TWI775334B - 光學裝置 - Google Patents

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TWI775334B TW110107299A TW110107299A TWI775334B TW I775334 B TWI775334 B TW I775334B TW 110107299 A TW110107299 A TW 110107299A TW 110107299 A TW110107299 A TW 110107299A TW I775334 B TWI775334 B TW I775334B
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亞瑟 芬萊
朱利安 韋內爾
吉爾漢 杜波依斯
馬可 安東內利
拉納斯 雨果 瓦加斯
安東尼 普韓
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英商意法半導體(Ｒ&Ｄ)有限公司
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Abstract

根據本公開的各實施例涉及光學裝置。光學裝置被安裝到具有主面的電子電路，該主面具有至少一個光源。光學裝置由塊製成，針對每個光源，該塊包括穿過塊的對應開口。開口包括在內表面上具有螺紋的圓柱形部分。

Description

光學裝置
本申請要求於2020年3月2日提交的法國專利申請號2002097的優先權，該申請的內容在法律允許的最大範圍內通過引用整體結合於此。
本公開總體上涉及光學裝置，並且更具體地涉及旨在與如下的電子電路相關聯的光學裝置，這樣的電子電路包括發出隨後穿過光學裝置的光的至少一個光源。
根據應用，由包括至少一個光源的電子電路發出的光必須被成形和/或修改，例如被准直和/或在空間上均勻和/或在光譜上均勻。為此，電路通常與光學裝置相關聯，該光學裝置被配置為當光穿過光學裝置時，使由電路發出的光成形和/或修改由電路發出的光。
這樣的光學裝置的一個示例旨在提供空間上均勻的准直光束。換言之，所有的光束射線基本上彼此平行(准直光)，並且在與光束的傳播方向垂直的截面中，在截面的每個點處，輻照基本上相同(空間上均勻的光)。這樣的光束例如被用於照射裸片，例如半導體晶片的多個裸片中的裸片，以測試裸片的功能。
然而，已知的光學裝置，例如用於提供准直且空間均勻的光束的已知光學裝置，通常包括若干透鏡和/或反射鏡。這些已知的光學裝置因此製造複雜和/或昂貴和/或龐大和/或與包括(多個)光源的電路光學對準很複雜。
因此，在本領域中存在以下需求：改進上述類型的已知光學裝置(例如，用於提供准直光束和/或空間均勻光束的已知光學裝置)的至少一些方面。
在本領域中存在以下需求：解決上述類型的已知光學裝置(例如，用於提供准直光束和/或空間均勻光束的已知光學裝置)的所有或一些缺點。
在一個實施例中，旨在與電子電路被安裝在一起的光學裝置具有包括至少一個光源的主面，針對所述至少一個光源中的每個光源，裝置的塊包括對應的開口，開口穿過所述塊並且具有圓柱形部分，圓柱形部分在內表面上具有螺紋。
根據一個實施例，每個開口從所述塊的第一面縱向地延伸到所述塊的與第一面相對的第二面，所述開口的圓柱形部分從第二面沿所述開口的長度的至少一部分延伸，並且在第一面的一側上，所述開口被配置為被所述主面閉合，使得當裝置與電路被安裝在一起時，與開口相對應的光源面向所述開口。
根據一個實施例，螺紋從第二面延伸。
根據一個實施例，所述開口的圓柱形部分的螺紋被配置為使得：當裝置與電路被安裝在一起時，並且當對應的光源發出光時，在第二面的水準處從開口輸出的光束是空間均勻且准直的。
根據一個實施例，圓柱形部分的螺紋由非反射材料製成或者塗覆有非反射材料。
根據一個實施例，圓柱形部分的所有內表面均具有螺紋。
根據一個實施例，針對每個開口，光學裝置包括圓柱形管，圓柱形管被佈置在塊內部並且具有與開口的所述圓柱形部分相對應的內部體積。
根據一個實施例，管由不透明材料製成，特別地由黑色陽極氧化鋁製成。
根據一個實施例：管包括外部環；並且塊包括第一板和第二板的堆疊，從外部環延伸到管的端部的、管的第一部分被調整為在穿過第一板的孔內部，並且從外部環延伸到管的另一端部的、管的第二部分被調整為在穿過第二板的孔內部。
根據一個實施例，圓柱形部分沿開口的整個長度延伸。
根據一個實施例，當光學裝置與電路被安裝在一起時，開口包括從圓柱形部分延伸到電路的主面的另一部分，所述另一部分與圓柱形部分對準，所述另一部分優選地是圓柱形的。
