CN105823008A - 具有光源和带有椭球形反射面的反射器的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明装置(1)，具有：光源(2)；带有椭球形反射面(4)的反射器(10)，光源(2)布置在该反射器的第一焦点(3)中；非球面透镜(9)和作为照明装置(1)的输出端的出射光阑(7)，其中，出射光阑(7)这样地确定尺寸并且相对于反射器(10)这样地布置，即在没有非球面透镜(9)时，反射光线的仅第一部分(41)穿射过出射光阑(7)，该第一部分(41)能够在基本不改变相对于出射光阑(7)的张角的情况下经过非球面透镜(9)，其中，非球面透镜(9)附加地偏转在光线的没有非球面透镜(9)的情况下处于出射光阑(7)之外的第二部分(42)并且因此引导其穿过出射光阑(7)。

Description

具有光源和带有椭球形反射面的反射器的照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，具有用于发射光线的光源和带有椭球形反射面的反射器。

背景技术

使用椭球形反射面用于对由近似点状光源发射的光线进行集束是已知的。如果光源布置在椭球形反射面的第一焦点中，那么光线随着反射在后者处在第二焦点中集束。这两个焦点都位于椭球形反射面的光学轴线上。在由现有技术已知的具有相应的反射器的照明装置中，出射光阑此时布置在第二焦平面中。然而，照明强度分布在那里通常是不均匀的，具有中间最大值(光斑)并明显向着边缘下降。为了进行均匀化，在现有技术中提出使椭球形反射器棱面化(Facettierung)；然而，发明人确定，即尽管这能够改进均匀性，然而另一方面也导致了效率的降低。仅仅能够使用一部分由光源发射的光线。

本发明基于该技术问题给出了一种特别有利的照明装置。

发明内容

根据本发明，该目的通过一种照明装置实现，该照明装置具有用于发射光线的光源和带有椭球形发射面的反射器，非球面透镜和作为照明装置的输出端的出射光阑，其中，光源布置在椭球形反射面的第一焦点处并且由光源发射的光线的至少一部分由椭球形反射面在第二焦点的方向上反射，并且其中，出射光阑相对于第二焦点错位地布置，并且其中，非球面透镜在具有反射光线的光路中还布置在椭球形反射面和出射光阑之间并且这样地成型，即

-反射光线的第一部分在中间区域中以改变不超过5°的张角经过非球面透镜并且穿过出射光阑射出，并且附加地

-反射光线的第二部分在外部区域中穿过非球面透镜并且由非球面透镜偏转并因此穿引过出射光阑。

如果为了阐述而设定反射光线的在没有非球面透镜的情况下且具有在第一焦点处的光源的光路，那么出射光阑这样地设定尺寸并且定位在该不(由非球面透镜)偏转的光路中、即仅仅透射过光线的第一部分。未偏转的光线的另外的、第二部分不通过出射光阑离开照明装置。未偏转的光路可以布置在第二焦点的下游并且例如具有正锥形的形状，其中，仅仅(同样锥形的)内部部分以较小的张角穿过出射光阑射出，而环绕的外部部分相反并不射出。

非球面透镜仅仅允许光线的第一部分，其不管怎样、即没有非球面透镜的情况下穿过出射光阑射出，也就是进一步穿过出射光阑出射。具有光线的整个第一部分的射束的张角应该紧接在非球面透镜的下游以不超过5°、以如下顺序逐渐地优选不超过4°、3°、2°或者1°地变化，而且相对于非球面透镜紧接着布置在上游。特别优选的是，第一部分不变化张角地穿过非球面透镜、即其张角不发生变化。该说明也被理解为对反射光线的“第一部分”的定义。

光线的第一部分“经过”非球面透镜并且在此通常不必穿过透镜本身、即透镜材料，而是例如也可以穿过在透镜中的一个孔。非球面透镜的中间区域也可以设计成在非球面透镜中的一个孔，该非球面透镜因此某种程度上设置为环形透镜或者环面形透镜。(第二部分)光线在外部区域中相反在任何情况下都穿过透镜、也就是透镜材料。

光线的相应的“第二部分”在没有非球面透镜时不偏转的光路的情况下不穿过出射光阑射出，非球面透镜使该第二部分偏转并且其因此穿过出射光阑。这一方面提高了效率，也就是能够使用更多的由光源发射的光线。另一方面因此也可以在出射光阑的平面中实现更均匀的照明分布，例如相对于具有已经被整个未偏转的光路穿射过的出射光阑的这样的比较情况(出射光阑也就是在没有非球面透镜的情况下并且定位在第二焦点中并由第二直线束穿过)。

