具有阶梯透镜的光学装置的制作方法

专利名称：具有阶梯透镜的光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一个具有至少一个阶梯透镜的光学装置。
阶梯透镜或菲涅耳透镜可追溯到法国物理学家奥古斯丁·吉恩·菲涅耳，他创造了这个光学元件，在十九世纪也称为环形透镜。与其他使用的实心体光学透镜相反，阶梯透镜或菲涅耳透镜具有各个同心的阶梯，它们设置成基本垂直于透镜的主平面，并且各个环形段位于各阶梯之间。环形段的光学有效表面形状大致相应于常规实心体透镜表面段的形状，但上述表面基本上更靠近相关透镜的反面。另外，阶梯的光学上基本无效表面尽可能设置成平行于光传播的主方向，以产生最小可能的反射或很少的不希望的散射光。所以，大致上除了阶梯造成的干扰外，菲涅耳透镜具有与常规透镜相似的成像性质。但是，菲涅耳透镜与常规透镜相比具有显著的优点，使得这类透镜在许多应用中成为明显优先的或唯一可能的选择。菲涅耳透镜具有较小的厚度，需要较少的光学材料，因此更轻和具有较低的吸收率，由此特别是当用于高光强的照明设备时也较少发热。
例如，菲涅耳透镜非常有利地用于剧场、舞台、摄影棚、电影院或其他建筑照明的阶梯式聚光灯。
但是，菲涅耳透镜的较小厚度也意味着它们往往更容易制造。对于压印、喷射模制或热成形，由于其冷却和脱模性能，较薄的菲涅耳透镜比实心体的同样透镜可以更好地控制。当上述透镜尺寸增加时，这些优点非常重要。因此，优先的应用领域是照明技术，特别是在剧场和摄影棚中，特别是对于电影院、舞台上和其他建筑中，高的光量经常也引起高的热载荷，而对成像性质的干扰不太重要。
从铁路交通的信号技术已经知道一种阶梯透镜，它具有一个中心设置的平行棱镜装置，可以把光线优先射入下半个空间，它用于提供一部分光线进入阶梯透镜，以提高近范围内的信号分辨率。
本发明的目的是进一步提高阶梯透镜的使用能力，特别是照明用途。
依靠权利要求1规定的特征，以出乎意料的简单方式达到了这个目的。
采用本发明的光扩散元件，特别是一个扩散屏，可以得到构造光学性质的附加自由度。
阶梯透镜的几何光学成像与在扩散屏上散射的散射光瓣(叠加在成像上面)的组合，容许得到对采光有重要影响的照明光分布。因此，如果适当选择扩散结构及其几何尺寸，不仅可以抑止制光源或发光体成像，而且甚至可以大大减少或避免照明光束路程的差错。
在具有比其支架小的光源的反光罩装置情形中，找到一个特别有意义的用途，例如，一个高压放电灯，具有几毫米量级的发射范围和明显较大的支架直径。在这种类型的光源情形，由于通过反光罩的支架需要在反光罩内有一个比光源大得多的开口，由此在该开口内靠近光轴不能反射光束，造成中心光场变暗。适当选择光扩散装置的前散射瓣，最好是一个圆形的中心扩散屏，出乎意料地发现，基本上可以保持阶梯透镜的几何光学性质，并且还可以避免中心光强的降低。
在这种情形中，光学装置最好形成为一件，以便根据制造技术在单个压印操作中方便地同时制造出阶梯透镜和扩散屏。
阶梯透镜最好是一个非球面透镜，以便补偿球面偏差和达到有可能最好的成像性能。
如果阶梯透镜具有一个主体，它有一个光束成形有效的，基本上为凹形的表面，则有可能考虑更复杂的光学要求，因为这使得有可能确定凹-凸透镜或双凹透镜，例如，其中阶梯透镜及其主体在几何-光学上是有效的。
另外，阶梯透镜可以具有一个基本上为凸表面的主体，由此建立凸-凹或双凸透镜。
大致说，可以按光束成形方式独立地利用主体形状，以及可以按组合或叠加方式利用阶梯透镜的光束成形性质。
在这种情形中，阶梯透镜的主体可以理解为如果阶梯透镜的阶梯从阶梯透镜去除后造成的部分，这意味着是一块材料，阶梯透镜的阶梯加在它上面，或者把上述阶梯压入其中。
因此根据制造技术，可以首先估计所希望阶梯透镜的形状，依靠主体的另外构形，最好是平-凹、平-凸、双凸、双凹、双凸或凹-凸形式，达到附加的光束成形性质。