根據一個實施例，塊還包括堆疊在第二板上的第三板，所述另一部分從所述第三板的兩個相對的面中的一個面延伸到另一個面。
根據一個實施例，所述另一部分具有的橫截面大於圓柱形部分的橫截面。
根據一個實施例，所述另一部分的所有內表面均具有螺紋，並且優選地由非反射材料製成。
另一實施例提供了一種元件，該元件包括：光學裝置；以及具有主面的電路，主面包括至少一個光源，電路與光學裝置被安裝在一起，使得所述至少一個光源中的每個光源面向光學裝置的對應開口，所述對應開口在所述電路的一側上被電路的主面閉合。
根據一個實施例，所述至少一個光源中的至少一個光源包括多個發光元件，多個發光元件各自被配置為發出不同波長範圍的光，多個發光元件優選地是多個發光二極體。
1:元件
2:電路
3:光學裝置/裝置
3-1、3-2、3-3:裝置
5:元件/螺絲
6:印刷電路板/板
7:元件/加固件
8:元件
9:元件/晶片
10:入射光射線/射線
11:法線
12:元件/螺釘
200:光源
201:主面/面
300:塊
300-1、300-2:塊(板)
300-4、300-5、300-6:板
302:開口
304:面
306:面
308:圓柱形部分/部分
310、310’:螺紋
310-1:凹部
310-2:突起
310-3:表面(平臺)
310-4:表面(平臺)
312:部分
314:圓柱形管/管
316:外部環/環
318:部分
600:面
601:面
900:裸片
901:面
A:長度
AA:平面
P:螺距
H:高度
將參考附圖，在通過說明性的方式而非限制性的方式給出的對特定實施例的以下描述中詳細描述上述特徵和優點、以及其他特徵和優點，其中：圖1是圖示了根據一個實施例的元件的實施例的示意性截面圖，該元件包括具有光源的電路和光學裝置；圖2是根據一個示例實施例的圖1的光學裝置的一部分的示意性截面圖；圖3是圖示了根據另一實施例的包括光學裝置的圖1的元件的示意性截面圖；圖4是根據一個示例實施例的圖3的光學裝置的一部分的示意性截面圖； 圖5是根據另一示例實施例的圖3的光學裝置的一部分的示意性截面圖；圖6是圖示了根據又一實施例的包括光學裝置的圖1的元件的示意性截面圖；圖7是圖示了根據又一實施例的包括光學裝置的圖1的元件的示意性截面圖；並且圖8是圖示了根據又一實施例的包括光學裝置的圖1的元件的示意性截面圖。
在各個附圖中，相同的特徵已經由相同的附圖標記表示。具體地，在各個實施例中共有的結構特徵和/或功能特徵可以具有相同的附圖標記，並且可以設置相同的結構特性、尺寸特性和材料特性。
為了清楚起見，僅圖示和詳細描述了對於理解本文所述實施例有益的操作和元件。具體地，沒有詳細描述包括至少一個光源並且旨在與光學裝置相關聯的常規電路，所描述的實施例與這樣的電路相容。此外，沒有詳細描述如下的常規應用，在這樣的常規應用中使用包括至少一個光源的電路與被配置為使由電路發出的光成形和/或修改由電路發出的光的光學裝置的關聯，所描述的實施例與這樣的常規應用相容。
除非另有說明，否則當提及連接在一起的兩個元件時，這表示沒有導體以外的任何中間元件的直接連接，並且當提及耦合在一起的兩個元件時，這表示這兩個元件可以被連接或者可以經由一個或多個其他元件被耦合。
在以下公開中，除非另有說明，否則當提及絕對位置限定詞，諸如術語「前」、「後」、「頂部」、「底部」、「左」、「右」等或相對位置限定詞，諸如術語「上」、「下」、「較高」、「較低」等，或取向限定詞，諸如「水準」、「豎直」等時，參考圖中所示的取向。
除非另有說明，否則表述「約」、「大約」、「基本上」和「近似」表示在10%以內，並且優選地在5%以內。
在以下描述中，除非另有說明，否則當具有給定範圍中的波長的光射線到達材料的100μm厚的層時，如果射線的僅10%或更少的光功率被層反射，則該材料對於波長的該給定範圍是非反射的(non-reflective)。在以下描述中，例如如果該材料對於從200nm到2000nm的波長範圍是非反射的，則該材料被稱為非反射的。
圖1是圖示了根據一個實施例的元件1的實施例的示意性截面圖，該元件1包括具有光源200的電路2和光學裝置3。
電路2包括多個光源200，在圖1的示例中呈現了三個光源200。更具體地，電路2的主面201(圖1中的底面)包括光源200。光源200例如被設置或安裝在電路2的面201(圖1中的底面)上。例如，電路2是印刷電路板(PCB)，並且每個光源200例如包括一個或若干發光二極體(LED)，每個LED(包括LED的可能封裝)例如被焊接在印刷電路板的主面201上。優選地，電路2的主面201基本上是平面的，例如是平面的，這有助於電路2與光學裝置3的組裝。
