CN114096909A - 用于光束整形的选择性磨砂光学元件 - Google Patents

Abstract

一种装置可以包括透镜，该透镜可以整形从发光二极管（LED）射出的光。来自LED的射出光可以基本上以LED轴为中心。透镜的入射表面可以定位成面向LED。入射表面可以包括凹入部分。凹入部分可以基本上是光滑的，以便基本上不散射照射凹入部分的光。凹入部分可以基本上以与LED轴不同轴的凹入部分轴为中心。入射表面可以包括远离凹入部分定位的散射部分，该散射部分可以被纹理化以便散射照射该散射部分的光。透镜的出射表面可以可选地包括大致平面的部分，该大致平面的部分至少部分地围绕基本上光滑的凸起部分。

Description

用于光束整形的选择性磨砂光学元件

相关申请和优先权声明

本申请要求2019年8月6日提交的美国申请序列号16/533466的优先权的权益，该申请要求2019年5月1日提交的、标题为“使用选择性磨砂光学元件的系统和方法”的美国临时专利申请第62/841518号的优先权，以及2019年10月28日提交的欧洲专利申请序列号19205688.5的优先权，这些申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种装置和方法，其包括被配置为整形从发光二极管（LED）射出的光束的透镜。

背景技术

在一些应用中，诸如用于自动驾驶车辆的传感器，以一种或多种红外波长提供照明。在某些情况下（诸如在晚上），人眼可以将红外照明感知为红光。

附图说明

图1-图10示出了根据一些实施例的装置的各种视图，该装置包括可以整形从发光二极管（LED）射出的光的透镜。在本文呈现的视图中，假设光从透镜的前面射出，使得LED可以定位到透镜的后面。术语“前”、“后”、“顶”、“侧”和其他方向术语仅仅是为了方便描述透镜和其他元件而使用的，并且不应该被解释为以任何方式进行限制。

图1示出了根据一些实施例的透镜的后视图，其中交叉影线指示纹理部分。

图2示出了根据一些实施例的图1的透镜的前视图。

图3A示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的前视图。

图3B示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的底视图。

图3C示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的侧视图。

图4示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的面向底部的截面视图，其取自图3A中所示的断开截面，具有控制器、电路和LED。

图5示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的（右）侧视截面视图，其取自图3A中所示的截面，具有控制器、电路和LED。

图6示出了根据一些实施例的具有LED的图4的截面视图的第一部分的特写，该第一部分延伸穿过透镜的凹入表面的中心。

图7示出了根据一些实施例的图4的截面视图的第二部分的特写，该第二部分相对于透镜的凹入表面偏心。

图8A示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的后视图。

图8B示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的侧视截面视图，其取自图8A中所示的截面。

图9示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的底部截面视图，其取自图8A中所示的截面。

图10示出了根据一些实施例的图5的（右）侧视截面视图的特写。

图11示出了根据一些实施例的可以包括图1-图10的装置的系统的示例。

图12示出了根据一些实施例的用于整形来自LED的光的方法的示例。

遍及这几个视图，对应的附图标记指示对应的部件。附图中的元件不一定按比例绘制。附图中所示的配置仅仅是示例，并且不应该被解释为以任何方式限制所公开主题的范围。

具体实施方式

关于定位在车辆外部上的灯的颜色，存在政府法规（诸如自动机工程师学会（SAE）J578，由国际自动机工程师学会（SAE International）定义和颁布的标准）。一般来说，对于典型的乘用车辆，政府法规要求车辆前部的灯只发射白光，车辆左侧和右侧的灯只发射琥珀色光，并且车辆后部的灯只发射红光。在世界上不遵守SAE J578标准的其他国家中，在车辆上的各种位置中的其他可见颜色的光可以是可接受的。

车辆上的现代安全系统可以产生车辆周围的图像，或者检索关于车辆周围的数据，以供事故预防和物体躲避（object avoidance）使用。另外，自动驾驶或辅助驾驶应用还可以检索关于车辆周围的数据。因为政府法规对从车辆发射的直到780 nm波长的光提出了要求，并且关于以大于780 nm的波长发射的红外光是没有规定的（silent），所以使用这种红外光来照明车辆周围可以有益于车辆上的安全系统。

