球面透鏡的值。參數設及非球面公 式
[006引
（公式1)
[0069]在此，r給出了垂直于光學軸線向外的間距(射入高度），z是箭頭高度(非球面透鏡 的旋轉面），k是圓錐常數并且C是頂點曲率。C和02的單位分別為l/mm，03的單位為1/mm2并且 化的單位為1 /mm3;從化開始的系數是零。
【主權項】
1. 一種照明裝置(1)，具有 光源(2 )，所述光源用于發射光線， 反射器(10)，所述反射器具有橢球形反射面(4)， 非球面透鏡(9)和 作為所述照明裝置(1)的輸出端的出射光闌(7)， 其中，所述光源（2)布置在所述橢球形反射面(4)的第一焦點（3)處，并且由所述光源 (2)發射的所述光線的至少一部分光線由所述橢球形反射面(4)在第二焦點(6)的方向上反 射， 并且其中，所述出射光闌(7)相對于所述第二焦點(6)錯開地布置， 并且其中，所述非球面透鏡(9)在具有反射光線的光路中還布置在所述橢球形反射面 (4)和所述出射光闌（7)之間并且成型為，使得 所述反射光線的第一部分(41)在中間區域(9a)中以改變不超過5°的張角經過所述非 球面透鏡(9)并且通過所述出射光闌（7)射出，并且附加地 所述反射光線的第二部分(42)在外部區域(9b)中穿過所述非球面透鏡(9)并且由所述 非球面透鏡(9)偏轉并因此穿引過所述出射光闌（7)。2. 根據權利要求1所述的照明裝置（1)，其中，確定所述出射光闌的尺寸并使所述出射 光闌相對于所述反射器（10)布置，從而在相應地穿過所述橢球形反射面(4)和所述第二焦 點(6)的所有直線中，僅僅第一束穿過所述出射光闌，然而第二束位于所述出射光闌之外。3. 根據權利要求2所述的照明裝置（1)，其中，所述反射光線在所述非球面透鏡的入射 面(31)上產生在中間區域中具有最大值的照明強度變化，所述照明強度變化經由所述入射 面(31)延伸至照明強度值為止，所述照明強度值是小于所述最大值最少20%且最高80%的 值，其中，第一直線束穿過所述中心區域并且第二直線束穿過位于所述入射面(31)的所述 中心區域的外部的邊緣區域。4. 根據前述權利要求中任一項所述的照明裝置（1)，其中，所述非球面透鏡(9)成型和 布置為，使得所述反射光線的所述第一部分(41)基本上方向不改變地穿過所述非球面透鏡 (9)〇5. 根據權利要求1所述的照明裝置（1)，其中，所述反射光線的所述第一部分(41)穿過 所述非球面透鏡(9)，并且所述非球面透鏡(9)在中間區域(9a)中具有基本上恒定的厚度。6. 根據權利要求4所述的照明裝置（1)，其中，所述非球面透鏡(9)在所述中間區域(9a) 中成型為平面平行的板。7. 根據權利要求1所述的照明裝置（1)，其中，所述非球面透鏡(9)布置在所述第二焦點 (6)和所述出射光闌（7)之間并且在所述外部區域(9b)中成型為凸透鏡。8. 根據權利要求7所述的照明裝置（1)，其中，所述非球面透鏡(9)的入射面(31)在所述 光線的所述第二部分穿過的邊緣區域中是凸起的，和/或所述非球面透鏡(9)的出射面(32) 在所述光線的所述第二部分(42)穿過的邊緣區域中是凸起的9. 根據權利要求7所述的照明裝置（1)，其中，所述非球面透鏡(9)與靠近所述第二焦點 (6)相比更靠近所述出射光闌（7)地布置。10. 根據權利要求1所述的照明裝置（1)，其中，所述出射光闌（7)具有出射光闌直徑，并 且所述非球面透鏡(9)的入射面(31)的、由所述光線的所述第二部分(42)穿過的邊緣區域 具有垂直于所述非球面透鏡(9)的光學軸線（33)的外直徑，所述外直徑大于所述出射光闌 直徑。11. 根據權利要求10所述的照明裝置（1)，其中，所述非球面透鏡(9)的入射面(31)的、 由所述光線的所述第一部分穿過的中間區域具有垂直于所述非球面透鏡(9)的所述光學軸 線(33)的外直徑，所述外直徑為所述出射光闌直徑的至少2/3。12. 根據權利要求1所述的照明裝置（1)，所述照明裝置具有另外的反射器(35)，所述另 外的反射器具有球形反射面(36)，其中，所述光源(2)布置在作為基礎的球形的中心點處并 且由所述光源(2)發射的光線的一部分無反射地射到所述球形反射面(36)上并且由所述球 形反射面在所述光源（2)的方向上回反射、經過所述光源并且射到所述橢球形反射面(4) 上。13. 根據權利要求12所述的照明裝置（1)，其中，所述球形反射面(36)相關于所述橢球 形反射面(4)的光學軸線完全圍繞地設置，然而在由該光學軸線穿過的區域中是中斷的，在 所述橢球形反射面(4)處反射的光線穿過該區域。14. 一種探照燈，具有根據前述權利要求中任一項所述的照明裝置。15. -種根據權利要求1至13中任一項所述的照明裝置（1)或者根據權利要求14所述的 探照燈的用于照明的應用。16. 根據權利要求15所述的應用，其特征在于，所述應用是用于舞臺照明的應用。
【文檔編號】F21V7/08GK105823008SQ201610048516
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月25日
【發明人】亨寧·倫恩
【申請人】歐司朗有限公司