一种用光波导产生光分布的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于产生光分布(200)的装置(100)，所述光分布(200)用于用光波导照明物体，所述光波导包括至少一个耦合元件和多个复制区域。所述装置被设置为提供光分布。本发明专利技术还涉及角膜曲率仪、投影装置、显微镜、校准装置、表面灯和窗户。表面灯和窗户。表面灯和窗户。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用光波导产生光分布的装置


[0001]本申请涉及一种用光波导产生光分布的装置，特别是用于照明物体。

技术介绍

[0002]在许多应用领域，对光源提供的光进行修改，使其适用于各种应用，特别是用于照明物体，可能是有用的。
[0003]从US 8,320,032 B2以及US 2016/0231568 A1得知波导系统用于图像生成。在这种系统中，成像特性必须是，使得通过光源生成的图像得以保留，在像素光源的情况下，例如像素化显示器，这意味着分配给像素的光线，在去耦元件处离开波导继续彼此平行从而在用人眼观察时在视网膜上产生期望的图像。然而，本申请并不涉及根据数据说明的光被投影的布置，而是涉及物体的照明。对于许多应用，需要照明诸如样本的物体，例如检查物体。对于这种照明，对照明光的光分布提出了各种要求。提供满足这些要求的方法是一项任务。

技术实现思路

[0004]该目的通过权利要求1的装置来实现。从属权利要求限定了优选的实施例。
[0005]此外，还提供了根据权利要求23所述的角膜曲率仪、根据权利要求29所述的投影装置、根据权利要求31所述的显微镜、根据权利要求34所述的校准装置、根据权利要求38所述的表面灯和根据权利要求39所述的窗户，每个都包括这样的装置。从属权利要求在此还定义了进一步的示例性实施例。
[0006]根据本专利技术，提供了一种用于产生照明物体的光分布的装置。所述装置包括光波导。所述光波导包括：
[0007]至少一个耦合元件，其被设置用于将光作为具有相关光束轮廓的光束耦合输入到所述光波导中，以及用于复制所述光束的多个复制区域。所述多个复制区域的每一个被设置为接收具有输入光束轮廓的至少一个关联输入光束，并且提供具有相应的输出光束轮廓的多个关联输出光束，其中，所述多个复制区域中的至少一个第一复制区域与所述多个复制区域中的第二复制区域光学耦合，使得所述第二复制区域被设置为接收所述第一复制区域的多个关联输出光束中的至少一个作为所述第二复制区域的关联输入光束。其中，所述第一复制区域与所述至少一个耦合元件光学耦合，以接收光束作为所述第一复制区域的关联输入光束。该装置还可以被设置用于将来自所述光波导的一组所述多个复制区域的输出光耦合，以提供所述光分布。
[0008]在这种情况下，光被理解为电磁辐射。光，例如，可以是在可见波长范围内的光，也可以是全部或部分在红外或紫外光谱范围内的光。另外，所述方法和应用也可以使用不同的波长范围的光的组合。例如，如果光分布包括第一光分布和第二光分布，其中，所述第一光分布对于人眼是可见的，而第二光分布对于人眼是不可见的，则这可能是有利的。
[0009]光分布在此被理解为由所述装置基于耦合输入的光所提供的光场。
[0010]所述复制区域的至少一部分可以被设置为用于将光从所述光波导中耦合输出。
[0011]所述复制区域被设置成用于接收具有输入光束轮廓的至少一个关联输入光束。例如，各个复制区域可以被设置为恰好接收一个关联输入光束。在其他示例中，所述复制区域也可以被设置为接收多个输入光束。这些可以由单个复制区域提供，也可以由其他元件提供，例如由耦合元件和两个不同的复制区域提供。
[0012]通过所述复制区域可以提供所需的光分布，用于照明，例如样本之类的物体样本，这可以满足各种要求。所述物体也可以是房间等空间区域。
[0013]输入光束和输出光束可以具有不同的形状，既有空间上的尖锐地限定，也有连续的形状。例如，它们可以具有长方形、正方形、圆形、六边形或椭圆形的横截面形状，但也可以是其他形状和这些形状的组合。
[0014]上述光学元件在此可以是衍射元件。衍射元件可以是常规的衍射元件，例如，影院形式(Kinoform)或表面光栅，但其他衍射元件，例如，体积全息图，也是可能的。这些光学元件可以分别以不同的方式制造并且组合在所述装置中。其他可能的光学元件的示例是表面光栅、棱镜、具有折射率梯度的光学元件，有时也被称为梯度光学元件，例如，Grintech公司的产品，体积全息图、嵌入光波导中的(部分反射的)镜面，包括菲涅尔表面、等离子体表面和超表面。根据具体的应用，光学元件对于在特定波长范围内的特定视角，例如，在人眼可见的波长范围内沿着光波导的表面法线观察时，可以是透明的、部分透明的或不透明的。