例如，照明周围、而不是依靠环境光的反射是有益的，因为照明可以允许安全系统在夜间操作。使用红外光进行照明、而不是用可见光来照明是有益的，因为红外光在很大程度上对人眼不可见，并且不对其他车辆驾驶员造成问题。另外，使用特定的且相对窄的波长范围进行照明和检测可以是有益的，因为照明和检测可以在（可能显著大于环境阳光中存在的亮度水平的）亮度水平下发生。例如，如果照明和检测发生在以大约940 nm（或另一个合适的红外波长）为中心的相对窄的红外波长范围内，则它可以直接用足够的功率照明，以掩盖（drown out）由环境阳光或由周围的其他发光元件引起的任何照明效应。这种窄带照明和检测所使用的功率可以足够小，以避免损伤眼睛组织或周围的其他活体组织（livingtissue）。

然而，用红外光来照明周围可能导致意想不到的问题。作为人类视觉的伪影（artifact），来自红外光源的发射可以被人眼虚假地感知为红色的。具体地，虽然从周围反射的红外光的强度可以足够低到对人眼不可见，但是直视红外光源的观看者可能将光源的相对高的强度视为虚假地发出红光。随着发射波长的增加（并因此，更远离可见光谱的长波长端移动，可见光谱的长波长端通常被认为是700 nm左右），虚假效应减少（但仍然存在）。

因此，简单地将红外光源放置在车辆的前部或侧面可能是有问题的，因为对于人眼来说，这种光源会被感知为红光，这是政府法规所禁止的。为了克服定位于车辆外部的前部或侧面的红外光源被感知为红光的问题，可以将许可颜色的可见光源定位在红外光源附近。从可见光源发射的可见光与从红外光源发射的红外光重叠并遮蔽该红外光。红外光源和可见光源一起被人眼感知为具有可见光源颜色的单个光发射器。因此，白色光源可以用在车辆的前部，而琥珀色光源可以用在车辆的侧面。

本文讨论的装置可以适合于提供上面讨论的红外光和可见光。该装置可以包括透镜，该透镜可以整形从LED输出的光束。在一些示例中，LED可以发射电磁光谱的红外部分中的光。在一些示例中，透镜可以可选地有角度地加宽来自附加LED的输出，该附加LED也可以发射电磁光谱的红外部分中的光。在一些示例中，透镜可以可选地引导来自附加可见LED的光穿过透镜，可选地具有与红外LED不同的加宽特性。在一些示例中，透镜可以可选地被配置为盖，该盖可以具有出射表面，该出射表面也可以是装置的外表面。

一种装置可以包括透镜，该透镜可以整形从LED射出的光。来自LED的射出光可以基本上以LED轴为中心。透镜的入射表面可以定位成面向LED。入射表面可以包括凹入部分。凹入部分可以基本上是光滑的，以便基本上不散射照射凹入部分的光。凹入部分可以基本上以与LED轴不同轴的凹入部分轴为中心。入射表面可以包括远离凹入部分定位的散射部分，该散射部分可以被纹理化以便散射（照射散射部分的）光。透镜的出射表面可以可选地包括大致平面的部分，该部分至少部分地围绕基本上光滑的凸起部分。如本文所使用的，短语“大致平面”旨在意味着在典型的制造公差和/或典型的对准公差内是平面的。

图1-图10示出了根据一些实施例的装置100的各种视图，该装置100包括可以整形从发光二极管（LED）射出的光的透镜。在本文呈现的视图中，假设光从透镜的前面射出，使得LED可以定位到透镜的后面。术语“前”、“后”、“顶”、“侧”和其他方向术语仅仅是为了方便描述透镜和其他元件而使用的，并且不应该被解释为以任何方式进行限制。

图1示出了根据一些实施例的透镜的后视图，其中交叉影线指示纹理部分。

图2示出了根据一些实施例的图1的透镜的前视图。

图3A示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的前视图。

图3B示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的底视图。

图3C示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的侧视图。

图4示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的面向底部的截面视图，其取自图3A中所示的断开截面，具有控制器、电路和LED。

图5示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的（右）侧视截面视图，其取自图3A中所示的截面，具有控制器、电路和LED。