光源200例如被佈置為形成照明面板。光源200例如以行和列佈置。光源200例如彼此相同。光源200例如被配置為發出具有在200nm至2000nm 範圍內的波長的光。每個光源200例如具有介於15mm×15mm和1μm×1μm之間的表面，光源200的表面例如在與電路2的面201平行的平面中被測量。例如，當光源是例如發光二極體時，每個光源200具有等於或基本等於1.5mm×1.5mm的表面。作為另一示例，當光源例如是垂直腔表面發射雷射器(VCSEL)時，每個光源200具有等於或基本等於1μm×1μm的表面。
根據一個實施例，光源200中的至少一些光源(例如，所有光源200)各自均僅包括一個發光元件，例如一個發光二極體。
根據另一實施例，光源200中的至少一些光源(例如，所有光源200)各自均包括多於一個的發光元件，例如多個發光二極體。
根據一個實施例，給定光源200的多個發光元件中的每個發光元件被配置為發出不同波長範圍中的光。因此，該光源200發出的光的波長範圍寬於可以由單個發光元件發出的波長範圍。
光學裝置3包括塊300。在圖1的實施例中，塊300例如由如下的單片製成作為一體或整體，這樣的單片由相同材料製成，優選地由針對光源200的波長範圍的非反射材料製成。作為示例，塊300由鋁製成，優選地是黑色陽極氧化鋁，或者換言之，由具有針對光源200的波長範圍的非反射塗層的鋁製成。作為另一示例，塊300由鎳(Ni)鈷(Co)鐵(Fe)合金或FeNiCo合金製成，例如由包括53.5質量%(mass percent)的Fe、29質量%的Ni和17質量%的Co的FeNiCo合金製成，例如由商業商標Kovar表示的FeNiCo合金製成。
針對電路2的每個光源200，塊300包括對應開口302。每個開口302從塊300的面304(圖1中的頂面)縱向地(在圖1中，豎直地)延伸到塊300的面306(圖1中的底面)，面304和306彼此相對。優選地，面304和/或面306是 平坦的或基本平坦的，平坦的面304有利於裝置3與電路2的組裝。優選地，面304和306彼此平行或基本平行。作為示例，塊300具有立方體、長方體或圓柱體的形狀。
裝置3旨在以如下方式與電路2安裝：通過使得電路2的面201的至少一部分與塊300的面304的至少一部分接觸，優選地通過使得塊300的整個面304與電路2的面201的對應部分接觸。當裝置3與電路2安裝或組裝時，裝置3和電路2例如借助固定件(諸如例如使用螺絲5)而剛性地彼此固定。
在面304的一側上，或者換言之，在面304的水準處，當電路2與裝置3被安裝在一起時，每個開口302被配置為由電路2的面201閉合或密封。換言之，對於每個開口302，當電路2與裝置3被安裝在一起時，從開口302延伸並且完全包圍開口302的、面304的一部分被配置為與面201的對應部分完全接觸。
此外，在面304的一側上，每個開口302被配置為使得當電路2與裝置3被安裝在一起時，與開口302相對應的光源200完全面向開口302。換言之，當電路2與裝置3被安裝在一起時，對於每對光源200和對應開口302，光源200完全面向其對應的開口302。例如，當光源200被設置在電路2的面201上時，光源200被開口302的壁完全包圍，也就是說，被開口302的內表面包圍。
每個開口302在面304的一側處的這樣的配置允許避免除了由對應光源200發出的光之外的任何光進入在面304的一側上的開口302中。
每個開口302包括從表面306沿開口302的長度的至少一部分延伸的圓柱形部分308。例如，在圖1中，每個開口302的圓柱形部分308在開口302的整個長度上延伸。
每個開口302在其圓柱形部分308的內表面上包括螺紋310。換言之，圓柱形部分308的內表面在其長度的至少一部分上、優選地在其整個長度上具有螺紋。例如，在圖1中，每個開口的螺紋310僅在圓柱形部分308的長度的一部分上延伸，並且更具體地在圓柱形部分308的長度的、位於面306的一側上的一部分上延伸。螺紋310可以是例如通過攻絲(tapping)形成在開口302的圓柱形部分308的至少一部分上的任何螺旋形圖案。
發明人已經注意到：開口302的螺紋310增強了在面306的水準處，從開口302輸出的光束的空間均勻性。實際上，當光源200發出的光束穿過對應開口302時，光束的一部分在開口302的內表面上被反射。當光在無螺紋表面上被反射時，該反射是鏡面反射。從開口302輸出的、由鏡面反射的光可能會導致空間不均勻性。當光在螺紋表面上被反射時，該反射是漫反射。從開口302輸出的由漫反射的光不會引入空間不均勻性。換言之，所發出的光的如下部分受到螺紋310的強烈影響，該部分可能會在開口302的壁上經歷鏡面反射並且在所輸出的光中引入空間不均勻性。當螺紋310由非反射材料製成時，光束中經歷漫反射的部分對所輸出的光束的影響被進一步減小。