发明人确定，理想的椭球形发射面可以具有以下的特性，即例如相对于第一焦点轻微错位地发射的光线从外部的反射区域(相对于反射器的光学轴线有较大的角度)集中在第二焦点的较小的周围环境中(光斑)，而来自内反射区域的光线(相对于光学轴线有较小的角度)在那里被进一步分散。然而这仅仅是对于围绕第二焦点的某种照明强度分布的一个可行原因，而与理想的椭球形的偏差例如也能够是重要的。通过将出射光阑根据本发明地布置和设定尺寸，光斑被分散到出射光阑上，然而光线的一部分(第二部分)可能会处于出射光阑的外部。

非球面透镜通过收集处于出射光阑外部的光线减小了损失，并且将该光线也优选地引入到了出射光阑的边缘区域中，该边缘区域在之前是黑暗的。

在优选的设计方案中，出射光阑如下地设定尺寸并且如下地相对于反射器(并且相对于第二焦点错位地)布置，即相应地穿过椭球形反射面和第二焦点的整个直线中，仅仅第一束穿射过出射光阑，然而第二束位于出射光阑的外部。

通过这样地布置出射光阑，即仅仅第一直线束穿过出射光阑，然而没有第二直线束穿过出射光阑，首先仅仅捕捉了照明强度分布的一个部分。例如从高斯形分布中仅仅分离出围绕其最大值的区域(详细参见以下)，这减小了在最大值和最小值之间的差。然而，这仅在效率方面也许是有缺陷的，因此利用非球面透镜附加地使光线的第二部分偏转穿过出射光阑。

光线的第二部分通常例如可以均匀地分散在出射光阑上，这允许了不改变通过第一部分预设的在最小值和最大值之间的波动。另一方面，第二部分例如也可以首先指向到出射光阑的边缘区域上，这进一步降低了波动、例如中央与外边沿(中间与边缘)的照明强度的比。

光源例如能够优选是气体放电灯，尤其优选的是金属卤化物灯；在此，不仅可以是直流运行(DC)也可以是交流运行(AC)。其也可以是OSRAM的短弧放电灯和中弧放电灯，例如像HMI放电灯、HTI放电灯HSR放电灯或者SIRIUS放电灯。然而，也可以设置氙短弧放电灯作为光源，例如OSRAM的XBO类型。另一方面，也可以考虑等离子光源，或者光源也可以是荧光件，其利用优选地与其间隔布置的泵浦辐射源激发(激光激活远程荧光粉，LARP)，例如LARP球。在此，放电灯可以轴向地安装到椭球形反射器中，从而使放电灯的光弧处于光学的反射器轴线上。可替换的是，上述的放电灯、特别是具有短电极间距的放电灯也可以横向于椭球形反射器的光学轴线装入，其中，光弧横向于光学的反射器轴线指向。

在椭球形反射面的第一焦点处布置的光源优选恰好地布置在第一焦点中(其因此例如包含扩展的光源)。这优选地涉及光源的光发射区域，也就是例如光弧或者等离子弧；视运行而定，光弧或等离子弧例如可以具有一个最大值(DC)或者两个最大值(AC)，其中，光弧例如也磁性地改变、例如可以压缩(磁弧缩窄MagneticArcConstriction)。椭球形反射面的焦点是以反射面为基础的椭球的焦点。

该椭球是长的(延伸的)，椭球的纵轴线相当于反射面的光学轴线；两个焦点位于其纵轴线/光学轴线上并且形成为以椭球形反射面为基础的椭球的焦点。“椭球形反射面”被理解为技术上的概念，也就是说并不强制性地意味着理想的椭球形形状，尽管这样的形状可以是优选的。反射面例如也可以是棱面化的，优选的其是平坦的。上述的不均匀的照明强度分布例如也可以在理想的椭球中通过光源相对于反射面的非无穷小的消延展来决定，而且与(反射面的)椭球形的形状相关联。