图6示出了根据一些实施例的具有LED的图4的截面视图的第一部分的特写，该第一部分延伸穿过透镜的凹入表面的中心。

图7示出了根据一些实施例的图4的截面视图的第二部分的特写，该第二部分相对于透镜的凹入表面偏心。

图8A示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的后视图。

图8B示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的侧视截面视图，其取自图8A中所示的截面。

图9示出了根据一些实施例的图1和图2的透镜的底部截面视图，其取自图8A中所示的截面。

图10示出了根据一些实施例的图5的（右）侧视截面视图的特写。

图11示出了根据一些实施例的可以包括图1-图10的装置100的系统1100的示例。

LED 102（参见图5）可以发射基本上以LED轴104（参见图5）为中心的光。在一些示例中，LED轴104可以基本垂直于LED 102的发射表面106（参见图5）延伸。在一些示例中，LED轴104可以在LED 102的发射表面106的中心处与LED 102相交。在一些示例中，LED 102的发射可以具有沿着平行于LED轴104的方向达到峰值、并且沿着垂直于LED轴104的方向（例如，平行于LED 102的发射表面106）下降到基本上为零的发射图案。在一些示例中，发射图案可以是朗伯形状（例如，发射图案可以遵循朗伯余弦定律）。也可以使用其他合适的发射图案。在一些示例中，LED 102可以在相对窄的波长范围内——诸如在中心波长的大约1%到大约2%的范围内——发射光。在一些示例中，窄范围可以包括仅在电磁光谱的红外部分中（例如，在可见光谱之外）的波长。在其他示例中，窄波长范围可以延伸到电磁光谱的可见部分中。

电路108（参见图5）可以给LED 102供电。在一些示例中，电路108可以允许控制器110（参见图5）或耦合到电路108的至少一个处理器在特定时间接通或关断LED 102，并且可选地控制LED 102的强度。例如，控制器110可以生成触发信号，该触发信号可以在两个电压之间切换，其中该切换发生在LED 102要被接通或关断的时间。在这个示例中，电路108可以接收触发信号，并向LED 102供应电功率，以与LED 102在切换时间的接通或关断相一致。在其他示例中，控制器110可以供应电压，该电压可以具有指定数量的离散值之一，该离散值可以对应于LED 102的指定离散功率水平。在另外的其他示例中，控制器110可以供应可以在连续范围内变化的电压，其对应于LED 102的功率水平的连续变化。

透镜112可以整形从LED 102发射的光。在一些示例中，透镜112可以具有负的光功率（optical power），使得透镜112可以有角度地加宽从LED 102发射的光。在一些示例中，透镜112可以在指定的角度范围或指定的视场内产生均匀或接近均匀的照明。在一些示例中，透镜112和LED 102可以与第二LED和第二透镜部分配对，以在指定的角度范围或指定的视场内产生均匀或接近均匀的照明。在其他示例中，透镜112可以包括多个透镜部分，并且LED 102可以是多个LED之一，所有这些LED在一起操作或者以指定的组合操作时可以在指定的角度范围或者指定的视场内产生均匀或者接近均匀的照明。在这些示例中的任一个或全部中，指定的视场可以可选地对应于可以捕获车辆周围的视频图像的相机的视场。

透镜112可以包括定位成面向LED 102的入射表面114（参见图5）。入射表面114可以被分成多个部分，其中每个部分执行特定的功能。下面解释这些部分中的几个。

入射表面114可以包括凹入部分116（参见图5）。在一些示例中，凹入部分116可以具有负的光功率，使得凹入部分116可以有角度地加宽从LED 102射出的光分布。

凹入部分116的表面可以基本上是光滑的，以便基本上不散射照射凹入部分116的光（至少与粗糙表面相比）。特别地，意图是照射凹入部分116的光可以在凹入部分116的表面折射，而不是散射。例如，根据Snell定律在表面的应用，照射凹入部分116的光滑表面的单一光线可以在表面折射并沿着单一方向离开表面。实际上，污染物和表面缺陷可以导致少量的非意向的散射，通常合计少于入射在光滑表面上的光功率的1%。出于本文件的目的，可以忽略这种非意向的散射，并且支持镜面（例如，非漫反射）反射或折射的任何表面都可以被认为基本上是光滑的。

凹入部分116可以与LED轴104相交，诸如在位置118处（参见图5）。具体地，LED轴104可以从LED 102的发射表面106延伸，并且可以在入射表面114的凹入部分116内的位置118处照射透镜112的入射表面114。凹入部分116通过其与LED轴104相交的几何形状可以确保凹入部分116接收从LED 102发射的光的主要中心部分。因此，凹入部分116可以接收由LED 102发射的大部分光。远离主要中心部分（例如，外围部分）发射的光可以可选地远离中心部分照射入射表面114，或者对于角度分布的非常外围的光线，可以可选地完全未击中入射表面114。以这种方式将外围部分与中心部分分离可以改善从透镜112射出的光的均匀性。

凹入部分116可以基本上以与LED轴104不同轴的凹入部分轴120为中心。因此，LED102和凹入部分116合在一起可以不是关于公共轴旋转对称的。这可以导致从透镜112射出的光有意不对称。在一些示例中，通过使用多个LED 102和多个透镜112，可以组合有意的不对称以形成指定的照明图案。在一些示例中，凹入部分轴120可以平行于LED轴104并偏移LED轴104。在其他示例中，凹入部分轴120可以相对于LED轴104成角度（或有角度地倾斜）。