如果阶梯的基本上为环形的光学有效表面构成圆弧表面段，则可以利用根据制造技术易于实现的几何形状，并且它仍具有比较好的光学性质。
在一个简单、有成本效益的实施例中，阶梯的基本上为环形的光学有效表面形成为锥套形状。
但是，如果相关阶梯的基本上为环形的光学有效表面成形使得当光从单个实焦点进入透镜时一个具有垂直于光轴的波阵面的近似平面波离开透镜，则在一个聚光阶梯透镜、即在一个具有正焦距和实焦点的透镜情形中，基本上达到最佳的光学成形性能。在一个扩散透镜、即在一个具有负焦距和虚焦点的透镜情形中，当进入阶梯透镜的平面波光线转换成一个其中点看似从单个虚焦点开始的球形波，则达到最佳性能。
在一个特别优选的实施例中，扩散屏设置成仅在阶梯透镜的一个中心区中，最好是在阶梯一侧，因为这个实施例已经可以用高精度的单热成形步骤来制造。
如果扩散屏以定界的方式设在阶梯透镜中心区，则特别有利，因为采用这种方式可以在照明装置中产生一个意想不到的可变光强分布。例如，采用光阑或进入光场的变焦，可以改变它的直径和建立从散射光到几何光学成像光的可变化调节的转换。只要仅有光线射入内部扩散屏上，其性质就确定了出射和照明光场的形状。如果当光场直径增大时愈加出现几何光学成像性质，例如，可以达到照明光锥的高度均匀的放大。
如果光扩散元件具有扩散到不同范围的区域，最好具有一个在中心扩散到较大范围的区域和一个在边缘扩散到较小范围的区域，则可以在要改变的光分布中达到更连续和更平稳的转变。
与扩散屏的材料有关，扩散屏最好以适于其扩散性能的方式由热成形、特别是压印来制造，以及/或者由喷射模制来制造。
阶梯透镜和/或扩散屏的优选材料是玻璃和玻璃-陶瓷材料。在玻璃陶瓷情形，对温度变化的高阻抗特别有利。
另外，具有阶梯透镜和扩散屏的光学装置可以由许多元件依次组成，以利用不同的制造方法及其优点。
因此，特别是一个压印塑料阶梯透镜可以与一个玻璃的扩散屏连接，由此产生一个由玻璃和塑料制造的混合复合物。
如果阶梯透镜包括具有第一色散性能的材料，以及另一个具有相反折射能力的透镜，最好是一个具有第二色散性能材料的阶梯透镜，甚至有可能建立色差修正或消色差透镜系统。
在本说明中光程长度是指分别相应采用的光谱的中心区波长。
如果阶梯透镜是一个压印塑料透镜，如果这个透镜在相关阶梯上具有一个小于约1000光学波长的光程长度差，则是非常有利的，因为一般有可能实现一个比较平的阶梯透镜，它仅对几何光学的光传播引起很小的干扰。
另外，在局部高光强的情形，与构造有关，可以非常实用地不按照常规采用的胶质滤光器，相反采用涂层或有色玻璃，胶质滤光器在强的光强区，例如在实焦点附近，可能迅速脱色，甚至熔化和点火。
因此，如果阶梯透镜和/或扩散屏形成为一个滤光器，特别是一个紫外、红外或彩色带通滤光器以及/或者一个交换滤光器，则有可以提供非常可靠和更确切的滤光。另外，在这种构形的范围内，制造各套光学装置，它们最好具有分色或干涉滤光层，与确定光源的确定光温相协调。
因此，例如，沿低色温值方向的一个确定的色偏移可以对一个高压放电灯赋予一个黑体辐射器，例如一个白炽灯的光谱。
另外，可以按确定的方式缓和发光放电管的光谱上突出的带，由此可以达到更均匀的光谱分布。
此外，采用这种类型的滤光装置，对于预定的光源光谱，也有可能模拟在其光谱分布中的采光气氛，例如，晨曦光、黄昏光、雷电光，从而依靠单个光源和指定的一组本发明的光学装置可以满足适于摄影棚、剧院、电影场和建筑的大多数要求。
因为双色和干涉滤光器以高的光谱精度持久地承受高的辐射强度，与用途有关，这些滤光器不仅可以在光谱上较好，而且由于它的寿命长，也可以比常规的彩色滤光片省钱。另外，恶劣的环境条件，例如在建筑照明或室外录像情形，更需要采用这种类型的光学装置。
当采用塑料透镜和/或扩散屏时，如果涂以机械的防刮层，则特别有利。