如已经明确的那样，第一和第二直线束代表没有非球面透镜时的理论光路并且用于从第一焦点出发的光线。穿过椭球形反射面和第二焦点的所有直线可以对应于两个束中的一个，两个束是不相交的。优选的是，反射光线的第一部分的一部分现在沿着第一直线束扩散(布置在第一焦点中)并且其也在没有非球面透镜的情况下穿过出射光阑。第二部分相反在没有非球面透镜的情况下不穿过出射光阑离开照明装置。出射光阑与第二焦点错位地布置，而不是布置在第二焦点中。

光线的第二部分在此不必强制性地包括所有沿着第二直线束反射的光线；第二部分可以例如以如下顺序逐渐增加地优选包括至少30％，50％，70％，80％，90％或者95％的所有沿着第二直线束反射的光线。第一部分例如应该以如下顺序逐渐增加地优选包括至少70％，80％，90％或者95％的所有沿着第一直线束反射的光线。

一个优选的实施方式涉及出射光阑的的尺寸确定和相对于反射器的布置，具体地说涉及第一直线束的优选的选择。为此，考虑由反射光线在非球面透镜的入射面上产生的照明强度分布(第一和第二部分光线穿过非球面透镜)。发明人确定，即其例如以粗略近似是高斯型的，也就是在任何情况下在中间都具有最大值，从该最大值起向外，照明强度降低(例如从内向外具有首先增加并且然后又递减的梯度)。

通常，照明强度分布的最大值位于以下位置，椭球形反射面的光学轴线在该处穿过非球面透镜。根据定义，入射面的现在包含该最大值的中间区域应该延伸至一个照明强度值，该照明强度值是以最少20％，优选至少30％，特别至少40％且最高80％，优选最高70％，特别优选最高60％地小于最大值的值。所述的照明强度确定了中间区域的边缘，该中间区域从最大值延伸至该边缘(并且包括后者)。第一直线束然后在整体上穿过中间区域并且第二直线束在整体上穿过入射面的位于中间区域之外的边缘区域。

只要在本公开的范畴中涉及“入射面”的，其意味着非球面透镜的入射面的全部由光线透射的部分；非球面透镜也可以是较大的，也就是不必在整体上被穿过。相应地，非球面透镜的“出射面”是非球面透镜的由光线透射的出射面。

在优选的实施方式中，非球面透镜这样地成型和布置，即反射光线的第一部分基本上方向不改变地穿过非球面透镜。以“方向变化”对于光束观察在入射之前的光线方向和出射之后的其方向之间的角度。“基本上无方向变化”在此意味着，反射光线的第一部分的整个光束以相应的不超过3°、优选不超过2°、进一步优选不超过1°地偏转；对于光束特别优选的是在非球面透镜下游的方向与上游是相同的，即完全没有方向变化。

在优选的设计方案中，光线的第一部分穿过非球面透镜(即其不具有孔，参见前述)并且非球面透镜在中间区域具有基本上恒定的厚度，优选的是恒定的以下厚度，其中该厚度相应地在与非球面透镜的光学轴线平行的方向上(从入射面至出射面)看。非球面透镜的“中间区域”就此是在所有由光线的第一部分穿过的区域。只要涉及“非球面透镜的光学轴线”，该轴线优选地与椭球形反射面的光学轴线相同。在从椭球形反射面朝着出射光阑到非球面透镜上的方向上看，后者优选地至少是扭转对称的(例如正方形的)，特别优选的是，其是旋转对称的；非球面透镜的光学轴线此时等于扭转对称或者旋转对称的轴线。

通常，具有恒定厚度的中间区域例如也可以利用在入射面和出射面处补充的阶梯性或者波浪性成型。然而在优选的实施方式中，非球面透镜的中间区域成型为平面平行的板。也就是说，入射面在中间区域是平坦的并且相对的出射面在中间区域也是平坦的，其中非球面透镜的光学轴线相应地垂直于平坦的平面。入射面或者出射面的中间区域相应地是入射面或者出射面的由反射光线的第一部分穿过的整个区域。

在中间区域中作为平面平行的板的设计方案可以例如在以下程度上是有利的，即非球面透镜因此在该区域中简单地保持几何形状，这能够简化生产。通常，非球面透镜可以优选地是挤压件，特别优选的是由玻璃制成的挤压件；透镜此时通过挤压以模具制造。非球面透镜也可以是硬化的，例如化学的和/或热学的，从而改善热学负载能力。通常，透镜例如也可以考虑由塑料材料制成、例如注塑件。