在一些示例中，凹入部分116可以关于凹入部分轴120旋转不对称。这种不对称的效果是凹入部分116可以沿着不同的方向将来自LED 102的光加宽不同的量。在一些示例中，这种不对称可以随着凹入部分116的不同截面方向（例如，凹入部分116的不同切片，每个切片是包括凹入部分轴120的平面）的不同曲率半径而出现。在一些示例中，这种不对称可以随着沿着不同截面方向的不同表面凹陷而出现，其中表面凹陷可以被定义为在凹入部分轴120和凹入部分116的相交处为零、以及远离相交处的距离的纵向分量（例如，平行于凹入部分轴120的距离分量）为零。在一些示例中，凹入部分116可以沿着第一方向具有第一曲率半径（或第一表面凹陷），并且沿着第二方向具有第二曲率半径（或第二表面凹陷），该第二方向通常垂直于该第一方向。在一些示例中，凹入部分116可以是变形的或圆柱形的。作为替代，凹入部分116可以可选地关于凹入部分轴120旋转对称。

入射表面114可以包括散射部分122（参见图5和图9）。散射部分122可以有意地在散射部分122的表面散射光，而不是折射或镜面反射光。例如，照射散射部分122的单一光线可以散射到出射角的范围内。在一些示例中，散射可以相对较小，其中出射角的范围以将发生折射或镜面反射的角度为中心（或至少包括该角度）。在一些示例中，散射可以更强烈，其中散射光具有朗伯图案，而与入射角无关。在一些示例中，散射部分122可以是凹入的，其中弯曲边缘（例如，在截面视图中表现为拐角）在凹入部分116和散射部分122之间延伸。在一些示例中，散射部分122可以是凹入的，具有在凹入部分116和散射部分122之间延伸的弯曲边缘，以及接近第三LED 150的大致平面的区域（下面讨论）。

在一些示例中，散射部分122可以被纹理化，以便散射（照射散射部分122的）光。在一些示例中，纹理可以包括表面粗糙度，诸如散射部分122的表面上的磨砂。因为磨砂可以存在于入射表面114的一个或多个部分上、并且不存在于入射表面114的一个或多个其他部分上，所以透镜112可以被认为是选择性磨砂的。在一些示例中，纹理可以包括散射部分122处的一个或多个微透镜，其可以有角度地重定向照射微透镜的光。在一些示例中，纹理可以包括一个或多个表面特征（诸如划痕、凸块、或点），其可以为照射表面特征的光赋予合适的角度重定向。也可以使用其他合适的散射生成机制，可选地彼此组合。

透镜112还可以包括与入射表面114相对并且定位成背离LED 102的出射表面124（参见图5）。一般来说，来自LED 102的大部分光可以通过入射表面114进入透镜112，并通过出射表面124离开透镜112，尽管一部分光可以追踪穿过透镜112的其他路径，如下所解释。

出射表面124可以包括凸起部分126（参见图5）。在一些示例中，凸起部分126可以具有正的光功率，以部分（但不是完全）抵消入射表面114的凹入部分116的负的光功率。一般来说，以这种方式使用凹入部分116和凸起部分126可以增加从透镜112射出的光的均匀性。

凸起部分126可以基本上是光滑的，以便基本上不散射照射凸起部分126的光。光滑的条件可以与上面讨论的凹入部分116的条件相同。

凸起部分126可以与LED轴104和凹入部分轴120相交。具体地，LED轴104可以从LED102的发射表面106延伸，并且可以在出射表面124的凸起部分126内的位置128处（参见图5）照射透镜112的出射表面124。类似地，凹入部分轴120可以从入射表面114的凹入部分116延伸，并且可以在出射表面124的凸起部分126内的位置130处（参见图5）照射透镜112的出射表面124。这种几何形状可以确保凹入部分116和凸起部分126定位于光学元件的大致相对的面上，而不是定位于相对于彼此成很大角度的面（诸如立方体棱镜的相邻面）上。

凸起部分126可以基本上以与LED轴104不同轴的凸起部分轴132为中心。因此，LED102和凸起部分126合在一起可以不是关于公共轴旋转对称的。这可以导致从透镜112射出的光有意不对称。在一些示例中，通过使用多个LED 102和多个透镜部分，可以组合有意的不对称以形成指定的照明图案。在一些示例中，凸起部分轴132可以平行于LED轴104并偏移LED轴104。在其他示例中，凸起部分轴132可以相对于LED轴104成角度（或有角度地倾斜）。

