专利名称：使光均匀化的装置的制作方法
使光均匀化的装置 本发明涉及如权利要求1前序部分所迷的使光均匀化的装置.
困1简要示出一个由现有技术已知(例如见US6239913B1)的用 于使光均匀化的装置，它由一个透明的基片20組成，所述基片具有带 有透镜的光学功能面21和一个与该光学功能面21相对的平的表面 22,在光学功能面21上交替地排列着凹的和凸的柱面透镜23, 24. 基于光射线的千涉效应，这些光射线穿过凹和凸的柱面透镜23， 24 之间的过渡区域25或穿过与该过渡区域25相邻的区域，形成如图2 所示的强度分布.这种分布在边缘处具有强度峰值26，这种强度峰值 在某些应用中是不可容忍的.
欧洲专利申请EP1489438A中公开了 一种如说明书开始处所述类 型的装置.在其中所述的装置中，两个基片前后排列在需要均匀化的 光的传播方向上.这两个基片具有一个带有交替相邻排列的凹和凸的 柱面透镜的光学功能面.在第一个基片上设置有至少两组凸柱面透镜， 其中笫一组凸柱面透镜比第二組凸柱面透镜更宽。设置在中间的凹柱 面透镜都具有相同的宽度.在第二个基片上一方面所有凸柱面透镜都 有相同宽度，另一方面所有凹柱面透镜也都有相同宽度，通过这种构 造实现了第一基片的凹柱面透镜的顶点垂线相对于第二基片的凹柱面 透镜的顶点垂线偏移.特別是这种偏移对于不同的凹柱面透镜可以是 不同大小的.这样，穿过笫一基片的一个凹柱面透镜的光的至少一部 分不穿过笫二基片的一个凹柱面透镜.此外，穿过笫一基片的两个不 同的凹柱面透镜的光的至少一部分不穿过笫二基片的相互等价的区 域.通过这种方法可以实现穿过笫一基片不同凹柱面透镜的相同区域 的光在一个工作平面中不在相同的地点出现.通过这种结构在一定条 件下可以减小工作平面边缘区域内的强度峰值.本发明要解决的问题在于，提供一种如说明书开始处所述类型的 装置，它可以实现被均匀化光的均匀强度分布.
根据本发明，上述任务由具有权利要求l所述区别特征的、如说 明书开始处所述类型的装置完成.从属权利要求给出本发明的优选实
施方式o
通过按照本发明所产生的子射线间确定的光学行程差，子射线穿 过不同的过渡区域，可以使穿过这些过渡区域的光发生叠加，从而不 再对强度分布有贡献或者仅在小范围内有贡献.这样可以避免现有技 术中不希望有的千涉效应.
下面借助对附图所示具有优点的实施例的说明详细解释本发明
的其它特征和优点.附图中
图l是根据现有技术使光均匀化的装置的示意图2示出由图l所示装置所产生的强度分布(在任意单元中的强
度与角度(单位为度)的关系)；
图3是根据本发明的使光均匀化的装置的示意图4a是按图3中箭头IVa看去的放大显示的示意图4b是按图3中箭头IVb看去的放大显示的示意图5示出利用图3所示装置所产生的强度分布(在任意单元中的
强度与角度(单位为度)的关系)；
图6示出图3所示装置的由第一过渡区域组成的第一组(a)和
紧挨着的柱面透镜所产生的强度分布(在任意单元中的强度与角度(单
位为度)的关系)；
图7示出困3所示装置的組成第二过渡区域組成的第二組(b)
和紧挨着的柱面透镜所产生的强度分布(在任意单元中的强度与角度 (单位为度)的关系)；
困8示出困6和困7所示强度分布的叠加(在任意单元中的强度
与角度(关系为度)的关系)；图9是本发明所述装置的另一实施方式的光学功能面的示意图。
图中所示的本发明所述装置的实施方式可包括一个具有光学功 能面2的基片1,光学功能面2具有一个透镜阵列.在基片1相对的 一侧上，在所示实施方式中具有一个平的表面3。在光学功能面2上 交替排列着凹的和凸的柱面透镜5， 6。在图3所示装置中凹的和凸的 柱面透镜5， 6之间的过渡区域4a, 4b被设计为使得干涉效应减弱. 例如过渡区域4b可以具有比过渡区域4a或现有技术已知的过渡区域 25 (见
图1)更大的陡峭程度和/或在要均匀化的光的传播方向上更大 的延伸长度。
此外还有以下可能不仅过渡区域4a、而且过渡区域4b也具有 与平滑的类似正弦形的过渡区域的偏离.但在过渡区域4b中与类似正 弦形的过渡区域的偏离比在过渡区域4a中的偏离更大.
