专利名称：透射型光学元件、照明装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及微光学，特别涉及包含微型光栅的光学元件、利用这样的元件的照明装置及其制造。
背景技术：
所谓微光学在本文指的是这样的光学领域:用于引导光的光学元件的操作不仅基于元件表面的微观几何结构及因此基于其整体的三维形状，而且首先基于在元件表面上延伸的微型光栅。当光学性能主要由光栅结构确定时，元件的整体形状可以是简单的。例如，元件表面不需要像传统的透镜一样弯曲，而是光栅可以位于平坦表面上。这允许将元件主体实现为例如具有低厚度的平板。实际上，微型光学元件通常被制造为薄膜结构。在本文所指的微光学涵盖折射地操作的光栅结构和借助于衍射光栅的光操纵。衍射光学形成微光学的特定领域。在衍射光学中，光学元件的操作不再像折射光学中的情况一样基于在具有不同的光学密度的两种材料之间的界面处的光线的折射，而是基于光的衍射。在衍射光学元件中，光栅的结构细节的大小在光的波长的量值处或以下。微光学日益扩展到不同的应用领域。其优势之一是光学元件的性能特性是可变和灵活地可调整的。另一方面，制造技术的发展使得当今能够通过不同的复制技术进行微光学元件的成本有效的大批量生产。这些复制方法中的一般原理在于包含微米级或较小的三维结构的期望光栅的反副本在特定的模制/压制工具中被提供，所述模制/压制工具用于将光栅结构压制在适合的光栅材料的表面上。如上所述，微光学元件通常被制造为薄膜结构。在典型的方法中，一层液晶材料例如可通过紫外(UV)光或热来固化的适合的热固性树脂被散布在薄的支撑/基膜上。压制工具被压在包含固化材料层的薄膜上，且UV辐射或热被同时引导到压制点以固化光栅材料。因为单独的微光学元件的尺寸通常为大约几毫米，因此通过这种方法将大量的元件压制在一块膜上是可能的，单独的元件随后从该膜被切除。以上提供的制造原理的最有用的实际应用之一是UV辊对辊工艺。在该方法中，压制工具被布置在圆柱形辊/棒的表面上，所述圆柱形辊/棒绕着其纵轴旋转，且压制在膜上作为连续的过程发生，所述膜被引导而经过所述辊。基膜涂有UV固化树脂，且UV辐射被引导到压辊和膜的接触点。上述的批量生产方法尤其适合于要求低成本微光学元件的应用，这是例如在不同的消费品中的情况。典型的例子是数码相机或例如手机的集成相机元件的塑料闪光灯透镜。对微光学元件的材料特性的要求主要由元件的期望光学性能设定。例如，对可见光设计的透镜应该在可见光波长处具有高透射率。透射率也应该在所述波长范围内是一致的。换句话说，透镜应该为透明和光学透明的，而没有任何着色效果。这通常也是分光镜应用中的情况，在分光镜应用中，试图以不同的方式特别控制不同的波长。波长之间的区分通过实际的光栅结构来实现，光栅结构的性能特别依赖于波长，材料本身是无色的。然而，尤其是在消费品中，设备的所有可见部分的外观也变得日益重要。换句话说，除了其光学性能以外，如果所述类型的便携式设备中的相机的闪光灯透镜在外观上匹配设备盖的一般外观，这将是有利的。例如，如果透镜能够被染色以匹配设备的一般着色，这将是合乎需要的。光学元件的着色不仅与闪光灯装置有关，而且适用于许多其他的照明装置。另一方面，例如，在外观特别关键的手机中，如果产生闪光的LED元件通过透镜显示，这可能在某种程度上被视为缺陷或干扰因素。透镜的适合的着色可能遮蔽LED以便是不太显著的。因此，明确地需要有色的微光学元件及利用这样的元件的照明装置。然而，元件的有色性应实质上不应影响元件的主要预期的光学功能。此外，应该可能成本有效地实现微光学元件的有色性作为元件的正常批量生产工艺的部分。发明目的本发明的目的是对以上提出的需要作出响应。发明概述本发明的特征在于在权利要求1、4和8中提供的内容。