另外，不希望的反射，特别是在阶梯区域，不仅导致主光通量的光损失，而且在照明平面上甚至可能形成更亮的圆或点，依靠在上述阶梯区域上的防反射层，它可以被大大降低或甚至被抑止。
以下采用优选的实施例和参照附图来更详细说明本发明。
在图中

图1表示了阶梯透镜光学装置的第一个实施例，具有一个近似设在中心的、基本为圆形的扩散屏，扩散屏具有相互稍有转动的各个小面，图2表示了阶梯透镜光学装置的第二个实施例，具有一个近似设在中心的、基本为圆形的扩散屏，扩散屏具有采用蒙特卡罗法与其正规的位置偏离的各个小面，图3表示了阶梯透镜光学装置的第三个实施例，具有一个近似设在中心的、基本为圆形的扩散屏，其中扩散屏的各个小面位于一条阿基米德螺旋线上，图4表示了一个通过具有中心扩散屏的平凸透镜的横截面，其主体按基本为平面方式形成，其阶梯透镜按凸方式形成，图5表示了通过双凹阶梯透镜装置的横截面，具有几何光束扩张或光扩散性质，其中主体及其几何光学有效阶梯透镜系统均基本上构成凹的方式，图6表示了图4所示横截面的上面段细节的放大图，图7表示了一个凸凹阶梯透镜装置的横截面，其主体按凹的方式构成，其几何光学有效阶梯透镜系统基本上按凸的方式构成，图8表示了一个混合透镜装置的横截面，包括一个压印的平凸塑料阶梯透镜装置，配装到一个玻璃的扩散屏上，图9表示了一个混合消色差镜的横截面，其中玻璃的平凸透镜与具有不同色散的塑料或玻璃双凹阶梯透镜相连接。
优选实施例的详细描述以下参照优选实施例更详细地描述本发明。
该描述一般认为进入透镜的光线在图中按从左侧向右侧的方式传播。
另外，在各个实施例的描述中，对光学装置1的相同或基本相同的构造部分采用相同的编号。
以下参照图1，它表示了阶梯透镜光学装置的第一个实施例，具有一个基本为圆形的扩散屏，它近似设在中心，具有相互稍有转动的各个小面。
整个用1表示的光学装置包括一个阶梯透镜2和一个设在其中心区的扩散屏3。
阶梯透镜2具有同心设置的环形阶梯，在图1中仅以举例方式用编号4、5和6表示了光学有效表面区。
在图1中说明的扩散屏，以及也在图2和3中说明的扩散屏3，均为如在德国专利申号DE 103 43 630.8中描述的扩散屏，它为同一申请人于2003年9月19日申请，名称为“扩散屏”，其整个内容引入本公布内容中作为参考。
在这个特定的优选实施例中，按单个热成形步骤从基本平的主体7制造光学装置1，在一个实施例中基本上为塑料。
以下，首先仅描述图1、2和3中说明的光学装置1的共同特性，然后详细说明其相关的差别。
圆形扩散屏3设在主体7的出光侧，并且在第一环形段8内沿整个区域延伸，第一环形段8被明确定界，并且最好贴近上述扩散屏而无任何断开。
在具有右侧实焦点，即正焦点的透镜情形，在扩散屏3区域，以及也在环形表面4、5、6和8区域中，主体7最好按凸的方式或向外弯曲的方式成形，如在图4和6所说明的横截面中举例示意表示。
在具有左侧虚或负焦点的透镜情形，在扩散屏3区域，以及也在环形表面4、5、6和8区域中，主体7最好按凹的方式或向内弯曲的方式成形，如在图5所说明的横截面中举例示意表示。
但是，特别是在采用图8和9所示横截面的混合透镜时，主体7也可以由两件或更多件形成，因而包括具有阶梯透镜2的主体段7和另外的主体段9，主体段9可以形成为平面方式，如图8所示，或者形成为平凸方式，如图9所示。
最好是，在混合透镜中，主体段9用第一玻璃材料制造，主体段7用与主体段9不同色差的第二玻璃材料制造，或者用可热成形的塑料制造。
以下参照图4，它表示了一个具有中心扩散屏3的平凸阶梯透镜，也可参照图6，它按放大图复现了图4的细节。
在图4和图5中说明的单件阶梯透镜2情形中，相关的光学有效表面11、12、13可以是一个非球形或球形透镜的一部分，光学装置1可以具有一个按平面平行方式形成的边区10，用于装在指定的机械插座中。
作为一个非球形透镜的一部分，成形上述阶梯的环形光学有效表面(如4、5、6、11、12、13)，使得具有垂直于光轴的波阵面的近似平面波组合在一个实焦点上。