通常，非球面透镜也可以布置在第二焦点的上游(涉及从反射面至出射光阑的光传播方向)。非球面透镜的中间区域此时例如成型为平面平行的板，并且其外部区域可以作为散射透镜扩展反射光线的第二部分的在第二焦点上游的张角，从而使在第二焦点下游的张角相应地减小。

然而在优选的设计方案中，非球面透镜布置在第二焦点和出射光阑之间，并且非球面透镜在外部区域中成型为凸透镜，因此反射光线的第二部分的张角由非球面透镜减小，例如减小至少10°，15°或者20°(在列出的顺序中优选是逐渐增加的)；可行的上限可以例如为最高60°或者40°。一旦张角在垂直于非球面透镜的光学轴线的不同方向上应该是不同大时，通常在本公开的范畴中考虑围绕光学轴线形成的平均值。

非球面透镜在第二焦点下游的定位可以例如是有利的，只要其因此与光源远远间隔开并进而在运行中承受较少的热负荷，这例如能够有助于防止由于不同的热膨胀系数导致的非球面透镜的由温度波动限定的(接通/断开)失调。此外，较大的间距也可以实现在其之间布置滤光器。另一方面，非球面透镜因此同样也布置得靠近出射光阑，因此非球面透镜可以对出射光阑在一定程度上朝向照明装置的内部地进行覆盖并因此也承担碎片保护的功能，也就是说例如在光源爆裂的情况中防止碎片的喷出。

有利的是，非球面透镜相对于出射光阑和/或第二焦点相应地以在出射光阑和第二焦点之间的间距的至少1/10间隔开。该间隔相应地在非球面镜的光学轴线上直至入射面为止(对于至第二焦点的间距)或者直至出射面为止(对于至出射光阑的间距)。

出射光阑例如由孔径光阑或者应用的光学蒙片(GraphicalOpticalBlackout，GOBO)或者光学蒙片本身定义并且也被描述为栅(Gate)。直至出射光阑为止的间距此时直至垂直于非球面透镜的光学轴线的平面为止，在该平面中(相关于光的传播)通过出射光阑预定的直径首次起作用。在那里也测定了出射光阑的直径。

非球面透镜在外部区域中优选地成型为凸透镜，其因此可以此时在外部区域中通常为平凸的或者凹凸的，然而其优选的是双凸的。

在优选的设计方案中，非球面透镜的入射面在边缘区域中是凸起的。入射面的“边缘区域”是入射面的所有由反射光线的整个第二部分穿过的区域；同样，出射面的边缘区域是出射面的所有由反射光线的整个第二部分穿过的区域。

在优选的设计方案中，出射面在边缘区域中是凸起的。特别优选的是，非球面透镜不仅在入射面边缘区域中而且在出射面边缘区域中都分别是凸起地弯曲的(也就是其就此而言是双凸起的)。

在优选的设计方案中，非球面透镜与靠近第二焦点相比更靠近出射光阑地布置。参照当前对于间距测量的说明，在第二焦点和非球面透镜的入射面之间的间距与在非球面透镜的出射面和出射光阑之间的间距被比较。

出射光阑具有出射光阑直径，其中“直径”在本公开的范畴中通常涉及由最小延伸和最大延伸得出的平均值并且在圆形的优选的情况中等于圆的直径。入射面的所有由反射光线的整个第二部分穿过的边缘区域具有内直径和外直径，该直径在入射面边缘区域到垂直于非球面透镜的光学轴线的平面中的垂直投影处测定。

在优选的实施方式中，入射面边缘区域的外直径大于出射光阑的直径，例如以如下顺序逐渐增加地大出至少优选的5％，10％或者15％；可行的上限例如为最高50％，40％或者30％。

在优选的设计方案中，非球面透镜如下地设置，即入射面的由反射光线的整个第一部分穿过的所有中间区域具有相对于出射光阑而言的确定的最小尺寸。中间区域的外直径，其同样在中间区域到垂直于非球面透镜的光学轴线的平面中的垂直投影处测定，应该以如下顺序逐渐增加地优选为出射光阑直径的至少2/3，5/6或者9/10，进一步优选的是至少等于出射光阑的直径，特别优选的是大于该直径。