凸起部分轴132可以在位置134处（参见图5）与凹入部分116相交。如上所解释，这种几何形状可以确保凹入部分116和凸起部分126定位于光学元件的大致相对的面上，而不是定位于相对于彼此成很大角度的面（诸如立方体棱镜的相邻面）上。

在一些示例中，LED轴104、凹入部分轴120和凸起部分轴132可以彼此平行、共面、并且彼此偏移。在这些示例中的一些示例中，LED轴104可以定位于凹入部分轴120和凸起部分轴132之间。在这些示例中的其他示例中，凹入部分轴120可以定位于LED轴104和凸起部分轴132之间。在这些示例的另外的其他示例中，凸起部分轴132可以定位于LED轴104和凹入部分轴120之间。

在一些示例中，凸起部分126可以关于凸起部分轴132旋转不对称。如上所讨论，这种不对称的条件与凹入部分116的可选不对称相同。

出射表面124还可以包括至少部分围绕凸起部分126的基本上平面的部分136。在一些示例中，平面部分136可以包括在典型的制造和对准公差内平坦的表面。在一些示例中，平面部分136可以大致垂直于LED轴104，也在典型的制造和对准公差内。在其他示例中，平面部分136可以可选地相对于LED轴104成角度。

在一些示例中，出射表面124的平面部分136可以基本上是光滑的，以便基本上不散射照射平面部分136的光。如上所讨论，平面部分136基本上光滑的条件与入射表面114的凹入部分116或出射表面124的凸起部分126基本上光滑的条件相同。在一些示例中，将平面部分136形成为基本上光滑可以允许未击中凸起部分126的光（例如，相对于LED轴104的相对高的传播角度的光）朝向入射表面114的散射部分122而镜面（或几乎镜面）反射，以在入射表面114的散射部分122处被散射。以这种方式引导高传播角度的光可以改善离开透镜112的光的均匀性。

在其他示例中，出射表面124的平面部分136可以被纹理化，以便散射照射平面部分136的光。以这种方式散射光也可以改善离开透镜112的光的均匀性。

在一些示例中，凸起部分126可以在透镜112的比凹入部分116更大的区域之上延伸。更具体地，凹入部分116可以延伸到远离LED轴104的第一径向距离138的最大值，凸起部分126可以延伸到远离LED轴104的第二径向距离140的最大值，并且第二径向距离140可以大于第一径向距离138。（参见图10）。

在一些示例中，入射表面114和出射表面124可以包括周界142（参见图5），该周界142被成形为形成大致垂直于LED轴104的大致平面的法兰。该法兰可以用于将透镜固定抵靠参考表面，诸如外壳的大致平坦的表面。在一些示例中，该法兰可以朝向透镜112的入射表面114偏移。在其他示例中，法兰可以朝向透镜112的出射表面124偏移，或者在入射表面114和出射表面124之间居中。

在一些示例中，该装置可以包括引导光穿过透镜112的附加LED。在一些示例中，透镜112可以修改多个LED的角度输出，以在指定的角度范围或指定的视场内产生均匀的、大致均匀的、或以其他方式指定的输出。对于包括多个LED的配置，入射表面114还可以包括与凹入部分116分离的第二凹入部分144（参见图9）。对于这些示例，散射部分122可以从凹入部分116延伸到第二凹入部分144。对于这些示例，出射表面124可以包括与凸起部分126分离的第二凸起部分146。对于这些示例，平面部分136可以围绕第二凸起部分146。对于这些示例，第二凹入部分144和第二凸起部分146可以整形从第二LED 148（参见图4）射出的光，该第二LED 148可以与LED 102间隔开。对于这些配置中的一些，LED 102和第二LED 148可以发射红外光。可选地定位于LED 102和第二LED 148之间的第三LED 150（参见图4）可以通过透镜112发射可见光，以经由入射表面114的散射部分122进入透镜112。

在一些示例中，当装置100是操作的时，LED 102、第二LED 148、和第三LED 150被供电，并且来自第三LED 150的可见光可以经由出射表面124的平面部分136、凸起部分126、和第二凸起部分146离开透镜112。在一些示例中，当装置100是非操作的时，LED 102、第二LED 148、和第三LED 150不被供电，并且散射部分122的磨砂以及平面部分136的可选磨砂可以有助于遮蔽第三LED 150，使得在环境照明中可以不容易通过透镜112看到第三LED150。合适的电路108（参见图4）可以给LED 102、第二LED 148、和第三LED 150供电。