此外还有以下可能具有多于一个的光学功能面.例如在基片1 的背面一侧上(基片1的正面具有光学功能面2)具有一个光学功能 面，其上排列着凹和凸的柱面透镜，这些柱面透镜的圆柱轴垂直于在 正面一侧排列的柱面透镜的圃柱轴.这样，这个基片在两个相互垂直 的方向上对均匀化均有贡献.此外也可以前后排列两个或更多个具有 一个或两个如图3所示光学功能面的基片，以增强均匀化效果.
图3示出具有两组不同的光学功能面2的区段a， b，它们交替 排列在光学功能面2上.这些組a, b中的每个单元包括两个位于凹和 凸的柱面透镜5， 6之间的过渡区域4a， 4b以及一个凹柱面透镜5和 两个凸面柱面透镜6的半部.例如笫一組a的过渡区域4a可构造成如 困4a所示那样，第二组b的过渡区域4b可构造成如图4b那样.在 困3所示实施方式中，相同的过渡区域4a排列在第一凹柱面透镜5 的左側和右側，并且相同的过渡区域4b排列在与笫一凹柱面透镜5 相邻的笫二凹柱面透镜5的左侧和右侧.
由困可见，过渡区域4b在要均匀化的光的传播方向上比过渡区 域4a具有更大的延伸长度.这样，要均匀化的光的例如在困3中从下向上穿过过渡区域4b的子射线比穿过过渡区域4a的子射线在基片1 内有更长的行程距离.由于例如由玻璃制成的基片与周围空气相比有 更大的折射率，穿过过渡区域4b的子射线相对于穿过过渡区域4a的 子射线存在一个光学行程差.这个行程差在一个优选实施方式中可以 约等于要均匀化的光的半波长或等于半波长的奇数倍，这样可以减弱 被均匀化的光的干涉效应，其它的行程差同样也是可以的和有效的。
图5示出穿过图3或图9所示装置的光线8的强度分布.现有技 术中的强度峰值在此不存在了.图6至图8示出如何通过使穿过組a 的光线9与穿过组b的光线10相叠加来形成图5和图8所示的被均勻 化的光8的强度分布.不仅在穿过組a (见图6)时，而且在穿过組b (见图7)时都形成强度峰值11， 12，然而它们在叠加时(见图8) 不发生干涉或者如此叠加以形成均匀的强度分布.
图9示出一个实施方式，其中相同的过渡区域4a或4b不是排列 在一个凹柱面透镜5的左侧和右侧，而是排列在一个凸柱面透镜6的 左侧和右侧.这对于该装置的功能是没有影响的，主要的区别仅仅是 凹和凸的柱面透镜5， 6之间的第一种实施方式的过渡区域4a和第二 种实施方式的过渡区域4b在光学功能面2上有大致相等的数量.
由图9可见，凹和凸的柱面透镜5， 6之间的第二种实施方式的 过渡区域4b在要均匀化的光的传播方向上的延伸长度H2大于笫一种 实施方式的过渡区域4a的延伸长度Hl在要均匀化的光的波长为X 且形成光学功能面2的基片1的折射率为n的情况下，差值AH被选 择为使得以下的等式成立A^ = #2-A=M 当AH满足上述式时，
<formula>formula see original document page 7</formula>
特別是在要均匀的光相对于表面2上的法线方向测得的入射角较小的 情况下，困6和困7所示的强度分布恰好相亙错开，使得强度峰值11， 12在叠加时(见图8)不发生干涉或者如此叠加以形成均匀的强度分 布.