在优选的实施方式中，除了具有椭球形反射面的反射器之外，还设置有具有球面反射面的另外的反射器。其如下地布置，即光源布置在基础球形的中心点处，优选的是中心点中，并且由光源发射的光线的一部分在椭球形反射面上没有反射地、即没有事前反射地投射到球面反射面上。优选的是，球中心点和第一焦点重合。

在理想化的考虑中(光源在中心点中)，球面反射面刚好将光线反射回中心点，事实上，其可以给出一个确定的错位。尽管在球面反射面处回反射的光线能够部分地在光源的组件处被吸收，然而一定部分到达了椭球形反射面，从而由其在第二焦点的方向上反射。因此可以提高效率。

当前描述的将椭球形透镜布置在第二焦点和出射光阑之间可以在本文中提供特别的优点，因为如此提供了用于布置另外的反射器的足够空间。另外的反射器布置在椭球形反射面和非球面透镜之间(相关于从前者至出射光阑的光传播方向)，为此对于其在第二焦点下游的放置而言提供了良好的位置。

在优选的设计方案中，球面反射面设置为完全地围绕椭球形反射面的光学轴线，然而其在由光学轴线穿过的区域中中断。球面反射面到垂直于椭球形反射面的光学轴线的平面中的垂直投影例如形成圆环形。在椭球形反射面处反射的光线穿过该中断区域出射，该光线因此穿过该中断区域到达非球面透镜。

在以椭球形反射面为基础的椭球中，数值上的离心率(焦点到中心点的间距与长半轴的比例)优选不大于0.9，进一步优选不大于0.85，特别优选不大于0.8。

本发明还涉及一种具有前述照明装置的探照灯，尤其是舞台探照灯。

此外，本发明还涉及一种当前描述的照明装置或者用于照明，尤其是用于舞台照明的照明装置的应用。

附图说明

接下来根据实施例对本发明进行详细说明，其中各个特征也能够根据本发明地构成另外的组合并以该种形式公开。

图中示出：

图1以示意性剖面图示出了根据本发明的照明装置，具有示出了反射光线的第一部分的光路；

图2是用于根据图1的照明装置的、在包含了椭球形反射面的平面中的两个焦点之一中的照明强度变化曲线；

图3是根据图1的照明装置，具有示出了反射光线的第二部分的光路；

图4是用于描述非球面透镜的效果的原理图；

图5是在根据图1和3的照明装置的出射光阑中的照明强度变化曲线；

图6是具有在图1和3中示出的非球面透镜的参数的表格。

具体实施方式

图1以剖面图示出了根据本发明的照明装置1。在此简化地作为点光源示出的光源2、即卤素金属放电灯布置在具有椭球形的、即实施为旋转椭球体的反射面4的反射器10的第一焦点3中。由光源2发射的光线在任何情况下都部分地直接，也就是没有之前反射地投射到椭球形反射面4上并且从那里在第二焦点5的方向上反射。

第一焦点3和第二焦点5位于椭球形反射面的光学轴线6上。椭球形反射面围绕该光学轴线6旋转对称。光源2、当前为欧司朗的HTI1200W的光弧，具有平行于椭球形反射面4的光学轴线6的大约5mm的纵向延展，该发射也并不完美地实现为点状。因此不是所有的光束都交于第二焦点5中。相对于第一焦点3错位地发射的射束是示意性的并在一定程度上简化地示出。

图2示出了在包含第二焦点5的、垂直于椭球形反射面4的光学轴线6的平面中的照明强度变化。在此，在图表绘出沿着在该平面中的、穿过第二焦点(其处于d＝0处)的直线的照明强度。

获得以下曲线，其能够近似地描述为高斯形。从中间的最大值21开始，照明强度(当前归一到最大值上)向外地下降。在边缘侧的最小值22和最大值21之间的差相当大，代表了照明均匀性程度的边缘/中央之比相应地小。

为了改进均匀性，能够如图2中通过点划线示出的例如仅引导照明的一个部分，也就是分配的较小的值被分离。这减小了在最大值21和新的边缘侧的最小值23之间的差，然而却恶化了效率。较小的照明强度值保持不被使用。点划线用于比较而示出了磨成棱面的反射器；由此改进了均匀性，但是恶化了效率。

因此，在根据本发明的照明装置1中，首先通过使出射光阑7(参见图1)相应地相对于椭球形反射面4定位，为了在图像上维持图2，仅仅切掉了分配的中间部分。出射光阑7因此这样的定位，即在理论上仅由光源2、椭球形反射面4和出射光阑7构成的照明装置1的情况中仅仅在反射面4处反射的光线的第一部分透射过出射光阑7，然而第二部分处于其外部、即射到孔径光阑8上。