此外，發明人已經注意到，裝置3允許針對每個開口302在面306的水準處實現從開口302輸出的准直光束。
因此，根據一個實施例，每個開口302的螺紋310被配置為使得：當裝置3與電路2被安裝在一起時，並且當面向開口302的光源200發出光時，從開口302輸出的光束在面306的水準處是空間均勻的。
根據一個實施例，每個開口302的直徑和長度以及開口302的螺紋被配置為使得：當裝置3與電路2被安裝在一起時，並且當面向開口302的光源 200發出光時，在面306的水準處從開口302輸出的光束被准直。更具體地，在這樣的實施例中，從開口302輸出的准直光束的直徑等於或基本等於開口302在面306的水準處的直徑。因此，開口302在面306的水準處的直徑基於准直光束的直徑的期望值被適配或修改。
根據一個實施例，每個開口302的螺紋310從面306延伸。因此，在圓柱形部分308的內表面上沒有從面306延伸到螺紋310的無螺紋部分，在該無螺紋部分上可能會發生鏡面反射，並且導致從面306的一側上的開口302輸出的光束的空間不均勻性、和/或導致從面306的一側上的開口302輸出非准直光束。
作為示例，通過以下方式製造每個開口302：在開口302的位置處，在面304和306之間鑽出穿過塊300的孔，並且對孔的至少一部分進行攻絲來製成螺紋310。因此，裝置3特別簡單且製造便宜。此外，開口302的直徑可以是小的，例如小於5mm，例如等於或小於3mm。
代替在每個開口302中提供螺紋310，作為備選，粗糙表面可以被提供，該粗糙表面例如通過機械處理、機電處理或化學處理或者甚至通過膜塗覆來製造。但是，在小體積(例如，直徑小於5mm的開口302)內部很難以良好的再現性和均勻性應用這樣的處理或塗覆。
代替在每個開口302中提供螺紋310，作為備選，在沒有螺紋的情況下，開口302可以被提供有塗覆有非反射塗層(通常為黑色塗層)的內表面。然而，在小體積(例如，直徑小於5mm的開口302)內部很難以良好的再現性和均勻性應用這樣的塗層。而且，這樣的塗層是昂貴的，並且它們的效率取決於到達塗層的光射線的波長和入射角。具體地，黑色塗層通常反射較大量 的接近掠入射(grazing incidence)的光，例如，入射角(在塗層的法線與入射光射線的方向之間)大於80°的光射線。這種增加的反射率具有鏡面性質而不是漫反射性質。
此外，發明人已經注意到：在面306的一側處，從開口302輸出的光束具有與光源200發出的光的光譜相同的光譜。換言之，從開口302輸出的光束相對於光源是光譜均勻的。具體地，當光傳播通過開口302時，在光的光譜中沒有引入新的波長，並且光強度的修改與光的波長無關。
再次參考圖1，在該示例中，電路2的元件1和光學裝置3是探針卡或測試卡的一部分。
元件1例如與印刷電路板6被安裝在一起，裝置3例如穿過被佈置在印刷電路板6中的孔。元件1和板6例如通過未在圖1中示出的固定手段而被彼此剛性地固定。例如，塊300的面306處於比印刷電路板6的面600的水準低的水準處。儘管在圖1中未示出，但是電探針和/或光學探針通常與板6被安裝在一起，這樣的電探針和/或光學探針被配置為分別電耦合和/或光學耦合到被元件1照射的被測裝置的對應輸入和/或輸出。
在圖1的示例中，加固件7與印刷電路板6被安裝在一起，被安裝在板6的與面600相對的面601上。加固件7和板6彼此被安裝在一起，使得被佈置在加固件中的孔與被佈置在印刷電路板6中的孔對準。裝置3穿過這些對準的孔，或者換言之，裝置3被調整為在這些對準的孔中。加固件7和板6例如通過例如螺釘8的固定手段而彼此剛性地固定。
在圖1的示例中，元件1，並且更一般地，包括元件1的探針卡被用於同時照射半導體晶片9的多個裸片900。為此，裝置3的面306面向晶片9的 面901，裸片900位於面901的一側上。在該示例中，開口302相對於彼此的重新分配與裸片900相對於彼此的重新分配相同。作為結果，每個裸片900接收由給定光源200發出的光。此外，開口302在面306的一側處的直徑被配置為使得從這些開口302輸出的光束完全照射晶片9的對應裸片900。
圖2是根據一個示例實施例的圖1的光學裝置3的一部分的示意性截面圖。更具體地，圖2表示開口302的螺紋310的一部分的截面圖，該視圖在包括開口302的圓柱形部分308的旋轉軸線的平面中被截取。在該示例實施例中，螺紋310是通常被稱為ISO(「國際標準組織」)標準的類型。