本发明的每个方面和实施方式所共有的一个本质问题与物体尤其是光学元件的颜色和有色性有关。在本发明的背景下，所谓有色性主要是指如人眼所察觉到的光学元件的外观。不像作为元件表面的形状可能导致的光的折射的结果，在眼睛和看到的物体之间的良好透射和光学透明的元件不大影响物体的视觉感知。元件越平坦且它具有的表面越平坦，元件就越容易被察觉。如果这种元件的材料是有颜色的，来自这种元件的在对应于该颜色的波长处的光的反射与其他波长相比增大了。人眼察觉到该元件被着色。同时，在该元件后的物体不像在清晰的，即无色元件的情况中的一样清晰地显示。根据一个方面，本发明集中于透射型光学元件，其包含用于引导通过元件传播的光的表面起伏微光栅。表面起伏微光栅在本文意指具有小于或等于100 μ m的光栅周期的三维周期性表面起伏结构。该光栅的简单例子是菲涅尔透镜型光栅，其由薄膜表面上的一系列相邻的倾斜小面构成，小面的倾斜度在整个光栅发生改变。该光栅也可以是衍射光栅，其光学性能至少部分地基于光的衍射，且光栅的典型特征对应于将由兀件弓I导的光的波长的量值。表面起伏光栅可位于元件的自由表面上。可选地，它可以嵌入分层元件结构中。本发明的光学元件的透射型操作意指该元件必须由一种或多种透明的材料形成。所谓材料、膜和层的透明度在本文意指在选定的膜/层厚度的情况下，在相关的波长范围的入射辐射功率的至少50%穿过所述膜/层被透射。 在原理上，本发明的光学元件可由适合于工业上可应用的光栅制造工艺如复制工艺的任何透明材料形成。根据本发明，光学元件的厚度的至少一部分由有色的材料形成，以便使光学元件有颜色。在本发明的背景下，所谓有色性主要是指通过人眼察觉到的光学元件的外观。因此，所谓有色光学元件是指在可见光波长范围中的元件的反射光谱以一种方式偏离平坦的波长范围，作为普通人眼的敏感度的反射光谱和波长依赖性的结果，当覆盖层被白光照射时，人眼感受到有色的，即非白色的反射光。
有色的光学元件提供优于现有技术解决方案的极大的优势。首先，光学元件可被染色以匹配设备的一般着色，其中，它形成的该设备的一部分。另一方面，有色的元件可至少部分地遮蔽在衍射光学元件后面的物体。这些特征例如在消费品应用中可能非常重要。当部件的有色性通过元件本身的有色部分而不是例如另外的有色反射膜来实现时，该元件的构造可保持简单。元件的包含有色材料的厚度部分可改变。可能有被形成为被全部着色的单层材料的整个元件。例如，有市场上可购买到的已着色的膜，其适合于通过例如热凹凸印在其上形成光栅。另一方面，元件可形成为分层的结构，仅有一个或几个层被着色。有色材料的有色性可以是材料本身的固有特性。另一方面，在较灵活的方法中，通过插入到待着色的材料中的着色剂来实现有色性。着色材料的实际有色性随后由其中的着色剂的类型和数量确定。所谓着色剂在本文意指一种物质，其当存在于光学元件的材料中时优选地对除了光学特性之外的材料特性没有任何实质性的影响。换句话说，除了光学元件材料的光学特性之外的特性也将实质上类似于不存在着色剂的情况。在这个意义上，本文讨论的着色剂是添加剂。在优选的实施方式中，光学元件被形成为具有小于或等于Imm的厚度的薄膜结构。作为紧密型板形构造，薄膜光学元件可被灵活地集成到各种设备中。此外，可通过有效的复制工艺制造薄膜结构。在优选的实施方式中，光学兀件包括光学透明的基底层和位于基底层上的覆盖层，微光栅在覆盖层的表面上形成，所述表面与覆盖层的面向基底层的表面相对，覆盖层材料包含着色剂以便使光学元件被着色。这种分层结构提供了许多优势。首先，当通过仅存在于覆盖层中的着色剂实现有色性时，可以使用标准型清晰的(即无色的)基底层膜，其以合理的价格可购买到。从制造观点看，在形成覆盖层的阶段可以灵活地进行着色，如在本文件中稍后详细讨论的。基底层厚度对元件的光学性能没有很大的影响。