[0015]内置和/或嵌入所述光波导中的光学元件的功能性可以利用位于光波导外部或其上的附加光学元件来补充，如镜子、棱镜、透镜、微透镜、微透镜阵列等。
[0016]一些光学元件可以在光波导中形成。这有时被称为“写作(Schreiben)”。例如，衍射结构可以在光波导中或光波导上用激光写入的方式创建产生，但其他工艺也是可能的。
[0017]影院形式被理解为具有周期性高度轮廓的衍射元件。周期性高度轮廓可以是，例如，锯齿形轮廓。
[0018]所述复制区域可以地实施为离散元件，彼此分开设计。然而，所述复制区域也可以连续的，例如，在具有空间可变的光学特性的区域中。替代的或补充地，所述复制区域也可以重叠，例如，当它们被实施为光波导中的全息图时，例如，通过对光波导的特定位置进行多次曝光，以形成多次曝光的体积全息图。
[0019]所述装置可用于提供连续和离散的光分布。所述装置，例如，可以提供固定标记、调整标记和/或其他图案作为光分布。
[0020]这使得能够实现提供紧凑的照明系统，例如，用于角膜曲率测量，即测量角膜形状。所述固定标记和图案可以有利地用于眼科装置中。
[0021]图案可以在光分布的位置空间和频率空间中实现。
[0022]固定标记可以被理解在设定的距离处作为虚拟图像呈现给患者的光。这种固定标记可以以已知的方式产生，例如，借助于由在可见光谱范围中发射的光源照明的掩模，通过经典的成像光学装置，例如会聚透镜，将其成像到无限远。所述虚拟图像在患者的视野内呈现给他们。为了清晰地看到聚焦的标记，患者将他们的眼睛对准，使标记成像到中央凹上，即视觉最敏锐的地方，从而使他们的眼睛处于所需的取向，以便可以进行测量。
[0023]因此，所述装置可以提供用于提供这种固定标记的替代可能性。根据本专利技术提供的固定标记可以具有改进的特性，例如，改进的成像质量和/或光效率。附加地或替代地，所
述装置的尺寸和/或复杂性可以比提供固定标记的已知装置有所改进。
[0024]所述装置也可以用于，例如，为成像光学装置提供调整标记和/或校准目标。所述的装置中的一些允许，例如，从离散的方向，对微观样本进行有利的照明，例如，可变角度的照明。
[0025]通常期望的是，光分布具有一定的强度分布。为此，可能需要在空间上改变各个耦合的强度，例如在各个复制元件之间。例如，可以期望光分布的均匀的强度分布。换而言之，可以期望的是，例如，在物体的方向上传播的所有准直光束可以提供光分布，例如，的输送相同的功率。然而，在这种情况下，光在被重定向到物体之前所经过的复制区域的数量可能是不同的，例如，因为一些复制区域在空间上比其他复制区域更靠近至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于产生照明物体(700)的光分布(200)的装置(100)，包括：光波导(400)，所述光波导(400)包括以下光学元件：至少一个耦合元件(440；441
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443)，所述至少一个耦合元件(440；441
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443)被设置为用于将光(210)作为具有相关光束轮廓(215)的光束耦合输入到所述光波导(400)中，用于复制所述光束的多个复制区域(500)，所述多个复制区域的每一个被设置为接收具有输入光束轮廓的至少一个关联输入光束，并且提供具有相应的输出光束轮廓的多个关联输出光束，其中，所述多个复制区域(500)中的至少一个第一复制区域(501)与所述多个复制区域(500)中的第二复制区域(502)光学耦合(600)，使得所述第二复制区域被设置为接收所述第一复制区域的多个关联输出光束(310)中的至少一个作为所述第二复制区域(305)的关联输入光束，并且其中，所述第一复制区域与所述至少一个耦合元件(440；441
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443)光学耦合(600)，以接收光束作为所述第一复制区域(501)的关联输入光束(300)，其中，所述装置(100)还被设置为将来自所述光波导(400)的一组所述多个复制区域的输出光(610)耦合，以提供所述光分布(200)。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述光波导(400)被设置为接收具有第一调制(215)的光，其中，所述装置(100)被设置为使得所述光分布(200)具有第二调制(218)，其中，所述第二调制(218)比所述第一调制(216)具有更多数量的极值。3.根据权利要求1或2所述的装置(100)，其中，所述装置(100)不包括空间光调制器，所述空间光调制器被设置为根据数据来调制要耦合到所述光波导中的光。