螺紋310包括具有螺距P的一系列週期性凹部310-1，或者換言之，具有螺距P的一系列週期性突起310-2，在此，每個突起310-2具有與凹部310-1中的一個凹部類似的形狀。在該示例中，每個凹部310-1具有尖端被截去的三角形的形狀，並且每個突起310-2具有尖端被截去的三角形的形狀。因此，在圖2的視圖中，在每個凹部310-1的底部處存在平坦表面或平臺310-3，並且在每個突起310-2的頂部處存在平坦表面或平臺310-4。在兩個連續的凹部310-1之間的每個表面310-4的長度A優選地盡可能小，以減少所發出的光射線的、可以被這些表面310-4上的鏡面反射的比例。
在沒有螺紋310的情況下，開口302的內表面將對應於包括所有表面310-4的圓柱形表面。在介於兩個連續的表面310-4的位置之間的位置處到達該無螺紋表面的入射光射線10將通過鏡面反射被反射。然而，在介於兩個連續的表面310-4之間的位置處到達螺紋310的入射光射線10，僅當其入射角θ──該入射角θ在該表面310-3的法線11和射線10的傳播方向之間被測量──小於由以 下等式定義的最大角度θ時，才可以通過這兩個連續的表面310-4之間的表面310-3上的鏡面反射被反射：Cotan(θmax)=2*H/(P-A)其中，H是包括表面310-3的平面與包括表面310-4的平面之間的高度(在圖2的視圖中)，Cotan是餘切函數。
因此，螺紋310允許減少具有掠入射的光射線(即，在該示例中，具有大於θ於θ即的入射角θ的光射線)的鏡面反射。可以注意到，增加螺紋310的高度H和/或減小螺距P允許抑制具有掠入射的光射線的更多鏡面反射。
此外，我們考慮到達突起310-2的傾斜面的入射光射線，該傾斜面位於光源200的一側(圖2中未示出)，因此在圖2的示例中位於左側的傾斜面。該射線將朝向光源200被反射。作為結果，該光射線將不會在面306(圖2上未示出)的一側處從開口302輸出的光束中生成空間不均勻性，面306在圖2的示例中位於右側。
儘管已經針對ISO標準類型的螺紋描述了螺紋310的操作，但是本領域技術人員能夠將該操作適配於任何類型的螺紋，例如，適配於通常被稱為統一螺紋標準(Unified Thread Standard,UTS)類型的螺紋、國家管螺紋(National pipe thread,NPT)、英國標準惠氏(British Standard Whitworth,BSW)、英國標準管螺紋(BSP)、梯型螺紋、方螺紋、或鋸齒螺紋，並且更一般地適配用於任何類型的螺旋突起。
圖3是圖示了根據另一實施例的包括光學裝置3-1的、圖1的元件1的示意性截面圖。在此，僅詳細描述了裝置3和3-1之間的區別，其他元件2、5、7、8和9例如與參照圖1描述的元件相同。
更具體地，裝置3-1與裝置3的不同之處在於，每個開口302的圓柱形部分308僅在開口302的長度的一部分上延伸。因此，每個開口302包括從圓柱形部分308延伸到面304的另一部分312。
每個開口302的部分312的截面──該截面在與開口302的圓柱形部分308的旋轉軸線垂直的平面中被截取──或者換言之，部分312的橫截面，在圓柱形部分308的旋轉軸線上居中。換言之，給定開口302的部分308和312彼此對準。
每個開口302的部分312的橫截面可以具有不同的形狀。
圖4是根據一個示例實施例的圖3的光學裝置3-1的一部分的示意性截面圖。更具體地，圖4的截面圖在圖3的平面AA中被截取，在圖4中僅呈現了一個開口302。
在圖4的示例實施例中，開口302的部分312的橫截面具有正方形的形狀。
此外，在圖4的示例中，部分312的正方形橫截面的邊的長度大於圓柱形部分308的圓形橫截面的直徑。在未示出的其他示例中，部分312的正方形橫截面的邊的長度等於或小於圓柱形部分308的圓形橫截面的直徑。
圖5是根據另一示例實施例的圖3的光學裝置3-1的一部分的示意性截面圖。更具體地，圖5的截面圖在圖3的平面AA中被截取，在圖5中僅呈現了一個開口302。
在圖5的示例實施例中，開口302的部分312的橫截面具有圓形形狀。換言之，開口302的部分312是圓柱形的。
此外，在圖5的示例中，開口302的圓柱形部分312的直徑大於開口302的圓柱形部分308的直徑。在未示出的其他示例中，部分312的直徑可以等於部分308的直徑，或者甚至小於部分308的直徑。
再次參考圖3，每個開口的部分312優選是圓柱形的，裝置3-1因此更易於製造。