然而，根据本发明的照明装置1附加地具有非球面透镜9，其现在一方面允许光线的第一部分方向不改变地朝向出射光阑7行进，然而偏转第二(实际上处于出射光阑7之外的)部分，而且穿过出射光阑7。为此，非球面透镜9在中间的、由反射光线的第一部分穿过的区域中成型为平面平行的板；非球面透镜9的外部的、由反射光线的第二部分穿过的区域相反成型为凸透镜，以便使得反射光线的第二部分集束到出射光阑7中。

图3示出了如图1一样的结构，但是具有另外的(同样相对于第一焦点3错位地发射的)光束，其也就是示出了反射光线的第二部分，因此其在没有非球面透镜9的情况中处于出射光阑7的外部。然而，在其外部区域中成型为凸透镜的非球面透镜9使光线的第二部分集束，从而该第二部分穿射过出射光阑(见根据图4的原理图)。非球面透镜9的入射面31在由光线的第二部分穿过的边缘区域中是凸起的并且相反的出射面32在由反射光线的第二部分穿过的边缘区域中同样是凸起的。

此外，在图1和图3中可以看到具有球面反射面36的另外的反射器35。以球面反射面36为基础的球形的中心点与光源2和第一焦点3重合。从光源2向前、即在图中在右侧倾斜地向上和向下输出的光线在球面反射面36处回反射、穿过光源2并且然后射到椭球形反射面4上。另外的反射器35提高了效率，其中将非球面透镜9布置在第二焦点5和出射光阑7之间有利地提供了用于布置另外的反射器35的足够的空间。

图4中再一次利用了示意原理图示出了第一部分的未受阻止的通过和利用非球面透镜对第二部分的集束。由椭球形反射面4(在图4中出于简明原因并未示出)反射的光线的第一部分41无论如何都经过出射光阑7并因此不由非球面透镜9的中间区域9a有角度倾斜(没有方向变化)。该中间区域9a成型为平面平行的板。然而在椭球形反射面4处反射的光线的第二部分42处于出射光阑7的外部，这当前利用点状标画的光路示出。然而在外部区域9b中成型为凸透镜的非球面透镜将该第二部分42引入到出射光阑7中。也就是说，反射光线的第二部分42被集束并且因此与反射光线的第一部分41共同穿引过出射光阑7。

当前，非球面透镜9布置在第二焦点的下游。替代地至少在原理上也可以考虑，在第二焦点5的上游布置非球面透镜，其在由反射光线的第一部分41穿过的中间区域中同样形成为平面平行的板，然而在外部的、由第二部分42穿过的区域形成为散射透镜。反射光线的第二部分42的张角在第二焦点5的上游被放大并且相应地在其下游被缩小，从而使光线的第二部分42被再次引入到出射光阑7中、即穿引过出射光阑。

图5示出了对于根据图1和3的照明装置1在出射光阑的平面中的照明强度变化，而且其沿着穿过在该平面和非球面透镜9的光学轴线33(参见图3)之间的交点延伸的直线。沿着该直线的照明强度再次在图表中给出，并且示出了均匀的变化。边缘/中央比近似为1。均匀性甚至比在参考情况中更好，在该参考情况中仅使用反射光线的第一部分41；此外，与该参考情况相比提高了效率，因为甚至附加地也使用了反射光线的第二部分42。

图6以表格形式示出了在图1和图3中示出的非球面透镜的值。参数涉及非球面公式

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\β}}_1{r}^1+{\mathrm{\β}}_2{r}^2+{\mathrm{\β}}_3{r}^3+{\mathrm{\β}}_4{r}^4+{\mathrm{\β}}_5{r}^5+...$ (公式1)

在此，r给出了垂直于光学轴线向外的间距(射入高度)，z是箭头高度(非球面透镜的旋转面)，k是圆锥常数并且c是顶点曲率。c和β₂的单位分别为1/mm，β₃的单位为1/mm²并且β₄的单位为1/mm³；从β₅开始的系数是零。

Claims (16)