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述多个复制区域的至少一个子集提供具有有效的聚焦的所述光分布(200)的部分光分布(200)。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述光分布包括在所述波导(400)上重叠的不同的光束。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述光学元件中的至少一个是体积全息图，其中，所述体积全息图在所述光波导(400)内被直线地或倾斜地布置和/或被多次曝光。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述装置(100)包括被设置为提供所述光的光源装置，其中，所述光源装置包括以下元件中的至少一种：两个光源，所述两个光源被设置为在不同方向和/或在不同波长范围上和/或在所述至少一个耦合元件(440；441
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443)的不同照明位置提供光，分束器(450)，扫描镜(460)，可切换元件(470)。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述多个复制区域(500)包括第一组复制区域(510)，所述第一组复制区域(510)中的每个复制区域彼此光学耦合，并且其中，所述第一组复制区域(510)的每个复制区域被设置为：将所述多个输出光束中的至少一个第一关联输出束提供给所述第一组复制区域(510)的另一复制区域，以及
不将所述多个输出光束的至少一个第二关联输出光束提供给所述第一组复制区域(510)的另一复制区域提供，以获得所述第一组复制区域(510)的一组输出光束(320)。9.根据权利要求6所述的装置(100)，其中，所述光学耦合具有串联结构(511)。10.根据权利要求8或9所述的装置(100)，其中，所述光学耦合具有树状结构(530)。11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置(100)，其中，所述多个复制区域(500)包括第二组复制区域(520)，所述第二组复制区域(520)中的每个复制区域彼此光学耦合，并且其中，所述第二组复制区域(520)的子集被设置为接收所述第一组复制区域(510)的一组输出光束(320)作为相应的输入光束。12.根据权利要求11所述的装置(100)，其中，所述第一组复制区域(510)和/或所述第二组复制区域(520)的光学耦合包括串联光学耦合和/或所述光学耦合包括树状结构(530)。13.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述光学元件还包括：至少一个去耦元件，所述去耦元件被设置为将光从所述光波导中耦合出来。14.根据权利要求13所述的装置(100)，其中，所述至少一个去耦元件和/或所述至少一个耦合元件(440；441
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442)包括一个或多个附加的光学元件，所述附加的光学元件选自如下组：透镜、棱镜、表面光栅、偏光滤光片。15.根据前述权利要求和权利要求4中任一项所述的装置(100)，其中，所述光分布(200)被设置为使得多个光束(285)从所述光波导的不同区域发射，使得所发射的光被有效地聚焦和/或有效地散焦。16.根据权利要求15所述的装置(100)，其中，所述多个光束(285)被准直和/或在离散的角度范围内从所述光波导发射。17.根据权利要求13至16中任一项所述的装置(100)，其中，所述至少一个去耦元件包括至少一个附加的光学元件，所述附加的光学元件被设置为产生去耦合光的图案。18.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述光学元件和/或所述至少一个附加的光学元件选自：衍射元件、可切换衍射元件、体积全息图。19.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中，所述至少一个耦合元件(440；441
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443)被设置为根据光的特性进行耦合，并且其中，所述复制区域被设置为对于所述光的至少两个不同的特性产生至少两个不同的相关联的光分布(200)。20.根据前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：卡尔蔡司耶拿有限责任公司，
类型：发明
国别省市：