每個開口的部分312的橫截面被配置為使得：在將裝置3與電路2安裝在一起時，與開口302相對應的光源200完全面向開口。因此，在每個開口中提供兩個部分308和312允許將開口302適配於對應光源200的形狀以及從開口302輸出的光束所照射的元件的形狀。實際上，部分312的橫截面被適配於光源200的形狀或表面，並且部分308的橫截面被適配於待被照射的元件(例如，圖3的示例中的裸片900)的形狀或表面。
在每個開口302的部分312是圓柱形的實施例中，在部分312的長度的至少一部分上，螺紋(圖3中未示出)可以被設置在部分312的內表面上。圖6圖示了這樣的實施例的一個示例，圖6是圖示了根據實施例的該示例的包括光學裝置的圖1的元件的示意性截面圖。在圖6中，元件1與圖3的元件1相同，除了圖6的元件1的每個開口302的部分312包括沿該部分312的長度的至少一部分的螺紋310’、優選地包括沿該部分312的全部長度的螺紋310’，如圖6所示。螺紋310’的螺距和/或形狀可以分別不同於螺紋310的螺距和/或形狀。
再次參考圖3，在該示例中，螺紋310在圓柱形部分308的整個內表面上延伸，儘管在其他示例中未示出，但是螺紋310可以僅在圓柱形部分308的長度的一部分上延伸。
在圖3的示例中，塊300由彼此剛性地固定的兩個塊300-1和300-2製成，優選為兩個板300-1和300-2，板300-1擱置在板300-2上。在該示例中，板300-2的厚度優選地等於每個開口302的部分308的長度，並且板300-1的厚度優選地等於每個開口的部分312的長度。因此，每個開口302的部分312可以通過在板300-1的整個厚度上簡單鑽孔而製成，並且每個開口302的部分308可以通過在板300-2的整個厚度上簡單鑽孔而製成。然後，螺紋310通過對板300-2中的孔的長度的至少一部分進行攻絲來製成。可選地，螺紋通過對板300-1中的孔的長度的至少一部分進行攻絲而在部分312中製成。最後，板300-1和300-2彼此被安裝在一起。
在未示出的另一示例中，塊300可以由單件製成，或者由彼此安裝在一起的多於兩個的板300-1、300-2製成。
圖7是圖示了根據又一實施例的包括光學裝置3-2的圖1的元件1的示意性截面圖。在此，僅詳細描述裝置3和3-2之間的不同之處，其他元件2、5、7、8和9例如與參照圖1描述的元件相同。
更具體地，裝置3-2與裝置3的不同之處在於，針對每個開口302，裝置3-2包括被佈置在塊300內部的圓柱形管314，圓柱形管314的內部體積對應於開口302的圓柱形部分308，在此，該圓柱形部分308在開口302的整個長度上延伸。在該示例中，管314的長度等於或基本上等於塊300的厚度，該厚度在面304和306之間被測量。管314被調整為在從面304到面306的、穿過塊300的整個厚度的孔內部。
優選地，如圖7所示，管314的整個內表面帶有螺紋，或者換言之，螺紋310在管314的整個長度上延伸，並且因此在開口302的部分308的整個長度上延伸。
管314例如由諸如黑色陽極氧化鋁之類的不透明材料製成。
使用具有螺紋310的管314而不是在塊的材料中直接形成螺紋310的優點是，管314可以容易地被測試，使得僅具有期望形狀和/或期望長度和/或期望螺紋310和/或期望長度的螺紋310的管314被選擇為安裝在塊300中。
根據一個實施例，如圖7所示，每個管314在其外表面上包括外部環316。外部環316被佈置在與管314的軸線垂直的平面中。因此，每個管314包括從外部環316延伸到管的端部(在圖7的示例中是頂部端部)的部分318、以及從外部環316延伸到管314的另一端部(在圖7的示例中為底部端部)的部分320。
當塊300由彼此堆疊的至少兩個板或塊製成時，設置外部環316便於將管314安裝在塊300內。實際上，每個管314的環316然後被設置在第一板的、與第二板的面接觸的面的水準處。優選地，被配置為容納環316的凹部被佈置在彼此堆疊的兩個板之間的接觸表面的水準處。
在圖7的示例中，塊300包括例如由陶瓷材料製成的下板300-4和例如由FeNiCo合金製成的上板300-5，上板300-5被堆疊在板300-4的頂部上。每個管314的部分320被調整在穿過板300-4的孔內部，並且管314的部分318被調整為在穿過板300-5的孔內部。板300-4中的孔各自與板300-5的對應的孔對準。當管314包括環316時，該環優選地設置在板300-4和300-5之間的介面處。