1.一种照明装置(1)，具有

光源(2)，所述光源用于发射光线，

反射器(10)，所述反射器具有椭球形反射面(4)，

非球面透镜(9)和

作为所述照明装置(1)的输出端的出射光阑(7)，

其中，所述光源(2)布置在所述椭球形反射面(4)的第一焦点(3)处，并且由所述光源(2)发射的所述光线的至少一部分光线由所述椭球形反射面(4)在第二焦点(6)的方向上反射，

并且其中，所述出射光阑(7)相对于所述第二焦点(6)错开地布置，

并且其中，所述非球面透镜(9)在具有反射光线的光路中还布置在所述椭球形反射面(4)和所述出射光阑(7)之间并且成型为，使得

所述反射光线的第一部分(41)在中间区域(9a)中以改变不超过5°的张角经过所述非球面透镜(9)并且通过所述出射光阑(7)射出，并且附加地

所述反射光线的第二部分(42)在外部区域(9b)中穿过所述非球面透镜(9)并且由所述非球面透镜(9)偏转并因此穿引过所述出射光阑(7)。

2.根据权利要求1所述的照明装置(1)，其中，确定所述出射光阑的尺寸并使所述出射光阑相对于所述反射器(10)布置，从而在相应地穿过所述椭球形反射面(4)和所述第二焦点(6)的所有直线中，仅仅第一束穿过所述出射光阑，然而第二束位于所述出射光阑之外。

3.根据权利要求2所述的照明装置(1)，其中，所述反射光线在所述非球面透镜的入射面(31)上产生在中间区域中具有最大值的照明强度变化，所述照明强度变化经由所述入射面(31)延伸至照明强度值为止，所述照明强度值是小于所述最大值最少20％且最高80％的值，其中，第一直线束穿过所述中心区域并且第二直线束穿过位于所述入射面(31)的所述中心区域的外部的边缘区域。

4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)，其中，所述非球面透镜(9)成型和布置为，使得所述反射光线的所述第一部分(41)基本上方向不改变地穿过所述非球面透镜(9)。

5.根据权利要求1所述的照明装置(1)，其中，所述反射光线的所述第一部分(41)穿过所述非球面透镜(9)，并且所述非球面透镜(9)在中间区域(9a)中具有基本上恒定的厚度。

6.根据权利要求4所述的照明装置(1)，其中，所述非球面透镜(9)在所述中间区域(9a)中成型为平面平行的板。

7.根据权利要求1所述的照明装置(1)，其中，所述非球面透镜(9)布置在所述第二焦点(6)和所述出射光阑(7)之间并且在所述外部区域(9b)中成型为凸透镜。

8.根据权利要求7所述的照明装置(1)，其中，所述非球面透镜(9)的入射面(31)在所述光线的所述第二部分穿过的边缘区域中是凸起的，和/或所述非球面透镜(9)的出射面(32)在所述光线的所述第二部分(42)穿过的边缘区域中是凸起的

9.根据权利要求7所述的照明装置(1)，其中，所述非球面透镜(9)与靠近所述第二焦点(6)相比更靠近所述出射光阑(7)地布置。

10.根据权利要求1所述的照明装置(1)，其中，所述出射光阑(7)具有出射光阑直径，并且所述非球面透镜(9)的入射面(31)的、由所述光线的所述第二部分(42)穿过的边缘区域具有垂直于所述非球面透镜(9)的光学轴线(33)的外直径，所述外直径大于所述出射光阑直径。

11.根据权利要求10所述的照明装置(1)，其中，所述非球面透镜(9)的入射面(31)的、由所述光线的所述第一部分穿过的中间区域具有垂直于所述非球面透镜(9)的所述光学轴线(33)的外直径，所述外直径为所述出射光阑直径的至少2/3。

12.根据权利要求1所述的照明装置(1)，所述照明装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)布置在作为基础的球形的中心点处并且由所述光源(2)发射的光线的一部分无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、经过所述光源并且射到所述椭球形反射面(4)上。

13.根据权利要求12所述的照明装置(1)，其中，所述球形反射面(36)相关于所述椭球形反射面(4)的光学轴线完全围绕地设置，然而在由该光学轴线穿过的区域中是中断的，在所述椭球形反射面(4)处反射的光线穿过该区域。

14.一种探照灯，具有根据前述权利要求中任一项所述的照明装置。

15.一种根据权利要求1至13中任一项所述的照明装置(1)或者根据权利要求14所述的探照灯的用于照明的应用。

16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述应用是用于舞台照明的应用。