最适合的厚度在50-600 μ m的范围内，取决于所讨论的应用及用于生产这种元件的制造工艺。一般来讲，基底层可根据现有技术中已知的原理来实现。在基底层和覆盖层之间，也可以有例如用于促进层之间的粘合或便于元件的制造过程的一个或多个附加层。另一方面，被提议来例如保护基底层免受划破的附加层可以在该层的背表面上形成。抗反射涂层也是可能的。一些市场上可买到的基底层膜具有集成到其上的这些种类的附加层。在原理上，覆盖层的材料也可以是任何已知的光栅材料，材料选择的标准主要由所使用的制造工艺和与基底层材料的兼容性设定。当今通过印刷或模制技术来最有效地制造表面起伏光栅。根据实际的制造工艺，适合的材料的实例包括通过紫外光(UV)、热、和/或例如湿气可固化的漆。非常多的这些种类的材料是市场上可购买到的。最佳的覆盖层厚度取决于例如光栅结构的剖面及所使用的印刷/模制工艺。通常，期望尽可能低的厚度。覆盖层的厚度可以在例如0.5-200 μ m的范围内。根据本发明的光学元件的着色剂的实际组成自然取决于待着色的材料。这两种物质必须彼此相容。例如，对于适合于通过印刷工艺制造光栅的不同漆，有市场上可购买到的也相容的具有很多色调的油墨。
重要的是注意，有色性，S卩，光学元件的光谱上非均匀的反射性不应干扰实际设计的光学元件的光学性能。具体地，当光学元件被设计为在入射光的宽波长范围内操作时，有色性不应改变所设计的元件的光学性能的光谱特性。有色性也不应通过降低穿过元件的透射率来使光学元件的清晰度恶化。再次，改变光学性能的问题应该主要从人眼感受观点考虑。换句话说，相关问题是人眼是否感受到光学元件的光谱性能的可观察到的变化。在本发明的背景下，所谓人眼是指如在有色光学器件的领域中所理解的理论上普通的人眼，其中确定了用于对由人眼感受到的有色性进行建模的不同标准。这些标准考虑了人眼的非均匀的光谱响应。这些模型系统的一个实例是CIE L*a*b系统，其经常简写为“CIELAB”。它可能是由国际照明委员会(国际照明委员会，因此其首字母缩写为CIE)规定的最完整的颜色空间。它描述了所有可被人眼看到的颜色并被最初被创建以用作作为颜色基准的设备独立的模型。自然，光栅材料的有色性的效果可在光栅设计中被考虑，以便调整光栅性能的波长相关性以补偿光栅材料有色性的效果。然而，这是着手进行的有挑战性和麻烦的方式。更优选的方法是以保持(如人眼感受到的)通过光学元件传播且与其中的衍射光栅相互作用的光的原始有色性实质上不改变的方式来实现光学元件的有色性。在许多应用中，微光栅的功能部分由明显大于可见光波长的尺寸级中的结构构成。然后可能设计和实现在可见光波长的整个范围内实质上同样地操作的光栅结构。另一方面，在光学元件的着色部分的适当厚度和其中的着色剂浓度的情况下，即，在足够低总量的着色剂的情况下，有色性不会显著影响光学元件的总透射率，因此由着色导致的光功率的总损失可实际上保持无关紧要。本发明的创造性思想的优点在根据与本发明相关的第二方面的照明装置中非常有利。照明装置包括主要的光产生元件及透镜，透镜根据预定的方式重新分布光，即，收集和引导由光产生元件最初发出的光。在原理上，照明装置可以为任何类型。实例包括用于一般的室内和室外照明应用的不同类型的照明设备和例如在汽车或工业应用中的特定照明设备。另一方面，照明应用也可被集成到诸如手机的便携式电子设备中。根据本发明，照明装置的透镜包括上述根据本发明的第一方面的光学元件。根据本发明的照明装置的外观可通过透镜的适当选择的调色根据需要被适当地调整。所谓外观在本文自然意指当主要光产生元件不操作时，即，不发射光时的光学元件的外观。可选择透镜的颜色以和设备(例如，消费照明设备或手机，照明装置形成该消费照明设备或手机的一部分)的总体颜色相容。另一方面，当通过透镜观察时，有色的透镜也使光产生元件不太可见。