此外，在圖7的示例中，下板300-4優選大於上板300-5，使得板300-4包括橫向延伸超過板300-5的邊緣的部分。板300-4的，因此塊300的這些部分然後可以例如通過諸如螺釘12的固定手段而被剛性地固定到板6。在該示例中，每個管314包括環316，環316優選地擱置在板300-4的、與板300-5的對應面接觸的面上。用於容納環316的凹部優選地位於板300-5的該面的水準處。
圖8是圖示了根據又一實施例的包括光學裝置3-3的圖1的元件1的示意性截面圖。裝置3-3類似於參照圖7描述的裝置3-2，在此，僅詳細描述裝置3-2和3-3之間的不同之處，其他元件2、5、7、8、9和12與例如參照圖1和圖6描述的元件相同。
更具體地，裝置3-3與裝置3-2的不同之處在於，裝置3-3的每個開口302的部分308，或者換言之，每個開口302的管314僅在開口302的長度的一部分上延伸，開口302因此包括與參照圖3描述的部分類似的另一部分312。
如已經參照圖7所描述的，在該示例中，如圖8所示，塊300包括板300-4和板300-5，板300-5被堆疊在板300-4頂部上。對於每個開口302，管314包括被調整為在板300-4的對應孔中的部分320以及被調整為在板300-5的對應孔中的部分318。在該示例中，每個管314包括環316。在未示出的其他示例中，每個管314的環316被省略。
優選地，每個管314的部分320的長度等於或基本等於板300-4的厚度，並且每個管314的部分318的長度等於或基本等於板300-5的厚度。因此，管314的端部與板300-4的如下的面齊平，該面與板300-4的同板300-5接觸的面相對，並且管314的另一端部與板300-5的如下的面齊平，該面與板300-5的同板300-4接觸的面相對。換言之，管314的部分320與塊300的面306齊平。
此外，在該示例中，塊300包括另一板300-6，該另一板300-6與板300-5剛性地固定，板300-6被堆疊在板300-5上。每個開口的部分312位於板300-6中，並且對應於穿過板300-6的整個厚度的孔。
在圖8的示例中，每個開口302的部分312是無螺紋的，儘管在未示出的其他示例中，如先前參照圖6所描述的，部分312優選地是有螺紋的，優選地是在其整個長度上有螺紋的。
在圖8的示例中，每個開口302的部分312的橫截面優選是圓形橫截面，該橫截面大於開口302的部分308的橫截面，儘管在其他未示出的示例中，部分312的橫截面等於或小於部分318的橫截面。
作為示例，在參照圖1至圖8描述的實施例中：每個光源200由多於一個的發光二極體構成，並且在平行於面201的平面中具有基本上等於1.5mm×1.5mm的表面；每個光源發出的光具有在200nm至2000nm範圍內的波長；每個開口302的長度基本等於3cm；並且每個開口302的圓柱形部分308的直徑等於或基本等於3mm。
儘管參照圖1，塊300已經被描述為例如由單件製成，並且參照圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8，塊300已經被描述為例如由至少兩個板的堆疊製成，但是本領域技術人員能夠使得這些示例適配於如下的情況，在這些情況中，圖1的塊300由至少兩個板的堆疊製成並且圖3至圖8的塊300由單件製成。
此外，本領域技術人員能夠修改針對塊300和/或構成塊300的不同板和/或管314等所指示的材料的示例。
本領域技術人員還能夠根據目標應用來修改作為示例而指示的尺寸。
此外，即使上述光學裝置旨在與包括多於一個的光源200的電子電路2安裝在一起，並且因此各自包括與光源200一樣多的開口302，本領域技術人員也能夠例如通過提供僅包括一個開口302的光學裝置，使得這些光學裝置適配於電路2僅包括一個光源200的情況。
儘管例如當光源200彼此相同時，開口302優選地彼此相同，但是本領域技術人員能夠提供其中至少兩個開口302彼此不同(例如，兩個開口302具有直徑不同的圓柱形部分308)的光學裝置。
已經描述了各種實施例和變型。本領域技術人員將理解，這些實施例的某些特徵可以被組合，並且本領域技術人員將容易想到其他變型。具體地，儘管上述的裝置3、3-1、3-2和3-3允許獲得在面306的一側處從開口302輸出的光束，該光束被准直並且在空間和光譜上均勻，但是本領域技術人員能夠修改由這些光學裝置輸出的光束的形狀和性質。例如，例如當這些裝置還包括安裝在這些裝置的塊300的面306上的光漫射器時，由開口輸出的光束可以被用作這些裝置的中間光束，使得由開口302輸出的中間光束可以穿過光漫射器。作為另一示例，本領域技術人員可以提供如下的光學裝置3、3-1、3-2和3-3，在這樣的光學裝置中，一個或多個透鏡例如在塊300的面306的水準處被安裝在每個開口302內。