图12示出了根据一些实施例的用于整形来自发光二极管（LED）的光束的方法1200的示例。方法1200适用于图1-图10的装置100，图11的系统1100，以及其他合适的设备、装置件、和系统。方法1200只是一种整形来自LED的光的方法；也可以使用其他合适的方法。

在操作1202，该装置可以用发光二极管（LED）生成第一光。第一光可以基本上以LED轴为中心。

在操作1204，该装置可以将来自LED的第一光中的至少一些传播到透镜的入射表面的凹入部分。传播的第一光可以作为第二光到达凹入部分。凹入部分可以基本上以与LED轴不同轴的凹入部分轴为中心。

在操作1206，该装置可以通过入射表面的凹入部分折射第二光中的至少一些，以在透镜内部形成第三光。

在操作1208，该装置可以将第三光中的至少一些从入射表面的凹入部分传播到透镜的出射表面的凸起部分。传播的第三光可以作为第四光到达凸起表面。凸起部分可以基本上以与LED轴不同轴的凸起部分轴为中心。

在操作1210，该装置可以通过出射表面的凸起部分折射第四光中的至少一些，以在透镜外部形成第五光。

在操作1212，该装置可以将第五光传播成远离透镜。

在一些示例中，方法1200可以可选地进一步包括从出射表面的凸起部分反射第四光中的至少一些，以在透镜内部形成第六光。

在一些示例中，方法1200可以可选地进一步包括将第六光中的至少一些从出射表面的凸起部分传播到透镜的入射表面的散射部分，传播的第六光作为第七光到达散射部分。

在一些示例中，方法1200可以可选地进一步包括用散射部分散射第七光中的至少一些。

为了进一步说明本文公开的装置和相关方法，下面提供了非限制性的示例列表。以下非限制性示例中的每一个都可以独立存在，或者可以以任何排列或组合与任何一个或多个其他示例组合。

在示例1中，一种装置可以包括：发光二极管（LED），被配置为发射基本上以LED轴为中心的光；透镜，被配置为整形从LED发射的光，该透镜包括被定位成面向LED的入射表面，该入射表面包括：基本上光滑的凹入部分，该凹入部分基本上以与LED轴不同轴的凹入部分轴为中心；和邻近凹入部分定位的纹理化的散射部分。

在示例2中，示例1的装置可以可选地进一步配置成使得凹入部分与LED轴相交。

在示例3中，示例1-2中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得凹入部分关于凹入部分轴旋转不对称。

在示例4中，示例1-3中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得透镜进一步包括与入射表面相对的出射表面，该出射表面包括凸起部分。

在示例5中，示例1-4中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得凸起部分基本上光滑。

在示例6中，示例1-5中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得凸起部分与LED轴和凹入部分轴相交。

在示例7中，示例1-6中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得：凸起部分基本上以与LED轴不同轴的凸起部分轴为中心；并且凸起部分轴与凹入部分相交。

在示例8中，示例1-7中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得：LED轴、凹入部分轴、和凸起部分轴彼此平行、共面、并且彼此偏移。

在示例9中，示例1-8中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得凸起部分关于凸起部分轴旋转不对称。

在示例10中，示例1-9中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得出射表面进一步包括至少部分围绕凸起部分的基本上平面的部分。

在示例11中，示例1-10中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得平面部分大致垂直于LED轴。

在示例12中，示例1-11中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得平面部分基本上光滑。

在示例13中，示例1-12中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得平面部分被纹理化。

在示例14中，示例1-13中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得：凹入部分延伸到远离LED轴的第一径向距离的最大值；凸起部分延伸到远离LED轴的第二径向距离的最大值；并且第二径向距离大于第一径向距离。

在示例15中，示例1-14中任一示例的装置可以可选地进一步配置成使得入射表面和出射表面包括周界，该周界被成形为形成大致垂直于LED轴的大致平面的法兰。

在示例16中，示例1-15中任一示例的装置可以可选地进一步包括第二LED，该第二LED与该LED间隔开并被配置为发射基本上以第二LED轴为中心的光，该第二LED轴基本上平行于该LED轴，该第一LED和该第二LED进一步被配置为发射红外光，其中：该入射表面进一步包括与该凹入部分分离的第二凹入部分；散射部分从凹入部分延伸到第二凹入部分；出射表面包括与凸起部分分离的第二凸起部分；平面部分围绕第二凸起部分；以及第二凹入部分和第二凸起部分被配置为整形从第二LED射出的光；并且进一步包括定位于该LED和该第二LED之间的第三LED，该第三LED被配置为通过透镜发射可见光，以经由入射表面的散射部分进入透镜。