此时，可设想光轴延伸通过光学装置的中心，基本上垂直于其主平面。
在图5所示的双凹阶梯透镜情形中，相关的环形光学有效表面均成形使得从左边进入的平面波，产生一个球形波的波阵面，它的虚焦点或表观原点位于图5所示阶梯透镜2左侧的光轴上。
情况是仅对于所采用光谱的中心波长范围中一个波长，这些几何光学条件真正保持正确。
为了简化制造，替代复杂的非球环形几何形状，也可以用球环段来近似一个非球形透镜。
此时，采用尽可能近似的球形段，即圆弧表面段作为各环的相关表面，以达到更简单的所需压印工具的制造。
另一个简化例如是利用锥套形状的光学表面于阶梯透镜，阶梯透镜具有非常多的阶梯数目，并且在相邻阶梯的边界点之间仅有小的相关光程长度差，因而光学表面仅适于其倾角为非球形透镜的平均倾角。
此时，根据希望聚光或散光的性质，可以按凹的方式或凸的方式构成阶梯透镜的各个环形段和中心圆形段。
为了说明本发明理念的非常广泛的可变化使用能力，图5表示了一个双凹阶梯透镜，图7表示了一个凸凹透镜，以及图8和图9表示了混合透镜，其中图9说明的透镜具有色差修正性质。
以下参照图9所示的混合透镜，其中在透镜14右侧具有实焦点的一个平凸玻璃透镜14与一个凹凸扩散阶梯透镜15连接。
总的选择两个透镜14和15的相关折射能力或焦距以及折射率。使得仍产生聚光的效果。这意味着总的效果是一个聚光透镜，焦点向右偏移。
但是，此时选择阶梯透镜15的材料使得在整个装置中其色散效应与平凸透镜14的色散效应相反，从而总的效果是这个透镜系统的色差较小。
在一个替代的构形中，阶梯透镜15也可以是叠合在透镜14上的压印塑料。这个塑料透镜15可以设有一个防刮层21。
如果采用压印玻璃透镜，则在相关阶梯区域中的光程长度差最好大于100光波长。
当采用压印塑料阶梯透镜时，最好相关阶梯上的光程长度差小于约1000光波长。
另外，环绕阶梯透镜中心圆形段的环形段基本上具有相同的径向范围16，意味着相同的阶梯宽度16，特别是参见图6。因而此时产生不同高度的阶梯，因为相关环形光学有效表面段的倾角通常随离开中心的距离增加而改变。
作为一个替代方式，为了在难以成形的材料制造技术方面达到高精度，光学有效表面段的高度17可以保持不变，由此造成具有不同宽度的环，特别是参见图6。
另外，阶梯透镜2和/或扩散屏3可以形成为一个滤光器，特别是成为一个紫外、红外或彩色带通滤光器和/或一个交换滤光器。
特别有利的是如果为此在一侧覆盖一层干涉滤光层20，如在图9例中设在平凸透镜14的左侧。
作为一个替代方式，也可以采用这个干涉滤光层系统来偏移色温或补偿光谱线。
另外，特别有利的是如果光学装置1的至少面对光源的表面为玻璃和被预应力处理，最好是热预应力处理，因为这造成热稳定性的明显增加。
扩散屏3一般可以同时设在光学装置1的左侧，即进光侧，以及设在右侧，即出光侧。
另外，如图7中示意说明，在每个情形中可以把扩散屏3同时设在进光侧和出光侧，从而按一个确定方式叠加它们的扩散效应。
另外，替代具有一个鲜明的径向边界，扩散屏3也可以具有不同范围扩散的区域，例如一个在中心扩散到较大范围的区域和一个在边缘扩散到较小范围并且最好连续发出的区域。
为此，例如扩散屏可以具有一个确定的粒度，包括在中心区22的一个较细粒度结构，以及随着径向距离增加，在边缘区23的一个较粗粒度结构，也可参见图8示意地说明这些情形。
在以下描述的扩散屏3的实施例中，可用于替代简单粒度或褪光区，尤其是新方法不按照一个规则扩散屏的各小面的规则设置。
按此，在图1说明的第一个实施例情形中，提供了一个具有透明主体7，9的扩散屏3，扩散屏3的光学有效表面再分成小面24、25、26，所设编号仅为举例，指定每个小面24、25、26有一个上升或下陷，按弯曲方式形成一个第二表面，设置小面24、25、26使得它们相互转动，或者采取不同的几何形状。