最後，基於上文提供的功能描述，本文中所描述的實施例和變型的實際實現方式在本領域技術人員的能力之內。具體地，本領域技術人員可以例如基於目標應用來選擇光學裝置的材料、開口302的尺寸和/或形狀、和/或這 些開口的螺紋310的尺寸和/或形狀。為此，本領域技術人員可以使用用於模擬光學裝置的操作的模擬工具，例如軟體LightTools。
1:元件
2:電路
3:光學裝置/裝置
5:元件
6:印刷電路板/板
7:元件
8:元件
9:元件
200:光源
201:主面/面
300:塊
302:開口
304:面
306:面
308:圓柱形部分/部分
310:螺紋
600:面
601:面
900:裸片
901:面

Claims (22)

  1. 一種光學裝置，包括：一塊，被配置為安裝到包括至少一個光源的一電子電路的主面上；其中針對每個光源，所述塊包括穿過所述塊的一對應開口；其中每個開口包括一圓柱形部分，所述圓柱形部分在所述圓柱形部分的一內表面上具有一螺紋。
  2. 根據請求項1所述的光學裝置，其中每個開口從所述塊的一第一面縱向地延伸到所述塊的與所述第一面相對的一第二面，其中所述圓柱形部分沿所述開口的長度的至少一部分從所述第二面延伸，並且其中在所述第一面的一側上，所述開口被配置為由所述主面閉合，使得當所述塊被安裝到所述電子電路時，與所述開口相對應的所述光源面向所述開口。
  3. 根據請求項2所述的光學裝置，其中所述螺紋從所述第二面延伸。
  4. 根據請求項2所述的光學裝置，其中所述開口的所述圓柱形部分的所述螺紋被配置為使得：當所述塊與所述電子電路被安裝在一起時，並且當對應的所述光源發出光時，在所述第二面的一水準處從所述開口輸出的一光束是空間均勻且准直的。
  5. 根據請求項1所述的光學裝置，其中所述圓柱形部分的所述螺紋由一非反射材料製成或者塗覆有一非反射材料。
  6. 根據請求項1所述的光學裝置，其中所述圓柱形部分的所有內表面均具有一螺紋。
  7. 根據請求項1所述的光學裝置，針對每個開口，所述光學裝置包括圓柱形管，所述圓柱形管被佈置在所述塊內部並且具有與所述開口的所述圓柱形部分相對應的一內部體積。
  8. 根據請求項7所述的光學裝置，其中所述圓柱形管由一不透明材料製成。
  9. 根據請求項8所述的光學裝置，其中所述不透明材料是黑色陽極氧化鋁。
  10. 根據請求項7所述的光學裝置，其中：所述圓柱形管包括一外部環；並且所述塊包括一第一板和一第二板的堆疊，從所述外部環延伸到所述圓柱形管的一端部的、所述圓柱形管的一第一部分被調整為在穿過所述第一板的孔內部，並且從所述外部環延伸到所述圓柱形管的一另一端部的、所述圓柱形管的一第二部分被調整為在穿過所述第二板的孔內部。
  11. 根據請求項10所述的光學裝置，其中所述塊還包括堆疊在所述第二板上的一第三板，所述另一部分從所述第三板的兩個相對的面中的一個面延伸到另一個面。
  12. 根據請求項1所述的光學裝置，其中所述圓柱形部分沿所述開口的整個長度延伸。
  13. 根據請求項1所述的光學裝置，其中當所述光學裝置與所述電路被安裝在一起時，所述開口包括從所述圓柱形部分延伸到所述電路的所述主面的一另一部分，所述另一部分與所述圓柱形部分對準，所述另一部分是圓柱形。
  14. 根據請求項13所述的光學裝置，其中所述塊還包括堆疊在所述第二板上的一第三板，所述另一部分從所述第三板的兩個相對的面中的一個面延伸到另一個面。
  15. 根據請求項13所述的光學裝置，其中所述另一部分具有的橫截面大於所述圓柱形部分的一橫截面。
  16. 根據請求項13所述的光學裝置，其中所述另一部分的所有內表面均具有一螺紋，並且由一非反射材料製成。
  17. 根據請求項1所述的光學裝置，其中所述螺紋包括：具有螺距P的一系列週期性凹部；具有所述螺距P的一系列週期性突起；其中每個凹部和每個突起具有截頭三角形的截面形狀。
  18. 根據請求項1所述的光學裝置，其中所述螺紋由一不透明材料製成。
  19. 根據請求項18所述的光學裝置，其中所述不透明材料是黑色陽極氧化鋁。
  20. 根據請求項18所述的光學裝置，其中所述不透明材料是鎳(Ni)鈷(Co)鐵(Fe)合金(FeNiCo)。
  21. 根據請求項1所述的光學裝置，其中所述至少一個光源包括多個發光元件，所述多個發光元件各自被配置為發出不同波長範圍的光。
  22. 根據請求項21所述的光學裝置，其中所述多個發光元件是多個發光二極體。
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