在根据本发明的照明装置的优选实施方式中，光产生元件包括发光二极管LED。例如，遮蔽光产生元件，即，当通过透镜观察时使它不太可见的效果是有价值的，因为LED经常看上去稍黄且因此是不合意地引人注目的。由该实施方式实现的一个特定的优势与白光LED相关。在所发射的光束的外围处，由白光LED发射的光的颜色经常是稍微带色的，一般为微黄色。在光学元件的适当选择的有色性的情况下，其有色材料可吸收光的不需要的有色部分的波长，因此增强了光束的白色度。这种基于LED的照明装置可用在例如用于一般照明目的的照明设备中。作为另一个实例，它可以是基于LED的闪光灯装置。上面讨论的光的原始有色性的保持尤其重要的一组情况通过被设计成产生白光的照明装置形成。因此，在根据本发明的照明装置的优选实施方式中，光产生元件被配置为产生白光，且元件的由有色材料形成的部分的厚度及其颜色强度被选择成保持由透镜重新分布的光的颜色为白色。这里的白色度可由所述已知的模型或标准中的任何一个例如CIELAB系统定义。这些标准通常定义一个特定的范围，在该范围内，光对于人眼实质上是白色的。该范围允许在其内的强度的某些变化，这些变化是每一波长的特征。该实施方式中的关键原理在于有色材料的厚度和其颜色强度被保持在某些范围内，在这些范围，着色剂对覆盖层的透射光谱的影响不会使入射白光的颜色偏离人眼感受到色彩为白色的范围。自然，着色剂总是在某种程度上改变覆盖层的透射光谱。然而，发明人发现对于由人眼感受到的有色性，可能选择光学元件中的有色层厚度及着色剂浓度，使得尽管产生了被着色的覆盖层的反射率，仍然保持由白光产生元件发射的且通过光学元件传播的光的白色度。实际的厚度及着色剂浓度取决于许多因素，包括例如着色剂的类型及由光产生元件发射的光的光谱和强度，且因此不能给出普遍有效的值。上述的产生白光的照明装置可以是例如产生一般的室内或户外照明的照明装置。它也可以是闪光灯装置，其中保持光的白色度非常重要，以便避免通过相机拍摄的图片中的颜色失真。 上述的产生照明装置的白光的有益特征在优选实施方式中特别有利，在该实施方式中，照明装置是基于LED (发光二极管)的闪光灯装置，其中光产生元件包括LED以产生高亮度的闪光脉冲。除了普通的数码相机以外，这些类型的基于LED的闪光灯装置也用在例如手机和其他具有集成相机的便携式电子设备中。这些类型的设备的共同特征是设备的外观非常重要。这意味着作为设备盖的一部分的闪光灯透镜必须不仅在技术上有效而且也应该看上去好看。另一方面，如果产生闪光的LED元件通过透镜明显可见，这可在某种程度上被视为缺陷或干扰因素。该实施方式提供了针对这两个方面的解决方案。闪光灯透镜可被染色以匹配设备盖的总体颜色。同时，透镜的有色性遮蔽了在透镜后的LED，以便实际上对设备的用户是不可察觉的。适合于闪光灯应用的具有各种部件细节的高亮度白光LED是当今市场上可购买到的。根据本发明，简单地使用这种部件作为主要光产生元件并实现闪光灯透镜的有色性，使得由LED产生的光的白色度不被破坏。此外，作为典型的消费品，具有集成相机及附接到其的基于LED的闪光灯装置的电子设备通常在其制造成本上非常关键。也从这个观点看，本发明特别是在光学元件的薄膜构造的情况中提供了有效的解决方案。本发明的第三方面与用于制造透射型微光学元件的方法有关，所述微光学元件包括用于引导穿过光学元件传播的光的表面起伏微光栅。根据本发明，光学元件的厚度的至少一部分由有色材料形成以便使光学元件被着色。以上讨论的涉及衍射光学元件结构、材料和应用的细节的内容也分别适用于本发明的制造方法方面。相反，以下解释根据本发明的方法和其实施方式的公开内容在合适的程度上反过来也适用于本发明的衍射光学元件和照明装置方面。本发明的方法提供了实现有色的微光学元件的非常有效和灵活的方式。