此时，一个小面可理解为由相关几何形状边缘轮廓所包括的表面。根据形成的第一表面，即扩散屏3主体7的表面为平的或弯曲的表面，几何形状包括的小面24、24、26可以相似地为平面或曲面。
对小面24、25、26指定的上升或下陷代表了扩散屏3的一个元素。上升或下陷把小面24、25、26作为基面，并且基本上至少位于上述基面之上或之下。上升或下陷可以作为照明情形中的一个透镜。
这个办法造成了许多不同轮廓光场的叠加，由此按希望成为一个圆光场。
根据相关小面的构形和对小面指定的上升或下陷组成，有可能提供一个光场，具有可选择的照明光强梯度，或者一个按预先确定的柔和或刺眼方式出射的光场。
按柔和方式出射的光场是一个具有向着光场边缘照明光强梯度小的光场，相反，在光场边缘照明光强梯度大会造成一个按刺眼方式出射的光场。可达到的另一个优点是这种小面构形使得有可能在采用放电灯时避免边缘脱色。
为了增加用于叠加的各个光场的变化，以及为了用这个方法达到上述优点，有可能采取各种措施。
因此，可以设置小面具有一个多角形轮廓。此时，多角形的角度数目可变化。
具有多角形轮廓的小面应该完全覆盖表面，因为否则在局部上没有扩散效应。
另外，也可以提供小面24、25、26包含不同表面的扩散屏，如图2中举例说明。
可以选择三角形、四角形、五角形、六角形和/或七角形作为多角形。多角形的相邻角之间的连接区可以是直线或曲线。
小面不规则性的另一个结果是具有不同的方位。
采取的另一个措施是选择和改变(如果合适)上升或下陷的相关曲率，以达到圆光场以及按相对于边缘照明强度为柔和或刺眼方式出射的光场的目的。曲率可以是球形，可以相应地形成上升或下陷为一个球盖形状。作为一个替代方式，可以选择非球形曲率。另外，为了保证上述目的，有可能改变下陷的深度或上升的高度。
从以上说明显然看出，可以交替或累积地提供上述措施。为了实际应用上述办法，第一个办法的变化方式提供了一个扩散屏，它具有带着第一表面的一个透明主体，第一表面再分成各个小面，其中指定每个小面一个上升或下陷，具有按弯曲方式形成的一个第二表面，并且其中上升或下陷的顶点S沿着一条螺旋线设置。
应该确定上升或下陷的顶点S为通过小面形心的小面法线与上升或下陷曲面之间的交点。
如果在两个相邻小面情形中，上升或下陷的高度、半径和/或深度不同，则共同边界一般是弯曲的，在平面视图中采取不同几何形状的边界造成下陷。
顶点S沿着螺旋线的设置产生许多不规则设置的小面，按希望建立一个圆形光场，它在放电灯的情形中，在边缘区域没有色差，可以预先确定其照明光强梯度。
横过扩散屏3可以改变上升或下陷的高度，从而上升和下陷表明具有不同的高度或深度。这也有助于达到提供一个圆形光场的目的，它或多或少按柔和方式或刺眼方式出射。
在图3说明的扩散屏3构形中，小面24、25、26的顶点S基本上位于一条阿基米德螺旋线上。
从内向外沿着螺旋线连续去除一个不变的弧长L得到各个点。可以相互等距地设置顶点。除了等距设置顶点，也可以改变弧长L。由此可以选择从内向外增加的弧长L。在扩散屏内，这样可以得到具有小高度上升或小深度下陷的小面，因而得到小的扩散效应。向着边缘，小面变大，上升高度或下陷深度变大，则扩散效应同样变大。然后光场具有一个相当小的半散射角，在中心具有极大的照明光强。与此相反，如果L不变，照明光强将成为比较平坦的形状，并且按柔和方式发出。
可以交替地，以及如果合适时可以累积地实现上述措施，容许扩散屏3以各种各样的方式适应相关的照明系统，例如相关的反光罩。
由此，通过螺旋线类型和弧长L值的选择，以及弧长的变化或不变，可以实现对一个反光罩的适应性。这些措施使得有可能影响照明系统预定区域中的光场，局部放大或减弱它，以及由此容许以各种各样方式优化光场。
从上述说明显然得到办法的各种变化方式为熟悉该技术的人员提供了有关如何根据照明系统来构造和适应光场的大量参数。在这方面，对小面不同几何形状的选择方法容许光场非常广泛和可变化地适应相关的条件。