在示例17中，示例1-16中任一示例的装置可以可选地进一步包括被配置为给LED、第二LED、和第三LED供电的电路。

在示例18中，一种方法可以包括：用发光二极管（LED）生成第一光，第一光基本上以LED轴为中心；将来自LED的第一光中的至少一些传播到透镜的入射表面的凹入部分，传播的第一光作为第二光到达凹入部分，凹入部分基本上以与LED轴不同轴的凹入部分轴为中心；通过入射表面的凹入部分折射第二光中的至少一些，以在透镜内部形成第三光；将第三光中的至少一些从入射表面的凹入部分传播到透镜的出射表面的凸起部分，传播的第三光作为第四光到达凸起表面，凸起部分基本上以与LED轴不同轴的凸起部分轴为中心；通过出射表面的凸起部分折射第四光中的至少一些，以在透镜外部形成第五光；以及将第五光传播成远离透镜。

在示例19中，示例18的方法可以可选地进一步包括：从出射表面的凸起部分反射第四光中的至少一些，以在透镜内部形成第六光；将第六光中的至少一些从出射表面的凸起部分传播到透镜的入射表面的散射部分，传播的第六光作为第七光到达散射部分；以及用散射部分散射第七光中的至少一些。

在示例20中，一种系统可以包括：第一发光二极管（LED），被配置为发射基本上以第一LED轴为中心的红外光；第二LED，被配置为发射基本上以第二LED轴为中心的红外光，第二LED轴基本上平行于第一LED轴；第三LED，定位于第一LED和第二LED之间，第三LED被配置为发射基本上以第三LED轴为中心的可见光，第三LED轴基本上平行于第一LED轴；电路，被配置为给第一LED、第二LED、和第三LED供电；和透镜，被配置为整形从第一LED、第二LED和第三LED发射的光，该透镜包括被定位成面向第一LED、第二LED和第三LED的入射表面，该入射表面包括第一凹入部分，第一凹入部分基本上是光滑的，以便基本上不散射照射第一凹入部分的光，第一凹入部分与第一LED轴相交，该第一凹入部分基本上以平行于第一LED轴并偏移第一LED轴的第一凹入部分轴为中心，该第一凹入部分关于第一凹入部分轴旋转不对称，该入射表面包括远离第一凹入部分定位的第二凹入部分，该第二凹入部分基本上是光滑的，以便基本上不散射照射第二凹入部分的光，该第二凹入部分与第二LED轴相交，第二凹入部分基本上以平行于第二LED轴并偏移第二LED轴的第二凹入部分轴为中心，第二凹入部分关于第二凹入部分轴旋转不对称，该入射表面包括远离第一凹入部分和第二凹入部分定位的散射部分，该散射部分被纹理化以便散射（照射散射部分的）光，第三LED被配置为通过透镜发射可见光，以经由散射部分进入透镜，透镜进一步包括与入射表面相对的出射表面，出射表面包括凸起部分，凸起部分基本上是光滑的，以便基本上不散射照射凸起部分的光，凸起部分与第一LED轴、第二LED轴、第三LED轴、第一凹入部分轴、和第二凹入部分轴相交，凸起部分基本上以凸起部分轴为中心，该凸起部分轴平行于第一LED轴并偏移第一LED轴，并且平行于第二LED轴并偏移第二LED轴，该凸起部分轴与第一凹入部分和第二凹入部分相交，第一LED轴、第一凹入部分轴、和第一凸起部分轴彼此平行、共面、并且彼此偏移，第一LED轴定位于第一凹入部分轴和第一凸起部分轴之间，第二LED轴、第二凹入部分轴、和第二凸起部分轴彼此平行、共面、并且彼此偏移，第二LED轴定位于第二凹入部分轴和第二凸起部分轴之间，凸起部分关于凸起部分轴旋转不对称，出射表面进一步包括至少部分围绕凸起部分的基本上平面的部分，该平面部分大致垂直于第一LED轴，入射表面和出射表面包括周界，该周界成形为形成大致垂直于LED轴的大致平面的法兰。

虽然本文已经示出和描述了本公开主题的示例性实施例，但是对于本领域技术人员将显然的是，这些实施例仅通过示例的方式提供。在阅读和理解本文提供的材料时，本领域技术人员现在将想到许多变型、改变和替换而不脱离所公开的主题。应当理解，在实践本主题的各种实施例时，可以采用本文描述的公开主题的实施例的各种替代方案。意图是以下权利要求限定所公开主题的范围，并且这些权利要求及其等同物范围内的方法和结构由此被覆盖。