如关于本发明的照明装置方面所述的，在适当选择由有色材料形成的元件的厚度及颜色强度的情况下，可实现期望的有色性而不会实质上负面地影响衍射光学元件的主要光学性能。根据本发明的方法可通过使用微光学领域中已知的工艺和设备来执行。更可取的选择是不同的复制工艺。在复制工艺中，通过使用特别配置的压制工具和适当的条件来便于光栅结构的形成，大量单独的衍射元件可在公共膜上形成。例如，在简单的方法中，根据本发明的方法可包括采用市场上可购买到的已着色的膜及通过热凹凸印在其上形成期望的光栅几何结构。复制工艺的一种非常优选的类型通过照惯例从印刷业已知的辊对辊(或卷对卷)工艺的不同变化来形成。优选地，光学元件形成为具有小于或等于Imm的厚度的薄膜结构。除了部件的低厚度及因此低的材料消耗和小的总体尺寸外，薄膜也实现最有效的复制工艺——包括辊对辊工艺——的使用。在一个特别优选的实施方式中，该方法包括下列步骤:-提供光学透明的基底膜；-将实质上液态的可固化光栅材料散布到所述基底膜上；-通过使所述基底膜(其上具有所述光栅材料)与根据预定的微光栅配置的压制表面接触并在所述压制表面和所述基底膜之间的容积中提供固化条件以便至少部分地固化所述光栅材料来形成包含预定的表面起伏微光栅的覆盖膜；及-使所述压制表面与至少部分地固化的光栅材料分离。此外，在该实施方式中，在将所述光栅材料散布到所述基底膜上之前将着色剂添加到所述光栅材料。以上确定的该实施方式的核心在于在将光栅材料散布到基底膜上之前将着色剂与实质上液态的光栅材料混合的思想。着色剂对优选地最初光学透明的，即透明和未着色的光栅材料上色。基底膜和覆盖膜的材料和厚度可根据上文关于本发明的光学元件方面描述的原理来选择。如上所述，在原理上，光栅材料可以是适合于通过例如丝网印刷、柔版印刷或胶版印刷工艺来形成衍射光栅结构的任何已知的材料。然而，所选取的材料优选地满足几个条件。首先，自然地，所选取的材料必须适合于在其中添加着色剂。这不是一个问题，因为有许多种类的市场上可购买到的可固化漆，其具有用于调节漆的着色的各种相容的着色添加齐U。另一方面，也有市场上可购买到的适于用作光栅材料的已着色的物质，其中，在制造该物质时已经添加了着色剂。更可取的选择是着色也可通过将不同的色调和颜色混合来自由调整的材料。此外，优选地，光栅材料足够硬以阻止在光栅表面形成划痕。光栅材料的固化越快，衍射元件的生产就可能越高效。固化的光栅材料的柔韧性便于单独的衍射元件与形成有所述衍射元件的膜分离。在辊对辊工艺中，固化的光栅材料及基底膜的柔韧性是必要的。光栅材料也应对由于不同种类的环境条件和/或物质造成的损耗有化学阻抗性。此外，光栅材料应没有溶剂。一种非常重要的材料选择标准是应能实现基底膜和光栅材料之间的良好的粘合。最初的液态光栅材料可例如通过热来固化。然而，在该方法的优选实施方式中，通过紫外(UV)光来固化光栅材料。在UV可固化材料中，漆和着色的颜料被化学地结合在一起，因此改善了漆和颜料之间的散布和机械特性。这导致了光栅材料的平稳和均匀的着色及永久组成。后者可通过使用抗UV和太阳光的颜料来进一步增强。此外，UV凸凹印是一个冷却过程，意味着在该过程中不发生不需要的热引起的材料变化。也可能使用经由两阶段过程来固化的材料，在所述两阶段过程中，确定光栅表面结构的初步固化在存在UV光的情况下发生，其后在该结构的光不能达到的部分中的最终固化稍后通过空气的湿气来实现。附图简述在下文中通过在附图中示出的本发明的优选实施方式更详细描述了本发明。