作为举例，图1和图2表示了另外的优选实施例。图1说明了阶梯透镜光学装置的第一个实施例，具有一个近似中心设置的、基本圆形的扩散屏，它有各个相互稍有转动的小面，以及图2表示了阶梯透镜光学装置的第二个实施例，具有一个近似中心设置的、基本圆形的扩散屏，它具有按照蒙特卡罗法与其正规位置偏离的各个小面。
另外的情形是，为实现所希望的光场和所希望的预定扩散性能，也开辟了在设计上不同的许多可能性。在这方面，办法的各种变化方式也容许提供考虑美观的优化扩散屏。例如，小面可以采用长菱形模式或犬牙花纹模式。
另外，也有可能在本发明范围内采用非同轴或非同心设置的扩散屏。
编号表1 装置2 阶梯透镜3 扩散屏4 环形、基本同心的光学有效表面段5 同上6 同上7 主体(段)8 同4到69 多件装置的主体段10 平面平行边缘区域11 光学有效表面12 同上13 同上14 固体材料制成的平凸透镜15 凸凹阶梯透镜16 光学有效表面段的径向范围，宽度17 光学有效表面段的高度18 防反射层19 防刮层20 干涉滤光层21 防刮层22 扩散到较大范围的中心区域23 扩散到较小范围的边缘区域24 小面25 同上26 同上
权利要求
1.一个光学装置包括一个阶梯透镜，特征在于一个光扩散元件，特别是一个扩散屏。
2.按照以上权利要求之一的光学装置，其中扩散屏仅设在阶梯透镜的中心和/或中心区。
3.按照权利要求1或2的光学装置，其中扩散屏为圆形。
4.按照以上权利要求之一的光学装置，其中扩散屏设在出光面。
5.按照以上权利要求1到4中之一的光学装置，其中扩散屏设在进光面。
6.按照以上权利要求1到5中之一的光学装置，其中在每个情形中一个扩散屏设在进光面和出光面。
7.按照以上权利要求之一的光学装置，其中光扩散元件具有扩散到不同范围的区域，最好是一个在中心扩散到较大范围的区域和一个在边缘扩散到较小范围的区域。
8.按照以上权利要求之一的光学装置，其中以褪光方式和/或由热成形、特别是压印和/或喷射模制方式制造扩散屏。
9.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜和/或扩散屏的材料包括玻璃。
10.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜和/或扩散屏的材料包括玻璃-陶瓷材料，特别是由玻璃-陶瓷材料构成。
11.按照以上权利要求之一的光学装置，其中光学装置形成为一件。
12.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜为一个非球形透镜。
13.按照以上权利要求1到11中之一的光学装置，其中阶梯透镜为一个球形透镜。
14.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜具有一个主体，主体具有一个基本为平面的表面。
15.按照以上权利要求1到13中之一的光学装置，其中阶梯透镜具有一个光束成形有效的主体，主体具有一个基本为凹球形或非球形表面。
16.按照以上权利要求1到13中之一的光学装置，其中阶梯透镜具有一个光束成形有效的主体，主体具有一个基本为凸球形或非球形表面。
17.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯的基本为环形、光学有效表面构成圆弧段。
18.按照以上权利要求1到16中之一的光学装置，其中阶梯的基本为环形、光学有效表面形成锥套形状。
19.按照以上权利要求1到16中之一的光学装置，其中相关阶梯的基本为环形、光学有效表面成形使得具有垂直于光轴的波阵面的近似平面波组合在一个实焦点上，或者转换成一个球形波，它的中点看似位于一个虚焦点上。
20.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜和/或扩散屏的材料包括塑料。