Claims (20)

1.一种照明装置，包括：

透镜，被配置为整形从发光二极管（LED）发射的光，发射的光基本上以LED轴为中心；

所述透镜包括定位成面向所述LED的入射表面，所述入射表面包括：

基本上光滑的凹入部分，所述凹入部分基本上以与所述LED轴不同轴的凹入部分轴为中心；和

纹理化的散射部分，定位成邻近所述凹入部分，

所述透镜进一步包括与所述入射表面相对的出射表面，

所述出射表面包括凸起部分，

所述凸起部分基本上以与所述LED轴不同轴的凸起部分轴为中心；

所述凸起部分轴与所述凹入部分相交，并且

所述LED轴、所述凹入部分轴和所述凸起部分轴彼此平行、共面、并且彼此偏移。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述凹入部分与所述LED轴相交。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述凹入部分关于所述凹入部分轴旋转不对称。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述凸起部分基本上是光滑的。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述凸起部分与所述LED轴和所述凹入部分轴相交。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述凸起部分关于所述凸起部分轴旋转不对称。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述出射表面进一步包括至少部分围绕所述凸起部分的基本上平面的部分。

8.根据权利要求7所述的照明装置，其中所述基本上平面的部分大致垂直于所述LED轴。

9.根据权利要求7所述的照明装置，其中所述基本上平面的部分基本上是光滑的。

10.根据权利要求7所述的照明装置，其中所述基本上平面的部分被纹理化。

11. 根据权利要求1所述的照明装置，其中所述凹入部分延伸到远离所述LED轴的第一径向距离的最大值；

所述凸起部分延伸到远离所述LED轴的第二径向距离的最大值；并且

所述第二径向距离大于所述第一径向距离。

12.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述入射表面和所述出射表面包括周界，所述周界被成形为形成大致垂直于所述LED轴的大致平面的法兰。

13.一种方法，包括：

用发光二极管（LED）生成第一光，所述第一光基本上以LED轴为中心；

将来自所述LED的所述第一光中的至少一些传播到透镜的入射表面的凹入部分，传播的第一光作为第二光到达所述凹入部分，所述凹入部分基本上以与所述LED轴不同轴的凹入部分轴为中心；

通过所述入射表面的凹入部分折射所述第二光中的至少一些，以在所述透镜内部形成第三光；

将所述第三光中的至少一些从所述入射表面的凹入部分传播到所述透镜的出射表面的凸起部分，传播的第三光作为第四光到达凸起表面，所述凸起部分基本上以与所述LED轴不同轴的凸起部分轴为中心；

通过所述出射表面的凸起部分折射所述第四光中的至少一些，以在所述透镜外部形成第五光；以及

将所述第五光传播成远离所述透镜。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

从所述出射表面的凸起部分反射所述第四光中的至少一些，以在所述透镜内部形成第六光。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：

将所述第六光中的至少一些从所述出射表面的凸起部分传播到所述透镜的入射表面的散射部分，传播的第六光作为第七光到达所述散射部分。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

用所述散射部分散射所述第七光中的至少一些。

17.一种照明装置，包括：

第一发光二极管（LED），被配置为发射光；

第二LED，与所述第一LED间隔开并被配置为发射光；

第三LED，定位成邻近所述第一LED或所述第二LED中的至少一个，所述第三LED被配置为发射具有与所述第一LED发射的光不同的波长和与所述第二LED发射的光不同的波长的光；和

透镜，被配置为整形从所述第一LED、所述第二LED、和所述第三LED发射的光，

所述透镜包括定位成面向所述第一LED、所述第二LED、和所述第三LED的入射表面，所述入射表面包括第一凹入部分、第二凹入部分和散射部分，

所述透镜进一步包括与所述入射表面相对的出射表面，所述出射表面包括第一凸起部分、第二凸起部分、以及围绕所述第一凸起部分和所述第二凸起部分的平面部分，

所述第一凹入部分和所述第一凸起部分被配置成整形从所述第一LED射出的光，

所述第二凹入部分和所述第二凸起部分被配置为整形从所述第二LED射出的光，以及

所述散射部分被配置成接收来自所述第三LED的光。

18.根据权利要求17所述的照明装置，其中所述第一LED和所述第二LED被配置为发射红外光。

19.根据权利要求17所述的照明装置，其中所述第三LED被配置为发射可见光。

20.根据权利要求17所述的照明装置，其中所述第三LED定位于所述第一LED和所述第二LED之间。

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