图1示出了制造根据本发明的有色透镜的原理的示意图。图2-6示出了根据本发明的有色透镜的测试结果。本发明的详细描述在图1中示出的方法以提供透明和清晰的基底膜I作为最终的光学元件的支撑层开始。基底膜的材料可以是例如聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚氯乙烯PVC、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚酯PETG、环烯烃聚合物C0P、环烯烃共聚物C0C、聚氨基甲酸酯PU、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚砜PSU、聚甲基戊烯PMP或三乙酰纤维素TAC。基底膜的厚度可以在50-600 μ m的范围内。基底膜可包括用于例如保护和/或粘接目的的一个或多个附加层。随后提供光学透明的，即，未着色的液态UV可固化的热固性树脂2作为最终形成衍射透镜的光栅层的材料。着色剂3被添加到热固性树脂以形成着色的混合物。可选地，可以使用已经包括着色剂的着色的热固性树脂。着色的热固性树脂4被喷溅到基底膜上以在其上形成具有例如10 μ m的层厚度的覆盖膜5。上面具有着色的热固性树脂的基底膜随后在压辊6上方被馈送，所述压辊具有其上附接的复制工具7。复制工具具有根据待生产的透镜的期望光栅而配置的表面结构的阵列。UV光束8被引导到基底膜和压辊的接触区域，因此在基底膜和压辊之间的容积中的热固性树脂被固化。当压辊旋转时，上面有固化的光栅结构9的基底膜与辊分离并被向前馈送及可能卷在存储辊(图1中未示出)上。最终，两层膜1、5被切割成单独的透镜(图1中未示出)。为了证明本发明的可行性，用于基于LED的闪光灯装置的着色的闪光灯透镜被设计并通过UV辊对辊工艺来制造。通过具有0.175mm的厚度的清晰的聚碳酸酯膜来形成基底层。罩印清漆Marabu UVRS910和印刷油墨Marabu UVRS934 (卡红)分别用作光栅材料和着色剂。着色的罩印清漆被涂敷到PC膜作为具有5μπι的厚度的层。汞灯用于在压辊和膜的接触区域产生160W/cm2的照明功率，所述膜以15m/min的速度被馈送而通过压制点。图2示出了在该过程中制造的着色透镜10的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图。参考透镜被类似地制造，但没有将印刷油墨添加到罩印清漆。通过分光光度计Perkin Elmer Lambda25测量着色透镜和参考透镜的透射光谱。图3示出了所测量的光谱曲线。如曲线清楚地示出的，被添加到罩印清漆的印刷油墨导致在红光波长处的透射率的明显下降，因此使透镜被着色。图2的闪光灯透镜的有色性的效果通过模拟基于LED的闪光灯布置的装置来被研究。在图4中示出了装置11。白光LED12用作该装置的主要光产生元件。闪光灯透镜10被设置在LED前方距离其0.6mm处，以搜集和重新分布由LED发射的光13。这种布置对应于例如手机中的典型的基于LED的闪光灯布置。由透镜重新分布的光14朝着白色参考表面15对准。LED和参考表面之间的距离是100mm。为了确定从参考表面反射的光的有色性，首先通过辐射计Konica Minolta CS2000测量其辐射光谱。图5示出了在具有着色透镜和参考透镜的照明区域的中心测量的辐射光谱。如在图5的曲线中可以看出的，LED在约420-720nm的波长范围发射。对于这两个透镜，也在照明区域的外围测量了辐射光谱。基于所测量的辐射光谱，随后针对这4种情况中的每一种计算根据CIELAB系统的颜色坐标。图6示出了这种方式确定的位于CIE色度图(从www.lightemittingdiodes.0rg采用的CIELAB1931色度图)上的颜色。白色范围区域，即，由人眼察觉为白色的颜色位于该图的中央。该白色范围区域允许光的光谱和强度中的一些变化。在彩色光学领域中，干净的白色——所谓的等能量白色被确定为位于点x=0.38、y=0.38处，亮度为最大。