[发明专利]光学设备、透镜、照明设备、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括具有多个微小尺寸刻面的第一表面的光学设备，所述微小尺寸刻面具有大于等于25μm并且小于250μm的尺寸，每一个刻面具有相应取向，所述多个刻面具有平行于所有所述相应取向的平均取向的法向矢量延伸的光轴。

背景技术

用于使光均匀的常规技术利用阵列化的微透镜、衍射漫射器、毛玻璃漫射器和全息生成漫射器。微透镜阵列通过创建重叠的光发散锥体的阵列使光均匀。每个锥体源自相应的微透镜并且发散到透镜的焦斑之外。在常规的阵列中，各个透镜彼此相同。通过利用研磨材料对玻璃进行打磨以生成玻璃表面中的光散射结构来形成毛玻璃漫射器。

微透镜阵列、毛玻璃漫射器和全息漫射器都具有不能控制均匀化的发散光的角扩展的缺点。光一般具有在期望的角域之上相当均一的角扩展，但是角域的边界是模糊的。利用常规的漫射器方法，在期望的角扩展的边缘处的能量滚降（roll-off）能够良好地延伸到该区域之外。

衍射漫射器可以被用来控制输出光的角扩展，但是这样的漫射器在它们能够给予输出光的扩展的量的方面受限制。由于针对可见或其以下的短波长源的制作限制、以及针对较长波长的结构的物理方面中的限制，最大角扩展受限制。另外，以其传统二元形式使用的衍射漫射器可以包括大量背景能量，并且图案必须是关于光轴对称的。

为了克服这些常规设备的所述缺点，US20070223095公开了具有由多个光学元件形成的多个方形刻面的光学设备。刻面被用来在预定的相应方向上定向入射光束的部分。刻面在二维阵列中彼此相邻地形成。刻面在阵列中的位置关于对应光束部分的方向是随机的。这种已知的光学设备的缺点在于光学设备的标识相对困难。

发明内容

本发明的目的是提供具有改进的性能的如在开头段落中描述的类型的光学设备。本发明的另一目的是提供制作改进的光学设备的方法。该目的通过如在开头段落中描述的类型的光学设备来实现，其特征在于其包括形成多个刻面的刻面子集的有意义的图案，子集的所有刻面相互至少具有与相邻刻面的基本上相等取向（相同倾斜角α和方位角）、或者类似颜色、或者类似标记（磨砂、刮痕、有棱纹）表面、或者类似间隔，有意义的图案被提供在光学设备的第一表面（25）上。优选地，子集在数目上包括多个刻面中的1%至15%。因而，刻面的子集形成一种有意义的图案，其还被称为光学设备的水印（图案），其可以充当标识标签和/或提供关于光学设备的可容易读取的信息。可替换地或同时地，其可以服务于检测并且因而阻止通过第三方的中国拷贝的制造。为此目的，水印可以以不醒目的方式提供，例如通过将其限制成包括多个刻面中的至多5%。如果子集中的刻面的数目高于15%，则其不再是不醒目的并且更可能展现出光学设备的质量的视觉降级。如果子集中的刻面的数目低于1%，则变得难以辨识水印并且检测不太明显，此外关于规避的风险增加，因为不再要求用于透镜的基本上全新的设计并且仅相对低数目的刻面不得不被变更以破坏水印。创建水印的可替换的方式是通过提供刻面之间的间隙或间隔，或者通过做出刻面上的小刮痕、有棱纹的刻面、磨砂刻面或者通过为刻面着色，然而，不会对光学设备的性能影响到（普通用户）可察觉的程度。

在这一点上，紧凑地布置意味着在刻面的组内，刻面不是广泛布置的而是在一起被紧密地布置为一个，例如，其中至少50%的刻面由相同组的刻面完全地环绕或邻接，或者例如其中刻面的组具有表面S和周界P，并且P与√S的比值至多为6。在这一点上，邻近意味着在刻面的组内，基本上组中的所有刻面经由它们的组中的刻面直接连接到彼此。