权利要求
1.一种用于使光均匀化的装置，包括-至少一个光学功能面(2)，要均匀化的光可以穿过所述光学功能面；-多个凹和凸的柱面透镜(5，6)，它们交替地相邻排列在所述至少一个光学功能面(2)上；-凹和凸的柱面透镜(5，6)之间的至少一个第一种实施方式的过渡区域(4a)以及凹和凸的柱面透镜(5，6)之间的与第一种实施方式不同的至少一个第二种实施方式的过渡区域(4b)；其特征在于，凹和凸的柱面透镜(5，6)之间的过渡区域(4a，4b)被构造为使得穿过凹和凸的柱面透镜(5，6)之间的不同实施方式的过渡区域(4a，4b)的要均匀化的光的子射线相互间具有一个光学行程差，这个光学行程差有助于减弱被均匀化的光(8)中的干涉效应。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述至少一个光 学功能面(2)上，第一和第二种实施方式的过渡区域(4a， 4b)相互 交替排列。
3. 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，凹和凸的柱面 透镜(5， 6)之间的第二种实施方式的过渡区域(4b)比第一种实施 方式的过渡区域(4a)更陡峭。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，凹和 凸的柱面透镜(5， 6)之间的第二种实施方式的过渡区域(4b)比第 一种实施方式的过渡区域(4a)具有相对于类似正弦形的形状的更大 的偏离。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，凹和 凸的柱面透镜(5， 6)之间的第二种实施方式的过渡区域(4b)在要 均匀化的光的传播方向上的延伸长度(H2)大于第一种实施方式的过 渡区域(4a)的延伸长度(Hj 。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，笫二种实施方式的过渡区域Ub)在要均匀化的光的传播方向上的延伸长度(H2)与第一种实施方式的过渡区域(4a)的延伸长度(& )之差(AH)在要均匀化的光的波长为X时按下式进行选取A// = i/2-//,=^ ，其中n为 —l构成光学功能面(2)的材料的折射率。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，凹和 凸的柱面透镜(5， 6)之间的过渡区域(4a, 4b)被构造为使得不仅 第二种实施方式的过渡区域(4b)、而且第一种实施方式的过渡区域(4a)都可能在要均匀化的光的远场中产生强度峰值(11， 12)，但 其中这些强度峰值(ll, 12)在远场的强度分布中相互错开，从而可 以形成均匀的强度分布.
8. 如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，凹和 凸的柱面透镜(5， 6)之间的过渡区域(4a， 4b)被构造为使得穿过 凹和凸的柱面透镜(5， 6)之间的不同实施方式的过渡区域(4a， 4b) 的要均匀化的光的子射线的光学行程差大致等于要均勾化的光的半波 长或半波长的奇数倍。
全文摘要
一种用于使光均匀化的装置，包括至少一个光学功能面(2)，要均匀化的光可以通过所述光学功能面；多个凹的和凸的柱面透镜(5，6)，它们交替地相邻排列在所述至少一个光学功能面(2)上；以及凹和凸的柱面透镜(5，6)之间的至少一个第一种实施方式的过渡区域和与第一种实施方式不同的至少一个第二种实施方式的过渡区域(4a，4b)，其中凹和凸的柱面透镜(5，6)间的过渡区域(4a，4b)被构造为使得穿过凹和凸的柱面透镜(5，6)之间的不同实施方式的过渡区域(4a，4b)的要均匀化的光的子射线相互间具有一个光学行程差，这个光学行程差有助于减弱被均匀化的光(8)中的干涉效应。
文档编号G02B3/00GK101310208SQ200680039974
公开日2008年11月19日 申请日期2006年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者尤瑞·米科利阿维, 维塔利·利索特申克, 阿莱克塞·米凯洛夫, 麦克希姆·达什特 申请人:Limo专利管理有限及两合公司