21.按照以上权利要求之一的光学装置，其中具有阶梯透镜和扩散屏的光学装置由许多元件组成。
22.按照以上权利要求之一的光学装置，其中光学装置是一个玻璃和塑料制成的混合复合物。
23.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜包括具有第一色散性能的材料，以及另一个具有相反折射能力的透镜，最好是一个具有第二色散性能材料的阶梯透镜，设置成可以减少色差。
24.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜是一个压印透镜，特别是一个塑料透镜，最好在相关阶梯上具有一个小于约1000光学波长的光程长度差。
25.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜形成或设置在第一侧，扩散屏形成或设置在与第一侧相反的一侧。
26.按照以上权利要求之一的光学装置，其中环绕阶梯透镜中心圆形段的环形段基本上具有相同的径向范围。
27.按照以上权利要求1到26中之一的光学装置，其中至少两个相邻环形段的阶梯上升基本上具有相同高度。
28.按照以上权利要求之一的光学装置，其中至少面对光源的光学装置表面为玻璃和被预应力处理，最好是热预应力处理。
29.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜和/或扩散屏形成为一个滤光器，特别是一个紫外、红外或彩色带通滤光器以及/或者一个交换滤光器。
30.按照以上权利要求之一的光学装置，其中阶梯透镜和/或扩散屏涂以一个机械防刮层和/或防反射层。
31.按照以上权利要求之一的用于光学装置的一个扩散屏，它具有一个第一表面，第一表面再分成各个小面，其中指定每个小面一个上升或下陷，具有按弯曲方式形成的一个第二表面，其中小面采取不同的几何形状。
32.按照权利要求31的扩散屏，其中小面具有一个多角形边缘轮廓。
33.按照权利要求31的扩散屏，其中小面包括不同的表面。
34.按照权利要求31、32或33的扩散屏，其中小面采取三角形、四角形、五角形、六角形和/或七角形的形状。
35.按照权利要求31到34中之一的扩散屏，其中小面具有不同的方位。
36.按照权利要求31到35中之一的扩散屏，其中上升或下陷形成球盖的形状。
37.按照权利要求31到36中之一的扩散屏，其中选择不同的上升高度和/或下陷深度。
38.权利要求31前序部分中的扩散屏，其中上升或下陷的相关顶点(S)沿着一条螺旋线设置。
39.按照权利要求38的扩散屏，其中顶点(S)设置在一条阿基米德螺旋线上。
40.按照权利要求38或39的扩散屏，其中两个相邻顶点(S)之间的弧长(L)几乎等距。
41.按照权利要求38或39的扩散屏，其中两个相邻顶点(S)之间的弧长(L)沿着螺旋线是可变的。
42.权利要求38到41中之一的扩散屏，其中选择不同的上升高度和/或下陷深度。
43.按照权利要求31开头部分中的扩散屏，其中扩散屏具有相互转动的各个小面。
44.按照权利要求31开头部分中的扩散屏，其中扩散屏具有采用蒙特卡罗法与其正规的位置偏离的各个小面。
45.按照以上权利要求1到31中之一的用于光学装置的一个扩散屏，其中扩散屏具有一个确定的粒度，在中心区22变得较细，并且随着离中心距离的增加变得较粗。
全文摘要
为了提供一个具有菲涅耳透镜或阶梯透镜的光学装置，使得可以更多种多样地构成其光学性质，提供了一个扩散屏，最好具有适合预定扩散性能的扩散屏。
文档编号F21V5/04GK1637439SQ20041008608
公开日2005年7月13日 申请日期2004年10月21日 优先权日2003年12月22日
发明者吕迪格·基特尔曼, 哈里·瓦格纳 申请人:肖特股份公司