在图5中可观察到，虽然相对于使用清晰的参考透镜测量的结果被稍微移动，通过有色透镜产生的照明的所测量的有色性完全在图的白色范围区域内。换句话说，当在LED没有操作时观察时清晰地被着色的这种透镜可用在闪光灯布置中以重新分布白色LED的光而不会破坏闪光灯的白色度。此外，使用有色的透镜，在照明区域的中央和外围的测量点比使用清晰的透镜测量的相应点彼此更靠近。换句话说，在照明区域的中央和外围之间的颜色差更小。这被假设从在以着色的光栅材料制成的LED的光束的外围处的最初微黄的光的吸收产生。重要的是注意到本发明不局限于上述实例。相反，本发明的实施方式可在权利要求的范围内自由变化。
权利要求
1.一种透射型光学元件(10)，包括用于引导穿过所述光学元件传播的光(13)的表面起伏微光栅(5，9)，特征在于:所述光学元件(10)的厚度的至少一部分(5)由有色材料(4)形成以便使所述光学元件被着色。
2.按权利要求1所述的光学元件(10)，其中所述光学元件(10)被形成为具有小于或等于Imm的厚度的薄膜结构。
3.按权利要求1或2所述的光学元件(10)，其中所述光学元件(10)包括光学透明的基底层(I)和位于所述基底层上的覆盖层(5)，所述微光栅(9)在所述覆盖层的与面向所述基底层的表面相对的表面上形成，所述覆盖层的材料包括着色剂(3)以便使所述光学元件被着色。
4.一种照明装置(11)，包括光产生元件(12)和透镜(10)，所述透镜用于重新分布由所述光产生元件发出的光(13)，特征在于，所述透镜(10)包括根据权利要求1到3中的任一项的光学兀件(10)。
5.按权利要求4所述的照明装置(11)，其中所述光产生元件包括发光二极管(12)。
6.按权利要求4或5所述的照明装置(11)，其中所述光产生元件(12)被配置为产生白光(13)，且所述光学元件的由有色材料形成的部分的厚度及所述部分的颜色强度被选择成保持由所述透镜重新分布的光(14)的颜色为白色。
7.按权利要求4到6中的任一项所述的照明装置(11)，其中所述照明装置是基于LED(12)的闪光灯装置(11)。
8.一种用于制造透射型微光学元件(10)的方法，所述方法包括形成用于引导穿过所述光学元件传播的光(13)的表面起伏微光栅(9)，特征在于，所述光学元件(10)的厚度的至少一部分(5)由有色材料(4)形成以便使所述光学元件被着色。
9.按权利要求8所述的方法，其中所述光学元件(10)被形成为具有小于或等于Imm的厚度的薄膜结构。
10.按权利要求8或9所述的方法，其中所述方法包括以下步骤: -提供光学透明的基底膜(I); -将实质上液态的可固化光栅材料(2，4)散布到所述基底膜上； -通过使上面有所述光栅材料的所述基底膜与根据预定的表面起伏微光栅配置的压制表面(7)接触并在所述压制表面和所述基底膜之间的容积中提供固化条件(8)以便至少部分地固化所述光栅材料，来形成包含所述预定的表面起伏微光栅(9)的覆盖膜(5);及 -将所述压制表面(7)与至少部分地固化的光栅材料(2，4)分离，且其中 在将所述光栅材料散布到所述基底膜上之前将着色剂(3 )添加到所述光栅材料(2 )。
11.按权利要求8到10中的任一项所述的方法，其中通过紫外(UV)光来固化所述光栅材料。
全文摘要
透射型光学元件(10)包括用于引导穿过光学元件传播的光(13)的表面起伏微光栅(5,9)。根据本发明，光学元件(10)的厚度的至少一部分(5)由有色材料(4)形成以便使光学元件被着色。
文档编号G03B15/05GK103097924SQ201080067870
公开日2013年5月8日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者沃特里·卡利马 申请人:纳诺科普有限公司